5. Методика проведения опытов

При разработке методик и проведении фазового анализа рекомендуется работать с материалом приблизительно одинаковой крупности. Исследования показали, что изменение крупности измельчения материала от 150 до 40 мкм практически не ведет к изменению состава магнетита ни в исходных рудах, ни в концентратах. Анализ переизмельченных (до 20 мкм и менее) проб магнитнохимическими и магнитометрическими методами дает заниженное содержание железа магнетита [17]. Необходимо также учитывать, что изменение химического состава и свойств материала может произойти уже в процессе измельчения.

Например, получение тонкоизмельченного (до «пудры») материала с помощью виброистирателей сопровождается сильным разогревом проб, что может привести к мартитизации магнетита и занижению результатов его определения. Кроме того, необходимо

учитывать металлическое (натертое) железо, попадающее в пробу в процессе ее подготовки к анализу, количество которого может достигать 1–2%. Таким образом, при оценке содержания железа магнетита в железных рудах разнообразного состава и продуктах их переработки подход к выбору методов анализа должен быть основан на учете полного

фазового состава анализируемых продуктов, свойств самого магнетита (степени окисленности, отличия от стехиометрии, структурных особенностей) и способов подготовки проб к анализу. Опыты проводились с помощью установки, представленном на рис. 8

Методика включает в себя следующие пункты:

1. Оценка крупности материала.

2. Забор материала, достаточного для проведения анализа m=30г.

3. Заполнение пробоотборника до заданного уровня (1 см от верхнего края, рис. 10).

Рис.10 Пробоотборник с материалом

4. Подготовка пробы с помощью механического встряхивателя

5. Помещение пробоотборника с материалом в измерительный преобразователь.

6. Оценка относительного изменения индуктивности преобразователя.

7. Определение массовой доли по градуировочным графикам.

По данной методики были исследованы: титаномагнитовая руда Медведевского месторождения, магнетитовая руда месторождения М. Куйбас, шламы металлургического производства ОАО «ММК», хромитовая руда Саксейского месторождения, сидеритовая руда Бакальского месторождения. Характеристика выше указанных руд представлена в п. №3.

6. Экспериментальная часть исследований

6.1 Исследования магнетитовой руды месторождения м. Куйбас

При исследовании магнетитовой руды на экспериментальном измерительном приборе были проведены два параллельных опыта с одним материалом. В первом опыте число витков на катушке равнялось 1160, а во втором опыте число витков равнялось 860. Цель такого способа – это определения влияние числа витков на чувствительность катушки. Так же в каждом опыте результаты замерялись при различных частотах 100, 120, 1000 Гц. При проведение опытов фиксировалась температура помещения, которая в среднем была 25^оC. Так же замерялось полное сопротивление катушки.

Результаты исследования материала крупностью приведены в таблице 5 при разных катушках.

Таблица 5. Результаты исследований при крупности материала 71 мкм

n = 860									n = 1160
βFe	Rq	Lq				ΔLq (1000)		βFe			Rq		Lq				ΔLq (1000)
		100	120	1000	100								120	1000
0	40,11	4,356	4,351	4,351	0		0			54,46		7,92		7,92	7,926	0
5	40,12	4,43	4,43	4,43	0,079		5			54,45		8,06		8,06	8,063	0,137
10	40,08	4,52	4,52	4,519	0,168		10			54,45		8,23		8,22	8,224	0,298
15	40,08	4,63	4,63	4,635	0,284		15			54,44		8,4		8,4	8,404	0,478
20	40,07	4,73	4,73	4,737	0,386		20			54,45		8,596		8,59	8,59	0,664
25	40,07	4,86	4,86	4,866	0,515		25			54,45		8,81		8,82	8,821	0,895
30	40,06	5,04	5,04	5,037	0,686		30			54,45		9,14		9,14	9,14	1,214
35	40,06	5,29	5,28	5,28	0,929		35			54,45		9,53		9,53	9,53	1,604
40	40,05	5,39	5,39	5,394	1,043		40			54,45		9,8		9,8	9,803	1,877
45	40,06	5,76	5,76	5,764	1,413		45			54,46		10,41		10,41	10,408	2,482
50	4,07	6,1	6,1	6,102	1,751		50			54,47		11,04		11,04	11,051	3,125
55	40,08	6,83	6,83	6,829	2,478		55			54,5		12,09		12,09	12,083	4,157
59	40,08	7,17	7,17	7,166	2,815		59			54,51		12,64		12,64	12,638	4,712

Во время исследований была определена частота, при которой результаты исследований наиболее точны (до тысячных долей) – 1000 Гц. При 100 и 120 Гц тяжело было определить второе число после запятой, так как оно варьировало до нескольких единиц, что подтвердилось и при дальнейшем продолжение исследований.

По полученным результатам были построены графики зависимости изменения индуктивности преобразователя от массовой доли железа в порошкообразном материале. На рис.10,11

Рис.10 Графики зависимости индуктивности преобразователя от массовой доли железа для катушки с числом витков n=860

Рис. 11 Графики зависимости индуктивности преобразователя от массовой доли железа для катушки с числом витков n=1160

Так же были построены графики зависимости относительного изменения индуктивности преобразователя от массовой доли железа в материале для частоты равной 1000 Гц (рис. 12, 13).

Рис. 12 График зависимости относительного изменения индуктивности преобразователя от массовой доли железа для катушки n=860 витков

Рис. 13 График зависимости относительного изменения индуктивности преобразователя от массовой доли железа для катушки n=1160 витков

Все результаты для всех классов крупности представлены в таблице 6

n = 1160
βFe	Lq 63 мкм				Lq 74 мкм				Lq 44 мкм				Lq 20 мкм
	100	120	1000	100		120	1000	100		120	1000	100		120	1000
0	7,91	7,91	7,908	7,91		7,91	7,909	7,91		7,91	7,909	7,91		7,91	7,908
5	8,067	8,057	8,048	8,064		8,06	8,063	8,017		8,016	8,016	8,004		8,002	8,005
10	8,243	8,233	8,169	8,216		8,216	8,217	8,129		8,127	8,129	8,078		8,078	8,078
15	4,8409	8,408	8,302	8,41		8,403	8,403	8,225		8,22	8,221	8,167		8,16	8,161
20	8,67	8,66	8,425	8,62		8,615	8,614	8,357		8,357	8,355	8,269		8,26	8,263
25	8,861	8,861	8,6	8,838		8,83	8,833	8,468		8,464	8,464	8,385		8,385	8,372
30	9,072	9,069	8,741	9,2		9,2	9,201	8,524		8,516	8,517	8,464		8,463	8,431
35	9,62	9,615	8,94	9,601		9,595	9,597	8,79		8,783	8,785	8,547		8,546	8,546
40	9,87	9,868	9,15	9,802		9,82	9,821	9,978		8,974	8,984	8,792		8,788	8,787
45	10,3	10,3	9,377	10,41		10,409	10,406	9,116		9,114	9,114	9,086		9,09	9,086
50	10,602	10,59	9,569	11,221		11,224	11,22	9,365		9,358	9,359	9,29		9,282	9,28
55	10,905	10,902	10,15	12,32		12,32	12,319	9,608		9,605	9,604	9,47		9,763	9,464
59	11,383	11,376	10,62	13,024		13,02	13,022	9,791		9,783	9,783	9,586		9,584	9,579

Таблица 6 Результаты измерений на экспериментальном приборе магнетитового продукта

По результатам исследования можем сделать выводы: массовая доля железа в материале оказывает существенное влияние на индуктивность преобразователя до десятков %. Так же видно, что катушка с наибольшим числом витков более чувствительна к результатам, поэтому дальнейшее измерение будем работать именно с данной катушкой с числом витков n=1160. И на более высокой частоте – 1000Гц. И построили общий график для всех крупности на рис. 14

Рис. 14 График зависимости относительного изменения индуктивности преобразователя от массовой доли железа в материале

Поскольку крупность материала значительно влияет на магнитные свойства, графики для разных значений крупности не совпадают. Экспериментальные данные хорошо аппроксимируются полиномами третьей степени, показанными на графиках в виде непрерывных кривых. Коэффициенты полиномов зависят от крупности материала. Это позволяет создать эмпирическую математическую модель для расчета массовой доли железа по результатам измерений.

Аппроксимирующее уравнения(8) для крупности 74 мкм:

ΔL/L=3,965*10^-8β³-1,493*10^-8β ²+6,142*10^-8β+9,946*10^-8 (8)

Аппроксимирующее уравнения(9) для крупности 63 мкм:

ΔL/L=2,204*10^-8 β ³-1,198*10^-8 β ² +5,152*10^-8β+9,957*10^-8 (9)

Аппроксимирующее уравнения(10) для крупности 44 мкм:

ΔL/L=3,093*10^-8 β ³+1,188*10^-8 β ²+2,245*10^-8 β +1,001*10^-8 (10)

Аппроксимирующее уравнения(11) для крупности 20 мкм:

ΔL/L=3,678*10^- β³+4,254*10^-8 β ²+9,996*10^-8 β + 1,004*10^-8 (11)

36