Обогатительные процессы. Магнитные и электрические методы обогащения (стр. 1 )

ОБОГАТИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ.

МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ

Методические указания

по выполнению лабораторных работ

Для студентов направления 130400 – "Горное дело"

Составители: , ,

Владикавказ 2013

Министерство образования и науки РФ

Северо-Кавказский горно-металлургический институт

(государственный технологический университет)

Кафедра обогащения полезных ископаемых

ОБОГАТИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ.

МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ

Методические указания

по выполнению лабораторных работ

Для студентов направления 130400 – "Горное дело"

Составители: , ,

Допущено редакционно-издательским советом Северо-Кавказского горно-металлургического института (государственного технологического университета).

Владикавказ 2013

УДК 622.74

ББК 33.4

С 60

Рецензент: доктор технических наук,

профессор СКГМИ(ГТУ)

С60 Магнитные и электрические методы обогащения. Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов направления 130400 – "Горное дело" / Сост. , , ; Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). – Владикавказ: Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Изд-во «Терек», 20с.

Настоящее руководство составлено в качестве методических указаний для выполнения лабораторных работ по курсу «Магнитные и электрические методы обогащения», преподаваемого студентам направления 130400 – "Горное дело".

Лабораторные занятия являются важной, органически связанной с курсом, составной частью всего комплекса занятий. На лабораторных занятиях студент изучает различные магнитные процессы обогащения, приобретает навыки ведения опытов, анализирует результаты опытов. В руководстве для каждой работы даются порядок практического ведения опыта и способы расчётов.

УДК 622.74

ББК 33.4

Редактор:

Компьютерная верстка

ã Составление. Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), 2013

ã , , ., составление, 2013

Подписано в печать 23.05.13. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс». Печать на ризографе. Усл. п. л. 3,2. Тираж 25 экз. Заказ №_____

Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Изд-во «Терек»

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ).

Владикавказ, ул. Николаева, 44.

ИНСТРУКЦИЯ

по технике безопасности при работах в лаборатории

магнитных и электрических методов обогащения

1. Все работы в лабораториях обогащения могут выполняться только лицами, ознакомленными с правилами безопасности при выполнении экспериментов.

2. Студенты, выполняющие лабораторные работы, допускаются к работам после сдачи руководителю правил безопасности проведения данных работ.

3. Практические занятия выполняются студентами в присутствии руководителя занятий и учебного лаборанта.

4. Все работы в лаборатории магнитных и электрических методов обогащения производятся в установленной спецодежде.

5. Включение рубильников, пуск и остановку электродвигателей производить стоя на резиновом коврике.

8. Ремонт, протирка и чистка механизмов во время движения их воспрещается.

9. Запрещаются различные замеры движущихся деталей во время работы механизма.

11. Категорически воспрещается заливать водой или пульпой питающие электромагнитные катушки сепараторов.

12. После окончания работы выключать аппараты и нагревательные приборы. Водопроводные краны должны быть закрыты.

13. После окончания работы обязательно тщательно мыть руки.

14. При несчастном случае немедленно выключить аппарат из электрической сети и оказать первую помощь пострадавшему.

Порядок проведения лабораторных работ

1. Перед началом по каждой работе сдается индивидуальный коллоквиум;

2. Практическая часть работы ведется вдвоем или втроем в зависимости от ее сложности, а иногда и невозможности индивидуального выполнения;

3. По выполненной работе составляется индивидуальный отчет, в котором даются:

а) наименование работы;

б) цель работы;

в) эскиз установки (аппарата) с основной характеристикой;

г) краткое описание опыта;

д) результаты эксперимента с вычислениями, таблицами, функциональными зависимостями и т. п.;

е) выводы.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

Лабораторная работа № 1

1. Установка «Магнетит-1» с комплектующим оборудованием;

2. Эталонная проба ();

3. Пробы продуктов обогащения магнетитовых руд (100 % класса 0,074 мм);

4. Установка для определения удельной магнитной восприимчивости методом Фарадея;

5. Установка для определения удельной магнитной восприимчивости методом Гуи;

6. Аналитические весы.

Лабораторная работа № 2

1. Трубчатый анализатор 25Т-СЭМ;

2. Анализатор УЭМ-1Т;

3. Магнетитовая руда (искусственная смесь) крупностью

4. Емкости (ведра);

5. Аналитические весы.

Лабораторная работа № 3

1. Лабораторный полиградиентный сепаратор с блоком питания ВСА-5;

2. Магнитомягкие шары диаметром 4; 6; 8; 10 мм (количество шаров выбирается исходя из объема сепарационной камеры);

3. Сито с размером ячеек 0,074 мм;

4. Емкости для продуктов обогащения, резиновая груша;

5. Гематит (класс 0,063... + 0,00 мм);

6. Кварц (класс 0,100... + 0,080 мм);

7.Аналитические весы.

Лабораторная работа № 4

1. Флюксметр М 19;

2. Гауссметр;

3. Магазин сопротивлений;

4. Зонды;

5. Электромагнитный индукционно-роликовый сепаратор 138Т-СЭМ;

6. Блок магнитной системы.

Лабораторная работа № 5

1. Электромагнитный индукционно-роликовый сепаратор 138Т-СЭМ;

2. Гауссметр;

3. Приемники для продуктов разделения;

4. Весы технические с разновесами;

5. Универсальный элетромагнит УЭМ-1Т;

6. Секундомер;

7. Материалы:

а) смесь гематита с кварцем крупностью2... + 0,2 мм,

б) смесь гематита с кварцем крупностью 1... + 0,2 мм,

в) смесь гематита с кварцем крупностью 0,5... + 0,2 мм,

г) смесь пиролюзита с кварцем крупностью 2... + 0,2 мм,

д) смесь пиролюзита с кварцем крупностью 1... + 0,2 мм,

е) смесь пиролюзита с кварцем крупностью 0,5... + 0,2 мм.

Лабораторная работа № 6

1. Лабораторный коронный сепаратор;

2. Лабораторная трибоадгезионная установка;

3. Электрометр В2-5 (статический вольтметр);

4. Кварц, барит, полевой шпат, сфалерит, халькопирит (влажность 1 %).

Лабораторная работа № 7

1. Лабораторный электрический сепаратор ПС-1;

2. Лабораторный вибрационный сепаратор (виброплоскость);

3. Термостат;

4. Тахометр;

5. Секундомер;

6. Аналитические весы;

7. Вермикулитовая руда Кавдорского месторождения крупностью 2... + 1 мм.

Лабораторная работа № 8

1. Барабанный коронный сепаратор;

2. Лабораторный индукционно-роликовый сепаратор 138Т-СЭМ;

3. Бинокулярный микроскоп МБС-1;

4. Навеска редкометальной руды содержащей ильменит, рутил, циркон, лейкоксен, ставролит, турмалин, шпинель, хромит, моноцит и др.;

5. Аналитические весы.

Лабораторная работа № 9

1. Феррогидростатический анализатор ФГС-1;

2. Феррогидростатическая жидкость;

3. Навеска исследуемого материала (сильвинитовая руда);

4. Гауссметр;

5. Тяжелосредный аппарат с набором тяжелых жидкостей различной плотности.

Лабораторная работа № 1

Исследования магнитных свойств и их взаимосвязи

с показателями обогащения сильно - и слабомагнитных руд

ВВЕДЕНИЕ

Для регулировки магнитных сепараторов необходимо знать содержание магнитных минералов и величину магнитных свойств отдельных фракций проб полезных ископаемых. Магнитные свойства характеризуются содержанием магнитных минералов, величиной магнитной восприимчивости, а для сильномагнитных минералов коэрцитивной силой и остаточной индукцией.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: исследование зависимости удельной магнитной восприимчивости и удельной намагниченности от напряженности магнитного поля для пробы магнетитовых кварцитов и для пробы окисленной железной руды. Взаимосвязь показателей магнитного обогащения с магнитными свойствами магнетитовых кварцитов исследуется расчетным путем.

Определение содержания магнитного железа

Магнитные методы исследования горных пород, руд и продуктов их переработки основываются на использовании сильномагнитных свойств некоторых слагающих их железосодержащих минералов. К таковым относятся: магнетит, маггемит, пирротин, ферриты магния, никеля, марганца, а также металлического железа.

Одним из основных магнитных свойств данных минералов является удельная намагниченность насыщения. Удельная намагниченность насыщения является стабильной величиной для того или иного сильномагнитного соединения. Абсолютные значения этой величины в неизменном магнитном поле пропорциональны концентрации этого соединения. Это свойство используется для количественного определения ферромагнитных фаз.

Основные сильномагнитные чистые железосодержащие минералы имеют следующие удельную намагниченность насыщения при температуре ед. СИ (А×м2/кг):

Магнетит 91,616

Маггемит 75,965

Титаномагнетит 91,616

Пирротин 17,25

Феррит никеля 49,80

Феррит марганца 96,80

Феррит магния 28,40

Металлическое железо (не минерал) 216,60

Если определить удельную намагниченность насыщения в исследуемой пробе, то количество магнитного железа, связанного в данной руде, равно полученной удельной намагниченности насыщения, умноженной на переводной коэффициент К. Переводной коэффициент К является частным от деления содержания железа общего (стехнометрического состава) к удельной намагниченности насыщения чистого железосодержащего минерала. Так, например, для магнетитовых руд содержание магнитного железа в образце равно:

где – удельная намагниченность насыщения образца, А×м2/кг;

– 91,661 – удельная намагниченность насыщения магнетита, А×м2/кг; – 72,36 – содержание железа в чистом магнетите, %.

Содержание магнетита в этой же руде определяется по выражению

1. Освоить методику определения магнитного железа на приборе «Магнетит-1».

2. Определить содержание магнитного железа в продуктах обогащения магнетитовых руд.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

1. Установка «Магнетит-1» с комплектующим оборудованием;

2. Эталонная проба ;

3. Пробы продуктов обогащения магнетитовых руд (100 %-го класса 0,074 мм).

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Установка для определения намагниченности насыщения порошков материалов состоит из системы постоянных магнитов, переоборудованных аналитических весов ВЛА-200М, проволочного подвеса из немагнитного нихрома, контейнера с ампулой исследуемого материала. Магнитная система со сфокусированным магнитным полем сделана так, что в центре измеряемой навески напряженность магнитного поля составляет 400 кВ/м (5000 Э), а максимальная – 800 кВ/м. Проволока подвешена в левой чашке весов. На крючок ее нижнего конца подвешивается контейнер. Контейнер состоит из корпуса, ввинчивающейся ампулы с исследуемым материалом, которая закрывается металлической крышкой. Крышка плотно прижимается к ампуле резиновым вкладышем. Крышка контейнера имеет отверстие для подвески, при ввинчивании поднимается резиновыми вкладышами. Вкладыши опираются на прокладку. На контейнере имеется насечка для постоянной ориентации контейнера при его подвесе.

Порядок проведения работы и обработка результатов

экспериментов

Работа на установке складывается из 2-х этапов: этап 1 – градуировка установки; этап 2 – производство измерений удельной намагниченности образцов проб.

Этап 1. Градуировка установки производится для определения трех величин:

а) поправки прибора на привес контейнера в магнитном поле();

б) градиента магнитного поля () для обратной величины

К =

в) коэффициента, учитывающего влияние концентрации ферромагнетитана характеристику магнитного поля() производится на заводе изготовителя.

Поправку прибора определяют путем взвешивания пустого контейнера в магнитном поле. Для этого пустой контейнер в собранном виде помещают на левую чашку весов и с помощью ручки подстройки шкалы производят установку нуля. Подвешивают контейнер на крючок проволоки. Устанавливают расстояние между контейнером и центральным магнитом + 10 делений шкалы весов с помощью крышки контейнера (ампула должна быть завинчена до совпадения рисок). Нагружают правую чашку весов до начала отрыва контейнера от центрального магнита. Значение веса отрыва является поправкой прибора на привес контейнера в магнитном поле – . Градиент магнитного поля (), или К= определяют взвешиванием контейнера с эталонным порошком в магнитном поле. Для этого подготовленную ампулу (тщательно очищенную) заполняют эталонным порошком. Заполнение производят посредством шпателя из алюминия, тупой конец которого на 0,3 мм меньше диаметра ампулы. Заполнение считается нормальным, если при нажатии тупым концом шпателя последний в порошок не вдавливается. Уплотненный материал выравнивают и заглаживают шпателем на уровне с краями ампулы. Завинчивают ампулу в корпус контейнера до совпадения рисок. Собранный контейнер кладут на левую чашку весов и взвешивают. Это будет вес эталона – Р0, г (точность взвешивания до 4-го знака). Подвешивают контейнер на крючок проволоки и устанавливают расстояние между контейнером и центральным магнитом + 10 делений шкалы весов вращением крышки.

Нагружают правую чашку весов до отрыва контейнера от центрального магнита. Вес отрыва является су ммарным весом эталона, привесом контейнера в магнитном поле Р1, г.

Повторяют операцию определения Р1 4 раза, наполняя ампулу новыми порциями эталона. Результаты замеров и расчетов заносят в табл. 1.1, на основании которых рассчитывают градиент магнитного поля () для всех замеров.

Рассчитывают вес эталона в магнитном поле

;

привес навески эталона в магнитном поле равен

;

тогда удельный привес эталона составит

;

а градиент магнитного поля будет равен

,

где – удельная намагниченность насыщения эталона, А×м2/кг.

Для упрощения дальнейших расчетов место пользуются его обратной величиной – коэффициентом К.

.

Коэффициент К берется средний из трех замеров. Разность значения К в 3-х замерах не должна превышать 0,0005.

Коэффициент определяется при тарировке установки заводом изготовителем. Этот коэффициент учитывает степень влияния образца на характеристику магнитного поля системы при внесении его в это поле.

Для ферромагнитных порошков истинное значение удельной намагниченности насыщения равно величине намагниченности насыщения, определяемое установкой только при ед. СИ, т. е. при ед. СИ .

Для более высоких концентраций ферромагнитного компонента величина намагниченности насыщения () анализируемого образца определяется по формуле:

Для данной установки коэффициент = 0,0006.

Данные заносятся в табл. № 1.1.

Этап 2. Производство измерений удельной намагниченности образцов проб.

Определение удельной намагниченности насыщения производится в той же последовательности, что и для определения только вместоэталона ампула заполняется пробой руды, измельченной до аналитического порошка (100 %-го класса 0,074 мм).

Проверку «нуля» на шкале весов необходимо производить после каждого замера. Определить вес пробы (Р0) и вес пробы в магнитном поле (Р). Результаты замеров заносят в табл. 1.2, производят расчет содержания Fe3O4и Feмагн по следующей методике:

а) привес навески пробы руды в магнитном поле

;

б) удельный магнитный привес

в) удельная намагниченность пробы ()без учёта влияния концентрации ферромагнитной составляющей пробы на характеристику магнитного поля

;