Козин В.З. Исследование руд на обогатимость

Подождите немного. Документ загружается.

150

Объем сростков, связанных с каждым зерном, составит 3d

d на каждой из

трех граней куба (зерна), 3

на каждом из трех ребер зерна и d

- на вершине

куба.

Доля раскрытой породы

()

.33

ззп

српп

ККК

ddddd

dddddnV

++−=

++−

−

Найдем долю сростков:

()()

() ()()

3311

пм

пп

пм

ппмм

пм

ср

−−+

+++−−

−+−

КК

КККК

nРР

VР

VРVР

Здесь (1 – Р

– объем минерала в сростках;

(1 – Р

– объем породы в сростках.

Найдем раскрытие фаз при К > 1, т. е. когда размер кусков d больше

размера зерен минерала d

Очевидно, что Р

= 0, т. е. при К > 1 зерна раскрытого минерала не

существуют. Для определения раскрытия породы определим, сколько сростков

может быть связано с одним зерном. Плоскости разрушения кусков могут

пройти так, как на рис. 11.3, т. е. с одним зерном могут быть связаны 1, 2, 4 или

8 сростков (8 – так как речь идет об объемном разрушении). В общем

случае

это число m.

Рис. 11.3 Возможное прохождение плоскостей разрушения через зерно минерала

Следовательно, объем породы в сростках

()

(

)

(

)

зсрп

−=−=−= mК

dmd

dmdnV

Тогда раскрытие породы

(

)

()

српп

−−=

−−

−

= mК

mК

Р .

m = 1

m = 2 m = 4

151

Доля сростков

()()

()

-11

пп

пм

ппмм

ср

−+

−+−

mК

Рn

VР

VРVР

Р .

Раскрытие породы с увеличением размера кусков снижается и при

некотором К становится равным нулю. Обозначим это значение К

. Найдем его

(

)

пп

=−−= mК

Р .

Отсюда

= .

В начале раскрытия породы куски достаточно велики по сравнению с

размером зерен минерала, и можно принять m = 1. Тогда

1+= nК

зп

1+= ndd

Наконец, при К > К

= 0; Р

= 0 и Р

ср

= 1.

Нарисуем по полученным формулам графики P

, P

ср

(рис.11.4).

Промежуточные точки найдем так:

Для породы при K = 1

−=

по формуле для K < 1;

−=

−

−=

по формуле для K > 1.

Для сростков при K = 1

)11()11(

ср

−

−−+

nnn

по формуле для K < 1;

ср

⋅

nnn

по формуле для K > 1.

Рис. 11.4 Графическое изображение закономерностей раскрытия

152

Обратим внимание на то, что доля раскрытого минерала P

и породы P

найдена относительно объемов соответственно минерала V

и породы V

. Если

находить эти доли по отношению к объему руды, то следует вводить

множители

мп

мм

′

;

мп

пп

⋅=

′

В реальных условиях принятые при выводе этих формул допущения

нарушаются.

1. Зерна минерала не кубические и имеют разные размеры, описываемые

какими-либо распределениями. Это значит, что существует не d

, а диапазон

зmaxminз

dd ÷ Возможно, d

з min

= 0. Отсюда следует, что K = 1 и K = K

сближаются, так как раскрытие минерала начинается при d

з max

, а начало

раскрытия породы следует определять исходя из d

з min

2. Распределение зерен минерала в породе неравномерное. Этот факт

приводит к смещению K

вправо, что эквивалентно увеличению d

з min

3. В руде изначально могут находиться куски пустой породы,

попадающей в нее вследствие разубоживания при горных работах.

4. Куски руды существуют во всем диапазоне крупности от 0 до d

max

Следовательно, нельзя представлять себе дело так, что руда проходит с

уменьшением размера кусков последовательно все возможные состояния. Эти

состояния наблюдаются сразу для руды, дробленной до любой крупности.

Поэтому на кривые раскрытия необходимо накладывать распределения кусков

по крупности.

Все изложенное приводит к выводу, что теоретические закономерности

позволяют качественно описать построение возможных

схем обогащения. Для

количественных расчетов указанные характеристики необходимо получать

экспериментально.

11.2. Экспериментальное построение диаграммы раскрытия

Экспериментальное построение диаграммы раскрытия двухкомпонентной

руды состоит в следующем.

1. Рассеиваем руду на классы крупности, мм:

-100 + 50; -50 + 25; -25 + 12; -12 + 6; -6 + 3; -3 + 1,5,

а также -1,6 + 0,8; -0,8 + 0,4; -0,4 + 0,2; -0,2 + 0,1; -0,1 + 0,045.

2. В каждом классе крупности отбираем с помощью желобчатого

сократителя примерно 100 кусков.

3. Сортируем куски по массовой доле минерала на куски минерала,

породы и бедные (менее 25 % минерала), рядовые (25-50 % минерала) и

153

богатые (более 75 % минерала) сростки. Границы разделения сростков можно

менять, руководствуясь технологическими или экономическими

соображениями.

4. Находим раскрытие минерала, породы и сростков:

бгрбдм

75,05,025,0 nnnn

+++

;

бгрбдп

25,05,075,0 nnnn

+++

;

ср

= ;

n = n

+ n

ср

Модели кусков

Сростки

Минерал Богатый Рядовой Бедный Порода

Здесь n

, n

ср

– число кусков минерала, породы и сростков;

бд

, n

бг

– число бедных, рядовых и богатых сростков;

n – общее число отобранных кусков в рассматриваемом классе.

Определение вида куска выполняется визуально: до размера кусков 1,5 -

- 1 мм непосредственно, для кусков размером менее 1-1,5 мм под микроскопом.

Возможные диаграммы раскрытия для крупных и мелких классов

представлены на рис. 11.5.

Рис. 11.5 Диаграммы раскрытия:

а – для крупных классов; б – для мелких классов; в – для весьма мелких классов

3 6 12 25 50 100

d, мм

ср

0,1 0,2 0,4 0,8 1,5 3

d, мм

ср

045 0

1 0

d, мм

ср

154

На рис. 11.6 представлена экспериментально полученная диаграмма

раскрытия магнетита в железной руде.

Рис. 11.6 Реальная зависимость раскрытия магнетита в железной руде

При ярко выраженном селективном разрушении руды возможен скачок

кривой раскрытия минерала при d = d

(рис. 11.7).

Рис. 11.7 Кривая раскрытия руды при селективном разрушении

Возможна оценка степени раскрытия по отношению массы минеральных

зерен в раскрытом состоянии K

вскр

к общей массе зерен какого-либо минерала

100

d, мм

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 2 4 6 8 10121416182021

d, мм

ср

155

вскр

= .

Визуально–микроскопический метод используется для кусков размером

от 1÷5 до 150 мм. Для этого пробу делят на классы, причем в наиболее крупном

классе должно быть не менее 100 кусков, и в каждом классе выбирают

вскрытые зерна и взвешивают их, определяя К

вскр

Микроскопический метод используется для кусков крупностью

0,04-5 мм.

Гравитационно–оптический метод используется при наличии тяжелой

жидкости и состоит в выделении фракций: минерала, породы и сростков.

Разделительно–аналитический метод используется при наличии

обогатительного оборудования.

11.3. Экспериментальное построение диаграммы раскрытия

трехкомпонентной руды

Экспериментальное построение диаграммы раскрытия трехкомпонентной

руды отличается тем, что определяются:

м1

– число раскрытых кусков первого минерала;

м2

– то же второго минерала;

– то же породы;

бг 1п

; n

бг 1-2

; n

бг 2п

; n

бг 2-1

– число богатых сростков каждого минерала с

другим минералом и породой;

р1

, n

р2

и n

р1-2

– число рядовых сростков каждого минерала с породой и

другим минералом;

бд1

, n

бд2

– число бедных сростков минералов с породой;

()

2-1бг1пбг2-р1р11-2бгбд1м1

м1

1м

75,05,025,0 nnnnnnn

++++++

;

()

12-бг1пбг2-р1р22-1бгбд2м2

м2

2м

75,05,025,0 nnnnnnn

++++++

;

()

бд2бд12-р1р22пбг1пбгп

75,05,025,0 nnnnnnn

++++++

;

(

)

nnn-n

пм2м1

ср

Возможная диаграмма раскрытия трехкомпонентной руды представлена

на рис. 11.8.

156

Рис. 11.8 Диаграмма раскрытия трехкомпонентной руды

Наличие не одного, а двух и более полезных компонентов может

изменить условия выделения технологических классов.

11.4. Эмпирические методы оценки раскрытия руды

Несмотря на то, что понятие раскрытия руды широко используется,

количественные оценки этого раскрытия, а тем более диаграммы раскрытия

используются редко и, как правило, в специфической форме.

Для использования информационных методов разделения необходимо

определить раскрытие руды в машинном классе. Степень раскрытия руды была

названа контрастностью, и количественную оценку контрастности ввел

Мокроусов.

Для этого он предложил показатель М, характеризующий степень

раскрытия руды:

∑

−

αα

где

– выход i-й фракции при идеальном разделении руды на фракции по

массовой доле;

α – среднее значение массовой доли компонента;

– массовая доля компонента в i-й фракции.

Так как в предложенной формуле показатель М изменяется в диапазоне

÷ 2, то было предложено оценивать контрастность (раскрытие) руды так:

М > 1,5 – особо контрастная;

М = 1,1-1,5 – высококонтрастная;

М = 0,7-1,0 – контрастная;

М = 0,5-0,7 – низкоконтрастная;

М < 0,5 – неконтрастная.

Недостатком этой формулы является зависимость показателя М не только

от раскрытия руды, но и от средней массовой доли компонента в ней.

Величины М > 1,5 получаются только для раскрытых бедных руд.

3 6 12 25 50 100

d, мм

ср

м1

м2

157

Действительно, пусть имеется полностью раскрытая руда, в которой γ

= 0,5 и

α= β

и γ

= 0,5 и α = 0.

Тогда

γγ

0γβγ

2м1

⋅+

15,0

0,5

=⋅

−

+⋅

−

=М ,

т. е. руда полностью раскрыта, но по показателю М она не характеризуется как

особо контрастная и даже как высококонтрастная.

Такая же руда, но с другой средней массовой долей компонента будет

оценена другой величиной М.

Пусть

= 0,1 и α = β

и γ

= 0,9 и α = 0.

0,1β

0,90,1

00,9β0,1

α =

⋅+⋅

;

8,19,09,09,0

0,1β

0,1β0

0,1

0,1β

0,1ββ

мм

=+=⋅

−

+⋅

−

=М

т. е. будет считаться уже особо контрастной.

Поэтому контрастность следует оценивать по доле раскрытых минералов.

В работе [57] утверждается, что управление процессами обогащения по

оценкам раскрытия минералов должно быть предпочтительнее оценок по

характерному классу крупности. Очевидно, что раскрытие определяется лишь

оптическими методами, а это предполагает длительные лабораторные оценки

раскрытия. В текущем

режиме на обогатительной фабрике раскрытие

минеральных зерен не определяется.

Оригинальное решение оценки раскрытия предложено в работе [57].

Очевидно, что если материал содержит сростки, то любое действие,

направленное на повышение качества концентрата, должно приводить к

уменьшению их извлечения в концентрат, следовательно, приведет к

увеличению массовой доли извлекаемого компонента в хвостах.

При полном

раскрытии минеральных зерен качество концентрата не

связано с качеством хвостов.

Отсюда следует вывод: чем больше корреляция массовой доли в

концентрате с массовой долей в хвостах, тем хуже раскрыта руда. А такую

оценку корреляции можно проводить по результатам текущего опробования

действующего процесса. Наилучшее раскрытие руды будет при нулевой

корреляции между массовой долей компонента в концентрате и хвостах.

158

11.5. Оценка раскрываемости руды при измельчении

Для принятия решений, связанных с измельчением, при котором

раскрытие является функцией времени, строят функцию

()

измм

tfР

, рис.11.9.

Рис. 11.9. К оценке раскрываемости руды

Для оценки руд по раскрываемости принято время измельчения 40 мин

при стандартных условиях. Руды весьма легкораскрываемы, если Р

при этом

будет более 95 %; легкораскрываемы при Р

= 95-90 %; среднераскрываемы,

если Р

= 85-80 %; весьма труднораскрываемы, если Р

= 80-75 % и упорные,

если Р

< 75 %.

Это вполне объективная оценка, так как раскрываемость Р

определяется

по формуле

.раскрм

= или

.раскрм

Недостатком является то, что это не оценка раскрываемости руды в

целом, а лишь для определенных условий измельчения.

В ЗАО «Механобр инжиниринг» раскрытие минералов определяется с

помощью системы анализа микроизображений путем оценки не менее 10 000

зерен. При этом получают такие зависимости (рис. 11.10) [58]:

100

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

изм

, мин

, %

Халькопирит

Сфалерит

Галенит

Предполагая, в соответствии с работой [59], что для флотации достаточно

раскрытие 75÷80 % зерен, определено необходимое время измельчения –

11 минут.

Рис. 11.10 Зависимость степени

раскрытия минералов от

продолжительности измельчения

уда легкораскрываемая

уда упорная

изм

, мин

159

Глава 12.

ОБЩАЯ СТРУКТУРА СХЕМ ОБОГАЩЕНИЯ

12.1. Технологические классы крупности

Для построения общей схемы обогащения, вытекающей из существа

раскрытия фаз, построим зависимости Р

, Р

и Р

ср

от крупности кусков руды

(рис. 12.1).

Рис. 12.1. Характеристики раскрытия руды и долитехнологических классов

крупности при d

> d

з max

1-6 – обозначения шести технологических классов; r

, r

– доля каждого из шести

технологических классов по массе (частные характеристики крупности); П1, П2, П3, П4, П5,

П6 – доля раскрытой породы в шести технологических классах; С1, С2, С3, С4, С5 – доля

сростков в пяти технологических классах (шестой – необогащаемый класс); К1, К2, К3 – до-

ля раскрытого минерала в третьем, четвертом и пятом технологических классах

Отличием этого рисунка от рис. 11.4 является то, что в нем учтено на-

личие разубоживающей породы, так как кривая раскрытия породы Р

начинает-

ся не с нуля. Соответственно, и доля сростков Р

ср

не достигает 1. Кроме того, на

рис. 12.1 нанесены частные характеристики гранулометрического состава r

Известно, что каждая руда требует индивидуального подхода при раз-

работке технологической схемы обогащения. Несмотря на наличие информации

любой полноты, обязательными являются испытания на обогатимость и разра-

ботка конкретной для исследуемой руды схемы обогащения. В итоге обогати-

тельные фабрики имеют самые различные схемы разделения, хотя сущность