Расчет минимальной массы представительной пробы

Содержание

Введение

Исследование обогатимости проводят на материале, полученном в результате опробования месторождения полезных ископаемых. Вещественный состав пробы изучают минералого-петрографическим, гранулометрическим, фазовым и химическим анализами. По результатам фракционного анализа строят графическую зависимость обогатимости в координатах: выход продукта обогащения — содержание и извлечение компонента. Определение обогатимости включает исследование, свойств минералов (механических, электрических, магнитных, полупроводниковых, адсорбционных, химических и др.) спектроскопическими, ядерно-магнитными и прочими методами.

В результате исследования обогатимости разрабатывается технологическая схема, включающая комбинацию различных методов и процессов обогащения, а иногда и металлургии, приводящую к наиболее эффективному разделению компонентов. В основе разделения компонентов по их свойствам (различию в плотности, магнитной восприимчивости, электрической проводимости, адсорбционной способности, смачиваемости, растворимости и т.д.) лежит создание градиента концентрации частиц минералов, ионов или молекул в жидкой или газовой фазе, а также на границах раздела фаз с помощью различных силовых полей и воздействий (магнитных, электрических, гравитационных, адсорбционных и т.п.). Обогатимость в отдельном разделительном процессе зависит от аппаратурного оформления. Для оценки интенсивности разделения строят шкалы обогатимости минералов. Испытание обогатимости на различных обогатительных аппаратах и установках завершают обогащением пробы по выбранной схеме с технико-экономической оценкой обогатимости. При этом сравниваются такие параметры обогатимости, как извлечение, качество получаемых продуктов и их выход, а также себестоимость переработки полезных ископаемых по выбранной схеме. В зависимости от сочетания этих показателей формируются критерии обогатимости — технологические, кинетические, термодинамические, статистические и экономические, позволяющие оценить обогатимость на различных стадиях обогащения с целью их оптимизации. Исследования на обогатимость проводят в промышленных, полупромышленных и лабораторных условиях, используя методы статистического планирования и обработки результатов по соответствующим критериям

Исходные данные

Для исследования обогатимости была представлена проба лежалого сульфидного продукта Джидинской обогатительной фабрики массой 98 кг.

Сульфидный продукт получен в процессе флотации из руд Холтосонского месторождения, заскладирован в спецотвале. Проба сульфидного продукта отобрана бороздовым способом по периметру отвала от его основания до верхней кромки в четырех пунктах, расположенных через 20-40 м друг от друга. Перед отбором проб верхний слой продукта удалялся на глубину 20-30 см - указанный слой наиболее интенсивно подвержен гипергенным процессам.

Цель настоящего исследования – определение возможностей извлечения ценных компонентов из сульфидного продукта гравитационнымии методами.

Имеются благоприятные предпосылки для гравитационного обогащения:

1) материал пробы измельчен при рудоподготовке для флото-гравитационного обогащения (более 80% класса менее 0.56 мм), что предполагает удовлетворительное раскрытие основных ценных минералов (может быть, после оттирки на 90%);

2) разница в плотности галенита, гюбнерита и пирита составляет более 1.8 г/см3;

3) незначительное содержание в материале пробы шламов (10.8%), обуславливающих технологические потери.

Имеются неблагоприятные предпосылки для гравитационного обогащения:

1) материал пробы обработан флотационными реагентами, что создает повышенную флотоактивность при проведении гравитационного обогащения и затрудняет селекцию по плотности;

2) материал пробы относится к техногенным образованиям, претерпевшим значительные изменения в процессе складирования: окисление, выщелачивание, изменение состояния поверхности и т.д.;

3) материал пробы представлен в основной массе тяжелыми минералами, средняя плотность руды равна 4.73 г/см3. Основной минерал пирит может механически захватывать как более тяжелые (галенит, гюбнерит), так и более легкие минералы (сфалерит, халькопирит) при гравитации.

Подготовка технологических проб к исследованию и изучению вещественного состава

Подготовка пробы состоит из последовательных операций дезинтеграции (дробления и измельчения и пр.), классификации по крупности, перемешивания и сокращения, отбора навесок для технологических исследований и различных анализов. Подготовку проб производят по заранее разработанной схеме. Для разработки такой схемы необходимо:

- проверить указанную в паспорте массу исходной пробы и размер наибольших кусков руды; рассчитать, соответствует ли начальная масса пробы допустимой минимальной массе;

- выбрать значение коэффициента в формуле для расчета минимальной массы порций руды, получаемых при сокращении пробы;

- наметить технологические операции, которые необходимо испытать, и установить (ориентировочно) массу руды для таких исследований и ее крупность;

- установить, какие анализы потребуются для изучения вещественного состава руды; сколько для этого понадобится материала и какой крупности.

При дроблении и измельчении руды следует руководствоваться такими понятиями как крупность максимального раскрытия полезного минерала, селективность раскрытия, машинный класс, т.е. класс крупности материала, оптимальный для выбранного способа обогащения, склонность руды к шламообразованию и пр.

Для обеспечения пропорционального распределения кусков разной крупности в массе пробы, перед сокращением необходимо тщательно ее перемешать. Перемешивание в зависимости от крупности кусков и массы пробы осуществляют следующими методами: кольца и конуса; перекатывания; просеивания; механического перемешивания.

Метод кольца и конуса заключается в том, что проба раскладывается в кольцо конического сечения. Диаметр кольца должен быть примерно в два раза больше диаметра основания конуса. Пробу забрасывают на конус, забирая лопатой или совком небольшие порции ее с наружной стороны кольца. Во избежание отклонения вершины конуса, в середину круга ставят шест. Когда весь материал сброшен на конус, последний “разворачивается” путем вдавливания в вершину конуса тонкой доски и вращения ее вокруг оси конуса. При этом конус превращается в плоский усеченный конус. Затем снова материал раскидывается в кольцо, которое вторично пересыпается в конус. Эта операция в зависимости от характера руды может повторяться до трех раз.

Перемешивание производится на платформе из обструганных и плотно пригнанных досок или на листах кровельного железа, или же на бетонной площадке.

Перемешивание методом кольца и конуса применяется при относительно большой массе материала и при крупности кусков примерно до 50 мм.

Метод перекатывания. Перемешивание методом перекатывания заключается в том, что проба высыпается на брезент или клеенку, затем, попеременно поднимая и приближая один угол клеенки или брезента к противоположному углу, материал перекатывают. Повторяя эту процедуру многократно, достигают более или менее удовлетворительного перемешивания. При перекатывании средняя часть кучи мало подвергается перемешиванию, поэтому нельзя рекомендовать этот метод для материала, легко подвергающегося сегрегации, т.е. при наличии крупных кусков в пробе. Применяется этот метод для проб массой не более 20 - 25 кг.

Метод просеивания. Для небольшого количества мелкоизмельченной пробы достаточно совершенным методом смешения является метод просеивания. Он заключается в том, что проба просеивается через сито, диаметр отверстия которого в два - три раза больше диаметра наиболее крупных частиц смеси. В случае присутствия комков тут же на сите их перетирают. Обычно операцию просеивания повторяют несколько раз.

Механическое перемешивание. Производится в специальных аппаратах (смесителях) или в аппаратах, предназначенных для другой цели, но которые могут быть использованы для перемешивания. Например, лабораторные шаровые мельницы без шаров и делители Джонса. Перемешиванием в мельнице нельзя пользоваться, если проба предназначена для ситового анализа. На делителе Джонса проба пропускается последовательно несколько раз.

При сокращении пробы следует учитывать соотношение между минимальной и достаточной массой проб на различных стадиях схемы рудоподготовки, т.е. при различной крупности материала пробы.

Выбор начальной операции схемы подготовки пробы определяется соотношением между минимальной массой представительной пробы и ее

начальной массами. Если масса исходной пробы в два раза или более превышает минимальную массу, допустимую при данной крупности материала, то разделка пробы начинается с перемешивания и последующего сокращения; наоборот, если масса первоначальной пробы меньше, чем в два раза минимальной массы пробы при данном диаметре, то первой операцией будет дробление или измельчение. Нельзя начинать работу с пробой, начальная масса которой меньше минимальной.

Общее количество стадий дробления и приемов сокращения зависит от массы исходной и конечной пробы и от крупности кусков в начальной и конечной пробах.

Для дробления и измельчения руды применяются дробильные и измельчительные аппараты - щековые, валковые дробилки, мельницы (самоизмельчения, шаровые и др.), истиратели, фарфоровые и агатовые ступки.

Дробление и измельчение обычно сопровождается вспомогательным и поверочным грохочением.

Сокращают пробы квартованием, квадратованием, распределением. Используют рифленые делители, делительные ящики, а также механические сократители.

Квартование. Конус, полученный при перемешивании пробы, разравнивают в плоский усеченный конус путем разворачивания конуса тонкой доской. Затем делят его двумя взаимно перпендикулярными линиями, проходящими через центр. В пробу отбираются любые две противоположные четверти. Для более точного выделения четверти количества материала в конус кладут “крест”, центр которого совпадает с центром конуса. Метод сокращения по способу квартования конуса является наиболее распространенным. Он обладает следующими достоинствами.

1. Не требует специального оборудования.

2. Применим ко всем типам руд без исключения. Потери полезного ископаемого при этом методе минимальны.

3. Удобство наблюдения за процессом сокращения.

4. Возможность совмещения операции сокращения с операцией перемешивания.

Имеются и недостатки: требует много времени; результаты опробования в значительной степени зависят от квалификации работника; невысокая точность.

Сокращение рифленым делителем. Этот метод применим в лабораторных условиях и является наиболее совершенным методом сокращения. Наибольшее распространение получил делитель Джонса, состоящий из ряда открытых с обеих сторон одинаковых желобков шириной не менее размера трех диаметров максимальной частицы в пробе, с наклонными днищами с углом наклона не менее 50^о. Все желобки припаиваются друг к другу и заключаются в общую раму, являющуюся приемной воронкой. Загрузка пробы производится совком или приемником, имеющим ширину, равную общей ширине делителя. Делители Джонса могут быть разного размера.

Метод квадратования. Применяется при окончательном сокращении пробы для химического анализа. Заключается в том, что тщательно перемешанную пробу разравнивают стеклянной палочкой или линейкой на клеенке или глянцевой бумаге тонким слоем одинаковой толщины. Затем слой делится на ряд клеток, примерно одинакового размера, для чего проводят ряд параллельных линий линейкой в двух взаимно перпендикулярных направлениях. После этого из каждой клетки отбирают примерно по равной порции пробу шпателем, захватывая материал по всей толщине слоя. При тонко измельченной пробе степень точности сокращения достаточно высокая.

Спектральный анализ

Результаты спектрального полуколичественного анализа исходной пробы, %

Таблица 2

Элемент	Содержание	Элемент	Содержание
Si		Sn	1× 10^-³
Al		Ge	< 1× 10^-³
Mg	4× 10^-1	Ga	< 1× 10^-³
Ca		In	< 1× 10^-³
Fe	10n	Be	1× 10^-³
Mn	1× 10^-1	Sc	5× 10^-⁴
Ni	1× 10^-3	Ce	< 3× 10^-²
Co	8× 10^-3	La	< 3× 10^-³
Ti	5× 10^-¹	Y	< 1× 10^-3
V	6× 10^-3	Yb	< 1× 10^-4
Cr	1× 10^-2	Gd	< 1× 10^-2
Mo	2× 10^-3	U	< 3× 10^-2
W	1× 10^-¹	Th	< 1× 10^-2
Zr	1× 10^-2	P	3× 10^-1
Hf	< 1× 10^-2	Na	не определяется из-за Zn
Nb	< 3× 10^-3	K	< 1
Тa	< 3× 10^-2	Li	3× 10^-3
Cu	> 1	Sr	3× 10^-3
Pb	> 1	Ba	< 1× 10^-2
Ag	> 1× 10^-2	Au	не определяется из-за W
Sb	1× 10^-1	Pt	< 1× 10^-3
Bi	> 3× 10^-2	Hg	< 1× 10^-2
As	1× 10^-1	Tl	< 1× 10^-3
Zn	> 1	B	< 4× 10^-⁴
Cd	1× 10^-2

Химический анализ

Химический состав исходной пробы, %

Таблица 3

Элементы	Содержание, %	Элементы	Содержание, %
Pb	6.17	Fe_об	34.67
Cu	0.74	S_об	35.93
Zn	2.09	SiO₂	13.80
W	0.30	CaF₂	4.5
Ag	179 г/т	CO₂	0.28
Au	3.39 г/т	Cd	0.02
Mn	0.03

Продукт (табл.4) представлен сульфидами, общее количество которых составляет примерно 78%. Среди сульфидов резко преобладает пирит (67%). Особенный интерес представляет галенит (5.47%), сфалерит (3.16%), халькопирит (1.94%), гюбнерит (0.44%). Шеелит, магнетит, пирротин содержатся в количествах от 0.03 до 0.4%. Среди нерудных минералов главные - флюорит (5.2%), кварц (10.4%), карбонаты (1.07%) и пр.

Вольфрам на 90% находится в виде гюбнерита и на 10% в виде шеелита.

Исходя из средней плотности минералов и их содержаний, расчетная плотность исходного продукта составляет 4.733 г/см³.

Минеральный состав исходной пробы, %

Таблица 4

Минералы	Содержание в исходной пробе	Минералы	Содержание в исходной пробе
Галенит	5.47	Флюорит	5.20
Гюбнерит	0.44	Карбонаты	1.07
Шеелит	0.03	Эпидот	0.05
Пирит	68.00	Амфиболы	0.01
Магнетит	0.44	Слюды (мусковит)	0.78
Пирротин	0.11	Хлориты	1.2
Гидроксиды железа	1.15	Кварц	10.4
Скрап (техноген.)	0.05	Полевые шпаты	0.5
Халькопирит	1.94	Исходная проба	100.0
Сфалерит	6.20

Фазовый анализ

Результаты фазового анализа пробы сульфидного продукта на золото

Таблица 11

Формы нахождения золота в сульфидном продукте	Содержание Au, г/т	Распределение Au, %
Цианируемое (свободное и в сростках)	2.735	80.69
Под пленками и в кислоторастворимых минералах	0.336	9.90
Вкрапленное в сульфидах	0.201	5.94
Вкрапленное в породообразующих минералах	0.118	3.47
Всего в сульфидном продукте	3.39	100.00

Концентрационный стол

Концентрационные столы используются в современных схемах доводки грубых золотосодержащих концентратов с извлечением свободного золота не менее 96% при сокращении массы 90: 1.

Данная обогатительная установка предназначена для разделения материала по удельным весам. В процессе горизонтального движения деки стола происходит отделение тяжелых частиц (минералов) от легких.

Дека стола приводится в движение при помощи шкива. Амплитуда колебаний изменяется с помощью регулируемой сжимающейся пружины с каждого торца. Частота колебаний регулируется с помощью контроллера частоты двигателя.

Поступательное движение минеральных частиц вдоль деки задается буферным стопором (регулируемым винтом) у разгрузочного торца деки.

Прочность и легкость деки обеспечивается высококачественной слоисто-лучевой структурой фибергласса, а мультипокрытие деки силикатной краской создает износостойкую операционную поверхность. Тяжелая 11-элементная стальная трубчатая рама не требует специального фундамента. Оператор имеет возможность регулировать производительность, амплитуду и частоту колебаний. При использовании стола Gemeni амальгамация исключается из технологической схемы.

Производительность установки – 30 кг/ч.

Основная рама из оцинкованной окрашенной стали.

- Верх столика изготовлен из полиуретана, с углубленными желобками.

- Система привода вала, включая двигатель постоянной скорости, в соответствии с местными требованиями.

- Полиуретановая питающая воронка для контроля подачи материала питания на деку.

- Центральный распределитель и игольчатые клапана для подачи промывочной воды на деку.

- Система сбора концентрата.

Производительность, кг/час: оптимальная - 27, максимальная - 45.

Крупность зерна питания, мм: рекомендуемая < 0, 8, максимальная – 1, 2.

Расход воды макс., м³/час – 0, 7

Потребляемая мощность, кВт – 0, 2

Вес – 136 кг

Размеры (ШхДхВ), мм: - транспортировочные 914х1372х914

- собственные 838х1295х813

Высота подачи питания, мм -1118.

Заключение

Для исследования на обогатимость была представлена проба лежалого сульфидного продукта Джидинского ГОКа весом 98 кг, отобранная в процессе флотации из руд Холтосонского месторождения.

В ходе исследований были проведены анализы:

· гранулометрический анализ;

· спектральный анализ;

· Химический анализ;

· Фазовый анализ;

· Обогащение хвостов Салаирского ГОКа методом винтового шлюзования с последующей доводкой тяжелых фракций на концентрационном столе

· Обогащение хвостов Салаирского ГОКа винтовым шлюзованием с последующей доводкой тяжелых фракций сложноскоростной сепарацией

· Обогащение хвостов Салаирского ГОКа винтовым шлюзованием с последующей доводкой тяжелых фракций центробежной концентрацией после предварительной флокуляции

· Доводка тяжелых фракций винтового шлюзования и гравитационных столов методом электрической сепарации

По результатам испытаний была предложена принципиальная схема обогащения. Данные по полученной схеме являются теоретическими, для их подтверждения требуется проведение полупромышленных и промышленных испытаний.

Список литературы

1. Е.Л. Чантурия «Исследование обогатимости полезных ископаемых». Часть 1. –М.: Издательство МГГУ, 2002 г.

2. Ю.Н. Малышев, Е.Л. Чантурия «Проектирование обогатительных фабрик»

3. Том 1.—М.: Московский издательский дом, 2009г.

4. В.М.Авдохин «Основы обогащения полезных ископаемых»

5. Том 1, 2. – М.: Издательство МГГУ, 2006

6. Н.А.Дементьева, Д.И.Коган, А.Ф.Панченко, С.С.Гудков, О.Д.Хмельницкая, А.П.Татаринов «Комбинированная технология переработки золотосодержащих руд», Горный журнал, №5, 2001г.с.62-65.

7. В.А.Бочаров, В.А.Игнаткина «Технология обогащения полезных ископаемых» Том2.-М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2007

8. Полькин С.И. Обогащение руд цветных металлов 1983

9. Абрамов А.А. Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Т.1 Обогатительные процессы и аппараты. 2004

Содержание

Введение

Исходные данные

Имеются благоприятные предпосылки для гравитационного обогащения:

2) разница в плотности галенита, гюбнерита и пирита составляет более 1.8 г/см3;

3) незначительное содержание в материале пробы шламов (10.8%), обуславливающих технологические потери.

Имеются неблагоприятные предпосылки для гравитационного обогащения:

Расчет минимальной массы представительной пробы

Некоторое предельное количество материала, в котором еще могут сохраниться все свойства исходного (опробуемого) материала, составляет минимальную массу пробы. Любая представительная средняя проба или проба, получаемая в любой стадии сокращения, должна иметь массу не меньше массы минимальной пробы.

Минимальная масса пробы зависит от следующих факторов: крупности и формы кусков, плотности минералов, равномерности распределения зерен извлекаемых компонентов в опробуемом материале, содержания этих зерен, требуемой точности опробования.

Массу проб определяют по формуле Чечотта:

q = kd², кг,

где d - размер максимальной частицы, мм., k = 0, 18, α = 2, 25.

q = 0, 18 ∙ (0, 56)^{2, 25} = 0, 0488 кг

Коэффициенты k и a исследуемой руды могут быть определены исследователем экспериментально по специальной методике, известной как методика П.Л.Каллистова. К.Л.Пожарицким составлены таблицы и номограммы для определения минимальной массы проб (табл. 1).

Минимальная масса пробы для проведения минералогического и химического анализов определяется на основании той же формулы, которая используется для определения минимальной массы технологической пробы, с учетом необходимой для получения достоверных результатов крупности материала.

Для проведения химического анализа требуется тонкоизмельченный, тщательно перемешанный материал. Например, при крупности измельчения пробы - 0, 15 мм для проведения элементного и фазового химического анализов требуется около 125 г материала для каждого вида анализа с выделением дубликата той же массы. При более тонкой крупности измельчения анализируемой пробы требуется меньшая по массе навеска.

Для химического анализа крупность анализируемого материала, независимо от однородности руды и других факторов, не должна быть больше 0, 15 мм, так как в противном случае растворение ее будет идти весьма медленно. Во всех случаях необходима крупность измельчения материала не превышающая крупность, требующуюся для освобождения зерен ценного минерала из сростков, во всяком случае, для вскрытия их, чтобы они были доступны действию растворителей.

При определении минимальной массы представительной пробы для минералогического анализа учитывается также необходимость получения достаточного количества фракций (не менее 0, 1 г), в которых концентрируются рудные минералы.

Значения k и a

(по данным К.Л. Пожарицкого, Н.В. Барышева, П. Л. Каллистова и др.)

Таблица 1

Вкрапленность	Тип руды	k	a
Равномерная	Медные порфировые, колчеданные, полиметаллические, мышьяковые, редкометальные	0, 06	1, 8
Неравномерная, но со склонностью к переизмельчению извлекаемого минерала	Руды тяжелых цветных металлов	0, 06	1, 8
Содержание извлекаемого компонента сопоставимо с содержанием породы	Бокситы, железные руды	0, 06	1, 8
Неравномерная	Молибденовые, ртутные, медные, порфировые, сурьмяные, свинцово-цинковые	0, 1	2, 0
Неравномерная, но со склонностью к переизмельчению извлекаемого минерала	Руды редких металлов	0, 1	2, 0
Крупная неравномерная	Молибденитовые, шеелитовые, вольфрамитовые, ртутные, касситеритовые. Ртутные	0, 18 0, 15	2, 25 2, 0
Равномерная	Бериллиевые, тантало-ниобиевые	0, 05	2, 0
Неравномерная	То же	0, 1	2, 0
Мелкая равномерная	Золотые	0, 2	2, 0
Средняя неравномерная	То же	0, 4	2, 0
Крупная и средняя неравномерная	То же	0, 8-1, 0	2, 0

Минимальная масса представительной пробы для ситового анализа (определения гранулометрического состава руды) зависит от размера кусков

опробуемого материала. При опробовании руд наибольшее распространение получила формула Локонова, предложенная им в результате математической обработки опытных данных различных исследователей:

q_гр = 0, 02d² + 0, 5d,

где q_гр- минимальная масса пробы для ситового анализа, кг;

d - размер максимальных кусков, мм.

qгр=0, 02· 0, 562 + 0, 5· 0, 56 = 0, 286кг

Масса поступившей на испытания пробы – 98 кг, следовательно ее достаточно для проведения всех необходимых анализов и испытаний.

Поскольку минимальная масса представительной пробы много меньше массы исходной пробы, ее подготовку к исследованиям следует начинать с перемешивания и сокращения материала

Подготовка технологических проб к исследованию и изучению вещественного состава

Дробление и измельчение обычно сопровождается вспомогательным и поверочным грохочением.

12 3 Следующая ⇒