Работа 6. ФРАКЦИОННЫЙ АНАЛИЗ

Цель работы - исследование полезного ископаемого на обогатимость при гравитационных процессах обогащения (при разделения по плотности), построение кривых обогатимости.

Основные понятия. Денсиметрический (фракционный) анализ - разделение исходного материала на фракции различной плотности с помощью тяжелых жидкостей с последующим анализом их на содержание расчетного компонента.

Тяжелая жидкость - жидкость с плотностью больше

1000 кг/м³.

Обогатимость полезного ископаемого - способность последнего более или менее четко и быстро разделяться на продукты разного минералогического состава по определенному свойству (при гравитационных процессах - по плотности).

Аппаратура. Плексигласовые или стеклянные бачки емкостью 1-1, 5 л, наполненные тяжелой жидкостью - водным раствором хлористого цинка. Предпочтительна следующая шкала плотности растворов, кг/м³: 1300, 1400, 1500, 1600 и 1800. Сетчатые черпачки; емкости с сетчатым дном (размером как бачки);.фарфоровые чашки; весы.

Исходный материал и схема опыта. Уголь крупностью

–3+1 мм. Масса навески для опыта 400 г. Схема опыта приведена на рис.II.

Таблица 6

Результаты опытов измельчения

 

№	Измен. параметр серий 1	Масса обешламленного измел. продукта Мi, г	Масса расч. кл. в сливе Рi'', г	Масса пробы для сит. анализа Qi, г2)	Масса расч. кл. в пробе сит. анализа Рi', г2)	Содер. расч. кл. в пробе сит. анализа	Масса расч. кл. в изм. прод. Рi, г	Содер. расч. кл. в изме. продукте
		М1   М2   М3	Р''1   Р''2   Р''3	Q''1   Q''2   Q''3	Р'1   Р'2   Р'3	β '1   β '2   β '3	Р1   Р2   Р3	β -d1   β -d2   β -d3

 

 

1) В сериях: а) время измельчения t (например 10, 15, 20 мин); б) степень заполнения мельницы измельчающей средой φ (например 25, 45, 65 %) в0 частота вращения n_факт замеряется при перестановке ремня привода мельницы.

2) Значения и определяют взвешиванием.

 

 

Рис.11. Схема денсиметрического анализа

∆ - плотность раствора ZnCl₂; - промывка горячей, затем холодной водой, сушка, взвешивание

 

Порядок выполнения работы.

1. Навеску исходного угля опускают сначала в сосуд о жидкостью с меньшей плотностью (1300 кг/м³). Часть угля, всплывающая в этой жидкости, является фракцией, плотность которой меньше плотности жидкости, т.е. меньше 1300 кг/м³. Всплывшую фракцию тщательно собирают в фарфоровую чашку сетчатым черпаком.

2. Потонувшую часть угля в жидкости плотностью 1300 кг/м³ переносят в следующий сосуд с более плотной жидкостью (1400 кг/м³), где снова происходит разделение угля на всплывшую и потонувшую фракции. Для удобства переноса угля из одной жидкости в другую используют сосуд с сетчатым дном, который вставляют в банку с жидкостью плотностью 1300 кг/м до начала расслоения. Всплывший в жидкости плотностью 1400 кг/м³ уголь (фракция плотностью 1300-1400 кг/м'¹) собирают в отдельную чашку, а потонувшую часть переносят в следующий сосуд с жидкостью плотностью 1500 кг/м³, где повторяют тот же процесс разделения и удаления всплывшей фракции, что и в жидкостях с меньшей плотностью. Разделение последовательно повторяют для жидкостей плотностью 1600 и 1800 кг/м³. В результате получают шесть фракций.

3. Полученные фракции тщательно промывают сначала горячей, потом холодной водой, высушивают и взвешивают. Массу фракции записывают в таблицу результатов анализа (табл.7).

 

 

Плотность фракции ∆ кг/м3	Масса фракции Qi, г	Выход фракции(%)			Суммарные данные
Всплывшая часть (концентрат)	Осевшая часть (хвосты)
Сум. выход ∑ γ i, ↓ %	∑ γ iλ i↓	Содер. золы %	Сум. выход ∑ γ i↑ %	∑ γ iλ i↑	Содер. золы %
< 1300	Q1	γ 1	λ 1	γ 1 λ 1	γ 1	γ 1 λ 1	β 1=λ 1	∑ γ =100	∑ γ λ
1300-1400	Q2	γ 2	λ 2	γ 2λ 2	γ 1+ λ 2	γ 1 λ 1+γ 2λ 2		∑ γ λ
1400-1500	Q3	γ 3	λ 3	γ 3λ 3
1500-1600	Q4	γ 4	λ 4	γ 4λ 4
1600-1800	Q5	γ 5	λ 5	γ 5λ 5				γ 6+ γ 5	γ 6λ 6+γ 5λ 5
> 1800	Q6	γ 6	λ 6	γ 6λ 6	∑ γ =100	∑ γ λ		γ 6	γ 6λ 6
Исходный материал	∑ Qi	∑ γ i=100	λ 0	∑ γ λ

Примечания: 1) λ ₀ – содержание золы в исходном угле, λ ₀=∑ γ λ /∑ γ. 2) Графы 1, 2 и 4 получают по результатам анализа, остальные заполняют после расчета. 3) Величины ∑ γ _i↓ (графа 6) и ∑ γ _iλ _i↓ (графа 7) получают суммированием данных соответственно граф 3 и 5 (сверху вниз). 4) Величины ∑ γ _i↑ (графа 9) и ∑ γ _iλ _i↑ (графа 10) получают суммированием данных соответственно граф 3 и 5 (снизу вверх).

Анализ результатов. Проводится химический анализ фракций на содержание в них золы - расчетного компонента для углей (в целях экономии времени этот анализ можно не делать, тогда содержание золы по фракциям.1 задается преподавателем), И в том, и в другом случаях зольность каждой фракции (содержание в ней золы) записывается в таблицу результатов (табл.7). Для каждой фракции по формуле (I) рассчитывают ее выход.

Для каждого значения плотности разделения (1300, 1400, 1500, 1600 и 1800 кг/м³) рассчитывают суммарные результаты для всплывшей и осевшей частей по выходам и зольности отдельных фракций. Результаты такого расчета сводят в таблицу результатов.

По данным денсиметрического анализа (табл.7) строят кривые обогатимости, которые включают в себя кривые λ, β, и θ, все на одном графике (рис.12). Кроме того, на этом же графике строится кривая плотности.

Кривая λ - элементарная кривая распределения золы по отдельным фракциям. Она строится по данным граф 3 и 4 табл.7 при допущении, что элементарный слой фракции с зольностью, соответствующей зольности всей фракции, расположен в среднем ее слое. Таким образом, координаты для построения точки 1 кривой λ (рис.12): выход γ ₁/2 (по оси ординат сверху вниз) и зольность λ ₁ (по оси абсцисс); для точки 2 (рис.12): выход γ ₁+γ ₂/2 и зольность λ ₂.

Для удобства построения кривой λ рекомендуется на осях координат (рис.12) построить сначала квадрат 100 х 100 мм. Вертикальная сторона квадрата соответствует выходу всего материала (100%), горизонтальная - его зольности (максимальное значение ее тоже равно 100 %). После этого следует разбить весь квадрат по высоте (сверху вниз) на отдельные фракции пропорционально их выходам (линии аа', бб', вв', гг', дд'). На каждой фракции построить прямоугольник, высота которого равна выходу фракции, а

длина - зольности.

Площадь, ограниченная осями координат и ступенчатой линией, образованной сторонами этих прямоугольников, будет пропорциональна количеству золы в исходном угле. Кривую λ получим, соединив плавно середины сторон построенных прямоугольников (точки 1-6 на рис. 12) и продолжив эту кривую до пересечения с верхней и нижней сторонами квадрата. Кривая β (для угля кривая концентрата) указывает зависимость между суммарным выходом всплывшей фракции (концентрата) при определенной плотности разделения и. содержанием золы в этой суммарной фракции. Она строится по данным граф 6 и 8 табл.7. Очевидно, что точки этой кривой будут лежать на линиях аа', бб', вв', гг', дд' которые отвечают соответствующим суммарным выходам. На верхней стороне квадрата кривая β совпадает с кривой λ, точка пересечения кривой β с нижней стороной квадрата соответствует λ ₀, т.е. содержанию золы в исходном угле.

Кривая θ (для угля кривая хвостов) дает зависимость между суммарным выходом всей осевшей фракции (хвостов) при определенной плотности разделения и содержанием золы в этой суммарной фракции; строится она по данным граф 9 и II табл.7. Точки этой кривой, как и кривой β, будут лежать на линиях аа', бб', вв', гг', дд'. На нижней стороне квадрата кривая θ совпадает с кривой λ, а верхнюю сторону квадрата кривая θ пересекает в точке, соответствующей λ ₀.

Кривая δ (кривая плотности) дает зависимость между суммарным выходом всей всплывшей части и плотностью разделения. Строится она по данным граф I и 6 табл.7, при этом можно также использовать вспомогательные линии аа', бб', вв', гг', дд'. Чтобы кривая δ не сливалась с другими и ею было удобно пользоваться, значение плотности откладывают на верхней стороне квадрата слева направо.

Использование результатов опытов. Кривые обогатимости позволяют судить о характеристике обогатимости данного полезного ископаемого (по кривой λ ) и о возможных теоретических результатах обогащения (по кривым β, θ и δ) в зависимости от заданных качества или выхода одного из продуктов или плотности разделения.

Оформление отчета - см. введение.