CC BY
26
УДК 553.3/4
К ВОПРОСУ О ПЕРЕМЕШИВАНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ ПРОБ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД ПЕРВОЙ ГРУППЫ СПОСОБОМ ПЕРЕКАТЫВАНИЯ
О.А. Белавина1, В.А. Швецов2, В.В. Пахомова3, Д.В. Шунькин4
12,4Камчатский государственный технический университет, г. Петропавловск-Камчатский, 683003; 3ОАО «Камчатгеология», Петропавловск-Камчатский, 683016 1e-mail: belavina. olia@yandex. ru 2e-mail:[email protected] 3e-mail:geolab @mail. kamchatka. ru 4e-mail:demon_1 11 @mail. ru
В статье приведены результаты исследования зависимости времени, необходимого для перемешивания лабораторных проб золотосодержащих руд первой группы (способом перекатывания) от размера редких частиц (с крупностью более 0,071 мм) и содержания их в пробе.
Ключевые слова: подготовка проб к анализу, перемешивание лабораторных проб, способ перекатывания.
Rolling of laboratory salvage of goldbearing ore of the first group by means of overrolling.
O.A. Belavina1, V.A. Shvetsov2, V.V. Pakhomova3 , D.V. Shunkin4 ('• 2 4 Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatski, 683003; 3 «Kamchatgeologia» JSC, Petropavlovsk-Kamchatski, 683016)
Time necessary for rolling of laboratory salvage of goldbearing ore of the first group (by means of overrolling) depends on the size of rare particles (coarseness more than 0, 071 mm) and its content in the salvage. The article represents the correspondent results of the research.
Key words: preparation of laboratory salvage for the analysis, rolling, means of overrolling.
Краткий обзор информации по данной проблеме
Операция перемешивания проб минерального сырья является важной составляющей частью подготовки проб к анализу [1]. Целью процесса перемешивания является получение теоретически достижимой для данного вещества однородности при минимальных затратах труда, времени и электроэнергии [2-4]. Для перемешивания проб минерального сырья используют лабораторные смесители [5, 6], но чаще операцию перемешивания проб осуществляют вручную, способом перекатывания [1, 4, 7]. В работах [7-9] установлена зависимость степени однородности материала от времени его смешения, содержания редких частиц, соотношения размеров основных и редких частиц. Однако результаты этих исследований получены при использовании механических смесителей и поэтому не могут быть использованы для оптимизации операции перемешивания проб золотосодержащих руд способом перекатывания. Следует отметить, что рекомендации авторов работ [1,7] по выполнению операции перемешивания проб минерального сырья методом перекатывания существенно различаются, что свидетельствует о недостаточном объеме исследований в этой области. Автор работы [9] утверждает, что скорость сегрегации порошкообразного материала возрастает тем значительнее, чем больше отношение диаметров или удельных весов зерен компонентов материала отличается от единицы, что вызывает сомнения и требует экспериментальной проверки.
Цель настоящей работы: исследование зависимости необходимого времени перемешивания лабораторных проб золотосодержащих руд первой группы способом перекатывания от размера редких частиц (крупностью более 0,071 мм) и содержания их в пробе.
Методы
Для достижения поставленной цели были выполнены следующие эксперименты.
Эксперимент № 1. Выполняли перемешивание материала золотосодержащей руды первой группы. Смешивали материал фракции с размером частиц -0,071 мм (98%) и фракций с размером частиц +0,071-0,08 мм; +0,08-0,1 мм; +0,1-0,2 мм; +0,2-0,25 мм; +0,25-1,0 мм (2%).
Сначала материал фракции -0,071 мм высыпали на клеенку, разравнивали его линейкой в
форме диска, слоем толщиной 3-5 мм. Затем диск разделяли на четыре равные части. В одну из частей высыпали фракцию материала с размером частиц более 0,071 мм, затем материал перемешивали способом перекатывания. Через каждые 2-4 перекатывания оценивали показатели однородности материала по методике [10]. Результаты эксперимента приведены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты эксперимента по перемешиванию материала фракции -0,071 мм и материалов фракций +0,08-0,1 мм, +0,1-0,2 мм, +0,2-0,25 мм, +0,25-1,0 мм
Переме- шиваемые фракции материала Количество перекатываний Количество обнаруженных частиц с крупностью более 0,071 мм в квадрате Среднее количество обнаруженных частиц Коэффициент вариации количества обнаруженных частиц Отношение диаметрических частиц Сегрегация
1 2 3 4
-0,071 мм и 4 8 8 6 4 6,5 29,5 1,1-1,4 Сильная
+0,08-0,1 мм 4 2 5 7 6 5 43,2
8 3 5 2 5 3,75 40
10 1 8 9 6 6 59
12 5 8 8 7 7 20,2
14 9 8 9 7 8,25 11,6
16 8 9 9 9 8,75 5,7
18 9 8 9 9 8,75 5,7
20 9 9 9 8 8,75 5,7
22 9 9 9 9 9 0
-0,071 мм и 4 9 9 6 8 8 17,7 1,4-2,8 Отсутствует
+0,1-0,2 мм 6 9 9 9 8 8,75 5,7
8 9 9 9 9 9 0
-0,071 мм и 2 9 9 9 8 8,75 5,7 2,8-3,5 Слабая
+0,2-0,25 мм 4 9 9 9 9 9 0
-0,071 мм и 2 9 9 8 9 8,75 5,7 3,5-14,1 Средняя
+0,25-1,0 мм 4 9 9 9 9 9 0
При проведении эксперимента установили:
1. Частицы размером +0,071-0,1 мм перемешиваются с материалом фракции -0,071 мм плохо, слипаются, прилипают к клеенке, наблюдается процесс сегрегации. Несмотря на то, что отношение диаметров частиц наиболее близко к единице [9], удовлетворительного перемешивания удалось достигнуть только после 22 перекатываний, что близко к рекомендации [1].
2. Частицы размером +0,1-0,2 мм с материалом основной фракции (-0,071 мм) перемешиваются лучше других, сегрегация отсутствует, однородность материала была достигнута после восьми перекатываний, что в три раза быстрее по сравнению с использованием методики [1].
3. Частицы размером +0,2-0,25 мм и +0,25-1,0 мм с частицами основного материала перемешиваются хорошо, наблюдается слабая сегрегация, удовлетворительного перемешивания удалось достигнуть после четырех перекатываний, что в шесть раз быстрее по сравнению с методикой [1].
Эксперимент № 2. Для определения зависимости необходимого времени перемешивания (количества перекатываний) материала фракции -0,071 мм с материалом фракции +0,071-0,2 мм был выполнен следующий эксперимент. Смешивали материал фракции -0,071 мм и материал фракций +0,071-0,2 мм, содержащий: 20% частиц размером +0,071-0,08 мм, 40% частиц размером +0,008-0,1 мм, 40% частиц размером +0,1-0,2 мм (что соответствует среднему гранулометрическому составу реальных геологических проб). Содержание фракции +0,071-0,2 мм в смеси изменялось следующим образом: 0,05%, 0,1%, 0,25%, 0,5%, 2% (содержание 2% соответствует верхнему пределу допустимого значения рекомендуемому [3]. Выполняли перемешивание материала фракций следующим образом. Сначала фракцию -0,071 мм высыпали на клеенку, разравнивали линейкой в форме диска, слоем толщиной 3-5 мм. Затем диск разделяли на четыре равные части. В одну из частей высыпали фракцию с размером частиц +0,071-0,2 мм, после чего материал перемешивали, выполняя одно или несколько перекатываний. После перемешивания оценивали показатели однородности материала пробы по методике [10]. Результаты эксперимента приведены в табл. 2-6.
Таблица 2
Результаты эксперимента по перемешиванию материалов фракции -0,071 мм (98%) и материалов фракции +0,071-0,2 мм (2%)
Количество перекатываний Количество обнаруженных частиц с крупностью более 0,071 мм в квадрате Среднее количество обнаруженных частиц Коэффициент вариации количества обнаруженных частиц
1 2 3 4
1 2 4 3 6 3,75 45,54
2 8 7 5 7 6,75 18,64
3 7 9 7 7 7,5 13,33
4 7 7 5 8 6,75 18,64
5 3 9 8 9 7,25 39,62
6 4 8 8 9 7,25 30,58
7 7 7 7 8 7,25 6,90
8 6 8 6 9 7,25 20,69
9 5 9 9 9 8 25
10 8 9 9 9 8,75 5,71
11 7 8 9 9 8,25 11,60
12 7 9 9 9 8,5 11,76
13 8 8 8 9 8,25 6,06
14 6 7 7 8 7 11,66
15 6 9 8 8 7,75 16,24
16 8 8 8 9 8,25 6,06
17 7 8 8 8 7,75 6,45
18 8 9 8 9 8,5 6,79
19 8 9 9 9 8,75 5,71
20 8 9 8 9 8,5 6,79
21 9 8 9 9 8,75 5,71
22 8 8 9 8 8,25 6,06
23 8 9 9 9 8,75 5,71
24 8 7 9 9 8,25 11,61
25 7 9 7 9 8 14,43
30 7 8 9 9 8,25 11,61
40 8 9 9 9 8,75 5,71
Таблица 3
Результаты эксперимента по перемешиванию материалов фракции -0,071 мм (99,5%) и материалов фракции +0,071-0,2 мм (0,5%)
Количество перекатываний Количество обнаруженных частиц с крупностью более 0,071 мм в квадрате Среднее количество обнаруженных частиц Коэффициент вариации количества обнаруженных частиц
1 2 3 4
1 2 3 4 5 6 7
1 1 2 0 1 1 81,65
2 1 2 4 3 2,5 51,64
3 5 1 1 2 2,25 84,13
4 1 3 1 2 1,75 54,71
5 1 2 1 1 1,25 40
6 0 2 2 2 1,5 66,67
7 0 1 3 4 2 91,29
8 0 3 3 0 1,5 115,47
9 1 2 3 0 1,5 86,07
10 0 0 1 0 0,25 200
11 1 2 4 3 2,5 51,64
12 0 1 2 3 1,5 86,07
13 1 5 2 4 3 60,86
14 2 4 3 4 3,25 29,46
15 2 2 3 1 2 40,82
16 0 2 3 2 1,75 71,90
17 2 3 4 1 2,5 51,64
Окончание табл. 3
18 1 4 4 2 2,75 54,54
19 1 3 2 3 2,25 42,55
20 1 3 3 2 2,25 42,55
21 6 2 5 2 3,75 54,97
22 6 0 4 2 3 86,07
23 0 4 2 3 2,25 75,90
24 3 2 0 1 1,5 86,07
25 1 1 2 1 1,25 40
30 0 2 0 3 1,5 120
35 2 3 3 3 2,75 18,18
40 0 4 4 4 3 66,67
45 1 1 3 2 1,75 54,71
50 2 2 2 2 2 0
60 1 3 3 3 2,5 40
70 1 3 4 2 2,5 51,64
75 4 5 4 5 4,5 12,83
80 5 6 3 1 3,75 59,13
90 3 3 2 3 2,75 18,18
100 5 5 5 5 5 0
110 5 6 5 4 5 16,33
120 3 2 3 3 2,75 18,18
125 5 6 4 5 5 16,33
150 3 3 3 2 2,75 18,18
175 3 2 3 3 2,75 18,18
200 4 4 3 4 3,75 13,33
225 3 3 3 2 2,75 18,18
250 5 6 5 5 5,25 9,52
Таблица 4
Результаты эксперимента по перемешиванию материалов фракции -0,071 мм (99,75%) и материалов фракции +0,071-0,2 мм (0,25%)
Количество перекатываний Количество обнаруженных частиц с крупностью более 0,071 мм в квадрате Среднее количество обнаруженных частиц Коэффициент вариации количества обнаруженных частиц
1 2 3 4
10 2 4 1 3 2,5 51,64
20 2 3 2 2 2,25 22,22
25 0 1 2 3 1,5 86,07
30 0 1 2 3 1,5 86,07
40 1 3 2 2 2 40,82
50 3 1 0 1 1,25 100,66
60 1 2 1 1 1,25 40
70 4 5 3 1 3,25 52,55
75 3 4 4 3 3,5 16,49
80 0 3 3 3 2,25 66,67
90 3 3 3 2 2,75 18,18
100 1 3 4 2 2,5 51,64
110 1 2 6 1 2,5 95,22
120 1 4 3 3 2,75 45,76
125 2 0 5 3 2,5 83,27
150 4 4 4 3 3,75 13,33
175 2 2 5 2 2,75 54,54
200 1 5 3 2 2,75 62,10
225 2 2 3 3 2,5 23,09
250 3 3 4 3 3,25 15,38
275 3 7 2 2 3,5 68,01
300 3 4 4 3 3,5 16,49
350 3 2 4 5 3,5 36,89
375 3 4 3 4 3,5 16,49
Таблица 5
Результаты эксперимента по перемешиванию материалов фракции -0,071 мм (99,9%) и материалов фракции +0,071-0,2 мм (0,1%)
Количество | Количество обнаруженных | Среднее количество | Коэффициент вариации количества |
перекатываний частиц с крупностью более 0,071 мм в квадрате обнаруженных частиц обнаруженных частиц
1 2 3 4
10 0 0 0 1 0,25 200
20 1 1 0 0 0,5 115,5
25 0 0 0 1 0,25 200
30 1 2 0 1 1 81,65
40 0 2 0 0 0,5 200
50 0 1 0 0 0,25 200
75 0 0 1 0 0,25 200
100 1 1 0 0 0,5 115,5
125 0 0 0 3 0,75 200
150 0 0 1 1 0,5 115,5
175 0 0 1 2 0,75 127,66
200 0 2 0 1 0,75 127,66
250 1 1 0 1 0,75 66,67
300 1 1 1 1 1 0
310 1 2 1 2 1,5 38,49
320 0 0 1 0 0,25 200
350 0 1 0 3 1 141,42
400 1 2 0 2 1,25 76,59
450 2 1 1 1 1,25 40
455 3 0 0 1 1 141,42
500 0 0 1 0 0,25 200
550 0 1 2 2 1,25 76,59
600 1 2 2 2 1,75 28,57
Таблица 6
Результаты эксперимента по перемешиванию материалов фракции -0,071 мм (99,95%) и материалов фракции +0,071-0,2 мм (0,05%)
Количество перекатываний Количество обнаруженных частиц с крупностью более 0,071 мм в квадрате Среднее количество обнаруженных частиц Коэффициент вариации количества обнаруженных частиц
1 2 3 4
25 0 0 0 0 0 -
50 1 0 0 0 0,25 200
75 0 0 0 0 0 -
100 0 0 1 1 0,5 115,47
150 0 0 0 1 0,25 200
200 0 1 1 0 0,5 115,47
250 1 0 0 0 0,25 200
300 1 0 3 2 1,5 86,07
400 0 1 1 1 0,75 66,7
500 0 1 3 0 1 141,4
600 0 1 0 0 0,25 200
700 0 1 0 1 0,5 115,47
850 1 2 2 0 1,25 76,6
1000 1 1 0 0 0,5 115,5
1200 0 1 1 1 0,75 66,7
1500 1 0 2 1 1 86,6
2000 2 2 1 0 1,25 76,6
2500 0 1 0 2 0,75 127,7
2600 0 1 1 1 0,75 66,7
2625 1 2 2 0 1,25 76,6
Результаты эксперимента № 2 показали:
1. Пробу с 2%-ным содержанием фракции частиц +0,071-0,2 мм можно считать удовлетворительно перемешанной после 10-го перекатывания (коэффициент вариации колеблется в пределах 6-10%).
2. Проба с содержанием фракции +0,071-0,2 мм в количестве 0,5% не усредняется после
25 перекатываний (рекомендованных [1]), так как коэффициент вариации составляет 40% (критерием удовлетворительного качества перемешивания можно считать значение коэффициента вариации в пределах 10-20%). Процесс перемешивания можно считать законченным после
90 перекатываний, что соответствует рекомендациям автора работы [7].
3. Проба с содержанием фракции +0,071-0,2 мм в количестве 0,25% после 25 перекатываний, рекомендованных [1], имеет коэффициент вариации 85%, и удовлетворительного перемешивания достичь не удается.
4. Проба с содержанием фракции +0,071-0,2 мм в количестве 0,1% после 25 перекатываний, рекомендованных [1], имеет коэффициент вариации 120%, и с увеличением количества перекатываний однородность материала не изменяется (коэффициент вариации колеблется от 0 до 200%).
5. Проба с содержанием фракции +0,071-0,2 мм в количестве 0,05% после 25 перекатываний, рекомендованных [1], имеет коэффициент вариации 200%. Увеличение количества перекатываний в десятки и сотни раз не обеспечивает сколько-нибудь удовлетворительного перемешивания, коэффициент вариации колеблется от 65 до 200%.
Выводы
Результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:
1. Частицы, имеющие размер более 0,1 мм, легко перемешиваются с материалом фракции -0,071 мм, для гомогенизации таких проб достаточно восьми перекатываний.
2. В случае отсутствия информации о гранулометрическом составе пробы ее усреднение необходимо выполнять с помощью 16 перекатываний.
3. Для отсутствия сегрегации соотношение диаметров смешиваемых частиц должно находиться в пределах от 1,4 до 2,8.
4. Перемешивание лабораторных проб минерального сырья методом перекатывания целесообразно применять только для проб с содержанием фракции +0,071-0,2 мм в количестве от 0,5 до 2%.
Литература
1. ОСТ 41-08-249-85. Стандарт отрасли. Управление качеством аналитической работы. Подготовка проб и организация выполнения количественного анализа в лабораториях Мингео СССР. - М.: ВИМС, 1985. - 32 с.
2. Стахеев Ю.И., Кузнецов Ю.Н. Неоднородность химического состава вещества и точность аналитических методов // Заводская лаборатория. - 1970. - Т. 36. - № 1. - С. 1-6.
3. Швецов В.А. Химическое опробование золоторудных месторождений. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2008. - 222 с.
4. Карпов Ю.А., Савостин А.П. Методы пробоотбора и пробоподготовки. - М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2003. - 243 с.
5. Романов Н.Р. Сравнение эффективности операций перемешивания опробуемых материалов // Заводская лаборатория. - 1965. - № 10. - С. 1231-1234.
6. Барышников И.Ф., Попова Н.Н., Оробинская В.А. Пробоотбирание и анализ благородных металлов. - М.: Металлургия, 1978. - 430 с.
7. Бимиш Ф. Аналитическая химия благородных металлов. Ч. 1. - М.: Мир, 1969. - 296 с.
8. Шахтин Д.М. Зависимость степени однородности огнеупорной массы от времени ее смешения и концентрации добавки // Огнеупоры. - 1976. - № 4. - С. 52-54.
9. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Польша, 1971: Пер. с польского / Под ред. И.А. Щупляка. - Л.: Химия, 1975. - 384 с.
10. Способ контроля крупности частиц аналитической пробы: Заявка на изобретение / В.А. Швецов, О.А. Белавина, В.В. Пахомова, Н.В. Адельшина. Регистрационный номер 2010108300.
