Комплекс оборудования для оснащения учебных лабораторий горных университетов

Учебные лаборатории горных вузов, занимающиеся проблемами обогащения твердых полезных ископаемых и техногенного сырья, призваны решать несколько важных и взаимосвязанных задач. Во-первых, они должны охватывать большинство ключевых промышленных процессов переработки твердого природного и техногенного сырья; во-вторых, они должны вписываться в программы обучения студентов как основам обогащения полезных ископаемых, так и выполнять задачи лабораторных работ по узким направлениям технических предметов для студентов старших курсов и аспирантов. В-третьих, отдельные единицы лабораторного оборудования должны по возможности сочетаться между собой по производительности или иметь в своем наборе устройства для равномерного деления продуктов обогащения.

Разумеется, каждые единицы лабораторного оборудования для вузов должны соответствовать действующим нормам техники безопасности и требованиям к безопасной эксплуатации электроустановок. С этого должны начинаться любые экспериментальные работы студентов! Преподаватели обязаны довести до сведения студентов, что абсолютное большинство травм в горной промышленности, включая работу в лабораториях, связано с прямым нарушением техники безопасности!

Техническое оснащение учебных лабораторий можно разделить на несколько категорий, отвечающих основным технологическим этапам переработки минерального сырья:

1. Дробильно-измельчительное оборудование

Дробление и измельчение – процессы механического разрушения (дезинтеграции) твердого сырья до заданной крупности, требуемого гранулометрического состава или необходимой степени раскрытия минералов. Операции дезинтеграции условно различаются конечной крупностью частиц: при дроблении – до 5-12 мм, при измельчении – до первых десятков микрометров.

Лабораторное дробильно-измельчительное оборудование является основой процессов рудоподготовки. С помощью него обучающиеся могут на практике освоить режимы дробления и измельчения и научиться выбирать схемы дезинтеграции для различных типов руд.

Дробилки щековые: предназначены для крупного и среднего дробления твердого хрупкого сырья средней и малой прочности. Лабораторные щековые дробилки применяются для дробления различных материалов, как в технологических целях, так и при подготовке проб к аналитическим исследованиям. Дробление в лабораторных щековых дробилках неплохо моделирует промышленные процессы дробления.
Дробилки конусные инерционные вибрационные: применяются для дробления хрупких материалов различной прочности и твердости. Лабораторная дробилка КИД моделирует форму кривой распределения по крупности дробленого материала в аналогичных промышленных машинах. Обеспечивает степень сокращения в 5-10 раз, что позволяет заменить две стадии дезинтеграции одной операцией.
Прямых лабораторных аналогов распространенных промышленных гирационных конусных дробилок, к сожалению, не существует.
Дробилки валковые: дробление хрупких и средней твердости материалов. Достоинством валковых дробилок является отсутствие переизмельчения дробимого материала. В лабораторной практике применяются при подготовке проб к химическому анализу и для выполнения технологических исследований хрупкого материала, например корунда.
Дробилки молотковые: предназначены преимущественно для измельчения хрупких и малоабразивных, волокнистых материалов, угля, промышленных отходов. Достоинством молотковых дробилок является высокая производительность, а некоторым недостатком - переизмельчение дробимого материала.
Мельницы барабанные: лабораторные шаровые и стержневые мельницы применяются для измельчения проб различных руд и материалов в мокром и сухом режимах. Лабораторная мельница Бонда используется с целью получения данных о прочности сырья при дезинтеграции по международному индексу Бонда.
Истиратели: вибрационные и дисковые истиратели используются для подготовки проб микронной крупности к химическому и рентгено-спектральному анализу.


Дробилка щековая ДЩ 60х100М (ДЩ 6М)	Дробилка конусная инерционная КИД-100	Дробилка валковая ДГ 200х125М	Дробилка молотковая МД 4х3	Мельница шаровая лабораторная МШЛ-7 (40 МЛ)	Истиратель дисковый ИД-175

2. Классифицирующее оборудование

Классификация – процесс разделения сыпучего материала на классы крупности. Разделение по крупности – обязательный этап подготовки сырья и контроля эффективности измельчения.

Основные разновидности лабораторных классифицирующих аппаратов:

Грохоты вибрационные: разделение материала в грохотах достигается просеиванием материала через одну или несколько просеивающих поверхностей с калиброванными отверстиями. Основными разновидностями вибрационных грохотов являются инерционные наклонные (с круговыми или эллиптические колебаниями) и грохоты самобалансные грохоты (с направленными прямолинейными колебаниями). Самобалансные грохоты отличаются несколько более высокой эффективностью классификации и незначительно более высоким энергопотреблением. Грохоты применяются для классификации сыпучих материалов – руд и нерудных материалов, природного и техногенного сырья по заданным классам крупности.
Вибросита: механические устройства с небольшой производительностью, предназначенные для классификации легких и хрупких сыпучих материалов на фракции по крупности гранул за счет орбитальной траектории колебаний короба в горизонтальной плоскости.
Ситовые анализаторы: лабораторные ситовые вибрационные анализаторы и анализаторы ударного и безударного типа предназначены для сухого рассева и определения гранулометрического состава измельченных проб рудных и нерудных полезных ископаемых, продуктов их обогащения, сухих грунтов, сыпучих химических веществ и тонких гранул различных твердых материалов.
Лабораторные сита: основной элемент ситовых анализаторов, используемых для целей изучения гранулометрической характеристики сыпучих материалов. Размер ячеек сит регламентируется государственными стандартами или техническими условиями.
Классификаторы спиральные: один из старейших видов оборудования для разделения зернистых материалов по крупности в воде. Работа со спиральными классификаторами дает представление о поведении минеральных зерен в водной среде и принципов гидравлического разделения.


Грохот инерционный наклонный ГИЛ 051	Лабораторное вибросито В 1	Анализатор ситовой ударный АС-200У (Ротап)	Классификатор спиральный 71КР

3. Обогатительное оборудование

Процессы собственно обогащения направлены на избирательную концентрацию освободившихся при измельчении минералов и базируются на их фундаментальных свойствах - контрастности (разделительных признаках) тех или иных физических свойств (плотности, магнитных свойств, электропроводимости, гидрофобности и др.). Целью обогащения является концентрация целевых компонентов в продуктах обогащения, удаление нежелательных примесей или разделение минерального сырья на отдельные целевые продукты. Процессы обогащения как правило сопровождаются получением неизбежных отходов (хвостов), которые в промышленных условиях создают определенную нагрузку на окружающую среду. Большинство обогатительных процессов хорошо моделируются в лабораторных условиях, несмотря на то, что лабораторные приемы обогащения как правило – периодические (дискретные), а большинство промышленных процессов – непрерывные.

При проведении опытов на лабораторном обогатительном оборудовании студенты изучают методы извлечения полезных компонентов, основанные на различиях в физических и физико-химических свойствах минералов, учатся подбирать реагентные режимы, регулировать напряженность магнитного поля, настраивать гравитационные аппараты и оценивать качество получаемых концентратов. Лабораторные установки данной группы дают будущему инженеру опыт принятия решений, от которых напрямую зависят технологические показатели обогащения.

Существуют тысячи запатентованных способов и устройств для обогащения минерального сырья. На практике свыше 95% процессов обогащения связаны с различием в плотности минералов (гравитационные процессы), на их магнитных и электрических свойствах и в различии гидрофобно-гидрофильных свойствах (флотационные процессы).

Машины флотационные: предназначены для испытаний полезных ископаемых по обогащению методом пенной флотации в водной среде (пульпе). Флотация – тонкий физико-химический процесс, основанный на различии в гидрофобно-гидрофильных свойствах минералов. Как правило такие различия формируются или усиливаются путем обработки пульпы набором различных химических веществ – флотационных реагентов. При флотации в пенный продукт выделяются зерна минералов с повышенной гидрофобностью, а в камерный продукт – гидрофильные зерна. Лабораторные флотационные машины обеспечивают высокую точность моделирования процесса промышленной флотации.
Сепараторы электромагнитные барабанные: Магнитное поле в таких сепараторах создается с помощью электрических магнитов. предназначены для мокрого магнитного обогащения слабомагнитных руд или выделения магнитных сростков.
Сепараторы магнитные барабанные: применяются для мокрого и сухого магнитного обогащения сильномагнитных руд и обезжелезивания различных сыпучих материалов. Магнитное поле в современных магнитных сепараторах создается с помощью постоянных магнитов, сделанных из специального композита (неодим-железо-бор). Магнитное поле в сепараторах на постоянных магнитах в несколько раз слабее, чем в электромагнитных сепараторах.
Сепараторы электромагнитные валковые: для сухого и мокрого разделения слабомагнитных руд и материалов на магнитные и немагнитные компоненты. Применяется в лабораторных исследованиях по доводке черновых концентратов руд редких металлов, обогащения окисленных железных руд.
Электростатический сепаратор: для сухого разделения сыпучих материалов по электрофизическим свойствам, может быть использован для обогащения и классификации минерального и техногенного сырья преимущественно крупностью от 0,3 до 3 мм. Обладает возможностью получения концентрата нужного качества при высокой степени извлечения полезного компонента.
Анализатор электромагнитный трубчатый: для анализа сильномагнитных руд и продуктов магнитной сепарации. Важная особенность аппарата – наглядность магнитного разделения материала.
Размагничивающие аппараты: предназначены для размагничивания пульп, содержащих мелкий и тонкоизмельчённый ферросилиций или естественный магнетит в лабораторных условиях для устранения флокуляции сильномагнитных частиц с целью повышения эффективности классификации, обесшламливания, фильтрации, а также при регенерации тяжёлых ферримагнитных суспензий.
Машина отсадочная: аппарат для гравитационного обогащения руд редких металлов и оловянных руд, позволяющее выполнять обогащение методом отсадки – увеличение концентрации полезного компонента за счет разделения исходного материала на тяжелую и легкую фракцию в пульсирующей водной среде в плотном слое.
Концентрационный стол: для разделения измельченных полезных ископаемых по их плотности (удельным весам) в водной среде на наклонной рифленой поверхности. Концентрационные столы широко используются при обогащении оловянных, вольфрамовых, редкометалльных и золотосодержащих руд.
Контактный (агитационный) чан: предназначен для перемешивания и кондиционирования пульпы тонкоизмельченной руды в лабораторных условиях для последующих флотационных и химических исследований.


Машина флотационная ФМЛ 12 (247 ФЛ)	Электромагнитный валковый сепаратор ЭВС 10/5	Сепаратор электростатический барабанного типа ЭЛКОР-1	Анализатор электромагнитный трубчатый 298 СЭ (трубка Дэвиса)	Аппарат размагничивающий АР-30	Отсадочная машина 52-ОТ	Концентрационный стол 51КЦ

4. Сократительно-делительное оборудование

Сокращение проб – ответственный этап пробоподготовки, от которого зависит достоверность всех последующих анализов и технологических заключений. Главная задача данной операции – сохранение представительности пробы при делении исходного материала.

В ходе лабораторных занятий студенты осваивают не только классическое квартование, но и работу с рифельными и желобковыми сократителями и ротационными делителями проб, учатся рассчитывать минимальную массу представительной пробы, оценивать погрешности деления.

Сократители рифельные и желобковые: предназначены для деления проб сыпучих материалов на равные по массе и содержанию части. Обеспечивают равномерное деление при сокращении небольших лабораторных проб.
Сократитель желобчато-кольцевой: применяется для отбора и сокращения проб суспензий перед пробирным или химическим анализом. Обеспечивает высокоточное разделение суспензий и пульп на 2, 4 и 8 малых по объёму фракций.
Делители проб ротационные: предназначены для сокращения геологических проб горных пород и руд при их подготовке к аналитическим исследованиям. Для равномерной подачи материала рекомендуется использовать совместно с питателем или щековой дробилкой.


Сократитель рифельный СР 5-48 (943РМ)	Сократитель желобчато-кольцевой 928РМ-Б	Агрегат вращающийся делительный (делитель ДПР-10 и питатель ПЭ-1)

5. Оборудование для обезвоживания и осветления

Обезвоживание – процесс удаления воды из полезного ископаемого или из продукта обогащения. Задачами операции обезвоживания являются доведение товарных продуктов до кондиционной влажности и осветление оборотной воды для ее повторного использования в технологическом цикле.

Работа с лабораторными сгустителями и фильтрами дает понимание закономерностей осаждения твердых частиц в жидкости, механизмов действия коагулянтов и флокулянтов. Это позволяет моделировать замкнутые циклы водооборота и оценивать фильтруемость продуктов обогащения.

Сгустители: устройства, применяемые для процесса сгущения мелкозернистых пульп, то есть для повышения концентрации твердой фазы в пульпе в результате осаждения твердых частиц под действием силы тяжести. Таким образом, в результате сгущения получают два продукта – слив и пески.
Фильтры: предназначены для фильтрации суспензий и пульп в лабораторных условиях в периодическом режиме. Применяются для обезвоживания концентратов и промежуточных продуктов обогащения и их гидрометаллургической переработки пред операциями сушки и химического анализа. Наиболее эффективные фильтры – напорного действия. Исследование фильтруемости материала на напорных фильтрах является международным стандартом.


Сгуститель 55СГ	Фильтр лабораторный 55ФТ

6. Вспомогательное оборудование

Вспомогательное оборудование напрямую не участвует напрямую в процессах переработки минерального сырья, однако оно необходимо для корректного проведения опытов и получения надежных результатов

К вспомогательному оборудованию относятся электровибрационные питатели для равномерной регулируемой подачи сыпучих зернистых и кусковых материалов, питатели реагентов для точного дозирования флотационных реагентов, столы и подставки под основное оборудование, стеллажи, приемные емкости и др.

Вся линейка перечисленного выше лабораторного оборудования разработана и поставляется на российский и международный рынок Научно-производственной корпорацией «Механобр-техника» (Санкт-Петербург).