Диплом / Козин Исследование руд на обогатимость / Глава 3 обн

Глава 3. Гранулометрический состав руды

Фракционная характеристика руды по крупности называется гранулометрической характеристикой или гранулометрическим составом (грансоставом).

Используют три метода определения величины классов крупности в зависимости от диапазона крупности кусков:

• для кусков > 100 мм – планиметрический;

• для кусков 100 0,045 мм – ситовый ручной или механический;

• для кусков 0,045 0,005 мм – разделение по крупности за счет различия в скоростях падения в тех или иных средах.

Планиметрический метод состоит в выделении на поверхности изучаемого массива квадратной площади со сторонами 2 м, проведении через каждые 100 мм по поверхности массива линий и измерении на этих линиях размеров отдельных кусков l_i. Величина r i-го класса крупности определяется так:

,

где l_i – размер кусков, относимых к i- му классу крупности; L – суммарная длина всех измеренных отрезков l, соответствующих размерам кусков.

В связи с сегрегацией кускового материала крупность материала при планиметрическом методе измерений оказывается завышенной на 15 – 20 %.

Своеобразный планиметрический метод используется для определения грансостава мелких классов с помощью специально приготовленных аншлифов под микроскопом (см. глава «текстура и структура руды»), однако в этом случае крупность материала будет занижена.

Ситовый анализ выполняют с помощью сит с квадратными ячейками.

Масса пробы для анализа q (кг) равна

q = 0,002,

где d_max – максимальный размер кусков руды, мм.

Доля или величина r_i класса крупности – это отношение массы q_i продукта этого класса крупности к массе пробы q.

Классы крупности менее 100 мм и более 1,5 мм получают путем рассева на ручных ситах с модулем 2, т.е. на ситах 50; 25; 12; 6; 3; 1,5 мм. Продолжительность рассева – 2 мин.

Мелкие классы крупности, в диапазоне 1,5 – 0,045мм, получают путем рассева на ситах с модулем (1,6; 1,25; 0,8; 0,56; 0,4; 0,28; 0,2; 0,14; 0,1; 0,071; 0,045 мм), а для тонких продуктов, начиная с 0,071 мм может быть использован ряд из пяти сеток: 0,071; 0,063; 0,056; 0,050; 0,045 мм. В ряду сеток могут быть также сетки с размерами 0,63; 0,50; 0,315; 0,25; 0,125 мм. Продолжительность рассева на механическом встряхивателе 236Б – Гр – 30 мин (возможен ручной рассев продолжительностью 10 мин).

По результатам рассева строят частные и суммарные (кумулятивные) характеристики гранулометрического состава, рис.3.1

Рис. 3.1. Гранулометрический состав продукта крупностью менее 3 мм. Экспериментальные точки на суммарных характеристиках откладываются на большем размере границ класса

Мокрый ситовый анализ применяют для пульп и для мелкого влажного материала. При этом определяют массу пульпы в известном объеме V_п до рассева М и массу пульпы в этом же объеме после рассева и заполнения объема V_п, плюсовым классом и водой М₊.

Долю плюсового класса для используемого сита определяют по формуле

Тонкие классы, мельче 0,045 мм, определяют седиментационным методом, основанным на законе Стокса падения частиц в воде

v₀ = 545 d²(ρ – 1000),

где v₀ – скорость падения частиц в воде, м/с; d – крупность частиц, м; ρ – плотность частицы, кг/ м³.

При этом возможны три варианта измерения:

• отмучивание;

• классификация;

• взвешивание осадка.

О

Рис. 3.2. Установка для отмучивания

тмучивание проводят в стеклянном цилиндре (рис. 3.2) высотой 200 ÷ 250 мм и диаметром 100 ÷150 мм, в который заливают воду и помещают навеску с таким расчетом, чтобы концентрация твердого была не более 1 % (на 1 литр суспензии не более 10 г твердого). На цилиндре отмечают два уровня: верхний уровень суспензии и некоторый уровень на 5 ÷ 10 мм выше возможной поверхности осадка (навески) при его полном осаждении. Разность между этими уровнями - высота h. Рассчитывают скорость осаждения v₀ для нахождения доли частиц наименьшего класса крупности и определяют продолжительность осаждения t = частиц больше верхней границы этого класса. Тщательно перемешивают пульпу и по истечении времени t сифоном отсасывают объем пульпы высотой h, помещая конец сифона на нижнюю границу отрезка h. Эту операцию выполняют несколько раз, пока не будут получен чистый слив. Затем выполняется расчет времени осаждения и отбор пульпы, содержащей следующий класс крупности и т.д.

Классификация состоит в разделении классов в восходящем потоке воды (рис. 3.3). Для этого навеску массой 50 г загружают в сосуд, в котором создан восходящий ток воды со скоростью v₀. В этом потоке в слив будет вынесен класс крупности, частицы максимальной крупности которого будут иметь скорость падения меньше v_0.

Р

Рис. 3.3. Установка для классификации

аспространение получил прибор «Адап», позволяющий определить доли пяти классов крупности. Пределы крупности классов устанавливаются расходом воды. Навеска 50 г.

Н

Рис. 3.4. Определение грансостава весовым методом

аконец, метод взвешивания осадка проводят (рис. 3.4) в цилиндре 1, в который помещается диск 2. На нем будут осаждаться частицы суспензии. Диск соединен с чувствительными весами 3, позволяющими зафиксировать изменения массы осадка во времени. Подготовленную 0,5 % суспензию (5 г твердого на литр пульпы) анализируемого порошка тщательно перемешивают в цилиндре стеклянной палочкой с резиновым диском на конце. Затем в суспензию опускают диск 2. Фиксируют изменение веса, отсчитывая его вначале через 15 с, затем через каждые 30 с, затем через 1 - 2 минуты и, наконец, с интервалом 5 минут до прекращения осаждения частиц, и строят кривую осаждения, рис. 3.5, а. Рассчитывают для принятых значений крупности время осаждения t_i, и в точках кривой осаждения, соответствующих этим значениям времени, проводят касательные до пересечения с осью ординат. Если весь диапазон изменения массы осадка принять за 100 %, то на оси ординат будут получены непосредственно величины классов, начиная с самого крупного снизу: r_к; r_к-1; r_к-2 и т.п.

Обоснование. Пусть в суспензии имеется материал, содержащий частицы только двух размеров d₁ и d₂, тогда получим следующую картину, рис. 3.5, б. Частицы крупностью d₁ будут осаждаться в интервале времени 0 - t₁ (линия 1), а частицы крупностью d₂ - в интервале времени 0 - t₂ (линия 2). Совместное осаждение этих частиц отразит ломаная линия 3. Чтобы узнать долю частиц крупностью d₁ продолжим пологий отрезок линии 3 до пересечения с осью ординат, что соответствует проведению касательной на кривой осаждения. Из рисунка видно, что таким образом будут получены доли частиц крупностью d₁ - r_k и крупностью d₂ – r_k-1.

Рис. 3.5. К определению доли классов:

а – по экспериментальной кривой; б – к объяснению способа определения r

Определение грансостава прямым измерением размеров кусков.

Гранулометрический состав пробы можно охарактеризовать, измеряя размеры отдельных кусков. Это тем более необходимо, если определяются показатели, связанные с формой кусков, например лещадность.

Лещадные зерна – это зерна, имеющие отношение длины к его толщине больше 3. Они снижают качество щебня. Стремятся производить кубовидный щебень. Кубовидным считается щебень, имеющий лещадных зерен менее 15 %, а иногда и менее 10 %.

Крупность куска неправильной формы условно характеризуется средним размером d_ср, вычисляемым по величинам длины куска l ширины b и высоты h. Простейшей величиной d_ср является среднее арифметическое

d_ср =( l+ b + h)/3

Более полной величиной d_ср является величина ребра куба, равновеликого по объему параллелепипеду с ребрами l, b и h

d_ср =

Если выполнить измерения всех кусков в пробе и разделить их на классы по величине d_ср, то можно определить доли классов, т.е. гранулометрический состав пробы, для чего эти классы следует взвесить.

Особые характеристики крупности

d₉₅ – крупность, соответствующая размеру квадратной ячейки сита, через которое проходит 95 % материала пробы. Часто эту величину называют максимальной крупностью продукта d_max

d₈₀, d₅₀ – крупность, соответствующая размерам квадратной ячейки сита, через которое проходит 80 и 50 % материала пробы.

42