Отмучивание (обесшламливание) и выделение монодисперсных фракций

Содержание

Введение.......................................................................................................................................... 3

Подготовка проб к выделению мономинеральных фракций.................................................... 4

Дробление.................................................................................................................................... 4

Измелчение.................................................................................................................................. 5

Отмучивание (обесшламливание) и выделение монодисперсных фракций........................... 6

Выделение минералов по удельному весу................................................................................... 7

Отсадка......................................................................................................................................... 7

Концентрация на столах............................................................................................................ 7

Разделение проб россыпей на винтовых сепараторах............................................................ 9

Разделение в тяжёлых жидкостях........................................................................................... 10

Разделение в микропаннере..................................................................................................... 11

Выделение минералов в магнитном поле.................................................................................. 12

Общие сведения........................................................................................................................ 12

Простейшие конструкции магнитов...................................................................................... 13

Ленточные и роликовые сепараторы...................................................................................... 13

Специальные приемы магнитной сепарации и электрохимическая сепарация................ 14

Флотационное разделение минералов........................................................................................ 15

Общие сведения........................................................................................................................ 15

Флотационные машины серийного выпуска........................................................................ 15

Основные факторы, определяющие........................................................................................ 16

результаты флотационного разделения.................................................................................. 16

Использование избирательной растворимости......................................................................... 18

минералов в различных реактивах............................................................................................. 18

для выделения мономинеральных фракций.............................................................................. 18

Электрические методы................................................................................................................. 19

Электростатическая сепарация................................................................................................ 19

Диэлектрическая сепарация..................................................................................................... 19

Разделение минералов по форме зерен....................................................................................... 20

и трению, обеспыливание асбестов............................................................................................ 20

Разделение минералов на липких поверхностях....................................................................... 21

Доводка мономинеральных фракций......................................................................................... 23

Роль и характер минералогических анализов при выделении мономинеральных фракций 24

Заключение.................................................................................................................................... 25

Список литературы....................................................................................................................... 26

Введение.

Методы выделения мономинеральных фракций и применяемые при этом приборы и аппараты могут быть использованы в геологической службе и для других целей, например, для количественного минералогического анализа или для предварительной оценки обогатимости пробы. Эти методы включают как чисто механические (отсадка, гравитация, флотация, электрические методы сепарации), так и химические, основанные на избирательной растворимости минералов. В зависимости от поставленной цели может быть осуществлен различный подход к полноте извлечения минерала из пробы.

К обогатительным приемам, преследующим выделение мономинеральной фракции, не следует предъявлять больших требований с точки зрения полноты извлечения нужного материала. Вполне достаточно знать, что в данной операции выделяется необходимое по весу количество минерала. В этом смысле задача исследователя облегчается. Для количественного минералогического анализа, если требуется полное выделение минерала из пробы, механические методы сепарации минералов могут быть эффективными только в случае отсутствия сростков в пробе. Поэтомуздесь особое значение приобретает подготовительная стадия обработки пробы — дробление и измельчение, осуществляемые в целяхраскрытия зерен от срастания минералов друг с другом.

минерала в работах такого рода является существенно важным.

Более полное извлечение минерала из пробы механическими методами может быть осуществлено применением развитых схем обработки пробы.

Особое значение опыт работы минералога по сепарации проб приобретает в случае трудно разделяемых смесей; здесь важно определить наиболее эффективный метод разделения. Рекомендации общего характера имеются в книге, но в конкретных случаях они нуждаются в видоизменениях.

Подготовка проб к выделению мономинеральных фракций.

Для получения мономинеральной пробы желательно набрать несколько килограммов штуфных образцов непосредственно на месторождении. Иногда удается найти образцы практически чистого минерала весом от нескольких сотен граммов до нескольких килограммов. В подавляющем большинстве случаев для получения необходимого количества мономинеральной фракции приходится выделять ее из пробы руды. При этом проба подвергается дроблению, измельчению и обогащению.

Степень дробления и измельчения пробы определяется характером вкрапленности минерала и необходимостью раскрытия минералов от взаимного срастания. Естественно, что тонковкрапленные руды представляют собой неблагоприятный объект для выделения мономинеральных фракций, так как требуется очень тонкое измельчение, а обогащение тонкозернистого материала затруднено.

Еще лучше последующие обогатительные операции производить с зернами узкого класса крупности. С этой целью измельченный материал просеивается на ситах, и для опытов берется каждый класс в отдельности. Рассев производится с помощью механического ситового анализатора.

Дробление

Начальное дробление пробы осуществляется в щековых дробилках. Для первого приема дробления очень удобной является щековая дробилка ЩДС-4 (табл. 1).

Табл. 1

После дробления целесообразно проверить возможность сокращения пробы. Если исходный вес пробы превышает расчетный, то отсев грохота и продукт дробилки перемешивают и квартуют, сбрасываяв запас часть пробы. Сокращение веса пробы, если это необходимо, можно провести и на стадии последующего дробления пробы, однако при этом надо учесть, что дробильное оборудование будет излишне перегружено.

Следующая стадия дробления осуществляется на щековых дробилках малых размеров (см. табл. 1) или на больших валковых дробилках типа ДВГ-2 (табл. 2). Последние более производительны, и им следует отдать предпочтение.

Табл. 2

Измелчение

Пробы с размером зерен мельче 1 мм измельчают в мельницах или на дисковых истирателях. В последнее время получили распространение мельницы с поворотной осью.

Измельчение материала всухую сопровождается пылеобразованием и связано как с необходимостью усиленной вентиляции помещения, так и с потерями части пробы с пылью. При мокром измельчении иногда возникает необходимость в просушке измельченного материала, что при большом весе пробы может создать в лабораторных условиях значительные трудности. Однако если после измельчения материал пробы поступает на концентрационные столы для выделения тяжелой фракции, необходимость в сушке сразу после измельчения отпадает, и мокрое измельчение оказывается наиболее удобным.

Измельченная проба (по классам или полностью) поступает на разделительные аппараты для выделения интересующих исследователя минералов.

Отсадка

За счет различной скорости падения зерен в воде минералы с нижним пределом крупности зерен до 0, 2 (0, 15) мм можно разделить отсадкой. Разделение осуществляется в восходящем или попеременно восходящем и нисходящем потоках воды.

При падении зерна в воде оно сначала движется равноускоренно, а затем, в результате сопротивления воды, — равномерно. Скорость равномерного свободного падения зерна в спокойной воде называется конечной скоростью. Конечная скорость зависит от формы, размера и удельного веса зерна. Численно она равна

Зерна двух минералов, имеющих разные удельные веса и падающие в воде с одинаковой скоростью, называются равнопадающими.

В восходящей струе воды зерна каждого класса будут расслаиваться. Если изменить направление потока воды на нисходящее, то падение зерен будет приводить к еще большему расслоению, так как более тяжелые зерна будут падать быстрее легких. Такой переменно восходяще-нисходящий поток создается в отсадочных машинах с неподвижным решетом.

В лабораторных условиях используется отсадочная машина НИГРИЗолото, состоящая из двух последовательно расположенных отсадочных ящиков. Легкая фракция первого ящика поступает во второй, где перечищается. В каждом отсадочном ящике имеется шток с поршнем.

Концентрация на столах

В целях выделения минералов в отдельный продукт из проб

большого веса проводят гравитационное обогащение на концен-

трационных столах.

Наиболее распространены лабораторные столы, выпускаемые

Механобром. Разделение исходной пробы производят на две

части — одну, представленную тяжелыми минералами (удельный

вес=3), и другую — более легкими. На столе выделяется также

средний, промежуточный продукт.

Иногда целесообразно выделенные фракции перечистить. Со-став и качество выделенных продуктов контролируются просмотром под бинокуляром. При этом необходимо выяснить следующие обстоятельства: 1) произошла ли концентрация нужного мине-рала в одном из продуктов стола; если концентрация не имела места из-за отсутствия в пробе свободных зерен минерала, вести обработку более мелких классов или дополнительно измельчить пробу; 2) установить, какие минералы совместно выделились в данную фракцию; 3) много ли зерен нужного минерала находится в сростках с другими минералами; если это так, то нужно или перейти на обработку более мелких зерен исходной пробы, или же доизмельчить полученный продукт и снова пропустить его на столе.

При обогащении материала на концентрационном столе разделение минералов по удельному весу происходит в результате Действия двух сил: инерции зерен при движении их вдоль стола (это движение обеспечивается качанием деки стола) и поперечной смывной силы воды. Характер качания деки стола таков, что движение вперед осуществляется плавно, а возвратное — резко. Этим обеспечивается непрерывное поступательное движение зерен вдоль нарифлений (планок). Небольшой поперечный наклон стола и боковая подача воды вызывает снос более легких зерен, в результате чего на столе образуется веер продуктов.

На короткой разгрузочной стороне стола собираются более тяжёлые зёрна, а на длинной – лёгкие. Расставляя под кромками стола приемники, можно собрать в них различные части веера.

Разделение в микропаннере

Для выделения мономинеральных фракций из навесок малого веса Л. Д. Мюллером был предложен микропаннер, представляющий собою модификацию концентрированного стола, у которого дека свободна от нарифлений и имеет V-образное сечение (рис. 30). Дека закреплена хомутиками на вале, вдоль которого она вибрирует от специального приводного устройства.

Общие сведения

В минералогии все минералы по их магнитным свойствам принято делить на четыре группы: сильномагнитные, притягивающиеся обычным постоянным магнитом; среднемагнитные, отделяющиеся электромагнитом при небольшой силе тока; слабомагнитные, отделяющиеся электромагнитом при большой силе тока, и немагнитные (табл. 10).

Для разделения минералов по магнитным свойствам применяются простые магниты, универсальные постоянные магниты системы Сочнева, электромагниты системы Окунева, типа БИТ и магнитные сепараторы.

Общие сведения

Разделение минеральных смесей флотационным методом происходит в результате преимущественного перехода в пену одних минералов (плохо смачиваемых), с оставлением в подпенном продукте других (хорошо смачиваемых).

Для успешного проведения флотационного разделения минералов необходимо пользоваться достаточно хорошо подобранным сочетанием флотационных реагентов.

Флотационные реагенты-собиратели создают или усиливают гидрофобность (несмачиваемость) поверхности; их действие усиливается в присутствии реагентов-активаторов. Флотационные реагенты-подавители создают или усиливают, гидрофильность (смачиваемость) поверхности минерала. Флотационные реагенты-регуляторы обеспечивают или усиливают избирательное действие собирателей, подавителей и активаторов на поверхности различных минералов. Наконец, реагенты-пенообразователи облегчают создание обильной и достаточно устойчивой пены.

Флотация осуществляется в аппаратах различной конструкции, общим признаком которых является возможность создания водо-воздушиой смеси с ее последующим расслоением на пенный и непенный продукты. Во флотационных машинах, описываемых ниже, имеется вращающийся импеллер, засасывающий воздух в пульпу. К воздушным пузырькам прилипают гидрофобизирован-ные соответствующими реагентами минеральные зерна. Они подымаются пузырьками на поверхность ванны, где образуется пена, снимаемая по мере накопления.

При флотационном разделении минеральных смесей могут быть достигнуты достаточно высокие - количественные показатели разделения минералов. Это относится не ко всем возможным в практике минералогического анализа случаям.

До последнего времени флотация мало применяется для выделения мономинеральных фракций; ее возможности оценены геологами недостаточно полно. В качестве наиболее яркого примера преимуществ флотационного метода упомянем о выделении слюды из гранитов флотацией с реагентами ИМ-11 или АНП, когда удается простым приемом выделить слюду в достаточно чистый продукт в самом начале обработки пробы. Выделение талька, молибденита и ряда других минералов, осуществляемое флотацией достаточно селективно, заставляет считать этот метод выделения мономинеральных фракций исключительно перспективным.

Электрические методы

Диэлектрическая сепарация

Диэлектрическая проницаемость является одной из важных физических констант минералов, не проводящих электрического тока.

Принцип разделения минералов по диэлектрической проницаемости заключается в следующем. В сосуд наливают жидкость с диэлектрической проницаемостью ( ε ), равной средней величине проницаемости разделяемых минералов. Затем в этот сосуд засыпают смесь минералов и вставляют электроды, вмонтированные в эбонитовый патрон. Концы электродов присоединены к вторичной обмотке трансформатора с переменным напряжением. При прохождении тока минералы с высшей диэлектрической проницаемостью отталкиваются к электродам, а минералы с низшей диэлектрической проницаемостью отталкиваются от них. Возникающая сила притяжения или отталкивания равна:

где ε ср и ε м— диэлектрическая проницаемость среды (жидкости) и минерала;

Е — напряженность электрического тока;

dE/dl – градиент его изменения по длине l;

R – размер зерна.

Заключение

Техника выделения мономинеральных фракций непрерывно совершенствуется. Описанные выше методы и аппаратура, применяемая для этих целей, еще не являются достаточно совершенными для выделения минералов из любой их смеси. Особые затруднения, которые пока не могут быть преодолены использованием чисто механических методов, возникают при выделении тонкозернистых минералов. Для этих случаев остается приемлемой только методика избирательного растворения отдельных минералов. Однако не всегда удается подобрать избирательно действующий реактив. Трудно преодолимой остается проблема получения совершенно чистых минералов, хотя в ряде случаев при изучении вещественного состава именно к этому стремится исследователь. Для окончательной очистки мономинеральной фракции часто приходится прибегать (на заключительной стадии работы) к отбору посторонних зерен под бинокуляром. Эта операция очень трудоемкая и утомительная, даже если при этом используются такие приспособления, как специальные трубочки-ловушки.

Задачей исследователей, работающих над усовершенствованием методов выделения мономинеральных фракций, с моей точки зрения, является разработка способов тщательной очистки выделяемого минерала от зерен-примесей, способов, эффективных не только с точки зрения качества получаемого продукта, но и с точки зрения быстроты и наибольшей механизации операции. Важными остаются работы по изысканию избирательных растворителей, поскольку они могут значительно снизить нижний предел крупности зерен минералов, выделяемых в настоящее время в мономинеральные фракции.

На существующем уровне наиболее перспективной, по моему мнению, является методика выделения минералов из их смеси в тяжелых жидкостях с помощью центрифуг. Вместе с тем здесь мы сталкиваемся с рядом неясных вопросов. Прежде всего следует отметить отсутствие достаточно дешевых и неядовитых жидкостей с большим удельным весом (более 3, 5).

Сделано еще далеко не все возможное для создания мощных электромагнитных сепараторов, производительностью в несколько килограммов навески в час с тонкой регулировкой магнитного поля при напряженности последнего до 20 тыс. э и более.

Лаборатории выделения мономинеральных фракций нуждаются в достаточно производительном оборудовании для сухого измельчения.

Следует полагать, что отмеченные недостатки в самое ближайшее время будут устранены, и российская геологическая наука, по праву являющаяся ведущей в мире, получит возможность сделать еще один шаг вперед в деле комплексного изучения полезных ископаемых нашей Родины.

Список литературы

1. Г. С. Бергер, И. А. Ефимов «Методы выделения мономинеральных фракций» Москва 1963г.

2. «Методы минералогических исследований» - Справочник под редакцией Гинзбург А. И. Москва 1985г.

3. www.scgis.ru