CC BY
20
РАЗДЕЛ I. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 553.411.08
О.А. Белавина1, В.А. Швецов1, Н.В. Адельшина2, В.В. Пахомова3, В.А. Пахомов1, Д.В. Шунькин1
'Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003; 2Военно-восточный округ Министерства обороны РФ, Петропавловск-Камчатский, 683000;
3ОАО «Камчатгеология», Петропавловск-Камчатский, 683016 e-mail: oni@kamchatgtu.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАЦИИ СУШКИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБ КВАРЦЕВЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД ОТ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ МАТЕРИАЛА ПРОБЫ
Операция сушки геологических проб является важной составной частью подготовки проб минерального сырья к анализу. Поэтому совершенствование процесса сушки геологических проб минерального сырья является актуальной задачей. Наиболее перспективным методом сушки является сушка проб в микроволновой печи. В работе выполнено исследование влияния толщины слоя материала пробы на продолжительность операции сушки геологических проб золотосодержащих руд. Показано, что время сушки зависит от толщины слоя пробы, при этом толщина слоя пробы должна быть не более 4,5 см, так как при сушке пробы слоем более 4,5 см процесс сушки происходит неравномерно (верхние слои пробы пересушены, нижние слои пробы недосушены). Авторы работы рекомендуют при сушке пробы массой 500 г использовать тару, обеспечивающую слой материала толщиной не более 4,5 см, а при сушке пробы массой более 500 г пробу делить на две примерно равные части. Выбор оптимальной толщины слоя материала пробы при сушке позволяет повысить экспрессность операции сушки геологических проб и подготовки проб минерального сырья к анализу в 2-4 раза.
Ключевые слова: сушка лабораторных проб, микроволновая печь, продолжительность операции сушки, влажность проб, кварцевые золотосодержащие руды
О.А. Belavina1, V.A. Shvetsov1, N.V. Adelshina2, V.V. Pakhomova3, V.A. Pakhomov1, D.V. Shunkin1 ^Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003; 2 Military eastern district of Ministry of Defense of the Russian Federation; Petropavlovsk-Kamchatskу, Russia, 683000; 3JSC «Kamchatgeology», Petropavlovsk-Kamchatsky, 683016) Researching the relationship between duration of drying gold-quartz ore geological samples and layer thickness of sample material
Drying geological samples is an important part of the preparation of mineral material samples for the analysis. Therefore, improving the process of drying geological samples of mineral raw materials is an urgent task. The most promising method of drying is the drying of samples in the microwave oven. The research focuses on the influence of layer thickness of sample material on the duration of drying geological samples of gold-containing ores. It is shown that the drying time depends on layer thickness of the sample, in this case, the thickness of the sample should be no more than 4,5 cm. If the sample layer thickness is more than 4,5 cm, the drying process is uneven (the top layers are overdried, the lower layers are underdried). The authors recommend to use containers with layer thickness not more than 4,5 cm when drying samples weighing 500 g and when drying samples weighing more than 500 g to divide samples into two approximately equal parts. The optimal layer thickness of sample material allows to increase the rapidity of drying and the preparation of samples for the analysis by 2-4 times.
Key words: laboratory sample drying, microwave oven, duration of drying, moisture content of the samples, quartz-gold ores.
DOI: '0.'72'7/2079-0333-20'6-35-6-'0
Обоснование направления исследований
Операция сушки геологических проб является важной составной частью подготовки проб минерального сырья к анализу [1-3]. Поэтому совершенствование процесса сушки геологических проб минерального сырья является актуальной задачей [4-6]. Наиболее перспективным методом сушки является сушка проб в микроволновой печи [6-8].
В работах [9, 10] исследовано влияние на процесс сушки проб в дешевых [11] бытовых микроволновых печах следующих основных факторов: начальной влажности материала проб, массы проб, уровня мощности СВЧ-излучения печи. Однако масса геологической пробы золотосодержащих руд, поступающая на пробирный анализ, может изменяться в широком интервале значений (500-1000 г) [12], при этом изменяется толщина слоя материала пробы, размещенного в специальном контейнере. Влияние толщины слоя материала пробы в контейнере на продолжительность сушки проб авторами работ [8, 13, 14] оценивается неоднозначно (допускается толщина слоя в интервале значений (3,5-10 см), поэтому необходимо выполнить дополнительные исследования с целью установления допустимого значения толщины слоя материала геологических проб).
Цель настоящей работы - исследование зависимости продолжительности операции сушки геологических проб кварцевых золотосодержащих руд от толщины слоя материала пробы.
Экспериментальная часть Материалы и оборудование
Для сушки проб кварцевой золотосодержащей руды использовали бытовую микроволновую печь MS-1744W фирмы LG Electronics Inc, мощностью 700 Вт. Материал геологических кварцевых золотосодержащих проб, дробленных до крупности минус 1 мм, взвешивали на весах лабораторных ВЛТК-500г-М. Материал пробы помещали в разные пластиковые контейнеры.
Методика исследования
Материал проб массой примерно 550-600 г взвешивали на весах лабораторных ВЛТК-500г-М, высушивали до постоянной массы (масса считается постоянной, если разность результатов двух последующих взвешиваний не превышает 0,05% от массы пробы [15]). При достижении постоянной массы проб материал проб считали сухим. Из материала сухой пробы отбирали навеску массой 500 г [12]. Затем в материал навески добавляли воду в количестве 10% от массы пробы. Далее пробы с заданной влажностью помещали в пластиковый контейнер слоем 2; 3,5; 4,5; 5,5 см и сушили в микроволновой печи MS-1744W фирмы LG Electronics Inc при номинальном уровне мощности СВЧ-излучения (700 Вт) в течение установленного [10] времени, при этом пробы вынимали через определенные промежутки времени и взвешивали (с точностью до десятых грамма) на весах лабораторных ВЛТК-500г-М. Затем определяли массовую долю удаленной влаги. Данные экспериментов 1-4 приведены в табл. 1-2 и на рисунке.
Эксперименты и их обсуждение
Эксперимент № 1. Сушили пробу, помещенную в пластиковый контейнер, массой 81,5 г, цилиндрической формы диаметром 19 см и площадью сечения 283 см2. При этом толщина слоя материала пробы составила 2 см. За расчетное [10] время нагрева (8 мин) проба высохла до требуемого [16] уровня (остаточная влажность составила 0,5%). Результаты эксперимента приведены в табл. 1 и на рисунке.
Эксперимент № 2. Сушили пробу, помещенную в пластиковый контейнер, массой 73 г, цилиндрической формы диаметром 14 см и площадью сечения 154 см2. При этом толщина слоя материала пробы составила 3,5 см. За расчетное [10] время нагрева (8 мин) проба высохла до требуемого [16] уровня (остаточная влажность составила 1,7%). Результаты эксперимента приведены в табл. 1 и на рисунке.
Эксперимент № 3. Сушили пробу, помещенную в пластиковый контейнер массой 36,5 г, цилиндрической формы диаметром 13,5 см и площадью сечения 143 см2. При этом толщина слоя материала пробы составила 4,5 см. За расчетное [10] время нагрева (8 мин) проба высохла до требуемого [16] уровня (остаточная влажность составила 1,9%). Результаты эксперимента приведены в табл. 1 и на рисунке.
Таблица 1
Результаты экспериментов № 1-3
Время нагрева, (мин) Толщина слоя материала пробы
2 см 3,5 см 4,5 см Результат визуального
Масса Влажность, Масса Влажность, Масса Влажность, наблюдения
пробы, г % пробы, г % пробы, г %
0 550,0 10,0 550,0 10,0 550,0 10,0 Проба темная, однородная
3 545,5 9,1 546,5 9,3 547,5 9,5
8 502,5 0,5 508,5 1,7 509,5 1,9 Проба светлая, однородная
Эксперимент № 4. Сушили пробу, помещенную в пластиковый контейнер массой 89,5 г, с размерами 11,2 х 6,8 х 11,8 см и площадью сечения 76,16 см2. При этом толщина слоя материала пробы составила 5,5 см. За расчетное [10] время нагрева (8 мин) проба высохла до требуемого [16] уровня (остаточная влажность составила 2,3%). Однако проба высохла неравномерно, на дне контейнера выделяется недосушенный слой толщиной 1-2 мм. Результаты эксперимента приведены в табл. 2 и на рисунке.
Из результатов экспериментов 1-4 следует: а) время сушки зависит от толщины слоя пробы; б) толщина слоя пробы должна быть не более 4,5 см; в) при сушке пробы слоем более 4,5 см процесс сушки происходит неравномерно, верхние слои пересушены, нижние слои недосушены.
Таблица 2
Результаты эксперимента № 4
Время нагрева, (мин) Масса пробы, г Влажность, % Результат визуального наблюдения
0 550,0 10,0 Проба темная, однородная
3 549,0 9,8
8 511,5 2,3 Проба сохнет неравномерно, светлая, по периметру контейнера тонкая темная полоса, на дне контейнера выделяется темный тонкий слой (около 1-2 мм)
Зависимость остаточной влажности пробы, помещенной в тару, слоем различной толщины от времени нагрева
Время нагрева, мин.
-толщина слоя пробы 2 см -толщина слоя пробы 3,5 см
-толщина слоя пробы 4,5 см -толщина слоя пробы 5,5 см
Графики зависимостей влажности пробы, помещенной в тару, слоем различной толщины от времени нагрева
Выводы
1. При сушке пробы массой 500 г следует использовать тару, обеспечивающую слой материала толщиной не более 4,5 см.
2. При сушке пробы массой более 500 г ее следует делить на две примерно равные части.
Литература
1. Пробоотбирание и анализ благородных металлов. Справочник / под ред. И.Ф. Барышникова - М.: Металлургия, 1978. - 432 с.
2. Карпов Ю.А., Савостин А.П. Методы пробоотбора и пробоподготовки. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2003. - 243 с.
3. Швецов В.А. Химическое опробование золоторудных месторождений. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2008. - 220 с.
4. АльбовМ.Н. Опробование месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1965. - 239 с.
5. СажинБ.С. Основы техники сушки. - М.: Химия, 1984. - 320 с.
6. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В двух книгах. -М.: Химия, 1981. - 812 с.
7. Руководство по эксплуатации лабораторной установки для определения влажности сыпучих материалов ВС-1. РЭ 00.205.000 Асбест. - 2002. - 13 с.
8. Особенности микроволновой сушки [Электронный ресурс]. - URL: http//www.ingredient.su/news/40 (дата обращения 16.05.2012).
9. Исследование процесса сушки лабораторных проб кварцевых золотосодержащих руд в микроволновой печи / О.А. Белавина, В.А. Швецов, Д.В. Шунькин, Н.В. Адельшина, П.А. Белозёров // Вестник КамчатГТУ. - 2013. - Вып. 23. - С. 9-13.
10. Способ сушки геологических проб золотосодержащих руд в микроволновой печи: патент на изобретение № 2502060 / В.А. Швецов, О.А. Белавина, Д.В. Шунькин, Н.В. Адельшина; заявл. 26.04.2012; заявка № 2012117470; опубл. 20.12.2013. Бюл. № 35.
11. Микроволновки Samsung [Электронный ресурс]. - URL: http//www.propagandahistory.ru.> 1161/Mikrovolnovki-Samsung (дата обращения 16.06.2015).
12. ОСТ 41-08-249-85. Управление качеством аналитической работы. Подготовка проб и организация выполнения количественного анализа в лабораториях Мингео СССР. - М.: ВИМС, 1985. - 32 с.
13. Бердоносов С.С. Микроволновая химия. [Электронный ресурс]. - URL: pereplet.ru>статьи СОЖ> (дата обращения 16.05.2012).
14. Принцип работы микроволновой печи, или Каким образом пища нагревается с помощью СВЧ [Электронный ресурс]. - URL: 2007©www.vkusnie-bluda.ru (дата обращения 16.05.2012).
15. ГОСТ 13170-80. Руды и концентраты цветных металлов. Метод определения влаги. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.gosthelp.ru/gost/gost23574.html (дата обращения 23.03.2010).
16. Исследование влияния влажности лабораторных проб кварцевой золотосодержащей руды на операцию тонкого измельчения проб / О.А. Белавина, В.А. Швецов, Н.В. Адельшина, В.В. Пахомова, В.А. Пахомов, П.А. Белозёров // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2014. - Т. 80, № 4. - С. 73-75.
Сведения об авторах Information about authors
Белавина Ольга Александровна - Камчатский государственный технический университет; 683003, Россия, Петропавловск-Камчатский; специалист по научно-технической информации отдела науки и инноваций, oni@kamchatgtu.ru
Belavina Olga Alexandrovna - Kamchatka State Technical University; 683003, Russia, Petropavlovsk-Kamchatskу; Specialist in Technical and Scientific Information of Science and Innovation Department; oni@kamchatgtu.ru
Швецов Владимир Алексеевич - Камчатский государственный технический университет; 683003, Россия, Петропавловск-Камчатский; доктор химических наук, доцент, профессор кафедры электро- и радиооборудования судов; oni@kamchatgtu.ru
Shvetsov Vladimir Alexeevich - Kamchatka State Technical University; 683003, Russia, Petropavlovsk-Kamchatskу; Doctor of Chemistry; Associate Professor, Professor of Electrical and Radio Equipment of Ships Chair; oni@kamchatgtu.ru
Адельшина Наталья Владимировна - Военный восточный округ Министерства обороны РФ; 683000, Россия, Петропавловск-Камчатский; инженер 718 регионального экологического центра; oni@kamchatgtu.ru
Adelshina Natalya Vladimirovna - Military eastern district of Ministry of Defense of the Russian Federation; Petropavlovsk-Kamchatski Russia, 683000; Engineer of 718th Region Ecological Centre; oni@kamchatgtu.ru
Пахомова Вера Владимировна - ОАО «Камчатгеология»; 683016, Россия, Петропавловск-Камчатский; начальник центральной лаборатории; oni@kamchatgtu.ru
Pakhomovа Vera Vladimirovna - JSC «Kamchatgeology»; 683016, Russia, Petropavlovsk-Kamchatsky; Head of Central Laboratory; oni@kamchatgtu.ru
Пахомов Владимир Александрович - Камчатский государственный технический университет; 683003, Россия, Петропавловск-Камчатский; аспирант; oni@kamchatgtu.ru
Pakhomov Vladimir Alexandrovich - Kamchatka State Technical University; 683003, Russia, Petropavlovsk-Kamchatskу; Postgraduate; oni@kamchatgtu.ru
Шунькин Дмитрий Владимирович - Камчатский государственный технический университет; 683003, Россия, Петропавловск-Камчатский; младший научный сотрудник отдела науки и инноваций; oni@kamchatgtu.ru
Shunkin Dmitri Vladimirovich - Kamchatka State Technical University; 683003, Russia, Petropavlovsk-Kamchatskу; Junior Scientist of Science and Innovation Department; oni@kamchatgtu.ru
