книги из ГПНТБ / Серго, Е. Е. Опробование и контроль технологических процессов на обогатительных фабриках учеб. пособие
.pdfВоспользуемся данными, приведенными в табл. 3, и на йдем
Подставив в уравнение (4) значение Р — 0,99, получим h = 2,58 (см. таблицу приложения).
Так как
я —* |
0,28 |
n m |
та |
(T T J ) |
г = “ 5 ^ = |
_2Г “ ° ’01' |
|||
|
I 2,58 • 0,427 V _ |
іс . |
||
“ |
[ 0,01 • 28 |
) |
|
|
ttj = |
1,2, |
n — 1,2 • 16 £= 20. |
||
При отборе товарных проб железных и марганцевых руд минимально необходимое число порций рассчитывается по формуле (41). При этом точность опробования т и число пор ций п применяются в зависимости от массы партии и одно родности руды.
§ 8. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА ОПЕРАЦИЙ ОПРОБОВАНИЯ
Вначале необходимо рассчитать минимальную массу пробы для данного вида анализа, воспользовавшись одной из описанных методик. Затем рассчитать число частичных проб и массу одной порции. Минимальная (необходимая) масса порции определяется как частное от деления ми нимальной (необходимой) массы пробы на число порций:
т = ^ - , кг. |
(48) • |
При механическом опробовании движущихся потоков масса частичной пробы зависит от крупности материала, про изводительности потока и скорости движения пробоотбира ющего устройства. Ширина пробоотсекателя должна быть в 2,5 раза больше максимальных кусков опробуемого мате-
51
риала. Это приводит к тому (особенно при опробовании крупнокусковых материалов), что масса пробы, составлен ной из порций, отобранных пробоотбирателем, превосходит как минимально допустимую, так и необходимую массу пробы.
Массу частичных проб, отбираемых из потоков, рассчи тывают, пользуясь следующими формулами:
для ковшевых пробоотбирателей, устанавливаемых в мес тах перепада потоков
Q. Ь
т (49) 3 .4 ;
для пробоотбирателей, отбирающих пробы непосредствен но с конвейерных лент
|
т = |
Q• ь |
(50) |
|
|
З.бу„ : |
|
|
где т — масса порции, кг; |
b — ширина пробоотсекающёго |
|
|
устройства, м;- ѵк — скорость движения |
ковша пробоотсе- |
|
|
кателя, м/сек; ѵл — скорость движения |
ленты конвейера, |
|
|
м/сек. |
|
|
|
Таким образом, если по техническим условиям отбор |
||
|
порции с массой т затруднен, то масса |
увеличивается до |
|
|
удобного размера. Для определения числа частичных проб |
||
|
экспериментально находится среднее квадратическое от |
||
|
клонение, соответствующее какой-то определенной массе |
||
|
порций. При другой массе о может иметь другое значение. |
||
|
Поэтому необходимо проверять надежность пробы, составлен |
||
|
ной из п порций массой т. С этой целью проводят опробова |
||
|
ние при рассчитанных значениях п и т. По данным опробо |
||
|
вания рассчитываются статистические функции. |
||
|
Задавшись величиной доверительной вероятности (фор |
||
, |
мула 15), определяют величину отклонения Ах. |
||
Если Ах, с заданной доверительной вероятностью, на |
|||
|
ходится в пределах доверительного интервала, то проба счи |
||
тается достоверной. В противном случае обычно увеличива ют число частичных проб с последующей оценкой результа тов опробования.
Пример. Рассчитать схему опробования при следующих исходных данных: производительность опробуемого потока Q = 600 т/ч; максимальный размер куска материала d —
— 100 мм; необходимое число частичных проб п = 20; ши рина пробоотсекающего устройства Ь — 180 мм; скорость
52
движения желоба пробоотборника ѵк = 0,7 м/сек; период опробования Т = 1 ч; коэффициент k в формуле Mm\n=kd* k = 0,06.
Расчет
1. Минимальная масса пробы:
Mm,n = kd2 = 0,06 • lOO2 = 600 кг.
2. Масса частичной пробы, отбираемой пробоотборни ком:
^мех |
Q • 6 |
600 • 0,18 |
_ |
кг. |
3,6 • и |
3,6 • 0,7 |
~ |
3. Масса пробы, отбираемой пробоотборником в течение смены:
М„ех = пгМех • п — 43 • 20 = 860 кг.
Таким образом, |
отбираемая проба — представительная, |
так как Ммех> |
Mmin. |
§ 9. КОНТРОЛЬ ТОЧНОСТИ ОТБОРА ПРОБ
Точность отбора проб Р0оценивают симметричным интер валом рассеивания контролируемого показателя х относи тельно среднего значения (при 95-процентной надежности):
Л> ~ =Ь 2<Tjc, |
(51) |
где ах — среднеквадратическое отклонение |
показателя. |
Например, точность отбора проб угля для определения золь ности и влажности должна быть:
|
Содержание |
Рекомендуемая точность |
|||
Показатели |
показателя, |
||||
|
(Ро) |
||||
|
% |
|
|
||
|
|
|
|
||
Зольность (Лс), % |
менее |
20 |
± 0,1 |
действительной золь- |
|
более |
20 |
ности ± 2,0 (абс. зольн.). |
|||
Влага (Wp), % |
менее |
20 |
±0,1 |
действительной влаж- |
|
более |
20 |
ности |
± 2,0 (абс. влажн.). |
||
53
Ввиду того, что пробы полезных ископаемых в большин стве случаев составляются из п порций, точность отбора их может оцениваться доверительными границами-интервалами для среднего значения показателя:
Р-, - 2<т—, |
(52) |
где — среднеквадратическое отклонение по пробе из п порций:
а_
аг = |
X |
|
Y « |
||
|
Формула (52) справедлива при п > 20. При п < 20 коэффи циент надежности необходимо принимать по таблице Стьюдента.
При повторном опробовании одного и того же продукта расхождение между результатами анализов не должно быть больше среднеквадратической предельной ошибки е, опре деляемой по пробам, состоящим из пх = п2 = п порций каждая, т. е.
|
|
|
|
|
(53) |
|
где в = |
2V |
|
V х\ + 4 ’ %; |
V — коэффициент вариации |
||
100 |
/ |
п |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
V = = ~ 10-° І Р", %). |
||
|
|
|
|
X |
2х |
|
Если условие (53) не выполняется, полезное ископаемое необходимо подвергнуть контрольному опробованию. Точ ность технологического контроля можно проверять по фор муле (52) и ее необходимо уточнять в процессе изучения конт ролируемого параметра.
Проверку точности опробования (отбора и обработки проб) производят одновременно с отбором проб для опреде ления качества руды, в соответствии с ГОСТ 16598—71.
Глава III
МЕТОДЫ ОПРОБОВАНИЯ ПОЛЕЗНЫ Х ИСКОПАЕМЫ Х
g 1. ОПРОБОВАНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ВСКРЫТЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ВЫРАБОТКАМИ
Методы отбора проб в забоях горных выработок разно образны. В каждом конкретном случае наиболее приемле мым методом опробования является тот, который обеспе чивает наибольшую представительность пробы при высокой производительности и наименьшей стоимости работ.
При достаточной поверхности обнажения рудного пласта применяют луночный (точечный) способ. Поверхность вы работки как бы покрывается сеткой, в узлах которой отби раются порции. Сетка может быть ромбическая, квадратная или прямоугольная (рис. 5).
Число частичных проб зависит от равномерности оруднения. Чем больше порций, тем точнее опробование. То чечная проба представляет собой сумму порций, отбитых от стенки забоя в узлах сетки.
В пробу включают также ту часть пустой породы или забалансовой руды, которая при принятой системе горных работ попадает в руду. В пробу не включают породы лежаче го и висячего боков, а также прослойков, выемка кото рых производится раздельно.
Порции отбивают кайлом или молотком. При крепких рудах используют зубило и молоток. Применяют отбор проб также с помощью пневматических молотков. Масса порции— от 1 до 5 кг.лКоличество порций обычно принимается от 10
до 20. При опробовании равномерных руд |
отбирают при |
|||
мерно 10 порций, а неравномерных — от |
15 до 20 пор |
|||
ций. Следовательно, мас |
|
|
||
са одной точечной пробы |
|
|
||
может изменяться от 10 |
|
|
||
до 100 кг. |
метод на |
|
-і—+ -+ -+ - 4-- +-■+*•+•4- |
|
Точечный |
|
|
||
ходит применение на ме |
|
|
||
таллических |
рудниках |
|
|
|
СССР. Ведутся |
работы |
Рис. 5. Луночный |
способ отбора |
|
по механизации |
этого |
проб. Расположение точек отбора: |
||
ѵетода. |
|
|
а — ромбическое; б — квадратное; в — прямо |
|
|
|
|
угольное. |
|
55
Рис. 6. Бороздовый способ отбора проб. Направление борозд:
а — прямолинейно-поперечное; б — спиральное. Цифрами обозначен порядок прове дения борозд.
При малой площади обнажения рудного пласта применя ют бороздовый способ (рис. 6). Направление борозд должно совпадать с направлением наибольшей неоднородности руд
ного пласта, чтобы |
в пробу попали все его компоненты |
в том отношении, в |
каком они представлены в массе руд |
ного тела. |
|
Борозды могут проводиться прямолинейно-поперечные, продольные и спиральные. При значительной длине выработ ки спиральные борозды заменяют луночным способом,с рас положением лунок по спирали. Почва забоя обычно не опро буется .
Размеры лунок и борозды определяются массой пробы и крупностью материала. Крупность его зависит от размера и неравномерности вкрапливания рудных минералов. Для крупнокристаллических руд с неравномерной вкрапленнос тью глубина лунки и борозды должна быть не менее 25 мм\ для тонковкрапленных — 10—25 мм. Ширина борозды обычно составляет 100 мм; масса пробы с 1 м борозды — от 2—5 до 12—15 кг.
При отборе проб со старых выработок поверхность рудно го пласта должна быть очищена от продуктов окисления и подравнена кайлом или молотком.
Отбойка мягких руд для пробы производится кайлом, твердых — киркой или зубилом.
Перед взятием пробы слой пыли с забоя смывают водой с помощью ручного насоса или пульверизатора. Отбиваемый из борозды материал собирается на брезенте или на желобе из листового железа, размещаемых под бороздой. Затем про ба помещается в мешок.
Ручная отбойка бороздовых проб, особенно в крепких ру дах, является очень трудоемкой операцией. Применение пневматического молотка обеспечивает более высокую про изводительность отбойки.
56
По технико-экономическим показателям точечное опро бование дешевле и производительнее бороздового.
При опробовании металлических руд в СССР широко применяется горстьевой способ.
После взрывания и проветривания забоя отбитую руду покрывают сеткой из шпагата (размер сетки 1,5 X 2,0, от верстий — 0,2 X 0,2 м). Из каждой ячейки сетки отбирают небольшую порцию руды. Если попадаются крупные куски руды, то от них отбивают молотком два-три обломка. Коли чество порций, отбираемых в одну пробу, может изменяться от 5 до 25, а масса их — от 50 до 100 г. При опробовании не однородных руд рекомендуется отбирать 15—25 порций, а однородных — 6—10. Отбор проб этим методом целесообраз но производить в забоях, пройденных по сплошной руде с хо рошо развитой трещиноватостью.
Шпуровой метод основан на взрывании коротких шпуров, обеспечивающих разрыхление руды в точке отбора порции. Буровая мука составляет материал пробы. Сбор буровой му ки может осуществляться вручную или пневматическим спо собом, с помощью аппаратуры, состоящей из пылеприемника, резинового шланга и пылеуловителя.
Этот метод рекомендуется применять для оперативного контроля полноты отбойки руды в очистных забоях при раз работке массивных залежей.
При разведке канавами жильных месторождений малой мощности может применяться задирковый метод. В пробу поступает весь материал, отбиваемый со всей площади руд ного тела. Глубина задирки составляет 5—10 см. Масса про бы с 1 ж2 площади тела может составлять до 250 кг. Ввиду высокой стоимости задирковое опробование применяется редко; обычно оно заменяется бороздовым.
При опробовании некоторых рудных месторождений (зо лота, платины, редких металлов) с весьма неравномерным распределением полезных компонентов применяется валовой метод, предусматривающий поступление в пробу всей добыва емой руды. Масса пробы составляет от нескольких тонн до нескольких десятков тонн. Иногда может производиться со кращение исходной массы в несколько раз. Обработка вало вых проб осуществляется по технологическим схемам, при меняемым при обогащении этих руд.
Опробование каменноугольного месторождения, вскры того эксплуатационными выработками, производят для конт роля качества угля, выдаваемого шахтой и отдельными
ее участками, получения данных для нормирования качества угля и изучения его обогатимости.
Угольные пласты в основном неоднородны, поэтому ха рактеристика углей отдельных пластов может резко менять ся в пределах шахтного поля.
Для опробования угольного пласта производят набор и исследование пластовых и эксплуатационных проб, опре деляют засорение угля в процессе добычи.
Пластовой пробой называется проба угля, отбираемая в очистных и подготовительных горных выработках непо средственно из пласта. Набор ее осуществляют не реже од ного раза в квартал.
Различают пластово-дифференциальную, пластово-про мышленную и пластово-фракционную пробы.
Пластово-дифференциальная проба характеризует в от дельности качество каждой пачки угля и каждого породного прослойка, имеющего мощность более 10 мм. Прослойки по роды мощностью менее 10 мм рассматривают как составные части пачек угля, с которыми они имеют более прочный кон такт, и при наборе проб включают в эти пачки.
Пластово-промышленная проба характеризует качество всех пачек угля и породных прослойков, вынимаемых сов местно в процессе эксплуатации пласта. В эту пробу не включают пачки и отдельные прослойки, выемка которых ведется раздельно, а также породы ложной кровли и почвы пласта.
Пластово-фракционная проба характеризует качество угля по данным расслоения пробы в тяжелых жидкостях плотностью 1400 (1500) и 1800 кг/м3 (для антрацитов 1600 и 2000 кг/м3). При отборе пластово-фракционной пробы пластово-дифференциальная не отбирается.
Эксплуатационная проба характеризует качество угля, получаемого из данного пласта, с учетом засорения его при выемке окружающими боковыми породами в нормальных условиях эксплуатации.
Точки отбора пластовых проб в очистных забоях наме чают на равном расстоянии друг от друга по всей длине за боя. -Количество точек зависит от структуры пласта и его характеристики. Если качество угля неодинаково по дли не забоя и суммарная мощность всех породных прослойков превышает 20% мощности пласта, то количество точек долж но быть не менее трех. При равномерном качестве угля можно ограничиться отбором пробы в одной точке.
58
Мощность |
породных |
|
Кробля |
|
|
прослойков и пачек пласта |
|
Ш8Ш |
|
||
определяется |
путем заме |
|
0.5 верт я пачка |
||
ров в 10—15 точках по ли |
12 |
г |
угля |
||
нии обнажения пласта. |
80 |
0J Аргиллит |
|||
Пластовые пробы не от |
|
|
|
||
бираются в местах геологи |
|
08 Нижняя пачка |
|||
ческих нарушений и в за |
|
|
угля |
||
боях, длительное время не |
|
|
|
||
работавших. |
|
|
Почт |
|
|
Отбор |
пробы делают |
|
|
||
|
|
|
|||
так (рис. |
7). |
Поверхность |
|
Рис. 7. Разрез пласта. |
|
пласта в намеченном месте |
|
||||
|
|
|
|||
вначале выравнивают, поч |
|
|
|
||
ву перед |
забоем тщательно очищают и расстилают на ней ' |
||||
брезент. Вруб производят перпендикулярно линии нап ластования при помощи электрической угольной пилы или другого механизма.
Расстояние между местом отбора пластово-промышлен ных и пластово-дифференциальных проб зависит от кре пости угля. Для углей средней крепости это расстояние не
должно быть меньше |
двойной ширины вруба. В пластах |
|
с мягкими и слабыми |
углями и породными |
прослойками |
ширина целика может быть увеличена до 1 |
м, в пластах |
|
с крепкими углями его можно не оставлять. |
|
|
Эксплуатационную пробу отбирают одновременно с пла стовыми на участке, разрабатывающем данный пласт. Пробу отбирают в течение полной смены работы шахты. Она должна состоять из 30 порций массой по 0,2 dmax каждая, где dmax— размер максимального куска, м м .
§ 2. ОПРОБОВАНИЕ НЕПОДВИЖНО ЛЕЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ
Под неподвижно лежащим сыпучим материалом пони мается масса полезного ископаемого, находящаяся в ваго
нах, |
вагонетках, баржах, |
штабелях, |
отвалах |
и т. д. |
Для опробования таких |
материалов |
производят отбор |
||
проб |
методами: вычерпывания, отбора |
щупом, |
бурения, |
|
прокладки канав и др. |
|
|
|
|
Метод вычерпывания заключается в том, что на поверх ности неподвижно лежащего материала намечают ряд точек, из которых отбирают небольшие порции, поступающие
59
|
|
1-1 |
|
в пробу. |
Этот |
метод |
да |
||||||
|
|
|
ет |
невысокую |
точность |
||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
опробования. Поэтому |
он |
||||||||
|
|
|
|
применяется |
|
для |
опро |
||||||
|
|
|
|
бования |
|
таких |
ископа |
||||||
|
|
|
|
емых, |
как |
уголь, |
желез |
||||||
|
|
|
|
ные |
и |
апатитовые |
руды, |
||||||
|
|
|
|
известняк, |
калийные соли |
||||||||
|
|
|
|
ит. д. |
|
|
|
опробования |
|||||
|
|
|
|
Точность |
|||||||||
|
|
|
|
этим |
методом |
зависит |
от |
||||||
|
|
|
|
равномерности |
состава ма |
||||||||
|
|
|
|
териала по |
высоте вагона, |
||||||||
|
|
|
|
штабеля и т. д. Чем нерав |
|||||||||
Рис. 8. Щупы для отбора проб: |
номернее состав материала |
||||||||||||
по |
крупности |
и распреде |
|||||||||||
1 — |
конический; |
2 — |
цилиндрический; |
||||||||||
лению полезных компонен |
|||||||||||||
|
3 |
—двойной. |
тов |
в отдельных кусках и |
|||||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
зернах, |
т^м меньше |
точ |
|||||||
ность опробования. Здесь проявляется в значительной |
сте |
||||||||||||
пени явление сегрегации, заключающееся в том, что при движении материала по наклонной поверхности происхо дит классификация его по крупности и плотности.
Для повышения точности опробования методом вычер пывания частичные пробы берут со дна лунок, на глубине до 0,4 м. Более точные результаты получаются при систе матическом отборе частичных проб по мере наращивания штабеля или по мере загрузки вагона.
Метод отбора пробы щупом применяется при опробова нии мелкозернистого материала, находящегося в вагонах, вагонетках и небольших штабелях. Щуп для отбора пробы {рис. 8) представляет собой тонкостенную трубу цилиндри ческой или слегка конической формы. Его вдавливают в оп робуемый материал, который при этом заполняет щуп. Затем
^ щуп вытаскивают и опорожняют.
Цилиндрический щуп имеет продольную щель, через которую набирается проба. После вдавливания щуп враща ют для заполнения материалом.
Двойной щуп вдавливают при закрытой щели (положе ние а). На заданной глубине отбора пробы его открывают (положение б) и после заполнения материалом вытаскивают и опорожняют. Внутренний диаметр щупа составляет 12, 25 или 50 мм.
60