Козин В.З. Исследование руд на обогатимость

Подождите немного. Документ загружается.

130

массовые доли α

, β

, υ

, скорости флотации k

м1

и k

п1

., и выходы γ

м1

ее γ

п1

в диа-

пазоне времени 0 - t

.Затем выполняем контрольную флотацию в течение вре-

мени t

, при этом получены массовые доли

=υ

; β

, υ

и найдены k

м2

, k

п2

, γ

м2

, γ

п2

, т.е. полу-

чены четыре фракции пульпы по флотируемо-

сти.

Если провести перечистную флотацию,

то получим скорости флотации более быстроф-

лотируемых фракций k

м3

, k

п3

, γ

м3

, γ

п3

(рис. 9.35).

Практическое значение полученных

фракционных характеристик состоит в том, что

с помощью кинетических уравнений можно

рассчитывать показатели операции с изменени-

ем времени флотации (в небольших пределах) и

тем самым оптимизировать технологическую

схему.

Фракционирование проб по флотируемости обычно не производится,

так как это обычно связано с решением некоторой системы уравнений с

рядом

допущений. Как сказано в работе [50], «небольшая ошибка в определении вы-

хода продукта или извлечения компонента приводит при решении системы к

сколь! угодно большим отклонениям в величине значений по выходу или ком-

поненту». В этой же работе предложена методика расчета фракционного со-

става для трех фракций, включая и «необогатимую». При

этом требуется про-

вести специальные опыты с подбором времен флотации так, чтобы за время t

легкофлотируемая фракция извлекалась в концентрат на 99 %, за время t

труд-

нофлотируемая фракция извлекалась в концентрат и промпродукт также на

99 %, скорость флотации породы при этом принимается равной 0. И при этих

допущениях в условиях значительных погрешностей выполнения самого опыта

и анализа продуктов необходимо решить соответствующую систему уравнений.

Нами предлагается следующая методика фракционирования по флоти-

руемости.

При найденных (теоретических или экспериментально) условиях

вы-

полняется флотационный опыт со временем флотации, при котором наблюдает-

ся достаточная минерализация пены. Продукты обогащения анализируют, по-

лучая α, β и υ.

Исходя из уравнения кинетики первого порядка, можно найти коэффи-

циенты скорости флотации.

Для минерала

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

−

−−=

1ln

Для породы

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

⋅

−

−−=

αβ

ββ

1ln

п3

п2

п1

м2

м1

м3

-t

)

)(t

)

Рис. 9.35 Возможный вид фрак-

ционной характеристики по фло-

тируемости

131

Изменив условия флотации, мы получим, естественно, другие значения

и k

Поэтому в лабораторных условиях лучше результаты флотации оцени-

вать по полученным показателям.

Если продолжить флотацию и сфлотировать хвосты, то получим коэф-

фициент скорости флотации для труднофлотируемой фракции и т. д.

Большую информацию можно получить для отработанного режима в

лабораторных и промышленных условиях.

Пусть реализуется схема (рис.9.36).

Для этой схемы можно

получить скорости флотации

трех фракций минерала:

- легкофлотируемой

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

−

−−=

пп

п0

л.м.

1ln

- среднефлотируемой

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

−

−−=

п0

c.м.

1ln

- труднофлотируемой

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

−

−−=

т.м.

1ln

ϑϑ

Естественно, эта методика также связана с некоторыми допущениями, в

частности, с тем, что минералы подготовлены к флотации, т. е. раскрыты.

Однако мы исключаем понятие «нефлотируемая» фракция. Порода тоже

флотируется, в частности, со сростками, за счет различных зерен самой породы,

за счет механического выноса и т. п.

Полученные таким методом коэффициенты

скорости флотации имеют

реальный смысл и могут быть использованы для изменения как времён флота-

ции, так и конфигурации схемы.

9.14. Выделение мономинеральных фракций

Выделение мономинеральных фракций представляет собою по сути

максимально возможное фракционирование руды по всем возможным раздели-

тельным признакам и необходимо для оценки и изучения всех минеральных

форм, содержащихся

в руде (минералов и их разновидностей).

Изучение минералов во фракциях всегда предпочтительнее, а иногда и

единственно возможно.

Так как фракционирование выполняется сугубо обогатительными мето-

дами, то в значительной мере успех фракционирования предопределяет успеш-

ную разработку технологической схемы.

При выделении мономинеральных фракций большее внимание уделяет-

ся их чистоте, чем извлечению. Поэтому, как

правило, выделяемых минералов в

пробе должно быть по массе в 2-3 раза больше, чем в получаемой в итоге мо-

номинеральной фракции.

Рис. 9.36 К расчету скоро-

стей

лотации

132

Для крупнозернистого материала применим визуально-ручной способ

отбора мономинеральных фракций.

Для мелкозернистого, а при наличии соответствующего оборудования и

крупнозернистого материала следует использовать механические методы раз-

деления.

Перед разделением пробу следует дробить (измельчать) и рассеивать на

узкие классы. Каждый технологический класс может быть разделен на несколь-

ко машинных классов в зависимости от

диапазона его крупности и особенно-

стей оборудования.

Для уменьшения выхода шлама дробление выполняют в несколько

приемов.

Класс – 0,043 мм лучше выделить на сите струей воды.

Следует исключать опасность «заражения» пробы.

Выделение мономинеральных фракций осуществляется на лаборатор-

ном оборудовании (табл. 9.7).

Таблица 9.7

Применение лабораторного оборудования для получения монофракций

Вид про-

цесса

Наименование

способа разде-

ления

Диапазон

крупно-

сти, мм

Оборудование

и особенности

1 2 3 4

Визуально–

ручной

1-300 Разделение на узкие классы.

Выделение по спектру отражения

(цвету и другим признакам – блеску,

форме и т. п.)

Разделение

по инфор-

мативному

сигналу

изуально–

микроскопиче-

ский

С помощью

люминесцент-

ных сепарато-

ров

0,1-1,0

0,1-50

Разделение на узкие классы. Выделе-

ние по цвету и другим признакам

Разделение на узкие классы, выделе-

ние по спектру (цвету), люминесцен-

ции, возбуждаемой ультрафиолето-

вой лампой или рентгеновской труб-

кой

Разделение в

тяжелых жид-

костях отстаи-

ванием

>0,1 Предельная плотность

для бромоформа 2890 кг/м

;

для М-44 и М-45 3200 кг/м

;

для жидкости Клеричи 4250 кг/м

;

для хлористого цинка 1800 кг/м

Разделение:

в лотках и

промывных

чашах

>0,1 Предельная плотность разделения

7000 кг/м

Гравитаци-

онное раз-

деление

на шлюзах >0,1 Выделение очень тяжелых минералов

133

Продолжение табл. 9.7.

1 2 3 4

Гравитаци-

онное раз-

деление

на концен-

трационных

столах

1÷0,5

Обычно плотность

концентрата > 4000 кг/м

;

промпродукта 3000-4000

кг/м

;

хвостов < 3000 кг/м

на винтовых

сепараторах

1÷0,5

то же

на центро-

бежных се-

параторах

0,01 - 1,0

(и выше)

Выделение очень тяжелых минералов

в гидроци-

клонах

то же то же

в термогра-

диентной

трубке

0,1-0,25 Дает возможность разделения мине-

ралов в тяжелой жидкости, отличаю-

щихся по плотности на 1 кг/м

, в уз-

ком диапазоне изменения плотности.

в МГС – се-

параторах

0,1-3 Искусственно создаваемая плотность

> 10000 кг/м

, в том числе в суспен-

зии магнетита с крупностью частиц

100

А .

на отсадоч-

ных маши-

нах

0,1-50

(узкие

классы)

Возможность обеспечения большой

производительности при переработке

больших проб

Ручной магнит 0,1-5 мм

в воздухе,

менее

0,1 мм

в воде

Ферромагнитные частицы

Роликовый

электромаг-

нитный сепа-

ратор

0,1-3 мм

3-5 кг/ч

Разделение слабомагнитных минера-

лов в полях напряженностью до

950 кА/м

Магнитное

разделение

Универсаль-

ный электро-

магнит

0,1-0,5 мм,

навеска

5 г

Разделение весьма слабо-магнитных

минералов в полях напряженностью

до 2160 кА/м

Барабанный

электрический

сепаратор

0,1-2 Выделение в поле коронного разряда

хороших проводников

См

1010γ

−=

;

Электриче-

ское разде-

ление

Диэлектриче-

ский сепаратор

___

Разделение диэлектриков с

2εΔ

смеси жидкостей

керосин ε=2 и нитробензол ε=37,9 в

течение 3 мин.

134

Окончание табл. 9.7

1 2 3 4

Стол трения,

специальные

щетки

0,1-3 Выделение слюд, асбеста Разделение

по трению

и силам со-

противле-

ния

Воздушные и

воздушно –

полочные се-

параторы

0,1-2 Выделение мелкоразмерных слюд,

асбеста

Растворение

породной ос-

новы (термо-

химический

метод) после

спекания с

реагентами

0-1 Выделение алмазов и золота из по-

род

Разделение

по раство-

римости

Растворение

рудных мине-

ралов.

0,1-10 Выделение металлов, растворимых

в воде солей и т. п. в бутылях, пер-

коляторах, автоклавах

Разделение

флотацией

Флотационная

машина

0,01-0,2

камеры

0,25-3 л

Вследствие плохой сепарационной

характеристики разделяют лишь

минералы, не разделяемые другими

методами, в частности кварц, поле-

вой шпат, кальцит

Большое место в выделении мономинеральных фракций занимают маг-

нитные и электрические методы, позволяющие выделить минералы крупностью

0,5-3 мм.

Тогда становится понятной схема выделения мономинеральных фрак-

ций полиметаллической руды, содержащей магнетит, галенит, халькопирит,

пирит, арсенопирит, марматит, халькозин, борнит, золото, сфалерит, кальцит,

полевые шпаты, кварц (рис. 9.37).

135

Проба

Электрическая сепарация ЭС - 1

Непроводники

Полупроводники

Проводники

Электр. сепарация

Магнитная сепарация, РМЧ

Электромагнитная сепарация

200 кА/м

320 кА/м

III

500 кА/м

ЭМС n раз. Т,С, Бромоформ

2900 кг/м

Флотация

Доводка

в чашках

Бромоформ

Т,С, йодистый

метилен ТС

3300 кг/м

кг/м 6000ρ >

МГС сепарация

Флотация

2900 кг/м

Кварц

Полевые

шпаты

Кальцит

Клейофан

ППЗолотоГаленит

Арсенопирит

ХалькопиритБорнит

ХалькозинМарматит

Магнетит

Проводники

Полупроводники

Непроводники

Немагнитные

минералы

ЭМС n раз.

Рис. 9.37 Схема выделения мономинеральных фракций из сульфидной

полиметаллической руды

Приведем также схемы выделения мономинеральных фракций из суль-

фидно-кварцевых руд (рис. 9.38, а), из кварцево-полевошпатной руды

(рис. 9.38, б) и из песков (рис. 9.38, в) (все по А. И. Берлинскому) [51].

136

Концентрационный стол

Легкая

фракция

Промпродукт

Тяжелая фракция

Магнит. сепар. на РМЧ

Магнетит

ЭМС на 138Т - СЭМ

Тяжелые среды бромоформ

Отмывка

Ильменит Пирит

Золото

Кварц

Концентрационный стол

Промпродукт

Магнит. сепар. на РМЧ

Магнетит

МС 138Т - СЭМ

Электр. сепар.

Стол трения

ЦирконАпатит

Полевой

шпат

Кварц

Флотация

Отмывка

Пирит

Золото

Концентрационный стол

Магн. сепар. на РМЧ

Магнетит

Электр. сепар.

ЭМС

МГС

Циркон

Пирит

Монацит

Легкая

фракция

Тяжелая фракция

магн. немагн.

проводн. непроводн.

магн.

немагн.

ЭМС

магн.

немагн.

Кварц

Серицит

Глина

Золото

Ильменит

Рис. 9.38 Схемы выделения мономинеральных фракций:

а – из сульфидно-кварцевой руды; б – из кварцево-полевошпатной руды с апатитом

и цирконом;

в – из песков

В работе А. И. Берлинского [51] приведены схемы разделения минера-

лов большинства руд.

137

Глава 10.

СЕПАРАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ (КРИВЫЕ РАЗДЕЛЕНИЯ)

ИЛИ ВОЗМОЖНОСТИ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И СХЕМ

10.1. Сепарационные характеристики разделительных аппаратов

Сепарационная характеристика – это зависимость извлечения компо-

нента из материала фракции от величины разделительного признака для нее.

Идеальной является ступенчатая сепарационная

характеристика (рис. 10.1 а), которая имеет скачок от 0

до 1 при граничном значении разделительного признака

гр

Реальная сепарационная характеристика

(рис. 10.1 б) имеет некоторый наклон, характеризуемый

двумя величинами: Е

и ∆ξ:

ξξ

2575

−

;

∆ξ=ξ

max

- ξ

min

Здесь ξ

и ξ

– значения разделительного

признака, при которых извлечение в концентрат

достигает 75 и 25 %;

max

и ξ

min

– значения разделительного при-

знака, при которых извлечение в концентрат при-

близительно равно 1 и 0.

Если считать, что ∆ξ – это доверительный

интервал, характеризуемый среднеквадратичным от-

клонением S

, то

∆ξ=2t S

≅

Вероятное отклонение Е

связано с S

усло-

вием S

=1,5 Е

Тогда между Е

и ∆ξ будет связь:

∆ξ =4 S

=6 Е

Если для какого-либо разделительного про-

цесса известна разность значений разделительного

признака ∆ξ, для которой пригоден этот процесс, то

можно построить его сепарационную характеристи-

ку, которую проще изображать в виде ломаной ли-

нии (рис. 10.2).

Особенность использования разделительных процессов состоит в том,

что так называемая «идеальная» сепарационная характеристика не позволяет

решить

задачу получения качественных концентратов. Покажем это на приме-

ре. Необходимо обогатить кварц-барит-флюоритовую руду. Фракционная ха-

рактеристика по плотности представлена на рис. 10.3. Если применить гравита-

ционный разделительный аппарат с идеальной сепарационной характеристикой

гр

Рис. 10.1 Идеальная (а) и

реальная (б) сепарационная

характеристика

гр

min

max

0,75

0,5

0,25

ξ∆

гр

0,5

ξ∆

Рис. 10.2 Упрощенное изо-

бражение сепарационной

характеристики

138

1, то флюоритовый концентрат будет со-

держать весь барит, входящий в исходную

руду. При использовании разделительного

аппарата с идеальной характеристикой 2

флюоритовый концентрат будет содержать

весь кварц, содержащийся в исходной руде.

Следовательно, в такой ситуации аппарат

даже с идеальной сепарационной характе-

ристикой задачу не решает.

Из рис. 10.3 видно, что задачу полу

чения флюоритового концентрата из такой

руды решает разделительный аппарат со специфической «идеальной» сепара-

ционной характеристикой (рис. 10.4, а). Назовем такую сепарационную харак-

теристику П-образной. Только П-образная сепарационная характеристика по-

зволяет из полиминеральной руды получить концентрат нужного качества –

мономинеральную фракцию. Предельным случаем П-образной сепарационной

характеристики является δ-образная сепарационная

характеристика (по анало-

гии с δ-функцией), рис. 10.4, б.

2000

4000

кг/м ρ,

2000

4000

кг/м ρ,

Рис. 10.4 П-образная (а); δ – образная (б) сепарационные характеристики

Приведем идеальные сепарационные характеристики известных процес-

сов (рис. 10.5), где 1 – для разделения по информативным сигналам (автора-

диометрическому, гамма-абсорбционному, нейтронно-активационному) грави-

тационных процессов, магнитных и электрических процессов, флотации; 2 –

для разделения по информативным сигналам

(рентгенорадиометрическому, люминесцентно-

му, фотометрическому) гравитационных процес-

сов на концентрационном столе и винтовом се-

параторе.

Таким образом, δ-образной сепараци-

онной характеристикой обладают некоторые

процессы разделения по информативным сигна-

лам, а именно те из них, в которых различают

куски с использованием двух границ рентгенов-

ского, люминесцентного или рассеянного опти-

ческого излучений. Такой же сепарационной ха-

рактеристикой обладают гравитационные про-

2000

4000

εγ,

SiO

CaF

BaSO

кг/м ρ,

Рис. 10.3 Фракционная характеристика

флюоритовой руды по плотности и иде-

альные сепарационные характеристики

Рис. 10.5 Идеальные сепарацион-

ные характеристики известных

процессов обогащения

139

цессы, в которых тем или иным образом материал разлагается в спектр по

фракциям плотности и из этого спектра выделяется узкая фракция с заданными

граничными плотностями.

Сепарационные характеристики других

обогатительных аппаратов и процессов, даже

идеальные, не обеспечивают получение моно-

минеральных фракций (концентратов) из поли-

минеральных руд. Отметим, что как идеальная,

так и

δ-образная и П-образная сепарационные

характеристики в реальных условиях приобре-

тают вид, представленный на рис. 10.6. Таким

образом, для любой сепарационной характери-

стики требуется оценка степени ее отклонения

от идеальной. Для этого используют показатель

– вероятное отклонение: Е

= (ξ

-ξ

)/2. Здесь

, ξ

– значения разделительного признака, при которых достигается извлече-

ние 75 и 25 %.

Для П-образной и δ-образной сепарационных характеристик могут быть

два значения Е

()

гр1

(

)

гр2

Рис. 10.7. П-образная сепарационная характеристика, получаемая с использованием

двух разделительных признаков

П-образная сепарационная характеристи-

ка может быть получена при использовании двух

разделительных признаков (при этом, естествен-

но, будет две границы разделения, рис. 10.7).

Для схем П-образность формируется пу-

тем введения двух границ разделения и «обрат-

ного» использования разделительного признака,

т.е. при использовании первой границы разделе-

ния концентратом считается продукт,

у которого

ξ>ξ

гр1

, а при последующем использовании второй

границы разделения концентратом считается

продукт, у которого ξ>ξ

гр2

. В итоге получается

реальная П-образная сепарационная характеристика, выделенная на рис. 10.8

пунктиром.

0,5

гр1

гр2

гр1

гр2

гр

ξξ

Рис. 10.6 Реальные сепарационные

характеристики процессов разде-

ления

гр1

гр2

()

ξε

()

ξε

Рис. 10.8 Формирование реальной

П-образной сепарационной харак-

теристики схемным решением