Козин В.З. Исследование руд на обогатимость

Подождите немного. Документ загружается.

120

100

()

αβ

()

CaF

гp

,%γ

т.п.

20 40 60 10080

∑

По представленным фракционным характеристикам (рис. 9.22) легко

делать выводы о приемлемых границах разделения.

Так, для того чтобы получить концентрат с массовой долей флюорита

81 %, нужно провести сортировку по α

гр

=67 %. При этом выход концентрата

будет 12 %, а массовая доля флюорита в хвостах 25 %.

Естественно было для этих условий применить сортировку для получе-

ния отвальной породы. Если принять α

гр

=10 %, то выход концентрата будет 40

% с массовой долей флюорита 52 %, а выход хвостов 60 % с массовой долей

флюорита 4 %.

9.9. Фракционирование по плотности

Фракционирование по плотности - это прежде всего разделение мате-

риала по плотности в тяжелых жидкостях. Наиболее распространены тяжелые

жидкости, приведенные в табл. 9.2.

Таблица 9.2

Характеристика тяжелых жидкостей

Тяжелая жидкость Плотность,

кг/м

Вязкость, Па

с Среда для раство-

рения

Хлористый цинк 2500 0,0011 Вода

Бромоформ 2890 0,002 Спирт

М-45 3200 0,01 Вода

Клеричи 4250 0,05 Вода

Фракционный анализ угля выполняется по ГОСТ-4790-80.

Уголь крупностью +1 мм обесшламливают (проточной водой на сите 0,5

мм), высушивают и взвешивают, получая М.

Расслоение начинают в растворе ZnCl

плотностью 1300 кг/м

, затем

1400, 1500, 1600, 1800 кг/м

. Погрузив пробу в сосуд с сетчатым дном, тща-

тельно ее перемешивают и дают отстояться 1-5 мин. Всплывшую фракцию

снимают перфорированным черпаком, промывают теплой водой в течение 2-3

Рис. 9.22 Фракционная характеристика флюо-

итовой руды крупностью –150+100 мм по

массовой доле

121

минут, переносят на противень, высушивают до воздушно-сухого состояния

при температуре менее 100 °С и взвешивают, получая массу фракции M

=γ .

Гравитационный анализ рудных материалов выполняют в крупности

-3+0,01 мм. Материал проб не должен содержать металлическое железо, сво-

бодную (активную) известь и другие химические соединения, изменяющие со-

став тяжелых жидкостей. Пробы перед анализом сушатся при температуре не

выше 105-110 °С, при необходимости должны быть промыты или размагниче-

ны. При анализе необходимо в каждом

частном случае проверять реакционную

способность разделяемых минералов и выбранной жидкости.

Метод отстаивания применяют при крупности материала > 0,2 мм. Од-

нако, благодаря его простоте, разрабатывают схемы и для меньших классов

(кварц).

Истинная плотность смеси двух жидкостей, ρ, кг/м

2211

ρρ

Отсюда объем добавляемого растворителя

ρρ

)ρρ(

−

Объем приготавливаемой тяжелой жидкости должен в 3 раза превышать

объем пробы.

Тяжелую жидкость с пробой помещают в воронку (стакан, пробирку),

перемешивают 2-3 раза с промежуточными отстаиваниями в течение 5 - 10 -

- 15 мин (и более). Полученные фракции промывают растворителем тяжелой

жидкости (т. е. водой или спиртом), сушат при температуре не выше 105 -

- 110 °С, взвешивают. При необходимости

анализируют. Контроль качества

разделения осуществляется просмотром продуктов, в том числе под микроско-

пом. Еще более тонкое разделение может быть осуществлено в термоградиент-

ной трубке, в которой создается градиент плотности тяжелой жидкости по вы-

соте за счет охлаждения нижней части столба тяжелой жидкости и нагревания

верхней его части.

Плотность является одним из

самых

распространенных и эффективных раздели-

тельных признаков. В табл. 9.3 представлены

результаты фракционирования руды Тырны-

Аузского месторождения, а на рис. 9.22 –

фракционная характеристика этой руды [45].

100

потонувшие

,%α

,%γ

2600 2700 2900

3000

2800

всплывшие

∑

потонувшие

∑

()

ρβ

()

Рис. 9.23 Фракционная характеристика

вольфрамо-молибденовой руды

122

Таблица 9.3

Результаты фракционирования вольфрамо-молибденовой руды

(класс -40+3 мм)

Характеристики всплывших фракций Характеристики

потонувших фракций

Массовая

доля, %

массовая доля

извлечение

массовая

доля, %

извлече-

ние, %

Плотность

фракций,

кг/м

Вы-

ход,

выход,

Mo WO

вы-

ход,

WO3

<2750 37,02 0,001 0,0003 37,02 0,001 0,61 0,57 100 0,067 100,00

2750-2800 16,84 0,001 0,0006 53,86 0,0009 0,72 1,14 62,98 0,106 99,39

2810-2900 18,05 0,015 0,0027 71,91 0,0045 4,86 3,92 46,14 0,138 99,28

2910-3000 6,61 0,053 0,0161 78,52 0,0086 10,07 9,93 28,09 0,214 95,14

>3000 21,48 0,281 0,0739 100,00 0,067 100,00 100,00 21,48 0,281 89,93

Всего 100,00 0,067 0,0176 - - - - - - -

В табл. 9.4 представлены результаты фракционирования полиметалличе-

ской руды, а на рис. 9.24 – фракционная характеристика этой руды [45].

Таблица 9.4

Результаты фракционирования полиметаллической руды

Массовая доля, %

Плотность

фракций, кг/м

Выход,

Pb Zn Cu BaSO

пот

, %

Pbпот

<2600 15,28 0,07 0,06 0,07 0,16 100 2,14

2600-2700 10,38 0,05 0,10 0,07 0,17 84,72 2,51

2700-2800 8,04 0,08 0,19 0,12 0,79 72,34 2,86

2800-3000 2,12 0,37 1,10 0,49 1,86 66,30 3,19

>3000 64,18 3,29 9,18 2,67 18,56 64,18 3,29

Итого 100,00 2,14 5,95 1,75 12,05 - -

100

,%γ

2600 2700 2900

3000

2800

,%α

потонувшие

∑

В табл. 9.5 представлены результаты фракционирования угля [46], а на

рис. 9.25 для сравнения – кривые Анри-Рейнгардта и фракционные характери-

стики.

Рис. 9.24 Фракционная характеристика

полиметаллической руды

123

Таблица 9.5

Результаты фракционирования угля

Всплывшие фракции Потонувшие фракцииПлотность фрак-

ций, кг/м

Вы-

ход, %

Золь-

ность, %

выход, %

ольность,

выход, %

ольность, %

<1300 40,2 3,2 40,2 3,20 100,0 29,0

1300-1400 17,3 9,0 57,5 4,95 59,8 46,4

1400-1500 6,1 20,3 63,6 6,42 42,5 61,6

1500-1600 4,6 36,2 68,2 8,41 36,4 68,5

1600-1800 3,7 47,1 71,9 10,42 31,8 73,2

1800-2000 4,2 58,0 76,1 13,02 28,1 76,6

>2000 23,9 79,9 100,0 29,00 23,9 79,9

Итого 100,0 29,0

100

1400 1500 1700

1800

1600

1300

1900 2000

кг/мρ,

∑

20 40 80

100

% ,A

аб

Рис. 9.25 Фракционные характеристики угля по Анри-Рейнгардту (а) и

по суммарным зависимостям от плотности (

б)

На рис. 9.26 представлены фракционные характеристики флюоритовой

руды [47].

100

()

ρε

,%α

2600 2700 2900 30002800

()

ρβ

()

(

)

3100

()

∑

По фракционным характеристикам по плотности можно сделать вывод,

что для получения концентрата массовой долей флюорита 75 % нужно устано-

вить плотность разделения 2900 кг/м

. При этом выход концентрата будет 42 %,

а выход хвостов 58 % с массовой долей флюорита 8 %.

Схема реального фракционирования по плотности (с использованием

промышленных гравитационных аппаратов), соединенная с изменением круп-

Рис. 9.26 Фракционная характеристика

(кривые обогатимости) флюоритовой ру-

ды крупностью -40+5 мм по плотности

124

ности, представлена на рис. 9.27. Изобразить на рисунке полученные результа-

ты затруднительно, но легко определить выхода, качество и извлечение для

любых вариантов концентратов и хвостов непосредственно по схеме [47].

Золотосодержащая руда

-2 мм

Отсадка

КС

2,3

100 8,3 100

г/т

α,

%,γ

ε,%

Измельчение до -1 мм

Отсадка

КС

Измельчение до -0,5 мм

Отсадка

КС

Измельчение до -0,2 мм

КС

Измельчение до -0,074 мм

КС

ЦБ

0,00128 40209,0

6,2

0,00043 59807,0

3,1

0,0067 12011,0

9,7

0,001 66781,0

8,0

0,034 1945,0

8,0

5,2

62,6

0,03 174,0

6,4

4,67

56,2

Рис. 9.27 Схема фракционирования золотосодержащей руды по крупности и плотности.

КС – концентрационный стол; ЦБ – центробежная концентрация

Фракционные характеристики по плотности наиболее широко распро-

странены.

125

9.10. Фракционирование по магнитным свойствам

Крупные сильномагнитные руды (d>1мм). Разделение на фракции про-

водят так. Исходную руду крупностью –50 мм подвергают грохочению на узкие

классы с модулем 2. Из каждого класса выделяют магнитную фракцию на сепа-

раторе ПБСЛ с напряженностью 103,5 кА/м и немагнитную фракцию. Контроль

качества разделения выполняют, выделяя из немагнитной

фракции магнитную

с помощью ручного магнита с напряженностью 107,5 кА/м.

Мелкие сильномагнитные руды (d<1мм) анализируют как мокрым, так и

сухим способами.

Мокрый магнитный анализ проводят на трубчатом анализаторе

25Т-СЭМ с напряженностью поля до 159 кА/м.

У анализатора 25Т- СЭМ наполняют трубку водой до уровня выше по-

люсов магнита и

устанавливают постоянную скорость промывной воды. Вклю-

чают электромагнит, устанавливают силу тока, соответствующую напряженно-

сти 88 кА/м. Пробу равномерно загружают через верхний срез трубки, включа-

ют привод анализатора. Продолжительность промывки 25 минут (5 мин при

предварительной обработке ультразвуком).

Магнитный анализ Н=88 кА/м

Магнитный анализ Н=56 кА/м Магнитный анализ Н=159 кА/м

Магнитная фракция

Немагнитная фракция

IIIIIIIV

Магнитная

фракция

Немагнитная

фракция

Магнитная

фракция

Немагнитная

фракция

Рис. 9.28 Фракционирование по магнитным свойствам

Немагнитная фракция разгружается в процессе анализа, магнитную раз-

гружают, выключив ток в магнитной системе. Обычно получают 4 фракции по

схеме (рис. 9.28).

Слабомагнитные руды.

Исходную пробу делят на узкие классы крупности. Материал крупно-

стью +0,5 мм фракционируют сухим способом на анализаторе 138 – СЭ. Навес-

ку высушивают до воздушно-сухого состояния. Пробу массой 100 г загружают,

выделяя магнитный и немагнитный продукты. Фракции получают, меняя на-

пряженность магнитного поля от 159,2 до 899,7 кА/м.

Сухой анализ слабомагнитных продуктов проводят также на универ-

сальном электромагнитном анализаторе УЭМ–1Т с напряженностью поля до

2200 кА/м.

Магнитное разделение материала крупностью – 0,5 мм проводят мок-

рым способом на анализаторе 208-СЭ (полиградиентный). Перед проведением

анализа выделяют магнетит. Пробу при Т:Ж=1:4 перемешивают в течение 5

мин. При анализе класса – 0,045 мм подают реагенты для диспергации частиц

(NaOH). Полученную пульпу постепенно подают в анализатор, затем туда по-

126

дают промывную воду. Немагнитный продукт собирают в процессе разделения,

магнитный продукт разгружают, выключив ток. Таким образом можно полу-

чить заданное число фракций.

Редкие результаты фракционирования по удельной магнитной воспри-

имчивости представлены в учебнике [48] (табл. 9.6). На рис. 9.29 представлены

фракционные характеристики, построенные по этим данным.

Таблица 9.6

Результаты фракционирования по удельной магнитной восприимчивости

Удельная

магнитная вос-

приимчивость, 10

-6

/кг

Выход, %

Массовая доля

железа α, %

<20 15,7 2,1

20-52 8,3 9,7

52-60 5,4 41,9

60-70 17,7 52,3

70-120 12,8 58,8

120-180 14,7 60,4

180-240 12,5 61,5

240-817 9,7 63,2

>817 3,2 65,1

100

0 100 200 300 400 500 600 700 800

% α,γ,

10/кгм,

−

⋅

Рис. 9.29 Фракционные характеристики руды по магнитной восприимчивости

9.11 Фракционирование по электрическим свойствам

Сравнительно небольшая величина сил электрического притяжения и

отталкивания частиц по сравнению с силами тяжести, трения, сопротивления

воздушной среде, и в особенности с центробежными силами, приводит к необ-

ходимости тонкой настройки границы разделения при фракционировании по

электрическим свойствам. Но и это возможно лишь для частиц узкого класса

крупности с небольшими отклонениями от средних других свойств, влияющих

на электрическое разделение. Кроме того, стесненность условий разделения в

127

электрических сепараторах проявляется уже при сравнительно малой, по срав-

нению с другими процессами, производительности.

В итоге качество продуктов разделения реальных продуктов на элек-

трическом сепараторе оказывается невысоким. Так как электрический сепара-

тор позволяет выделять не только концентраты, но и промпродукты, то достичь

нужного качества фракционирования можно лишь выделяя необходимое коли-

чество

промпродукта, подвергаемого многократному повторному разделению.

Перечистки могут понадобиться и получаемым концентратам (проводникам и

непроводникам), т. е. электрическое фракционирование должно проводиться по

схеме (рис. 9.30).

Рис. 9.30 Схема и результат фракционирования по электрическим свойствам:

а – схема фракционирования по электрическим свойствам;

б – γ-функция электрической сепарации

На схеме указано по три операции при разделении исходного материала,

проводящей и непроводящей фракций. Опыты показали, что в связи с вероят-

ностным характером разряда частиц на осадительном электроде на каждой ста-

дии извлечение в конечный продукт составляет примерно 67 %. Тогда за три

стадии в соответствующий продукт будет извлечено 96 % минералов извлекае-

мой

фракции.

Промпродукты могут быть направлены в какой-либо концентрат либо

могут составить самостоятельный продукт.

9.12. Фракционирование по растворимости

Растворимость как разделительный признак получает все большее рас-

пространение в обогащении благодаря своей экологичности и возможности ис-

пользования в любом диапазоне крупности руды.

Выбор растворителя выполняется с помощью предельных фракцион-

ных характеристик,

которые должны выглядеть так, как на рис. 9.31.

Исходная смесь

I осн. электр. сепарация

II осн. электр. сепарация

III осн. электр. сепарация

I пер. элетр. сепар.

II пер. электр. сепар.

III пер. электр. сепар.

Проводники

п. п.

II контр. электр. сепар.

III контр. электр. сепар.

I контр. электр. сепар.

п. п.

Непроводники

Н.

П.

Удельное сопротивление

Проводники

Полупроводники

Непроводники

128

Остальные

элементы

Сu

Например, для золотой руды раскрытое золото с помощью 0,05 % рас-

твора цианида можно извлечь на 100 %, при этом на 20 % будет извлечена медь

и на 60 % серебро. Остальные компоненты в раствор не извлекаются.

Следовательно, фракционирование по растворимости состоит, прежде

всего, в выборе условий для получения такой фракционной характеристики.

Так, с целью возможности использования такого дешевого

растворите-

ля, как вода для водорастворимых минералов сильвина и галита, выполнены

тонкие исследования, позволяющие найти условия, при которых вода растворя-

ет сильвин и не растворяет галит: это насыщенный по NaCl щелок и температу-

ра 80 °С.

При этих условиях фракционная характеристика сильвинита по раство-

римости выглядит так, как на рис. 9.32.

Галит

NaCl

Сильвин

KCl

В итоге для разных руд подбирают соответствующие условия выщела-

чивания, в том числе с изменением разделительных признаков минералов по

растворимости.

Приемы физико-химической подготовки сырья к выщелачиванию:

- обжиг;

кальцинирующий обжиг. При спекании с содой образуется легко во-

дорастворимые алюминаты, молибдаты, вольфраматы, ванадаты.

- сульфатизация – обработка измельченного материала серной кислотой

(60-90 %) при 470 – 520

К. При такой сульфатизации сульфиды пере-

водят в растворимые (в водной или слабокислой среде) сульфаты;

Рис. 9.31 Предельная фракционная харак-

теристика золотосодержащей руды в рас-

творе цианида

Рис. 9.32 Предельная фракционная харак-

теристика сильвинита в условиях раство-

рения: насыщенный по NaCl щелок и

температура 80

°С

129

- гидротермальная активация – обработка сульфидов селективным рас-

творителем при температуре 430 – 450 К. Например, обработка халь-

копирита подкисленным раствором сульфата меди:

Cu FeS

+CuSO

→2CuS+FeSO

переводит его в легкорастворимый серной кислотой сульфид меди CuS;

- бактериальное выщелачивание сульфидов с целью раскрытия заклю-

ченных в них микровключений золота, извлекаемого затем цианиро-

ванием.

Выбор крупности руды для выщелачивания выполняется по кривой за-

висимости извлечения от крупности. Ее характерный вид представлен на

рис. 9.32.

,%γ

d, мм

100

12 3

Обычно, полученные при фракционировании по растворимости резуль-

таты представляют в виде таблицы.

9.13. Фракционирование проб по флотируемости

Фракционирование по флотируемости, состоящее в построении функ-

ции распределения скоростей флотации по результатам флотации, во-первых, с

помощью схемы, обладающей сепарационной характеристикой близкой к иде-

альной, во-вторых, путем назначения для такой схемы различных

скоростей

флотации, реально неосуществимо.

Оценить распределение по флотируемости стремятся по результатам

кинетического опыта, т. е. снятия кривой ки-

нетики флотации и расчета по ней скоростей

флотации. Однако все численные методы рас-

чета приводят к плохо обусловленным систе-

мам уравнений, что усложняло решение. В

итоге можно получить функцию распределе-

ния ω(

k) (рис. 9.34), однако практического зна-

чения она не имеет, так как легко меняется с

изменением условий флотации [49].

Реально получить оценки средних скоростей флотации компонентов

пульпы [непрерывного] процесса флотации по результатам кинетического опы-

та. Пусть выполнен опыт и в течение времени t

(основная флотация) получены

Рис. 9.33 Зависимость извлечения золота

выщелачиванием от крупности руды

Рис. 9.34 Функция распределения

ω(k)

()

k ω

мин,

−