Козин В.З. Исследование руд на обогатимость

Подождите немного. Документ загружается.

Примером являются железорудные фабрики, на которых нежелательно вы-

деление нескольких технологических типов и переработка руд ведется по одной

технологической схеме. Однако различия в качестве руд отдельных участков

месторождения желательно учитывать. Поэтому на железорудных предприяти-

ях руду делят на технологические сорта. В частности, очевидно, что результаты

обогащения будут зависеть от размера вкраплений

минеральных зерен. Так, на

Качканарском ГОКе присутствуют руды с размерами зерен магнетита от 0,02

до 1,0 мм, на Ковдорском – от 0,1 до 0,2 мм, на Коршуновском – от 0,001 до

0,4 мм, на Лисаковском – от 0,2 до 1 мм.

В зависимости от размеров вкраплений руды могут быть разделены на сор-

та.

Практически поступают так

[11]. В центральных лабораториях

железорудных

ГОКов пробу из-

мельчают до стандартной, принятой

проектом, тонины помола и посред-

ством магнитного анализа ее обога-

щают.

В полученном концентрате

определяют массовую долю общего

и магнитного железа, по которым

делают вывод об обогатительных

свойствах руды.

Изучение многих проб по-

зволяет разделить руду (рис. 2.2): на

труднообогатимую (III), нормаль-

ную (II) и легкообогатимую (I), т

. е.

осуществить технологическую классификацию руды на сорта. Такой прием

оказался практичным и вытеснил классификацию по размеру вкрапленности.

На всех железорудных фабриках существует такая геолого-

минералогическая классификация руд (разделение на сорта), коррелированная с

диаметром рудоминеральной вкрапленности или крепостью руды.

Так, если на Костомукшском ГОКе при опытном обогащении (при стан-

дартном измельчении

проб до 90 % класса -0,044 мм) получают концентрат с

массовой долей железа β более 67 %, считают, что это руда первого технологи-

ческого сорта, если 67 %>β>63 %, то второго, и если β<63 %, то третьего. Это

позволяет прогнозировать качество концентрата, получаемого на фабрике, по

формуле

(

)

т.c

т.с.

0,010,024

71β

+−

Здесь К

т.с.

– средневзвешенный технологический сорт обогащаемой ру-

ды.

Железорудные обогатительные фабрики спроектированы на валовую

переработку руд. Поэтому разделение руд на технологические сорта использу-

Рис. 2.2. Распределение проб ω(β) по качест-

ву полученного концентрата при стандарт-

ных условиях.

F – кумулятивная характери-

стика

β,%

F, %

100

ω(β)

IIIIII

(β)

ется для планирования и организации добычи руд таким образом, чтобы обес-

печить за требуемый интервал времени постоянное качество руды.

Подобная работа может выполняться в текущем режиме на горно-

обогатительном предприятии. Так, на золоторудном месторождении при подго-

товке к выемке очередного участка при бурении скважин отбирают пробы.

Технологическая проба, отобранная от намеченного

к добыче участка руды, ис-

следуется с целью оценки ее вещественного состава и технологических

свойств; а именно: крепости, измельчаемости, сгущаемости, обогатимости на

лабораторном шлюзе и цианированием хвостов гравитационного обогащения.

Полученные результаты оформляются в виде технологической справки на руду,

т.е. по существу на подготовленный к выемке блок создается технологический

паспорт

с указанием технологических характеристик руды и ожидаемых пока-

зателей обогащения.

В настоящее время используется методика малообъемного технологиче-

ского опробования и картирования на основе малых технологических проб, это

позволяет оконтурить в пространстве технологические типы руд [27].

Малая технологическая проба – это, по существу, групповая разведочная

проба, в нее входят 5-10 смежных рядовых проб по одной

выработке.

Малые технологические пробы составляют массой 1-50 кг и испытывают

их с помощью базовых моделирующих схем.

Моделирующие технологические схемы подбирают на основе принципи-

альных схем обогащения, разработанных по минералого-технологическим про-

бам по природным типам руд.

Опыт изучения и подготовки месторождений с помощью малообъемного

технологического картирования позволяющие сделать следующие выводы:

1. На

пробах малой массы можно получать технологические показатели,

практически аналогичные полученным на пробах большой массы.

2. Показатели обогащения находятся в корреляционных зависимостях от

информативных параметров качества руды, что позволяет сократить число

прямых технологических опытов для оконтуривания руд.

3. Степень изменчивости минерального состава, физических и технологи-

ческих свойств соразмерна со степенью изменчивости содержаний

основных

полезных компонентов.

2.4. Технологические пробы

После выделения технологических типов (сортов) руд и их оконтурива-

ния отбирают технологические пробы.

Технологические пробы бывают:

технологические лабораторные – 0,1-3 т; укрупненно–лабораторные –

1,5-30 т; опытно–промышленные – 1-2 тыс. т.

Технологические лабораторные пробы предназначены для изучения ве-

щественного состава, физических и технологических свойств руды.

Укрупненно-лабораторные пробы предназначены

для разработки и испы-

тания технологической схемы обогащения.

Опытно-промышленная проба предназначена для промышленных испы-

таний схемы и режимов и получения необходимых для проектирования техни-

ко-экономических показателей. Ее масса предопределяется масштабами опытно

– промышленного оборудования.

Требования, предъявляемые к качеству технологических проб

Технологическая проба должна соответствовать по основным свойствам

свойствам руды того технологического типа, который она характеризует, в

ча-

стности, нужно учитывать:

- массовую долю основных и наиболее важных попутных компонентов;

- особенности их распределения по минеральным составляющим;

- минералого-петрографический состав;

- структурно-текстурные особенности;

- гранулометрические характеристики зерен полезных и породообра-

зующих минералов;

- интенсивность и характер изменения первичных руд в зоне окисления;

- включения прослоев вмещающих пород;

- массу вмещающих

пород, неизбежно попадающих в руду в процессе ее

добычи;

- массовую долю компонентов, благоприятствующих технологическому

процессу, и вредных примесей, осложняющих технологический процесс.

Другими словами, технологическая проба должна представлять средний

состав рудной массы, которая будет поступать на обогатительную фабрику.

Основным требованием к технологической пробе является ее представи-

тельность. Это требование равенства нулю

систематической погрешности и

допустимых случайных отклонений по контролируемым показателям.

Практическое решение этой задачи: отбор точечных проб по массе, про-

порциональной массе соответствующего элемента массива, т. е. обеспечение

равнопредставительности элементов опробуемого массива в технологической

пробе.

Технологические пробы отбирают как объединенные, и они должны со-

стоять из N частных (точечных) проб. Отбираются

они тогда, когда месторож-

дение уже изучено и имеются возможности взять пробы в горных выработках

или в виде керна из скважин. Практика отбора таких проб на месторождениях

приводит к следующему числу проб [4]:

1-3, если V

≤40 %;

5-6, если V= 40-100 %;

8-12, если V> 100 %;

т. е. фактически мы имеем дело с относительной случайной погрешностью

≈ 60 ÷70 %.

При этом если в точечную пробу попадает слишком богатый или слиш-

ком бедный участок (допустимые отклонения по массовой доле по данным гео-

логического опробования – 20 % от среднего), то следует сменить точку отбора.

Геологическая документация должна содержать графическую зарисовку

или фотодокументы, отображающие контуры мест отбора проб. Материал тех-

нологических проб отбирают не в одном месте, а в нескольких пунктах, по воз-

можности равномерно размещенных в пределах и площади распространения

типа руды. Фотодокументация может быть очень детальной вплоть до масшта-

бов 1:1, отражающих визуально различимые структурно

-текстурные особенно-

сти выделенных типов руд.

2.5. Масса технологической пробы

Масса технологической пробы должна:

- соответствовать среднему значению массовой доли по определяемому

компоненту с допустимой погрешностью;

- быть достаточной для выполнения всех необходимых технологических

опытов;

- быть достаточной для получения необходимой массы концентратов.

Для определения массы пробы, соответствующей каждому из этих

тре-

бований, используются разные формулы.

Соответствие среднему значению массовой доли по определяемому

компоненту определяется по формуле минимальной массы [12]

2fq

−

доп

Здесь S

– покусковая дисперсия;

доп

S – допустимая дисперсия;

–

средняя крупность кусков руды;

– средний размер зерен (вкраплений); b –

характеристика вкрапленности,

b = 0 ÷ 3; ρ – плотность руды; f – коэффициент

формы, f = 0,3 – 0,5. Все величины в единицах СИ.

Типичная крупность исходного материала пробы массой q составляет

40-50 мм.

Конкретная масса технологической пробы предопределяется также не-

обходимыми исследованиями, а в каждой лаборатории известны необходимые

массы для выполнения работы согласно характеристикам оборудования. Наи-

большие массы, естественно, нужны для испытаний

в крупнокусковом виде:

для сортировки, обогащения в тяжелых средах, отсадки.

> n

Здесь q

- масса пробы, необходимая для испытания на i-й установке;

– число этих испытаний.

Масса пробы, достаточная для получения необходимой массы концен-

тратов:

εα

iii

∑

так как

qq ε

Здесь q

βi

- масса концентрата с массовой долей β

, которая может быть

получена из руды с массовой долей

на установке с извлечением ε

, n

– число

опытов с целью получения концентрата.

∑

Очевидно, что каждая из формул масс технологической пробы даст раз-

личные значения масс. Тогда в качестве массы технологической пробы прини-

мается наибольшая масса.

Пример. При испытании на обогатимость асбестовой руды

α=3 %;

=6 мм; Р

доп

=5 %; b=2;

=50 мм; β

=100 %

() ()

29131003

2600

αβα

% S

=−⋅=−=

S 0,075

1002

доп

⋅

= .

Здесь Р

доп

– допустимая относительная погрешность, связанная с пробой.

()()

кг242,110610502600

0,075

291

0,52ρ

доп

2fq

=⋅⋅⋅⋅⋅⋅==

−−

−

Технологические испытания предполагается проводить на лаборатор-

ных установках, для которых необходимо 120 кг руды, и на непрерывной уста-

новке производительностью 150 кг/ч в течение 0,5 часа (добавляем двукратный

запас):

q=120+150·0,5+2·120=435 кг

С целью определения качества асбеста нужно провести испытания по-

лучаемых из него изделий. Для этого необходимо получить в

лаборатории

=20 кг асбеста. В асбестовом концентрате 70 % асбеста β=70 %

кг467

0,03

7020

q =

⋅

Таким образом, следует принять массу технологической пробы 500 кг.

Пример. При испытании проб на обогатимость алмазной руды

(лампроитов), в которых ожидалось 0,1 кар/т, алмазов, крупностью 2 мм, b=0.

Если Р

доп

=20 %, то кар/т0,01

1002

0,120

1002

доп

S =

⋅

(

)

562

кар/т105кар/т 510кар/т 0,1βα ⋅=⋅⋅=⋅=

тогда

(

)

()

т140кг1400001023500

кар/т10

кар/т105

0,52

q ==⋅⋅⋅

⋅

⋅⋅=

−

Технологические опыты предполагается проводить на отсадочной ма-

шине производительностью 100 кг/ч в течение месяца (25 суток) в одну смену

(8 часов), тогда

q=0,1 т/ч·8 ч·25=20 т

Целью испытаний является получение кристаллов алмазов суммарной

массой 10 карат:

т001

кар/т1,0

кар10

алм

q ===

Следовательно, масса технологической пробы должна быть не менее

140 т.

Более общая формула определения массы технологической пробы [4]

(

)

гокобд

qqqq

QTqnq

++=

∑

Здесь q

–масса навески для выполнения опыта на i-й установке;

– число опытов на i-й установке;

Q – производительность непрерывной установки;

T – продолжительность испытаний на непрерывной установке;

, q

об

, q

ок

, q

– масса концентратов, направляемых на доводку, обезво-

живание, окускование, гидрометаллургию (список может быть продолжен);

γ – выход концентрата;

– запас примерно 2

∑

qn .

Естественно, в этой формуле следует использовать только те слагаемые,

которые соответствуют программе испытаний.

Для некоторых видов испытаний нерудного сырья применяют (без рас-

чета) следующие массы технологических проб (табл. 2.3) [4].

Таблица 2.3

Массы технологических проб

Сырье Крупность, мм Масса, кг

Глина - 5

Горные породы на ще-

бень и гравий

0-5

5-10

10-20

20-40

40-70

100

200

Горные породы, песок - 4

Известняк >40 15

Каолин - 2-5

Такие массы достаточны для выполнения необходимых испытаний это-

го сырья.

2.6. Предварительная подготовка пробы на объекте

Для обеспечения как необходимого качества, так и крупности проводят

предварительную подготовку технологических проб (рис. 2.3). Она состоит из

грохочения на сите с ячейками 40-50 мм и додрабливания надрешетного про-

дукта, а также отбора контрольной пробы, направляемой

на анализ. Отбор кон-

трольной пробы выполняется по правилам опробования неподвижных добытых

масс. Если содержание в контрольной пробе α

к.п.

будет отличаться от среднего

для оцениваемого участка α

ср.

не более чем на 20 %, то пробу делят на две час-

ти. Одна часть и будет технологической пробой, направляемой на исследование

на обогатимость, другую же хранят как дубликат, используемый в случае необ-

ходимости.

Рис. 2.3. Схема предварительной подготовки пробы

Технические средства, связанные с подготовкой пробы, выбирают в зави-

симости от массы пробы и условий опробования. Так, для перемешивания про-

бы может быть использован бульдозер или экскаватор, для дробления – кувал-

да, дробилка.

Технологические пробы массой до 10-15 т упаковывают в крафт-мешки и

помещают в ящики. Мешки взвешивают, номер и массу

мешка указывают на

нем, ящики маркируют. Кроме того, в каждый мешок вкладывают бирку с но-

мером и массой мешка.

Более крупные пробы транспортируют в вагонах, автосамосвалах, кон-

тейнерах.

2.7. Подготовка лабораторной технологической пробы

к испытаниям в лаборатории

Программа испытаний технологической пробы обычно достаточно широ-

ка и предполагает изучение свойств руды

во всех классах крупности. Поэтому

она отличается от схемы подготовки пробы к анализу.

Общий смысл подготовки лабораторной технологической пробы к испы-

таниям понятен на примере подготовки пробы руд цветных металлов (рис. 2.4)

[13].

Технологическая проба

Грохочение S=40 50 мм

Дробление

Отбор контрольной пробы

Сравнение

срк.п.

α)2,18,0(α

−

Деление на 2 части

ДаНет

Анализ и сравнение со

средним по геологическим

данным, смена точек отбора

Дубликат

На исследование

обогатимости

•

Лабораторная технологическая проба

Отбор штуфных образцов

Сокращение квартованием в 2 раза

М=600 кг, d=40 мм

Перемешивание методом кольца и конуса. Подсушка

300 кг300 кг

Сокращение в 4 раза

75 кг

225 кг

Ситовый анализ

Технологические

испытания

Грохочение S=10 мм

Дробление

Перемешивание

Сокращение в 2 раза

150 кг

Сокращение Грохочение S=3 мм

Дробление

Ситовый

анализ

Гравитац.

анализ

Перемешивание

Технологические

испытания

Сокращение

Гравитац.

анализ

Ситовый

анализ

Сушка

4 кг2 кг

2 кг

142 кг

Измельчение

Грохочение S=0,1 мм

Сокращение

Дубликат

2 кг

Сокращение

1 кг 1 кг

Сокращение

0,5 кг 0,5 кг

Дубликат

На пробирный

анализ

Сокращение

0,5 кг 0,5 кг

Сокращение Сокращение

0,25 кг

0,25 кг 0,25 кг

0,25 кг

Дубликат

Сокращение

Дубликат

0,125 кг

Элементный

анализ

Сокращение

Дубликат

0,125 кг

Фазовый

анализ

Сокращение

Дубликат

0,125 кг

Минералогический

анализ

0,125 кг

10 кг 10 кг 130 кг

Технологические

испытания

Рис. 2.4. Схема подготовки технологической пробы

Схема подготовки технологической пробы должна быть составлена с

учетом особенностей изучаемой руды и поставленных задач.

Глава 3.

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ РУДЫ

Фракционная характеристика руды по крупности называется грануло-

метрической характеристикой или гранулометрическим составом (грансоста-

вом).

Используют три метода определения величины классов крупности в за-

висимости от диапазона крупности кусков:

- для кусков > 100 мм – планиметрический;

- 100

÷ 0,045 мм – ситовый ручной или механический;

- 0,045

÷ 0,005 мм – разделение по крупности за счет различия в

скоростях падения в тех или иных средах.

Планиметрический метод состоит в выделении на поверхности изучае-

мого массива квадратной площади со сторонами 2 м, проведении через каждые

100 мм по поверхности массива линий и измерении на этих линиях размеров

отдельных кусков l

. Величина r i-го класса крупности определяется так:

∑

где l

– размер кусков, относимых к i- му классу крупности; L – суммарная дли-

на всех измеренных отрезков l, соответствующих размерам кусков.

В связи с сегрегацией кускового материала крупность материала при

планиметрическом методе измерений оказывается завышенной на 15 – 20 %.

Своеобразный планиметрический метод используется для определения

грансостава мелких классов с помощью специально приготовленных аншлифов

под микроскопом (

см. главу «Текстура и структура руды»), однако в этом слу-

чае крупность материала будет занижена.

Ситовый анализ выполняют с помощью сит с квадратными ячейками.

Масса пробы для анализа q (кг)

q = 0,002

max

где d

max

– максимальный размер кусков руды, мм.

Доля или величина r

класса крупности – это отношение массы q

про-

дукта этого класса крупности к массе пробы q:

Классы крупности менее 100 мм и более 1,5 мм получают путем рассева

на ручных ситах с модулем 2, т. е. на ситах 50; 25; 12; 6; 3; 1,5 мм. Продолжи-

тельность рассева 2 мин.

Мелкие классы крупности (1,5 – 0,045мм) получают путем рассева на

ситах с модулем

2 (1,6; 1,25; 0,8; 0,56; 0,4; 0,28; 0,2; 0,14; 0,1; 0,071; 0,045 мм),

а для тонких продуктов, начиная с 0,071 мм, может быть использован ряд из

пяти сеток: 0,071; 0,063; 0,056; 0,050; 0,045 мм. В ряду сеток могут быть также

сетки с размерами 0,63; 0,50; 0,315; 0,25; 0,125 мм. Продолжительность рассева

на механическом встряхивателе 236Б – Гр – 30 мин (возможен ручной рассев

продолжительностью 10 мин).

По результатам рассева строят частные и суммарные (кумулятивные)

характеристики гранулометрического состава (рис.3.1).

12 3

100

Суммарный выход по минусу R_

Суммарный выход по плюсу R

Частный выход r

0,063

0,160

0,315 0,630

1,250

Выход, %

Крупность, мм

(Размер ячейки сита)

Рис. 3.1. Гранулометрический состав продукта крупностью менее 3 мм. Экспериментальные

точки на суммарных характеристиках откладываются на большем размере границ класса

Мокрый ситовый анализ применяют для пульп и для мелкого влажного

материала. При этом определяют массу пульпы в известном объеме V

до рас-

сева М и массу пульпы в этом же объеме после рассева и заполнения объема V

плюсовым классом и водой М

Долю плюсового класса для используемого сита определяют по форму-

ле

пв

−

Тонкие классы, мельче 0,045 мм, определяют седиментационным мето-

дом, основанным на законе Стокса падения частиц в воде

= 545 d

(ρ – 1000),

где v

– скорость падения частиц в воде, м/с; d – крупность частиц, м; ρ – плот-

ность частицы, кг/ м

При этом возможны три варианта измерения: отму-

чивание; классификация; взвешивание осадка.

Отмучивание проводят в стеклянном цилиндре

(рис. 3.2) высотой 200 ÷ 250 мм и диаметром 100 ÷150 мм,

в который заливают воду и помещают навеску с таким

расчетом, чтобы концентрация твердого была не более 1 %

(на 1 литр суспензии не более 10 г твердого). На цилиндре

отмечают два

уровня: верхний уровень суспензии и неко-

торый уровень на 5 ÷ 10 мм выше возможной поверхности

осадка (навески) при его полном осаждении. Разность

между этими уровнями - высота h. Рассчитывают скорость осаждения v

для

Рис. 3.2. Установка

для отмучивания

100 - 150

200-250