Теоретическое введение. Перерабатываемые на обогатительных фабриках полезные ископаемые и получаемые из них продукты представляют собой сыпучие материалы

Перерабатываемые на обогатительных фабриках полезные ископаемые и получаемые из них продукты представляют собой сыпучие материалы, состоящие из различных по размерам кусков (зерен) минералов и их сростков. При этом крупность частиц изменяется от долей микрона до сотен миллиметров.

Крупность минеральных частиц принято характеризовать их средним эквивалентным диаметром, а крупность минерального материала – его гранулометрическим составом.

Гранулометрический состав – это состав материала, выраженный через содержание в нем частиц различных классов крупности в процентном отношении к целому, т.е. это распределение кусков (зерен) материала по классам крупности.

Гранулометрический сос­тав продукта определяют различными методами анализа:

1) ситовым – рассевом на стандартном наборе сит на классы крупности (для материала крупнее 0, 04 мм);

2) седиментационным – разделением материала на фракции по скоростям падения частиц в водной среде (для материала круп­ностью от 50 до 5 мкм);

3) микроскопическим – измерением частиц под микроскопом и классификацией их на группы в узких границах определенных раз­меров (для материала крупностью менее 50 мкм до десятых долей микрометра).

Как правило, минеральное сырье по вкрапленности ценных минералов и минералов пустой породы является неоднородным материалом. Для правильного ведения технологического процесса необходимо знать размер вкрапленности отдельных минералов и крупность материала по стадиям дробления и особенно измельчения как последней стадии при подготовке его к обогащению.

Гранулометрический состав материала для контроля нагрузки на обогатительные машины, эффективности работы грохотов, клас­сификаторов, дробилок и мельниц обычно определяется ситовым ана­лизом. Минимальная масса пробы продукта для ситового анализа рассчитывается по эмпирической формуле

М = 0, 02d² + 0, 5d, кг, (1)

где d – размер максимального зерна*, мм.

Масса проб для ситового анализа тонкого материала берет­ся обычно не более 100 г. При рассеве материала крупнее 0, 5 мм масса пробы рассчитывается по формуле (1).

Пробу подвергают рассеву на стандартном наборе сит с постепенно уменьшающимися размерами отверстий. В результате получают несколько классов, в которых размер частиц ограничен размером отверстий двух смежных сит: верхнего и нижнего. Этими двумя размерами и характеризуется крупность данного класса. При этом диаметр зерна определяется размером отверстия, через которое оно проходит.

В практике обогащения для ситового анализа применяют стандартные сита, изготовленные из проволочных или синтетических тканых сеток с квадратными отверстиями. Лабораторное сито представляет собой цилиндрический обод (обечайку) диаметром 200 мм и высотой 50 мм, в котором натянута сетка. Сита изготовляют таким образом, чтобы, вставляя их одно в другое, можно было составить комплект сит. В наборе сит имеется также поддон и крышка. Сита вставляются одно в дру­гое так, что размер отверстий уменьшается от верхнего сита к нижнему. Соотношение размеров отверстий сит в наборе называется модулем шкалы и может быть постоянным или непостоянным. При крупном и среднем грохочении модуль равен двум. Для более мелких сит применяется стандартная система с модулем . В этой системе за основу принято сито 200 меш с отверстиями размером 0, 074 мм. Меш – это число отверстий, приходящееся на один линейный дюйм (25, 4 мм). Обычно набор сит для рассева руды включает стандартные сита с размерами отверстий: 60; 40; 30; 20; 10; 5; 2, 5; 1 мм; для рассева угля – 150; 100; 50; 25; 13; 6; 3; 1; 0, 5 мм.

Ситовый анализ крупных материалов производится либо на гро­хотах лабораторного типа, либо встряхиванием сит в течение опре­деленного времени или определенное число раз.

Просеивание мелкозернистых материалов (крупностью –6 мм) осуществляется с помощью механических встряхивателей.

Просеивание материала продолжается в течение 10 – 30 мин. Продолжительность рассева зависит от влажности и крупности материала: мелкий и влажный материал требует большего времени просеивания. Рассев считается законченным, если при контрольном просеивания материала вручную за 1 мин через сито проходит не более 1% материала, находящегося на сите.

Остаток на каждом сите взвешивают на технических весах с точностью до 0, 01 г. Результаты ситового анализа заносят в таблицу, в которой указаны размер класса и выход классов в весовых единицах и в процентах – частных и суммарных. Круп­ность частиц, оставшихся на данном сите, обозначают размером отверстия со знаком плюс (например, +5 мм), а прошедших – знаком минус (–5 мм). Размер класса обозначают размером от­верстий двух смежных сит: сита, через которые прошел материал, – со знаком минус и сита, на котором он остался, – со зна­ком плюс, например, (–5+3 мм).

В результате взвешивания определяют вес каждого класса крупности, который может быть выражен в любых весовых единицах (кг, г).

Частный выход – это вес одного класса между двумя смеж­ными ситами, выраженный в процентах от общего веса анализируе­мой пробы. Суммарный выход – это сумма выходов в процентах всех классов крупнее или мельче данного размера. Суммарный выход сверху (по плюсу) показывает, какой процент от всей пробы ос­тался бы на данном сите, если бы оно было верхним в наборе сит, взятом для анализа; суммарный выход снизу (по минусу) по­казывает, какой процент прошел бы через данное сито, если бы оно было последним в наборе.

В табл. 1 для примера приведены результаты си­тового анализа пробы руды крупностью –16 мм.

Кривые, графически изображающие гранулометрический состав сыпу­чего материала, называются характеристиками крупности. Различают характеристики частные и суммарные (кумулятивные). На практике применяют характеристики крупности, построен­ные по суммарным выходам классов.

Суммарную характеристику крупности строят как обыкновенную кривую у = f (d), т.е. по точкам, положение которых находят по абсциссам (d, мм – размер отверстий сит) и ординатам (y, % – суммар­ныйвыход мельче или крупнее d).

Если по оси ординат отложен выход материала крупнее дан­ного размера, то характеристика построена «по плюс d», если мельче данного размера, то «по минус d». Обе кривые зеркально отражают одна другую и, будучи построены на одном графике, пересекаются в точке, соответствующей выходу материала, равному 50%. Пример построения суммарных характеристик показан на рис. 1.

Таблица 1