книги из ГПНТБ / Серго, Е. Е. Опробование и контроль технологических процессов на обогатительных фабриках учеб. пособие

дукционно-трансформаторного датчика 1. Щуп 7 приводится

ввозвратно-поступательное движение двигателем 4 через кулачок 3. В исходное положение щуп 7 возвращается пру­ жиной 2.

Непосредственное измерение размеров крупных частиц

вконтролируемой пульпе производится автоматически по заданной программе щупом 7, погруженным вместе с пятой 8 в поток пульпы. Частота замеров — до 120 в минуту. Рас­ стояние между щупом и пятой соответствует диаметру наибо­ лее крупных частиц, попавших в зазор между ними.

Абсолютные размеры частиц регистрируются на диаг­ рамме вторичного прибора в виде интегральной кривой, опре­ деляющей средний диаметр крупных частиц.

Вероятность абсолютных ошибок по классу +0,15 мм составляет: 0—86,4%; +2% —99%.

Разработан ряд других типов гранулометров. Например, институтом «НИИАчермет» совместно с Днепропетровским горным институтом и НК.ГОК.ОМ разработана система авто­ матического контроля средней крупности дробленой руды, основанная на преобразовании ударных воздействий пада­ ющего потока руды в электрический сигнал, пропорциональ­ ный средней крупности руды. Разработаны гранулометры, работающие по принципу воздействия потока пульпы на ин­ дукционные, акустические и механические датчики.

Глава V

КОНТРОЛЬ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА СЫРЬЯ И ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ

§ 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

Для правильного ведения технологического процесса обогащения необходимо осуществлять контроль веществен­ ного состава исходного материала и продуктов обогащения. Для контроля вещественного состава производятся химиче­ ские, фазовые, минералогические, фракционные, магнитные, рентгеноспектральные и другие виды анализов. При реше­ нии большинства задач технического контроля химический анализ является основным.

121

Химические и другие анализы на обогатительных фабри­ ках выполняются ускоренными (экспресс-анализы) или, в в некоторых случаях, упрощенными методами в пределах точности, зависящей от особенностей каждого конкретного случая. Экспресс-анализы, проводимые в химических лабо­ раториях, не обеспечивают своевременного оперативного контроля технологического процесса ввиду большой продол­ жительности анализа (1—4 ч). В настоящее время имеется ряд экспресс-анализаторов, основанных на автоматическом контроле содержания различных химических идругих ком­ понентов. В этих анализаторах используются рентгеноспек­ тральный, радиометрический, магнитометрический и другие методы. Применение их повышает оперативность контроля.

Фазовый рациональный анализ производится с целью оп­ ределения форм соединений элементов, входящих в мине­ ральный состав полезных ископаемых и продуктов их обо­ гащения. Знание форм соединений элементов позволяет оце­ нивать вещественный состав и обогатимость полезного ископаемого. Результаты этого анализа используют также при контроле технологического процесса.

Минералогические исследования сырья и продуктов обо­ гащения позволяют определять крупность прорастания и характер вкрапленности, оценивать обогатимость полезного ископаемого, ускорять контроль технологического процес­ са.

Фракционный (гравитационный) и магнитный анализы широко применяются для определения характеристики обогатимости полезных ископаемых и контроля работы грави­ тационных аппаратов и магнитных сепараторов.

Ввиду того, что химический, фазовый рациональный и минералогический анализы подробно изучаются в специ­ альных курсах, в данной книге методы химического и фазо­ вого анализа не освещаются, а описание минералогического анализа дается в кратком изложении.

§ 2. МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Минералого-петрографическое исследование полезных ископаемых производится путем макро- и микроанализа.

Макроскопический анализ. Зерна полезного ископаемо­ го, предварительно обмытые водой, исследуются невоору­ женным глазом или с помощью лупы; на основании исследо­ вания составляется минералого-петрографическая характери-

.122

стика. Макроскопически можно составить грубо ориентиро­ вочную характеристику полезного ископаемого (примерно определить входящие в него минералы, крупность и равно­ мерность вкрапленности их и пр.). Результаты такого ис­ следования следует рассматривать как предварительные, ориентировочные, требующие уточнения.

Микроскопический анализ позволяет полнее и точнее вы­ явить минералы, входящие в исследуемое полезное ископа­ емое, определить их взаимное прорастание, крупность и ко­ личество сростков в отдельных классах, степень дробления, необходимую для раскрытия сростков.

Микроскопическое исследование узких по крупности классов позволяет в отдельных случаях составить количе­ ственную минералого-петрографическую характеристику.

Имеется несколько методов микроскопического анализа мелкозернистого материала:

а) М е т о д п о д с ч е т а з е р е н к а ж д о г о ми­ н е р а л а . Подсчитываются отдельно свободные зерна ми­ нералов и сростки их и определяется состав последних в до­ лях зерна по объему. Исследуемая проба узкого класса ма­ териала помещается моңослоем на стекло с квадратными де­ лениями. Приготовленный препарат устанавливается на сто­ лик бинокулярной лупы, и производится подсчет зерен в каждом квадрате сетки.

Весовое содержание данного минерала в исследуемой пробе может быть вычислено по формуле

где М — весовое содержание минерала, %; я — количество зерен данного минерала, шт.; N — общее число зерен в про­ бе, шт.; 6 — плотность минерала, г/см3; 6пр— плотность исследуемой пробы.

Этот метод весьма трудоемкий и требует для точного опре­ деления содержания данного минерала подсчета большого количества зерен.

б) Т о ч е ч н ы й м е т о д . Исследуемый материал помещается монослоем на стекло и покрывается вторым стек­ лом. Препарат ставят на столик микроскопа или бинокуляр­ ной лупы. В окуляр микроскопа вставляется сетка и про­ сматривается последовательно несколько занятых ею полей. При этом отмечаются только узлы сетки, занятые данным

123

минералом, и подсчитываются отдельно свободные зерна и сростки, с указанием объема последних в долях зерна.

Весовое содержание данного минерала вычисляется по формуле

где N — общее число просмотренных точек, N — ут\ у — число узлов сетки; т — количество просмотренных полей; п — число просмо­

тренных зерен; бпр и б имеют прежние значения.

в) М е т о д о к н а основан на допущении, что числ зерен узкого класса крупности, уложенных монослоем на поверхности в 1 см2 с определенной плотностью укладки, является величиной постоянной. Зная число зерен данного минерала и общее, число зерен на поверхности площадію 1 см2, можно определить содержание минерала в исследуе­ мом материале.

На предметное стекло наклеивается миллиметровая бу­ мага с вырезанными квадратными окнами площадью 1 см2. В окна укладывается монослоем исследуемый Материал и прикрывается вторым стеклом.

Препарат устанавливается на столик микроскопа и под­ считывается число зерен данного минерала в каждом окне. При этом для крупных классов количество просмотренных окон должно быть порядка нескольких десятков, а для мел­ ких — одно-два окна.

Общее количество зерен исслёдуемого материала на по­ верхности площадью 1 см2 можно принимать согласно дан­

124

г) М е т о д ш л и ф о в . Для исследования отбираются наиболее характерные образцы полезного ископаемого раз­ мером 2 X 2,5 см, которые шлифуются и полируются. Мето­ дика приготовления шлифов описана в специальной лите­ ратуре.

Шлифы из рыхлых или мелкозернистых материалов при­ готовляются с применением цементирующих веществ (ба­ келита, канадского бальзама, зубного цемента и др.). При­ готовленные шлифы исследуются с помощью микроскопа в отраженном свете.

§ 3. ФРАКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ

Фракционный (гравитационный) анализ широко приме­ няется для определения характеристики обогатимости угля

ируд, для контроля работы гравитационных обогатительных аппаратов.

Вкачестве тяжелых жидкостей применяются водные растворы хлоридов цинка ZnCl2 и кальция СаС12, раствор четыреххлористого углерода СС14 в толуоле или бензоле, йодистый метил СН3І, бромоформ СНВг3, жидкость Туле, представляющая собой водный раствор двуиодистой ртути

ииодида калия, жидкость Сушина—Рорбаха, состоящая из Bal2, Hgl2, воды, и др.

Плотность ZnCl2 в сухом виде достигает 2,92, что позво­ ляет получать водные растворы его плотностью до 2. Хло­ ридом кальция можно пользоваться для приготовления жид­

кости плотностью не более 1,4. Плотность СС14 — 1,61, СН3 — 2,285, СНВг3 — 2,90.

Для фракционного анализа угля масса проб указана в табл. 12. Пробы предварительно взвешиваются и обесшламливаются на ситах с размерами отверстий 1 мм путем ин­ тенсивной промывки чистой водой. Шлам после обезвожива­ ния высушивается, взвешивается и направляется на хими­ ческий анализ.

Таблица 12

12*5

Обесшламленный материал подвергается расслоению в сосудах, наполненных жидкостями плотностью 1,3; 1,4; 1,5; 1,6 и 1,8. Для этого он в один прием или по частям поме­ щается в специальный бачок с сетчатым дном, размеры ко­ торого в длину и ширину меньше на 2—3 см размеров бачков

снабором жидкостей. Бачок с сетчатым дном погружается в первый бачок с жидкостью плотностью 1,3. После тщатель­ ного перемешивания материала через 2—3 мин с поверхнос­ ти жидкости сетчатым черпаком собирается всплывшая фракция плотностью меньше 1,3, которая промывается теп­ лой водой, высушивается до воздушносухого "сѳстояния, взвешивается и обрабатывается для химического анализа.

Бачок с осевшим на дно материалом вынимают из бачка

сжидкостью плотностью 1,3, и, дав ей стечь через сетчатое дно, погружают во второй бачок с жидкостью плотностью 1,4, где операция расслоения повторяется. Таким образом производится расслоение пробы во всех жидкостях с указан­ ными плотностями.

Все последующие фракции обрабатываются так же, как и фракция плотностью меньше 1,3.

Втяжелых жидкостях обычно расслаиваются более мел­ кие классы руды по сравнению с углем (крупностью от 20 мк до 3 мм). Если предварительные макро- и микроскопиче­ ские исследования показали принципиальную возможность выделения готовых продуктов обогащения гравитационными методами, не прибегая к измельчению, руды подвергаются ручной разборІГе на соответствующие классы. Путем кварто­ вания отбирают пробы от каждого класса крупностью боль­

ше 3 мм, примерно по 500 зерен каждая. Более мелкие клас­ сы подвергают разборке в тех случаях, когда не представля­ ется возможным применить минералогическое исследова­ ние.

Пробу после отмывки шлама разбирают на пустую поро­ ду, сростки ценных минералов и пустой породы и ценные ми­ нералы. Затем определяют выход их, плотность каждого компонента и производят химический анализ.

Определение плотности производится путем взвешивания кусков продукта разборки и определения их объема с по­ мощью мерного цилиндра. Плотность находится как частное от деления массы материала на его объем. Применительно

к крупным классам метод взвешивания может быть заменен

'методом расслаивания в суспензиях. Пробу руды массой 25—30 кг и крупностью — 25 (50) + 0 мм промывают на

126

сите с отверстиями З м и подвергают рассеву на классы — 50 + 25; —25 + 12; —12 + 6 и —6 + 3 мм. Каждый класс взвешивают и подвергают исследованию отдельно. Для раз­ деления в суспензии используют лабораторные конусы с ме­ шалками. В качестве утяжелителя суспензии чаще всего применяют свинцовый блеск, измельченный до 43 мк (70— 80%), или ферросилиций, содержащий 15—18% кремния.

Необходимую массу утяжелителя для приготовления су­ спензии заданной плотности определяют по формуле

где В — объем суспензии; 6j— плотность суспензии; 62 — плотность утяжелителя.

Количество необходимой воды определяют по разности

В — масса колбы с суспензией.

Перед заполнением колбы суспензию необходимо пред­ варительно перемешать.

Проба суспензии для определения ее плотности берется из верхнего слоя конуса на глубине 15—25 мм. Если плот­ ность суспензии в конусе незначительно отличается от на­ меченной (в пределах от 0,01 до 0,02), то производят рассла­ ивание, если существенно — в конус добавляют воду или утяжелитель и снова проверяют плотность суспензии.

Когда получена суспензия заданной плотности, то, не прекращая медленного вращения мешалки конуса, на по­ верхность суспензии помещают предварительно смоченную ею навеску руды. Всплывшую фракцию собирают сетчатой ложкой, затем вычерпывают осевшую фракцию. Выбор плотностей суспензии (тяжелых жидкостей), в которых не­ обходимо расслаивать данную руду, производится на осно­ вании предварительного макроскопического исследования ее и определения плотности наиболее характерных минераль­ ных зерен.

Рис. 37. Кривые обогатимости:

а — угля; б — руды.

фракций (графа 7) и их средневзвешенную зольность (гра­ фа 8); суммарный выход потонувших фракций (графа 10) и их средневзвешенную зольность (графа И).

Таблица 13

Результаты фракционного анализа угля класса 12-25 мм (для примера)

Кривые обогатимости обычно строят для каждого отдель­ ного класса, подвергавшегося расслоению. На рис. 37,а показаны кривые обогатимости, построенные по данным