CC BY
116
Таблица 5
Интенсивность рентгеновских рефлексов глинистых пород
Проба Абсолютная интенсивность рефлекса, мм
Г линистые мине ралы Примесные минералы
монтмор d-14,73 -14,56 А каолинит d-7,20-7,15 А гидрослюда d-2,98 А кварц d- 3,34 А ортоклаз d-3,20-3,18 А
Исходная 65 49 35 229 62
Обогащенная 158 60 40 217 21
Литература
1. Murray H.H. Overview - clay mineral applications // Appl. Clay Science. - 2000. - V.17, №5-6. - P. 207-211.
2. Горбунов Н.И. Высокодисперсные материалы. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 195 с.
3. Вакалова Т.В., Хабас Т.А., Эрдманд С.В., Верещагин В.И. Практикум по основам технологии туго-
плавких неметаллических и силикатных материалов. - Томск: Изд-во ТПУ, 1999. - 160 с.
4. Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов. - М.: Изд-во гостех., 1959. - 868 с.
Ханхасаева Сэсэгма Цыреторовна, доктор химических наук, лаборатория инженерной экологии, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6. т. 8(301)2433068, shan@binm.bscnet.ru
Дашинамжилова Эльвира Цыреторовна, кандидат химических наук, вед. инженер, лаборатория инженерной экологии, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6. т. 8(301)2433068, edash@binm.bscnet.ru
Брызгалова Лариса Васильевна, кандидат технических наук, лаборатория инженерной экологии, Байкальский институт природопользования СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6. т. 8(301) 2433068.
Khankhasaeva Sesegma Ts., Doctor of Chemistry, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanovoy St., 6
Dashinamzhilova Elvira Ts., candidate of chemical sciences, leading engineer, Baikal Institute of Nature Management, SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanovoy St., 6.
Bryzgalova Larisa Vasilievna, candidate of technical sciences, Baikal Institute of Nature Management SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanooy St., 6.
УДК 622.7:669.223.321 © А.Н. Храмов
НОВОЕ КАЧЕСТВО ПОКАЗАТЕЛЯ КОНТРАСТНОСТИ ПРИ ОЦЕНКЕ РАСКРЫВАЕМОСТИ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ В ПРОЦЕССЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ РУД
Оптимизация крупности измельчения при подготовке минерального сырья для обогащения происходит путем проведения серии опытов по измельчению исследуемой руды с различным временем и изучения зависимости показателя порционной контрастности от степени разрушения с учетом шламовых классов крупности одной фракцией.
Ключевые слова: оптимизация, крупность измельчения, минеральное сырьё, обогащение, показатель порционной контрастности, шламовая фракция.
A.N. Khramov NEW QUALITY OF CONTRAST INDICATOR DURING VALUABLE COMPONENTS DETECTION ASSESSMENT WHILE REDUCING ORE
Optimization of lump milling during the preparation process of mineral raw material for enrichment produced is accomplished by undertaking a series of tests to mill the ore under investigation within various time period, and studying dependency of the portion contrast index on the degree of destruction in consideration of slurry classes of one fraction size.
Keywords: optimization, lump milling, mineral raw material, enrichment, portion contrast index, slurry fraction.
В настоящее время вовлечение в процессы технологической переработки труднообогатимого, забалансового и вторичного минерального сырья, требует развитие и совершенствования процессов измельчения, в том числе методов их оптимизации и исследования. Минеральное рудное сырье, перерабатываемое на обогатительных фабриках, представляет собой смесь породных и рудных минералов, обладающих различными физико-механическими свойствами, в том числе измёльчаемостью и раскрываемостью.
Раскрываемость минералов - одно из технологических свойств руды, характеризующее процесс перехода сростковых зерен (полиминеральных по составу) в мономинеральные зерна при измельчении. Область оптимальных параметров процесса измельчения руды характеризуется максимальной степенью раскрытия и минимальной степенью переизмельчения ценного минерала. При измельчении руды для достижения максимального раскрытия ценного минерала образуется труднообогатимая часть материала - шламы (переизмельченные зерна минералов), составляющими которой могут быть как тонкие частицы ценного минерала, так и тонкие частицы вмещающих пород. Чем больше выход шламов, тем выше значение показателя контрастности т.к. степень раскрытия ценного компонента увеличивается, но при этом снижается обогатимость за счет увеличения доли труднообогатимой части руды, что в свою очередь снижает технологические и экономические показатели обогатительного процесса.
Для наглядности процесс раскрытия минеральных составляющих руды от времени измельчения схематично можно представить следующим образом (рис. а): начальное состояние (поз. А) - исходная руда, фракционный состав которой есть максимальный выход фракции сростков плюс незначительный выход фракций раскрытых зерен ценного минерала и зерен вмещающих пород; конечное состояние (поз. Б) - измельченная проба руды, фракционный состав которой соответствует полному раскрытию ценного минерала (отсутствию фракций сростков) и при этом наблюдается максимальный выход фракций раскрытых зерен ценного минерала и вмещающих пород, а также максимальный выход фракции шламов - переизмельченных зерен ценного минерала и вмещающих пород; промежуточные состояние - пробы руды (измельченных с различными промежутками времени tn), фракционный состав которых представлен различным соотношением выходов выше перечисленных фракций и характеризуется определенными значениями показателя контрастности.
Значение оптимальных параметров процесса измельчения следует ожидать в области между сечениями I-I (минимальный выход шламовой фракции при максимальном выходе нераскрытых сростков) и 11-11 (отсутствие нераскрытых сростков при максимальном выходе шламовой фракции), рис. 1 а, в. Исследованием руд по выбору оптимальной крупности подготовительных процессов занимаются множество зарубежных и отечественных ученных, ниже приводятся несколько известных способов, которые сегодня востребованы исследователями.
Способ оптимизации параметров измельчения перед флотационным обогащением путем проведения серии опытов по флотации проб исследуемой руды, где степень измельчения входит в исследование флотируемости в качестве варьируемого параметра [1]. Способ, где по графической зависимости коэффициента раскрытия (извлечения в сростковую фракцию) от продолжительности измельчения определяется коэффициент раскрытия для заданного времени измельчения, значение которого по шкале классификации определяет категории раскрываемости [2]. Экспериментальный способ определения и прогнозирования при измельчении руды оптимальной степени раскрытия полезных минералов с помощью модернизированной в ЗАО «Механобр инжиниринг» системы анализа микроизображения Видеоплан с применением собственных программ измерений и обработки данных [3]. Способ по выбору оптимальных параметров измельчения с использованием следующих критерий оценки раскрываемости ценного минерала: показателя контрастности (М), степени статического фазового раскрытия (L), показателя селективности (П) [4].
Основной недостаток вышеперечисленных методик заключается в том, что выбор оптимальных параметров процесса измельчения руды и степени раскрытия ценного минерала от продолжительности измельчения по математическим моделям, имеющим пропорциональную зависимость, не представляется возможным по причине отсутствия экстремумов. Т.е. определяется динамика процесса и категория (класс) измельчаемости или раскрываемости, но не численное значение оптимальных параметров процесса измельчения.
а)
5)
Пробы руды, измельченные со временем (ґ)
в,/
Показатель контрастности (Ь4)
_____ - фракция переизмельченных зернен вмещающих пород £.£¿£¿£1 - фракция раскрытых зернен вмещающих пород - фракция зернен сростков
Пробы руды, измельченные со временем (і)
І II
г)
Показатель контрастности (М)
- фракция раскрытых зернен ценного минерала
- фракция переизмельченных зернен ценного .минерала
Рис. Схема распределения фракций измельченных проб руды с различными промежутками времени (а, в) и графики зависимости показателей контрастности (б, г) от параметров процесса измельчения.
В настоящее время при применении крупнокусковой сепарации широко используется классификация, характеризующая обогатимость минерального сырья в зависимости от величины показателя контрастности [5]. Показатель контрастности, характеризующий степень неравномерности распределения ценного компонента в отдельных кусках (фракциях, порциях и т.п.), предлагается использовать и при изучении раскрываемости руды на стадии измельчения в следующем порядке:
- производится отбор от массы исходного руды представительной пробы, разделение её на 5-6 равнозначных рабочих проб и их измельчение в течение различных промежутков времени на лабораторной или полупромышленной мельнице. Выбор типоразмера мельницы зависит от массы пробы, схемы и способа измельчения;
- разделение измельченных проб на классы крупности производится путем сокращения их до навесок массой 200-500 г, затем рассева навесок с использованием ситового анализатора с набором контрольных сит, заданных размеров. Граничный диаметр зерен шламовой труднообогатимой части руды определяется технологическими возможностями выбранного обогатительного аппарата и составляет от 5 до 15 мкм при флотации в зависимости от типа флотомашин и от 10 мкм до 0,5 мм в зависимости от гравитационного метода и стадии обогащения;
- разделение классов крупности на фракции по содержанию ценного компонента производится на сокращенных навесках с помощью аппаратуры оптической или электронной микроскопии. Фракционирование каждого класса крупности выполняется с получением 3-4 фракций: фракции раскрытых зерен ценного минерала, фракции сростков (зерна, содержащие ценный минерал и минералы вмещающей породы), или двух и более фракций - сростки с породными минералами и сростки с другими ценными минералами и фракции раскрытых зерен минералов вмещающей породы. Определяются для каждой фракции выход и содержание ценного компонента;
- объединение шламовой фракции зерен ценного минерала со шламовой фракцией зерен минералов вмещающей породы производится путем их смешивания, после взвешивания - сокращения и отбора навески для производства химического анализа для определения содержания ценного компонента;
- по результатам фракционного состава выполняется расчет показателя порционной контрастности для каждой измельченной пробы с учетом шламовой части одной фракцией и построение математической зависимости показателя порционной контрастности от продолжительности измельчения. Определение оптимальных параметров процесса измельчения производится по экстремуму построенной математической зависимости.
Как известно, количественной характеристикой (показателем) контрастности пробы минерального сырья является средневзвешенное относительное отклонение содержаний ценного компонента во фракциях от среднего его содержания в пробе [5], обозначается символом М и определяется по формуле:
где а - содержание ценного компонента в пробе, %; Д - содержание ценного компонента в кусках (фракциях), %; у, - выход куска (фракции) от общей массы изучаемой пробы, %; i - порядковый номер куска (фракции) изучаемой пробы, n - число кусков (фракции), составляющих пробу.
Математическая зависимость показателя контрастности, рассчитанного по данной формуле, от времени измельчения проб руды (или выхода готового класса Р_0 074) имеет пропорциональную закономерность и может изменяться в пределах от 0 до 2,0 (рис. б), но не определяет границы значений оптимальных параметров процесса измельчения. При математической обработке результатов фракционирования с учетом шламовых фракций раскрытых зерен ценного минерала и зерен вмещающих пород одной объединенной фракцией (рис. в), которая по содержание ценного компонента занимает среднее положение между раскрытыми фракциями, показатели порционной контрастности в области между сечениями I-I и 11-11 с увеличением выхода этой фракции снижается, функция зависимости контрастности от времени измельчения проб руды (или выхода готового класса Р_0074) приобретает экстремум, который позволяет определить графическим или математическим путем (по математической модели) численное значение оптимальных параметров процесса измельчения руды (рис. г). Расчет в этом случае показателя порционной контрастности (Мп) производится по формуле:
где m - число кусков (фракций), составляющих пробу, без шламовых фракций; ßWJl - содержание ценного компонента в объединенной шламовой фракции, %; у^ - выход объединенной шламовой фракции от общей массы изучаемой пробы, %.
Таким образом, использование показателя порционной контрастности в новом качестве, как объективного методического инструмента по оценке раскрываемости ценных компонентов при измельчении руд, позволяет количественно определить границу критического перехода ценного минерала в труднообогатимые шламы, произвести выбор оптимальных параметров процесса измельчения, что в целом определяет повышение эффективности обогащения минерального сырья.
Кроме того, решение поставленной задачи по выше предложенной методике на ранней стадии технологических исследований и проектирования дает возможность по кривым контрастности, построенным на результатах фракционирования измельченной пробы в области оптимальных параметров, определять теоретические прогнозные показатели обогащения минерального сырья и оценивать проектную или действующую технологии переработки исследуемого минерального сырья.
Литература
1. Митрофанов С.И., Барский Л.А., Самыгин В.Д., Митрофанов С.И. Исследование полезных ископаемых на обогатимость. - М.: Недра, 1974. - 125 с.
2. Исследование полезных ископаемых на обогатимость: метод. указание / сост. О.Н. Белькова, С.Б. Леонов. - Иркутск: ИГТУ, 1996. - 43 с.
3. Аксенова Г.Я. Количественная оценка степени раскрытия минералов при измельчении руд // Обогащение руд. - 2005. - №3. - С. 14-18.
4. Лагов Б.С., Башлыкова Т.В. и др. Комбинированная технология обогащения хромитовых руд на основе сочетания радиометрических и гравитационных методов // Горный журнал. - 2002. - №9. - С. 39-46.
5. Мокроусов В.А. Контрастность руд, ее определение и использование при оценке обогатимости // Минеральное сырье. - 1960 - Вып. 1. - C. 54-65
Храмов Анатолий Николаевич, кандидат технических наук, доцент, кафедра «Обогащение полезных ископаемых и вторичного сырья», Забайкальский госуниверситет, т. (3022) 353202, 672038, Чита, мкр Геофизический, д.6. кв. 60.
Khamov Anatolii Nikolaevich, candidate of technical sciences, Assistant Professor, Chair of Minerals and Raw Materials Enrichment, Zabaikalsky State University, Chita, Geophisichesky Mkr., 6, apt. 60.
M
Z l( ß i - a ) I • у
100 • a
m
M
п
