Қазақстан Республикасының Министерство
Білім және ғылым образования и науки
министрлігі Республики Казахстан
Д. Серікбаев атындағы ВКГТУ
ШҚМТУ им. Д. Серикбаева
УТВЕРЖДАЮ
декан ГМ факультета
____________
___________________2014 г.
МИНЕРАЛДЫ ШИКІЗАТТЫ БАЙЫТУҒА ЗЕРТТЕУ
Зетханалық жұмысын орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар
ИССЛЕДОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ НА ОБОГАТИМОСТЬ
Методические указания по выполнению лабораторных работ
Специальность: 5В070370 «Обогащение полезных ископаемых»
Өскемен
Усть-Каменогорск
2014
Методические указания разработаны на кафедре «Химия, металлургия и обогащение» на основании Государственного общеобязательного стандарта ГОСОРК 5.03.001-2004 для студентов специальности 5В070370 «Обогащение полезных ископаемых» для всех форм обучения.
Обсуждено на заседании кафедры
Зав. кафедрой Н. Куленова
Протокол № ____ от _______________2014 г.
Одобрено методическим Советом горно-металлургического факультета
уршайыкова
Протокол №____ от_______________2014 г.
Разработала
преподаватель М. Еркешева
ютюнькова
Министерство образования и науки Республики Казахстан
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д. Серикбаева
ИССЛЕДОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ НА ОБОГАТИМОСТЬ
Методические указания по выполнению лабораторных работ
для студентов специальности 5В070370 «Обогащение полезных ископаемых»
Усть-Каменогорск
2014
УДК 622.7 (075.8)
Еркешева минерального сырья на обогатимость. Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальности 5В070370 «Обогащение полезных ископаемых», ВКГТУ – Усть-Каменогорск, 2014 - 27 с.
Изложены методики лабораторных работ по изучению влияния на процессы рудоподготовки некоторых технонологических параметров (веса шаровой нагрузки и плотности пульпы в мельницах), определению гранулометрического состава продуктов методами рассева на ситах седиментального (шламового) анализа, определению относительной измельчаемости руд, изучению закономерностей стесненного падения минеральных зерен в водной среде.
Методические указания предназначены для студентов специальности 5В070370 «Обогащение полезных ископаемых».
Утверждены методической комиссией горно-металлургического факультета
Протокол № ___ от _________2014 г.
ã Восточно-Казахстанский
государственный
технический университет,
2014
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 1 Порядок выполнения лабораторных работ. 2 Определение гранулометрического состава руды. Лабораторная работа № 1. 3 Изучение закономерностей измельчения в лабораторных мельницах в зависимости от шаровой загрузки и плотности пульпы. Лабораторная работа № 2. 4 Определение относительной измельчаемости руды. Лабораторная работа № 3. 5 Изучение закономерностей стесненного движения минеральных зерен. Лабораторная работа № 4. 6 Проведение седиментационного (шламового) анализа. Лабораторная работа № 5. Литература. | 6 7 8 11 15 19 23 27 |
ВВЕДЕНИЕ
Подвергаемое обогащению минеральное сырье весьма разнообразно по своему минеральному составу, гранулометрической характеристике, вкрапленности минеральных зерен, прочности, магнитным свойствам и т. д. В связи с этим и применяемые способы обогащения также разнообразны. Многое из них требует предварительного сокращения размеров кусков сырья до миллиметров или десятых и сотых долей миллиметра. Осуществляется это в операциях дробленния и измельченния с использованием в технологических схемах различных классифицирующих аппаратов.
Существенное влияние на процесс обогащения оказывают шламы - минеральные зерна размерам в тысячные доли миллиметра. Удаление из обогащаемого минерала таких частиц в отвальный продукт или же в отдельный цикл обогащения позволяет улучить технико-экономические показатели переработки минерального сырья. Для этого прежде всего нужно знать количество шламов и содержание в них извлекаемых компонентов, что определяется преимущественно в лабораторных условиях.
Совокупность этих операций, предшествующих разделению минеральной смеси на отдельные продукты, называется рудоподготовкой. От качества рудоподготовки во многом зависит показатели собственно обогащения. Знание закономерности процессов дробления, грохочения, измельчения, гранулометрического состава сырья и продуктов обогащения позволяет правильно выбрать схемы рудоподготовки и эффективно вести технологический процесс.
1 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.1 Подготовка к лабораторной работе и ее проведение
- собеседование по теме работы;
- подготовка оборудования, вспомогательных материалов и инструмента;
- инструктаж студентов по технике безопасности;
- проведение экспериментов;
- обработка полученных результатов;
- составление отчета и сдача зачета.
1.2 Составление отчета
Отчет должен содержать:
- дату, название и номер лабораторной работы;
- указание цели работы;
- краткое описание методики проведения работы и использованного оборудования;
- записи данных в соответствии с методикой;
- обработку данных;
- выводы по результатам исследований.
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА РУДЫ
Лабораторная работа № 1
2.1 Целью лабораторной работы
Ознакомление студентов с методикой ситового анализа, получение практического навыка. Анализ проведения на пробе руды, измельченной до – 2,0 мм, на стандартном приборе сит. (Продолжительность работы 4 часа.)
2.2 Необходимое оборудование
Для проведения данной работы требуются: стандартный набор сит, механический встряхиватель, весы технические, стол, секундомер.
2.3 Теоретическая часть
Перерабатываемое на обогатительных фабриках сырье и получаемые продукты обогащения представлены кусками (для мелких продуктов принято название «зерна») различных форм и размеров. Распределение кусков по классам крупности называется гранулометрическим составом. Для технологических целей важно знать количество материала в каждом классе, содержание в нем различных компонентов; разделить в случае необходимости эти классы и подвергнуть каждый в отдельности обработке и т. д. Процесс разделения на продукты различной крупности называется классификацией по крупности. Он может производиться двумя способами:
а) На просеивающих поверхностях с отверстиями определенного размера, называемых колосниковыми решетками, ситами. Последовательный ряд размеров отверстий сит называется школой классификации, а отношение размеров отверстий смежных сит – модулем шкалы. Для крупных продуктов наиболее распространен модуль 2, для мелких (менее 2-3 мм) применяются меньшие модули.
б) В водной или воздушной (газовой) среде, где частицы разного размера и разной плотности осаждаются с различной скоростью. Этот метод обычно применяется для тонких классов (менее 0,04 мм).
По данным ситового анализа строятся графические характеристики крупности. Они бывают частными, отображающими выход отдельных классов; суммарными по «плюсу», показывающими суммарный выход классов крупнее определенного размера; суммарными по «минусу», показывающими суммарный выход классов мельче определенного размера.
2.4 Экспериментальная часть
Навеска руды весом 1 кг помещается на верхнее сито (самое крупное) стандартного набора сит, набор устанавливается на механический встряхиватель и руда просеивается в течение 15 минут. Затем все классы взвешиваются, результаты записываются в таблицу 1.
Таблица 1 – Результаты ситового анализа
Классы крупности, мм | Выход | Суммарный выход по «плюсу», % | Суммарный выход по «минусу», % | |
г | % | |||
-2,00+1,60 -1,60+1,25 -1,25+1,00 -1,00+0,63 -0,63+0,50 -0,50+0,45 -0,45 | ||||
Итого: |
2.5 Обработка данных
На основании данных таблицы 1 строятся три графические характеристики крупности руды (на одном рисунке): частная, суммарная по «плюсу», суммарная по «минусу».
Рисунок 1 – Характеристика крупности руды
3 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ МЕЛЬНИЦАХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ШАРОВОЙ ЗАГРУЗКИ И ПЛОТНОСТИ ПУЛЬПЫ
Лабораторная работа № 2
3.1 Цель лабораторной работы
Целью данной работы является изучение влияния веса шаровой загрузки и плотности пульпы на производительность мельницы. (Продолжительность работы 8 часов.)
3.2 Необходимое оборудование
Лабораторная шаровая мельница, сито с отверстиями 0,1 мм, пробы руды, посуда для проб руды, посуда для сушки, технические весы, мерный стакан, секундомер.
3.3 Теоретическая часть
Производительность шаровой мельницы зависит от многих факторов: веса шаровой загрузки, плотности пульпы, скорости вращения барабана, гранулометрического состава шаровой загрузки, циркуляционной нагрузки (в случае замкнутого цикла с процессом классификации), крупности питания и др.
3.4 Экспериментальная часть
3.4.1 Определяем рабочий объем мельницы, замерив ее внутренний диаметр и длину.
Vm = 
, (1)
где Vm - рабочий объем мельницы, л;
D – внутренний диаметр, дм;
α – внутренняя длина, дм.
Мельница работает в открытом цикле.
3.4.2 С помощью весов и мерного стакана определяем насыпной вес шаров.
qш= 
, (2)
где Qш - вес шаров, кг;
Vш – объем шаров, л;
qш – насыпной вес шаров, кг/л.
Затем шаровую загрузку мельницы классифицируем на 2 класса по крупности, каждый класс взвешиваем и определяем его процентное содержание от общей массы шаров.
3.4.3 Из руды, дробленой до минус 2 мм, отбираем 12-13 навесок по 1 кг каждая. Перед набором навесок нужно произвести тщательное усреднение необходимого количества руды методом перемешивания. Одну навеску подвергаем мокрому ситовому анализу с целью определения содержания в исходной руде расчетного класса минус 0,1 мм.
Методически и технологически было бы правильнее всю приготовленную для опытов руду рассеять на отдельные классы крупности и каждую навеску составить из этих классов пропорционально их выходу, чтобы исключить влияние возможного изменения гранулометрического состава исходной руды. Но эта работа весьма трудоемка и с целью сокращения времени на проведение опытов принято допущение, что в связи с незначительной крупностью колебания гранулометрического состава между отдельными навесками будут незначительны, предварительный рассев руды исключен.
3.4.4 Опыты ставим при заполнении мельницы шарами 20, 30, 40, 50, 60 %. В каждом опыте соотношение шаров различного диаметра в загрузке должно быть постоянным, чтобы избежать влияния на результаты измельчения различия в гранулометрическом составе шаровой загрузки. Отношение ж : т в пульпе 1 : 1, время измельчения 10 минут. После измельчения каждой навески содержимое мельницы выгружается в приемник со съемным ложным днищем в виде решетки, внутренняя поверхность мельницы и шары обмываются в этом же приемнике водой. Затем производится мокрый рассев измельченной руды на сите 0,1 мм. Класс плюс 0,1 мм сушится и взвешивается, вес вновь образованного расчетного класса минус 0,1 определяется как разность
Qминус 0,1 = 1000 - Qплюс 0,1 – Qминус 0,1 исх. (3)
где Qминус 0,1 – количество вновь образованного класса, г;
Qплюс 0,1 – количество класса плюс 0,1 мм в измельченной руде, г;
Qминус 0,1 исх. – количество расчетного класса минус 0,1 мм в
исходной руде, г;
1000 – вес исходной навески руды, г.
Результаты опытов записываются в таблицу 2.
Таблица 2 – Результаты опытов при различной шаровой загрузке
Расчетный класс, мм | Опыт 1 | Опыт 2 | Опыт 3 | Опыт 4 | Опыт 5 | |||||
Выход | Выход | Выход | Выход | Выход | ||||||
г | % | г | % | г | % | г | % | г | % | |
По данным таблицы 1 строится график зависимости производительности мельницы по классу минус 0,1 мм от объема (веса) шаровой загрузки.
Рисунок 2 – Зависимость производительности мельницы от объема заполнения ее шарами
Удельная производительность мельницы по классу минус 0,1 мм определяется по формуле:
, (4)
где q - удельная производительность кг/ л. час;
Pu
- масса измельченной пробы, в данном случае 1 кг;
Vm – объем мельницы, л;
t - продолжение измельчения, мин;
α и β - содержание класса минус 0,1 мм соответственно в исходном и измельченном материале, доли ед.
3.4.5 Опыты по влиянию плотности пульпы на показатели измельчения проводятся аналогично опытам пункта 3.4.4 , но при этом шаровая загрузка остается постоянной (принимается равной 40 % от
объема мельницы), плотность же пульпы изменяется. Принимаем ее равной 30, 40, 50, 60 и 70 % твердого. Количество воды, добавляемой в каждом опыте, определяется следующим образом. Обозначения:
тв. – количество твердого (1 кг);
V – количество воды (кг или л);
Х – количество твердого, %.
тв. + V – 100
тв. - х
Решение этой пропорции дает:
(тв. + V) х = 100 . тв.
(1 + V) х = 100 . 1
1 + V = 
V = 
(5)
Тогда количество воды в мельницу (по опытам):
V1 = 100/30 – 1 = 2,33 л
V2 = 100/40 – 1 = 1,5 л
V3 = 100/50 – 1 = 1,0 л
V4 = 100/60 – 1 = 0,67 л
V5 = 100/70 – 1 = 0,43 л.
Результаты опытов записываются в таблицу и оформляются графически.
На основании таблиц и графиков делаются выводы о влиянии изученных параметров на процесс измельчения.
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ИЗМЕЛЬЧАЕМОСТИ РУДЫ
Лабораторная работа № 3
4.1 Цель лабораторной работы
Приобретение практических навыков в определении измельчаемости руд. (Продолжительность работы 8 часов.)
4.2 Необходимое оборудование
Мельница с шарами, сито с отверстиями 0,074 мм. Сушильный шкаф, весы, секундомер, по 5 навесок из двух проб различных руд.
4.3 Теоретическая часть
Измельчаемостью называется способность руды превращаться при измельчении в продукт заданной крупности. Эта характеристика колеблется в широких пределах. Измельчаемость рыхлых руд верхних горизонтов карьеров и первичных (невыветрелых) руд даже одного и того же месторождения может отличаться в несколько раз. А так как процесс измельчения руд весьма энергоемок (на него приходится ≈ 40 % всей потребляемой фабрикой энергии), то изучение измельчаемости является одной из основных задач теории и практики обогащения.
Зачастую на обогатительных фабриках возникает необходимость рассчитать производительность действующего отделения измельчения при переходе на переработку руды иного минерального состава и агрегатного состояния. Для решения этой задачи используется метод определения измельчаемости новой руды по сравнению с измельчаемостью уже перерабатываемой. Если это нельзя сделать непосредственно в промышленных условиях, то используется лабораторное оборудование.
Суть исследования заключается в том, что пробы обеих руд измельчаются в одной и той же лабораторной мельнице в одинаковых условиях (скорость вращения, вес шаровой загрузки и ее гранулометрический состав, плотность пульпы) и затем определяется удельная производительность мельницы для каждой пробы. Отношение полученных величин называется коэффициентом измельчаемости одной руды относительно другой. Умножив коэффициент относительной измельчаемости на производительность мельницы по перерабатываемой руде получим ожидаемую производительность этой мельницы по новой руде.
В качестве критерия оценки измельчаемости руд можно использовать удельный расход электроэнергии на 1 т готового продукта,
удельные поверхности продуктов измельчения, отношение удельных производительностей по вновь образованному расчетному классу исследуемой и эталонной руд, измельчаемых в одних и тех же условиях до одной и той же крупности готового продукта,
(6)
где q(-d) – удельная производительность по вновь образованному расчетному классу (-d), кг/дм3 . час.
Расчет обычно ведется по классу менее 0,074 мм для шаровых мельниц и по более крупному классу, например 0,5 мм – для стержневых. Коэффициент измельчаемости не является величиной постоянной, а зависит от тонины помола.
С целью упрощения написания формул и таблиц принимаем следующие условные обозначения, обычно применяемые в литературе по обогащению полезных ископаемых:
а) класс – 0,074 мм – минеральные зерна размером менее 0,074 мм;
б) класс + 0,074 мм – минеральные зерна размером более 0,074 мм.
4.4 Экспериментальная часть
Берется по 5 навесок из двух проб различных руд, дробленых до –2 мм. Масса каждой навески определяется из выполнения следующих условий:
- коэффициент заполнения мельницы шарами γ = 45 %
- коэффициент заполнения мельницы рудой 12-15 %;
- содержание твердого в пульпе 65 % по массе.
По одной навеске от каждой руды подвергается мокрому ситовому анализу на сите 0,074 мм. Класс – 0,074 мм выбрасывается, класс + 0,074 мм сушится и взвешивается. Содержание расчетного класса – 0,074 мм определяется по разности весов.
Таблица 3 – Содержание готового классов – 0,074 мм и + 0,074 мм в исходных пробах
Руда | Выход классов | |||
+0,074 мм | -0,074 мм | |||
г | % | г | % | |
№ 1 | ||||
№ 2 |
Оставшиеся 8 проб (по 4 от каждой руды) измельчаются в приведенных выше условиях в течение 5, 10, 15 и 20 минут. После измельчения каждой навески содержимое мельницы выгружается в приемник со съемным ложным днищем, внутренняя поверхность мельницы и шары обмываются водой в этот же приемник и проводится мокрый рассев на сите 0,074 мм. Класс – 0,074 мм выбрасывается, класс + 0,074 мм сушится и взвешивается. Результаты записываются в таблицу 4.
Таблица 4 - Содержание класса + 0,074 мм в измельченных продуктах
Руда | Время измельчения, мин | |||||||
5 | 10 | 15 | 20 | |||||
Выход класса + 0,074 мм | ||||||||
г | % | г | % | г | % | г | % | |
№ 1 | ||||||||
№ 2 |
Рисунок 3 - Содержание класса + 0,074 мм в измельченных рудах
По данным таблицы 4 строится график в координатах «время измельчения» - выход класса + 0,074 мм». Пример графика приведен на рисунке 3.
4.5 Обработка результатов
Определение удельной производительности по вновь образованному классу –0,074 мм производится по формуле:
q-0.074 = 
, кг/дм3.час (7)
где Q – навеска руды, кг;
b-0,074 и a-0,074 – содержание класса –0,074 мм соответственно в измельченной и исходной руде, доли единицы;
V – рабочий объем мельницы, дм3;
t – время измельчения, мин.
Результаты записываются в таблицу 5.
Таблица 5 – Значения удельной производительности и коэффициента относительной измельчаемости при различной тонине помола
Тонина помола, % - 0,074 мм | Удельная производительность, кг/. час | Значение коэффициен-та Кизм. | |
Руда № 1 | Руда № 2 | ||
5 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СТЕСНЕННОГО ДВИЖЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ЗЕРЕН
Лабораторная работа № 4
5.1 Цель работы
Определение коэффициента сопротивления движению зерен различных минералов в стесненных условиях и коэффициента разрыхления. Схема устройства для проведения работы приведена на рисунке 3. Продолжительность работы 8 часов.
5.2 Необходимое оборудование
Стеклянная трубка с краном, мерный стакан, линейка, секундомер, весы, чистые минералы крупностью –2+1 мм.
5.3 Теоретическая часть
Большинство процессов обогащения протекает в водной среде. По закону физики рудные частицы стремятся осадиться на дно обогатительных аппаратов. В принципе это осаждение может происходить в режиме свободного падения, когда скорость осаждения ограничивается только гидродинамическим сопротивлением воды, и в режиме стесненного падения, когда возникают дополнительные силы сопротивления, вызванные столкновением частиц между собой и деталями оборудования, изменением направления потока пульпы и т. д. Практически во всех процессах обогащения падение частиц происходит в стесненных условиях.
На падающую частицу действуют сила тяжести, подъемная (архимедова сила), гидродинамическая сила. Когда действующие на частицу силы уравновесятся, скорость ее падения становится постоянной, называемой конечной скоростью падения. Основное влияние на ее величину оказывают объемная концентрация твердых частиц и характер движения жидкости, определяемый числом Рейнольдса. Коэффициент сопротивления в стесненных условиях jст зависит от коэффициента сопротивления в свободных условиях j и коэффициента разрыхления слоя минеральных зерен 
, т. е. jст (j, 
).
5.4 Экспериментальная часть
Коэффициент сопротивления определяется конечной скоростью падения минеральных зерен. Степень разрыхленности слоя зерен регулируется расходом воды в трубку. Навеска зерен массой m удерживается в трубке сеткой 2. Расход воды Wi за время ti измеряется мерным цилиндром. Высота hi слоя зерен до и после разрыхления определяется линейкой.
Коэффициент разрыхления определяется по скорости восходящего потока воды в трубке. При определенной скорости (скорости витания) зерна разрыхляются и находятся во взвешенном состоянии. Масса зерен задается постоянной и составляет 20-50г. Изменением скорости восходящего потока воды изменяется коэффициент разрыхления и, как следствие, скорость движения в стесненных условиях.
Проба минерала крупностью минус 2 плюс1 мм, массой 20-50г смачивается водой, загружается в трубку, отмечается начальная высота слоя зерен ho, создается восходящий поток воды такой скорости, чтобы зерна минерала взвесились (высота слоя зерен должна увеличиться на 20-25 мм). Измеряется расход воды Wi за время ti. Проводится 6-7 измерений при различных скоростях восходящего потока. Для достоверности опыт проводится 3-4 раза. Аналогично проводятся опыты на навесках других минералов.
 |
3
u
4
Ve
ho 5
2
W i (ti)
1
u/
Рисунок 4 – Устройство для определения коэффициента сопротивления в стесненных условиях jст.
5.5 Обработка полученных данных
Коэффициент сопротивления в стесненных условиях рассчитывается по формуле:
jст. = p dср. g (d - D) / 6 D V2ст. = p dср. g (d - D) s2 t2/ 6 D W2 (8)
где d и D - плотность минеральных зерен и воды, кг/м3 ;
dср. - средний размер зерен, м;
Vст. – скорость движения воды в трубке, м/с;
S - поперечное сечение трубки, м2;
W – количество воды (м3) за время t (сек.) в мерном стакане за опыт.
Плотность зерен принимается по литературным данным. Коэффициент разрыхленности по данным опытов.
q = (Vd - m) / Vd, (9)
где V – объем гидровзвеси;
m – масса минеральных зерен.
Коэффициент сопротивления можно определить по формуле:
jст. = j (Vo/ Vст.)2 = j (VoSt/ W)2 (10)
Число Рейнольдса Re для каждого опыта определяется по формуле:
Re = Wdтр. D / Stm, (11)
где m - динамический коэффициент вязкости;
dтр. - диаметр стеклянной трубки.
Далее по формуле:
Re2j = p dср.3 D2 (d-D)g / 6mD (12)
можно определить j.
Конечную скорость движения зерен в воде в свободных условиях можно определить по формуле:
Vo = 0,16 
(13)
5.6 Оформление работы
На основании полученных экспериментальных данных и расчетов строятся зависимости jст. (q) и Vст. (jст.).
а) б)
jст. (q)т. Vст.,м/с
0 0,4 0,6 0,8 q 0 jст.
Рисунок 5 – Зависимость коэффициента сопротивления jст. от коэффициента q (график а) и скорость зерен в стесненных условиях (график б).
Результаты расчетов, измерений и определений заносятся в
таблицу 6.
Таблица 6 – Результаты опытов
Зерна минералов | m, кг | Степень разрыхленности | Vст., м/сек | jст. | ||||||
q1 | q2 | qi | V1 | V2 | Vi | j1 | j2 | ji | ||
6 ПРОВЕДЕНИЕ СЕДИМЕНТАЦИОННОГО (ШЛАМОВОГО) АНАЛИЗА
Лабораторная работа № 5
6.1 Цель лабораторной работы
Освоение методики проведения шламового анализа. (Продолжительность работы 8 часов.)
6.2 Необходимое оборудование
Шаровая мельница, сито 0,044 мм, приемники для продуктов, резиновый шланг Æ 5-6 мм, медицинская груша, секундомер, линейка, цилиндр емкостью 2-3 л и высотой » 40 см, шламовый анализатор, сушильный шкаф, весы.
6.3 Теоретическая часть
При проведении ситового анализа проб руд и продуктов обогащения на лабораторных ситах эффективное разделение на фракции крупности происходит на ситах с размером отверстий более 40 мкм. Для более мелких зерен рассев затруднен и малопроизводителен. В принципе существуют приборы, позволяющие рассевать материал крупностью до 10 мкм (например с помощью ультразвука), на при этом навески материала настолько малы, что эти способы пригодны лишь для точных научных экспериментов. На практике же, как правило, требуется материала довольно большое количество (десятки и сотни граммов). Для решения этой задачи используется комбинированный способ: вначале навеска просеивается и затем отмывается на сите 44 мкм (или близкого к нему по размерам), затем промывается. Класс крупнее 44 мкм сушится, взвешивается и в случае надобности рассевается на стандартном наборе сит. Класс мельче 44 мкм собирается вместе с промывной водой и поступает на седиментационный анализ.
Седиментационнный (шламовый) анализ основан на различии в скорости осаждения частиц, отличающихся по крупности. Чаще всего для этого применяется способ отмучивания. Навеска минерала (50-100 г) тщательно, перемешивается с водой и переливается в цилиндрический сосуд, где происходит осаждение твердой фазы. Отношение Т:Ж в цилиндре подбирается в пределах 1
(20¸30). Удаляя с помощью сифона через определенное время t верхний слой Н из стакана (t и Н предварительно рассчитываются), разделяем материал по крупности. Для предотвращения слипания частиц между собой (коагуляции) в цилиндр добавляется диспергатор – жидкое стекло в количестве » 50 мг/л.
6.4 Экспериментальная часть
С целью упрощения написания формул и таблиц и их лучшего прочтения принимаем условные обозначения крупности продуктов, обычно используемые в литературе по обогащению:
а) Знак « - » указывает, что зерна продукта имеют размеры менее следующего за знаком размера;
б) Знак « + » указывает, что размеры зерен более указанного за знаком размера.
Навеска руды крупностью менее 2 мм весом 300 г измельчается в шаровой мельнице, в течение 10 минут и промывается на сите 0,044 мм. Класс крупнее 0,044 мм смывается с сита в приемник, отстаивается и после слива осветленной воды подвергается сушке и взвешиванию. Класс мельче 0,044 мм поступает на седиментационный анализ. Требуется определить содержание в этом классе фракций –44+20; -20+10; -10 мкм. Плотность руды d = 3,0 г/см3, форму частиц принимаем сферической.
Скорость осаждения частиц определяется по формуле Стокса:
V = kd2 (d - 1), (14)
где V – скорость осаждения, см/сек;
k = 5450 – коэффициент для сферических частиц;
d – размер частиц, см;
d - плотность руды, г/см3.
Подставив значения d и d в формулу (6.1), получим:
V +10 мкм = 5450 . 0,0012 (3-1) = 0,0109 см/сек = 0,654 см/мин.
V +20 мкм = 5450 . 0,0022 (3-1) = 0,0436 см/сек = 2,616 см/мин.
За время 15 минут зерна крупнее 10 мкм осядут на S = 0,654 см/мин.. 15 мин. = 9,8 см, выше этой отметки будут находиться зерна менее 10 мкм. Они сливаются в приемник с помощью сифона. При этом сифон нужно опускать не на 9,8 см, а только на 9 см, чтобы избежать захвата потоком воды в сифоне зерен из ниже лежащего слоя. Это действие повторяется несколько раз, пока не получится достаточно чистый сливаемый слой. После каждого слива в цилиндр добавляется свежая вода.
Аналогичным образом выделяется класс –20+10мкм, но ввиду большей скорости осаждения время можно уменьшить до 5 минут. Тогда S = 2,616 . 5 = 13,1 см. В оставшейся в цилиндре пульпе будет находиться класс –44+20 мкм.
Полученные 3 класса отстаиваются, осветленная вода сливается, осадок сушится и взвешивается. Результаты записываются в таблицу и производится расчет выходов классов.
Таблица 7 – Выход классов крупности
Классы крупности, мкм | Выход | ||
Г | % от – 44 мкм | % от всего | |
+ 44 | |||
- 44 + 20 | |||
- 20 + 10 | |||
-10 | |||
Итого: |
На этом первая часть работы заканчивается. Вторая часть работы заключается в проведении седиментационного анализа на шламовом анализаторе конструкции ВНИИцветмета. Использование анализатора позволяет упростить проведение анализа, повысить точность разделения зерен, снизить трудоемкость (во время проведения анализа, можно заниматься другими работами, т. к. прибор не требует постоянного наблюдения). В отличие от анализа методом отмучивания разделение зерен по крупности в этом случае происходит в восходящем потоке воды. Анализатор состоит из последовательно расположенных сосудов квадратного сечения с пирамидальной нижней частью. Сосуды имеют разное сечение и расположены в порядке от меньшего к большему. Вода поступает в нижнюю часть первого сосуда, слив этого сосуда поступает в нижнюю часть второго (большего по размерам) и т. д. Анализируемая навеска загружается в малый сосуд. Расход воды определяется по самому большому сосуду, исходя из требуемой крупности зерен в сливе (самый тонкий класс) по формуле:
Wводы = V S, (15)
где W – расход воды, см3/сек;
V - скорость осаждения зерен, см/сек;
S - площадь сечения квадратной части сосуда, см2.
В ходе анализа в первом сосуде осядут самые крупные зерна, в следующем более мелкие и т. д. В слив последнего сосуда уйдут самые тонкие зерна. По аналогии с первой частью работы это будут зерна менее 10 мкм.
Анализируемая навеска готовится так же, как и в первой части данной работы. Сначала устанавливается расчетный расход воды, затем уже загружается навеска.
В ходе работы требуется:
- составить эскиз анализатора с указанием размера сосудов;
- рассчитать расход воды;
- собрать продукты, высушить их и взвесить;
- определить размеры зерен в каждом продукте.
Результаты заносятся в таблицу, аналогичную таблице первой части работы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Практикум по обогащению полезных ископаемых. Учебное пособие для студентов. Ленинградский горный институт. – М.: Недра, 1991.
2 Справочник по обогащению руд, т.1. Подготовительные процессы. – М.: Недра, 1972.
3 Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы. 2-изд., перераб. и доп.– М.: Недра, 1982.
4 , , Биленко , измельчение и грохочение полезных ископаемых.– М.: Недра, 1990.
5 , , Перов , измельчение и грохочение полезных ископаемых.– М.: Недра, 1980.
6 Серго , измельчение и грохочение полезных ископаемых.– М.: Недра, 1985.
7 Справочник по обогащению руд, т.2. Основные и вспомогательные процессы.– М.: Недра, 1974.
8 Программа дисциплины «Дробление, измельчение и подготовка руд к обогащению для вузов по специальности 2405 «Обогащение полезных ископаемых». Министерство образования Республики Казахстан, учебно-методическое обеспечение по металлургическим специальностям. – Алматы, 1996.
