Обогатительные процессы. Магнитные и электрические методы обогащения (стр. 6 )

Исходная навеска взвешивается и загружается в сепаратор через загрузочный бункер.

Условия опыта должны быть установлены расчетным способом на основе теории электрического обогащения и затем подтверждены экспериментально.

Расчетом определяется производительность сепаратора и крупность удерживаемых частиц в зависимости от их свойств.

Производительность сепаратора определяется по формуле:

,

где П – производительность сепаратора, т/час;

В – ширина слоя питания, равная эффективной ширине заземленного электрода, м;

– скорость движения материала в сепараторе, м/с;

– вес материала, приходящего на единицу площади питания при распределении зерен в один слой, т/м2.

Максимальный размер частиц:

а) удерживаемых на барабане, в зоне коронного разряда

;

б) удерживаемых в нижней зоне барабана

,

где К – коэффициент;

– диэлектрическая проницаемость частицы;

– напряженность магнитного поля в точке нахождения частицы;

– функция сопротивления частицы, равная нулю при очень малом и единице при R→0;

𝛾 – плотность вещества частицы;

Д – диаметр барабана;

n – скорость вращения барабана, об./мин;

t – время пребывания частицы в зоне коронного разряда, сек;

R – контактное сопротивление, между частицей и электродом;

с – емкость между частицей и электродом.

В результате обогащения получаются продукты: проводники и непроводники. Они взвешиваются для определения выхода. Затем проводники, которые содержат в основном минералы ильменит и рутил, подвергаются магнитному обогащению на лабораторном индукционно-роликовом сепараторе 138Т-СЭМ. Продукты сепарации взвешиваются для определения их процентного выхода.

Для определения качества продуктов электрического и магнитного обогащения минералогическому анализу подвергаются исходный коллективный титано-цирконовый концентрат, проводники, непроводники, магнитная и немагнитная фракции. Анализ проводится на бинокулярном микроскопе МБС-1. Проба от продукта весом 3–5 грамм отбирается методом решетки, высыпается на стекло, усредняется, затем из нее делается дорожка для удобства подсчета.

Для анализа отсчитывается 1 000 зерен, остальные сбрасываются пластинкой из тонкого стекла. Затем подсчитывается количество зерен отдельных минералов. Под бинокулярным микроскопом минералы различают по цвету, блеску и форме зерен путем сравнения с образцами.

Ильменит (FeTiO3). Определяют по железно-черному цвету и тусклому металлическому блеску. Непрозрачен.

Рутил (TiO2). Отличается по алмазно-металлическому блеску и буровато-красному цвету. Прозрачен. Зерна угловатые, удлиненные неправильной формы.

Циркон (ZrSiO4). Характеризуется яйцевидной формой зерен. Прозрачен. Блеск алмазный. Цвет розовый до бесцветного, иногда сиреневый.

Ставролит (FeAl4O2(OH)2(SiO4)2. Блеск стеклянный, матовый. Прозрачен. Цвет желтый, оттемного до золотистого оттенка.

Дистен (Al2O(SiO4)). Прозрачные зерна неправильной угловатой формы. Чаще бесцветен, иногда имеет голубоватый оттенок. Блеск перламутровый.

Лейкоксен. Отличается окатанной формой зерен, напоминает гальку. Непрозрачен. Цвет светло - и темно-желтый до коричневого.

Турмалин. (В состав турмалина входят:SiO2; TiO2; BrO3; Al2O3; C2O3; FeO; MgO; CaO; MnO; Na2O; K2O; Li2O; H2Oи F). Прозрачные зерна разнообразной формы со стеклянным блеском. Цвет разнообразный в зависимости от химического состава. Чаще распространен грязно-зеленый цвет (бутиловый) до черного. Реже встречается светло-зелёный.

Шпинель (MgAl2O4). Непрозрачные округлые зерна. Блеск стеклянный до матового. Цвет зеленый.

Хромит (FeCr2O4). Определяется по откаэдрической форме зёрен, ямчато-гладким блестящим граням, черному цвету, металлическому блеску.

Минералогическому анализу подвергаются только тяжелые фракции проб.

Для проводников и магнитных фракций процентное содержание минералов определяется следующим образом. Под бинокуляром в дорожке подсчитывается количество зерен отдельных минералов. Затем, чтобы учесть крупность зёрен, число зёрен дистена, турмалина и ставролита, умножается на коэффициент 2,57. Общее количество зерен минералов (с учетом коэффициента) принимается за 100 %.

Для непроводников и немагнитных фракций расчет несколько отличается. Так как эти продукты содержат в основном легкие минералы, а минералогическому анализу подвергаются тяжелые фракции, то необходимо сначала выделить из них тяжелую фракцию, расслоив в тяжелой жидкости. Процент тяжелой фракции определяется по формуле:

где β – процент тяжелой фракции в пробе;

Q – вес тяжелой фракции, г;

n – вес исходной навески, г.

Под бинокуляром подсчёт количества зёрен отдельных минералов для этих продуктов осуществляется аналогично описанному выше. Процентное же содержание минералов рассчитывается по формуле:

где 𝛴N – общее количество зерен в пробе;

N – количество зерен отдельного минерала.

По результатам электрической и магнитной сепарации составляется качественно-количественная схема, для которой выход определяется по весу, а содержание минералов – по данным минералогического анализа.

ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Приведем пример расчета процентного содержания минералов в магнитной фракции, полученной после магнитной сепарации проводников.

Таблица 8.1

Результаты подсчёта минералов под бинокуляром

Наименование минерала	Количество зерен	Процентное содержание
Циркон Рутил Ильменит Ставролит Дистен Турмалин Лейкоксен Хромит	2 15 930 4 –1 4 40	0,2 1,5 92,5 1,1 –0,3 0,4 4,0
всего	996	100,0

Количество зерен турмалина и ставролита умножаем на коэффициент М = 2,57

турмалин – 1 ∙ 2,57 = 3,

ставролит – 4 ∙ 2,57 = 11.

Определяем общее количество зерен минералов в пробе с учетом коэффициента К для турмалина и ставролита:

𝛴N = Ц + Р + И + С + Т + Л + Х =

3 + 15 + 930 + 11 + 3 + 4 + 40 = 1 005.

Общее количество зерен минералов равное 1 005 принимаем за 100 %, из которых находим процентное содержание отдельных минералов. Например, для циркона процентное содержание равно:

1005 – 100 % , x = .

2 – x %,

Для остальных минералов расчет аналогичен. Результаты расчета заносим в таблицу.

Рассчитываем процентное содержание минералов в немагнитной фракции, чтобы выделить тяжелую фракцию, расслаиваем пробу в тяжелой жидкости. Вес пробы до расслаивания составил 3,15 г. После расслаивания вес тяжелой фракции равен Q = 3,09 г.

Вычислим процентное содержание тяжелой фракции:

Затем в тяжёлой фракции под бинокуляром подсчитываем количество зёрен отдельных минералов

Таблица 8.2

Количество зерен отдельных минералов

Наименование минерала	Количество зерен	Процентное содержание
Ц Р И С Д Т Л Х	120 600 270 15 10 - 50 3	10,6 53,0 23,9 3,5 2,3 - 4,4 0,3
Всего	1068	98,0

После учета коэффициента К = 2,57 для ставролита и дистена общее количество зёрен минералов составило 1 108.

Определим процентное содержание, например для циркона:

.

Расчет процентного содержания для остальных минералов аналогичен.

Результаты электросепарации и магнитной сепарации сводятся в табл. 8.3 и 8.4.

Извлечение минерала вычисляется по известной формуле:

где 𝛾 – выход продукта, %;

α – содержание минерала в исходном питании, %;

β – содержание минерала в данном продукте, %.

Таблица 8.3

Результаты лабораторных опытов на электросепараторе

№ п/п	Наименование продукта	Выход, %	Содержание, %	Извлечение, %
1 2 3	Проводники Непроводники Исходный

Таблица 8.4

Результаты лабораторных опытов по магнитной сепарации проводников на сепараторе 138Т-СЭМ

№ п/п	Наименование продукта	Выход, %	Содержание, %	Извлечение, %
1 2 3	Магнитная фракция Немагнитная фракция Исходный

Лабораторная работа № 9

Изучение работы феррогидростатического

анализатора ФГС-1

ВВЕДЕНИЕ

Принцип действия анализатора заключается в следующем. Плоская камера, наполненная ферромагнитной жидкостью (она представляет собой гетерогенный коллоидный раствор различных ферро– или ферромагнитных веществ в виде макроскопически однородной взвеси частиц твердого вещества размером м в какой-либо жидкости) находится между двумя скошенными полюсными наконечниками магнитной системы, градиент магнитного поля которой направлен вниз. В результате взаимодействия неоднородного магнитного поля и ферромагнитной жидкости происходит псевдоутяжеление последней пропорционально напряженности магнитного поля в данной точке пространства. Нижние слои жидкости, находящиеся в области максимальной напряженности, будут наиболее «тяжелыми», а верхние слои – наиболее «легкими».

Если в камеру анализатора поместить материал, состоящий из частиц с различной плотностью, то происходит расслоение материала. Каждая частица будет находиться в слое, плотность которого равна плотности частицы. Если камера имеет градуировку распределения плотности по высоте при данной концентрации ферромагнитной жидкости, напряженности, и градиенте магнитного поля, то опуская камеру, можно произвести послойный съем классифицированного по плоскости материала.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

В обмотке магнитной системы устанавливается ток 5 А.

Настроить график, зависимости H = f(x)от координаты точки по высоте зазора, произведя замеры напряженности магнитного поля в пяти равностоящих точках.

Определить магнитную восприимчивость среды, используемой в феррогидростатическом анализаторе.

Вычисляя по формуле плотность псевдоутяжеленной жидкости построить график зависимости ρэ от координаты точки:

. (9.1)

В формуле (9.1) приняты следующие обозначения:

ρэ – плотность псевдоутяжелённой жидкости, г/см3;

ρ – плотность жидкости, г/см3;

g – ускорение силы тяжести, см/сек2;

𝜇 – магнитная проницаемость жидкости, см3/г;

𝜇0 – магнитная проницаемость вакуума, см3/г;

HgradH – градиент магнитного поля, Э/см;

Н – напряжённость магнитного поля, Э.

Расслоив в анализаторе пробу исследуемого материала, произвести его выгрузку по фракциям. Для этого камера анализатора опускается на высоту, соответствующую расстоянию между координатами граничных плоскостей выгружаемой фракции.

При опускании камеры, в нее подается смывная жидкость с теми же свойствами (𝜇 и ρ), что и находящаяся в камере. Отсчет высоты смещения производится по линейке, укрепленной на торцевой стенке камеры анализатора.

Выделенные узкие фракции исследуемой пробы загружаются в тяжелую жидкость соответствующего удельного веса. Например, фракция 1,3–1,4г/см3 опускается в жидкость с удельным весом 1,4г/см3.

Эффективность выделения каждой фракции на анализаторе определяется по формуле:

где – извлечение i-ой фракции в слой с расчётными границами, %;

𝛾i – выход материала в расчётных границах, i-ой фракции, %;

βi – содержание i-ой фракции в её расчётных границах, %.

где Рi – вес i-го продукта, всплывшего при контрольном расслоении в жидкости с i-ой плотностью;

Рi-0,1 – вес i-го продукта, всплывшего при контрольном расслоении в жидкости с плотностью i = 0,1.

Например, если контрольное расслоение i-го продукта ведется в жидкости с плотностью 1,4, то i = 0,1 соответствует плотности 1,3 г/см3;

Рi0 – вес i-го продукта расслоения в анализаторе;

αi – содержание i-ой фракции в исходной навеске;

Рiω – вес i-ой фракции в пробе;

Р0 – вес пробы.

Построить график зависимости между hi и высотой слоя жидкости в анализаторе.

Построить график зависимости HgradH от координаты точки по высоте зазора, производя замеры напряженности магнитного поля через каждый сантиметр.

Имея график зависимости плотности жидкости и HgradH от высоты слоя, построить график зависимости плотности псевдоутяжеленной жидкости от HgradH.

Вычисляя по формуле

магнитную восприимчивость частицы χч построить график зависимости χчот HgradH.

Принятые обозначения в формуле:

χч – магнитная восприимчивость частицы, см3/г;

χж – магнитная восприимчивость жидкости, см3/г;

ρэ – плотность псевдоутяжеленнойжидкости в точке с параметрами магнитного поляHgradH, см3/г;

ρ – плотность жидкости вне магнитного поля, г/см3;

g – ускорение силы тяжести, см/с2.

Данные опытов и расчетов заносятся в табл. 9.1, 9.2, 9.3.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

1. Феррогидростатический анализатор ФГС-1;

2. Феррогидростатическая жидкость;

3. Навеска исследуемого материала (сильвинитовая руда);

4. Гауссметр;

5. Тяжелосредный аппарат с набором тяжелых жидкостей различной плоскости;

6. Весы и разновесы.

Таблица 9.1

№ п/п	Координата χ, см	Напряженность магнитного поля Н, Э		Ρэ, г/см3

Таблица 9.2

№ п/п	Удельный вес разделения	Рiω, г	𝛾iω, %

Таблица 9.3

№ п/п	x, см	Н, Э			Ρэ, г/см3	Рi0, г	Рi-0,1, г	βi, %	𝛾i, %	εi, %	hi, %

Содержание

Инструкция по технике безопасности............................. Оборудование и материалы.............................................. Лабораторная работа № 1 Исследования магнитных свойств и их взаимосвязи с показателями обогащения сильно - и слабомагнитных руд. Лабораторная работа № 2 Исследование на обогатимость магнитным методом сильно и слабомагнитных руд на соответствующих анализаторах с построением кривых обогатимости..................... Лабораторная работа № 3 Изучение работы лабораторного полиградиентного сепаратора................................................................................. Лабораторная работа № 4 Исследование магнитной системы сепараторов ПБМ для сильномагнитных руд..................................................... Лабораторная работа № 5 Излучение работы лабораторного индукционно-роликового и ленточного сепараторов................................. Лабораторная работа № 6 Исследование величины зарядов минералов в поле коронного разряда и при трибоэлектризации перед электросепарацией............................................................................. Лабораторная работа № 7 Исследование влияния напряженности электрического поля на технологические показатели электрического обогащения в поле коронного разряда................................. Лабораторная работа № 8 Исследование электрической и магнитной сепарации титано-цирконовых руд и минералогический анализ продуктов обогащения................................................................ Лабораторная работа № 9 Изучение работы феррогидростатического анализатора ФГС-1.....................................................................................

3 5 8 19 24 26 32 36 40 44 51