Козин В.З. Исследование руд на обогатимость
Подождите немного. Документ загружается.
В. З. Козин
ИССЛЕДОВАНИЕ РУД
НА ОБОГАТИМОСТЬ
Екатеринбург – 2008
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уральский государственный горный университет»
В. З. Козин
ИССЛЕДОВАНИЕ РУД
НА ОБОГАТИМОСТЬ
Учебное пособие
для студентов специальности
130405 - «Обогащение полезных ископаемых»
направления 130400 - «Горное дело»
Екатеринбург – 2008
УДК 622.7.09. (075.8)
К 59
Рецензенты:
Печатается по решению Редакционно-издательского совета
Уральского государственного горного университета.
К 59 Исследование руд на обогатимость: учебное пособие. Козин В. З.;
Урал. гос. горный ун-т – Екатеринбург: Изд.-во УГГУ, 2008. – ___ с.
ISBN
Учебное пособие содержит сведения о технологическом регламенте, о
построении и общей
структуре схем обогащения полезных ископаемых, отборе
и подготовке технологических проб, изучении текстуры, структуры и
гранулометрического состава руды. Приводятся методы измерения и расчета
разделительных свойств частиц, определения фракционных характеристик
руды и сепарационных характеристик аппаратов и процессов. Освещены
вопросы анализа элементного и минерального состава руды, а также измерения
физических характеристик руды. Даются основы
составления и сравнения
вариантов схем обогащения и их испытания.
Для студентов специальности 130405 - «Обогащение полезных
ископаемых» направления 130400 - «Горное дело».
Рис. __. Табл. __. Библ. __ назв.
© Уральский государственный
горный университет, 2008
© Козин В. З., 2008
Заявки направлять по адресу:
620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30
Уральский государственный горный университет
Издательство
Учебное издание
Владимир Зиновьевич Козин
ИССЛЕДОВАНИЕ РУД
НА ОБОГАТИМОСТЬ
Учебное пособие
Редактор Л. В. Устьянцева
Компьютерная верстка Н. Л. Кузиной
Подписано в печать _________ г. Бумага писчая. Формат 60х84 1/16
Печать офсетная
. Печ. л. _____. Уч.-изд. л. ___. Тираж ____. Заказ .
Издательство УГГУ
620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30
Уральский государственный горный университет
Отпечатано с оригинал-макета
4
Оглавление
Введение ................................................................................................................ 8
Глава 1. Исследование на обогатимость. Технологический регламент ... 10
1.1. Задачи, решаемые при исследовании на обогатимость................. 10
1.2. Технологический регламент............................................................. 13
Глава 2. Технологическая проба....................................................................... 22
2.1. Запасы руд и их технологическое обоснование.............................. 22
2.2. Природные типы руд ......................................................................... 26
2.3. Технологические типы и сорта руд.................................................. 29
2.4. Технологические пробы .................................................................... 31
2.5. Масса технологической пробы......................................................... 33
2.6. Предварительная подготовка пробы на объекте ............................ 35
2.7. Подготовка
лабораторной технологической пробы
к испытаниям в лаборатории............................................................ 36
Глава 3. Гранулометрический состав руды ................................................... 38
Глава 4. Текстура и структура руды................................................................ 42
4.1. Текстура руды .................................................................................... 42
4.2. Структура руды .................................................................................. 44
Глава 5. Элементный состав руд ...................................................................... 50
Глава 6. Минеральный состав руд ................................................................... 54
6.1. Особенности минерального состава ................................................ 54
6.2. Приближенно-количественный минералогический анализ .......... 56
6.3. Полный количественный минералогический анализ..................... 57
6.4. Аппаратурные методы диагностики и количественного
определения
минералов..................................................................... 59
6.5. Вспомогательные методы анализа.................................................. 62
6.6. Химический фазовый анализ........................................................... 63
6.7. Погрешности минералогического анализа .................................... 64
6.8. Потенциальная ценность руды........................................................ 64
Глава 7. Физико-механические свойства руд и продуктов
обогащения............................................................................................ 66
7.1. Необходимость измерения физико-механических свойств........... 66
7.2. Крепость.............................................................................................. 66
7.3. Абразивность...................................................................................... 67
7.4. Сыпучесть ........................................................................................... 67
7.5. Слеживаемость................................................................................... 68
7.6. Насыпная плотность и самоуплотнение.......................................... 69
7.7. Удельная поверхность ....................................................................... 69
7.8. Дробимость......................................................................................... 70
7.9. Измельчаемость.................................................................................. 71
7.10. Промывистость.................................................................................. 75
7.11. Сгущаемость...................................................................................... 75
7.12. Фильтруемость .................................................................................. 77
Глава 8
. Разделительные признаки частиц.................................................... 78
5
8.1. Объемные и поверхностные разделительные признаки............... 78
8.2. Изменение разделительных признаков частиц.............................. 89
8.3. Крупность как разделительный признак........................................ 90
8.4. Информативный сигнал ................................................................... 91
8.5. Плотность .......................................................................................... 95
8.6. Внешняя удельная поверхность ...................................................... 96
8.7. Удельная магнитная восприимчивость .......................................... 97
8.8. Диэлектрическая проницаемость.................................................... 98
8.9. Удельная электропроводность ........................................................ 99
8.10. Электрический заряд........................................................................ 100
8.11. Флотируемость.................................................................................. 101
8.12. Растворимость................................................................................... 103
Глава 9. Фракционные характеристики......................................................... 105
9.1. γ и α функции и их использование.................................................. 105
9.2. Предельные фракционные характеристики................................... 106
9.3. Предельная обогатимость руд......................................................... 110
9.4. Расчетные фракционные характеристики...................................... 112
9.5. Экспериментальное фракционирование ........................................ 112
9.6. Формы представления фракционных характеристик ................... 113
9.7. Фракционирование по крупности ................................................... 115
9.8. Фракционирование по информативным сигналам ....................... 117
9.9. Фракционирование по плотности ................................................... 121
9.10. Фракционирование по магнитным свойствам............................... 126
9.11. Фракционирование по электрическим свойствам......................... 127
9.12. Фракционирование по растворимости ........................................... 128
9.13. Фракционирование по флотируемости .......................................... 130
9.14. Выделение мономинеральных фракций......................................... 132
Глава 10. Сепарационные характеристики (кривые разделения)
или
возможности обогатительных аппаратов и схем......................... 137
10.1. Сепарационные характеристики разделительных аппаратов
и схем ................................................................................................. 137
10.2. Гравитационные аппараты............................................................... 140
10.3. Магнитные аппараты........................................................................ 141
10.4. Сортирующие аппараты................................................................... 142
10.5. Электрические сепараторы.............................................................. 144
10.6. Флотационные машины и схемы флотации................................... 144
10.7. Аппараты для выщелачивания........................................................ 146
10.8. Грохоты и гидроциклоны ................................................................ 146
Глава 11. Раскрытие минеральных фаз .......................................................... 148
11.1. Идеальная диаграмма раскрытия.................................................... 148
11.2. Экспериментальное построение диаграммы раскрытия .............. 152
11.3. Экспериментальное построение диаграммы
раскрытия
трехкомпонентной руды .................................................................. 155
11.4. Эмпирические методы оценки раскрытия руды ........................... 156
11.5. Оценка раскрываемости руды при измельчении .......................... 158
6
Глава 12. Общая структура схем обогащения .............................................. 159
12.1. Технологические классы крупности............................................... 159
12.2. Общая схема обогащения руды....................................................... 161
12.3. Машинные классы крупности ......................................................... 163
12.4. Варианты характеристик раскрытия руды и схем обогащения... 165
12.5. Расчет выходов породы и концентратов........................................ 169
12.6. Современные разработки схем по принципу «не обогащать
ничего лишнего»............................................................................... 170
Глава 13. Испытания отдельных технологических операций
обогащения ......................................................................................... 175
13.1. Достоверность результатов при технологических
испытаниях
(опытах) ............................................................................................. 175
13.2. Испытания информационных методов разделения ...................... 176
13.3. Испытания гравитационных методов разделения......................... 177
13.3.1. Тяжелые суспензии .............................................................. 178
13.3.2. Отсадка.................................................................................. 179
13.3.3. Винтовые сепараторы и винтовые шлюзы ........................ 180
13.3.4. Концентрационные столы ................................................... 180
13.3.5. Центробежные концентраторы........................................... 182
13.4. Испытания магнитных методов разделения .................................. 182
13.5. Испытания электрических методов разделения............................ 183
13.6. Испытания флотацией...................................................................... 183
13.7. Испытания промывкой..................................................................... 185
13.8. Выщелачивание................................................................................. 186
Глава 14. Выбор технологической схемы разделения.................................. 188
14.1. Крупность кусков и
выбор разделительного признака ................ 188
14.2. Возможности дробления.................................................................. 189
14.3. Возможности сепараторов для сортировки руд ............................ 191
14.4. Возможности грохочения и классификации.................................. 193
14.5. Возможности промывки и отмучивания ........................................ 196
14.6. Возможности измельчения .............................................................. 196
14.7. Возможности магнитной сепарации............................................... 197
14.8. Возможности электрической сепарации ........................................ 198
14.9. Возможности гравитационных процессов ..................................... 199
14.10. Возможности флотации ................................................................... 200
14.11. Возможности выщелачивания......................................................... 201
14.12. Возможности обезвоживания.......................................................... 202
14.13. Составление вариантов технологических схем............................. 204
14.14. Оценки удельных капитальных и эксплуатационных
затрат
отдельных операций обогащения ................................................... 207
14.15. Сравнение вариантов технологических схем ................................ 212
14.16. Современная обогатительная фабрика........................................... 214
Глава 15. Изменчивость характеристик руд. Усреднение руд и
управление качеством продукции................................................. 216
15.1. Влияние изменчивости массовой доли извлекаемого
7
компонента и других факторов на извлечение.............................. 216
15.2. Причины изменчивости качества руды.......................................... 217
15.3. Технологические возможности управления качеством
продукции на обогатительных фабриках...................................... 218
15.4. Сглаживание колебаний и усреднение качества руды ................. 220
15.5. Управление качеством продукции.................................................. 225
15.6. Оперативный расчет схем обогащения по результатам
опробования ...................................................................................... 232
15.7. Нормирование потерь полезных компонентов на
обогатительных фабриках ............................................................... 239
Глава 16. Испытания технологических схем ................................................. 245
16.1. Виды испытаний
............................................................................... 245
16.2. Особенности технологических испытаний .................................... 247
Глава 17. Примеры технологических регламентов ...................................... 254
17.1. Объем и содержание регламентов.................................................. 254
17.2. Пример технологического регламента переработки
гематито-магнетитовых руд ............................................................ 254
17.3. Пример (фрагмент) технологического регламента переработки
нерастворимого остатка автоклавного выщелачивания............... 284
17.4. Фрагмент технологического регламента переработки
медно-цинковой руды ...................................................................... 294
Заключение............................................................................................................. 304
Список литературы............................................................................................. 306
8
ВВЕДЕНИЕ
В первом издании книги «Исследование руд на обогатимость (практиче-
ское руководство)», вышедшей в 1950 году, С. И. Митрофанов поставил перед
собой задачу «восполнить пробел в литературе и дать пособие работникам за-
водских и фабричных лабораторий, молодым специалистам инженерам и тех-
никам, а также студентам втузов и техникумов, которое помогло бы
им овла-
деть техникой проведения исследовательских работ в области обогащения
руд…»
В издании 1974 года «Исследование полезных ископаемых на обогати-
мость» авторы С. И. Митрофанов, Л. А. Барский и В. Д. Самыгин отмечают, что
исследование руд на обогатимость «… является сложнейшей задачей со многи-
ми неизвестными, требующей внимательного сопоставления многих, часто
противоречивых данных
и постановки многочисленных экспериментов».
Сложность и разнообразие задач, связанных с исследованием на обога-
тимость, вызвали появление большого количества книг, детально раскрываю-
щих какую-либо одну задачу. Так, В. И. Зеленов выпустил в 1973 году книгу
«Методика исследования золотосодержащих руд», дополнив и развив ранее
выпущенные на эту тему книги В. Я. Мостовича
(1932) и В. К. Смирнова
(1947). Такие книги можно отыскать практически по любому виду полезных
ископаемых и по любому процессу обогащения. Все они излагают отдельные
вопросы исследования, часто весьма подробно.
Обогащение полезных ископаемых – комплекс технологий, отличаю-
щихся прежде всего тем, что все они нацелены на механическое разделение
минеральных агрегатов. Это общее зачастую
скрыто за многими деталями и в
уже упомянутых книгах и во многих других просматривается с трудом.
Студент, обучающийся на специальности «Обогащение полезных иско-
паемых», к 5-му курсу владеет знаниями всех процессов обогащения (гравита-
ционных, магнитных, электрических, флотационных, информационных, гидро-
металлургических), подготовительных, заключительных и вспомогательных
процессов (дробления, измельчения, грохочения, обжига, обезвоживания,
пы-
леулавливания, окускования, опробования). К этому времени он изучает, кроме
того, теорию разделения минералов, теорию инженерного эксперимента, геоло-
гию и минералогию.
В образовательной системе, таким образом, недостает курса, освещаю-
щего проблемы разработки технологий обогащения с достаточно общих пози-
ций, начиная с формирования технологической пробы и кончая разработкой
технологического регламента. В предлагаемом
учебном пособии освещаются
именно эти вопросы, позволяющие подготовленному слушателю получить об-
щее представление об изучении руды, свойствах минеральных частиц, фракци-
онных характеристиках продуктов, сепарационных характеристиках сепарато-
ров и схем, видах испытаний и заключающих испытания документах. Несмотря
на почти очевидную общую последовательность исследований руд на обогати-
мость, обобщение такой работы на
любую руду может представляться нереаль-
ным. В учебном пособии сделана попытка такого обобщения при максималь-
9
ном абстрагировании от многих конкретных деталей. Это позволяет составить
общую схему обогащения любой руды, а также сформулировать некоторые
принципы построения схем обогащения. Определенный схематизм обобщений,
принципов, выводов и т. п. направлен на создание целостной картины исследо-
вания руд на обогатимость. Отдельные детали исследования применительно к
конкретному типу руд постигаются при выполнении
конкретных испытаний.
Исследование на обогатимость заканчивается подготовкой технологиче-
ского регламента (задания на проектирование обогатительной фабрики). Но в
процессе проведения исследований обычно получают закономерности, которые
следует правильно представлять и интерпретировать, а также обильный мате-
риал, связанный с изучением вещества, проведением измерений и технологиче-
ских опытов, которые следует представлять в виде фракционных
характери-
стик, необходимых для выбора границ разделения либо оптимизации схем. Эти
результаты в технологический регламент не выносятся, но с их использованием
назначаются технологические режимы и рекомендуются схема и оборудование.