WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

На вид реальной сепарационной характеристики влияют как технологические факторы, так и физические свойства материала. Для многих аппаратов помимо физических свойств материала на вид сепарационной характеристики оказывает существенное влияние и крупность разделяемого материала. Особенно велико это влияние в гравитационных процессах разделения.

Необходимо выявить влияние введения крупности разделяемого материала в качестве второго аргумента в суммарную сепарационную характеристику для учета мелких и тонких классов на прогноз результатов разделения.

За последние десятилетия отечественными и зарубежными учеными [Тихонов О. Н., Козин В. З., Пелевин А. Е., Голяковский С. Ю., Каляцкий И. И., Миронов В. П., Пожидаев В. Ф., Рубинштейн Ю. Б., Chudovitsky V. I., Clarkson C. J., Xiang F., He P., Chen J., Lynch A. I., Morrison R. D., Martyniak J., Wycisk H., Ryman-Tybb Nick, Bott George, Tumidajski T., Williams M. C., Meloy T. P.] разработаны различные программы для расчета отдельных операций и схем обогащения в целом с учетом процессов раскрытия и сепарационных характеристик. Однако предлагаемые алгоритмы, в большинстве своем, применимы лишь для определенных процессов и руд либо носят рекомендательный характер.

С развитием компьютерных технологий стало возможным применение ЭВМ в проектировании и расчете схем обогащения. При автоматизированном проектировании распространен подход с применением типовых решений. Для рудоподготовки он разработан В. Ф. Барановым. Предполагаемый синтез схемы из типовых блоков – стадий дробления и измельчения с различным сочетанием операций сокращения крупности, грохочения, классификации. Подход допускает варьирование и оптимизацию технологических параметров. Ограничение метода Баранова состоит в том, что в нем не учитываются массовая доля компонентов, фракционный состав руды, раскрытие минералов и потому метод не может быть прямо применен для расчета обогатительных схем.

В исследовании ставится задача разработать методику расчета схем обогащения с использованием характеристик раскрытия и разделения минеральных фаз.

Во второй главе изучаются характеристики раскрытия минеральных фаз для различных видов распределений крупности зерен.

Проанализировано влияние вида закона распределения крупности зёрен на вид получаемых зависимостей раскрытия. Полагалось, что выборка кусков руды настолько велика, что внутри неё можно выделить совокупности кусков с любым фиксированным значением зерна – dзi. Уменьшение крупности кусков и закономерности изменения показателей раскрытия фаз для каждого фиксированного значения принимались аналогично условиям и формулам В. З. Козина.

Рассчитав показатели раскрытия при изменении крупности кусков в широком диапазоне для каждого выделенного dзi и учтя его долю в руде, можно получить значения показателей раскрытия с учетом заданного распределения размеров зёрен подчиненной фазы. Поскольку в кусках любой крупности могут содержаться обломки зерен подчиненной фазы любой крупности, целесообразно графики изменения показателей раскрытия от крупности приводить в осях PA, PB=f(d).

Задача решена для различных видов распределений крупности. На рис. 1 представлены характеристики раскрытия подчиненной и преобладающей фаз для непрерывных распределений крупности зерен и различных объемных соотношений фаз.

Раскрытие с учетом вида закона распределения зерен по крупности определялось по формуле

(1)

где i – индекс, соответствующий номеру интервала по dз; dз – ширина i-го интервала, мм.

На каждом графике сопоставлены характеристики раскрытия с учетом распределения размера зёрен – (dз) с аналогичными кривыми, рассчитанными

для фиксированного значения размера зерна, которое для любого из распределений вычислено как средневзвешенное – dзСРВ.

Анализ характеристик раскрытия минеральных фаз показал, что в случае учета (dз) для всех рассмотренных распределений раскрытие зёрен как подчиненной, так и преобладающей фазы начинается в большей и заканчивается в меньшей крупности, по сравнению с раскрытием, оцениваемым по dзСРВ.

Раскрытие подчиненной фазы начинается при d=dзmax для характеристик, рассчитанных с учетом (dз), и при d=dзСРВ (точка с координатами (1; 0)) для характеристик, рассчитанных при фиксированном размере зерна, соответственно. Характеристики раскрытия, рассчитанные по dзСРВ, одинаковы для всех симметричных законов распределения, однако, те же характеристики, рассчитанные с учетом распределения крупности зерен, отличаются друг от друга. Те же тенденции отмечены и для асимметричных распределений крупности зерен.

Результаты решения данной задачи позволяют также сделать вывод о том, что использование в расчетах dзСРВ вместо (dз), если раскрытие существенно, всегда будет давать завышение как показателей раскрытия при одинаковой крупности материала, так и крупности частиц при заданных значениях показателей раскрытия. При расчете показателей раскрытия необходимо учитывать вид распределения крупности зерен подчиненной фазы для получения более точных данных.

В третьей главе экспериментально получены кривые раскрытия минеральных фаз для различных видов руд, проанализирован фракционный состав продуктов различной степени дробления, проведен сравнительный анализ эмпирических и теоретических кривых раскрытия.

Проводились исследования следующих видов руд: пиритной – Березовского месторождения; магнетитовой – Гусевогорского месторождения; хромитовой – Рай-Изского месторождения.

Основное отличие руд – разное значение объемного соотношения минеральных фаз. Были изучены физико-механические свойства руд, описаны вещественный, минералогический и гранулометрический составы руд.

Для каждого вида руды определена плотность распределения крупности минеральных зерен. Информация относительно трехмерных особенностей руд получена при использовании косвенных методов анализа изображений.

Изучаемые руды имеют различные виды функций распределения крупности зерен. Распределение крупности зерен пиритной руды относится к левоасимметричным, в данной руде велика доля крупных зерен. Вид функции распределения крупности зерен магнетитовой руды – правоасимметричный, значительно преобладание мелких зерен.

Распределения крупности минеральных зерен хромитовой руды месторождения Рай-Из определены для разных ее типов. В целом распределения крупности зерен хромитовой руды можно охарактеризовать как левоасимметричные.

Следующим этапом исследования было изучение характеристик раскрытия минеральных фаз и сростков руд.

Общая методика проведения эксперимента такова: исходная руда была подвергнута рассеву: крупные классы рассевались на стандартных ситах с модулем 2, мелкие классы рассевались на наборе стандартных сит с модулем. Затем отдельно в каждом классе оценивалось раскрытие: проводился фракционный анализ по содержанию минерала.

В крупных классах изучалась контрастность руды, раскрытие в мелких классах определялось методом микроскопического анализа.

Определение раскрытия в мелких классах крупности осуществлялось в параллельных опытах.

Получены фракционные характеристики по среднему объемному содержанию минерала. По результатам фракционирования построены эмпирические кривые раскрытия подчиненной и преобладающей фаз и различных видов сростков для трех видов руд.

Анализ эмпирических кривых раскрытия (рис. 2) пиритной руды показал, что раскрытие как минеральной, так и породной фаз начинается в крупности, большей средневзвешенного размера зерен (dзСРВ).

В крупности менее 2 мм общая доля сростков невелика и с уменьшением крупности снижается. В крупности менее 1 мм исчезают средние сростки, общая доля сростков не превышает 10 %. В классе -0,3+0,21 мм общая доля бедных и богатых сростков не превышает 1 %. Полное раскрытие минеральных фаз достигается в крупности менее 0,21 мм.

Бедные сростки в основном концентрируются в крупных классах (-10+5, -5+3; -3+2 мм). Доля средних и богатых сростков в целом невелика. Крупность средних сростков находится в диапазоне -10+1 мм; богатых – -10+0,21 мм. Максимального значения доли средних и богатых сростков достигают в классе -2+1 мм: 1,81 и 0,91 %, соответственно.

Изучение раскрытия во всех классах крупности пиритной руды позволяет сделать следующие выводы:

  • данная руда может быть подвергнута предварительному обогащению в крупнокусковом виде (-50+20, -20+10 мм), цель предварительного обогащения – сброс крупнокусковых хвостов, предварительное обогащение целесообразно проводить именно в узких классах;
  • реализация глубокого обогащения должна осуществляться в классах -1,0; -0,42; -0,3 мм, поскольку в этих классов общая доля сростков невелика –5,2; 1,11; 0,58 %, соответственно.

Отслежено изменение фракционного состава магнетитовой руды в различных классах крупности. На рис. 3 представлены фракционные характеристики в тех классах крупности, где происходит изменение вида закона распределения.

Вид закона распределения по содержанию полезного компонента с уменьшением крупности изменяется. Наблюдается постепенный переход от модального к антимодальному.

Отмечено, что свободные зерна преобладающей фазы наблюдаются уже в крупных классах (-50+25 мм). Кроме того, в этих классах содержится значительная доля бедных сростков, следовательно, эти классы могут быть подвергнуты предварительному обогащению с целью удаления большей части руды, непригодной к дальнейшему обогащению. В крупных классах доля средних сростков (5-30 %) составляет порядка 70 %. Общая тенденция перераспределения сростков такова: в классах крупностью более 0,3 мм с уменьшением крупности наблюдается приращение доли преобладающей фазы, а в классах крупностью менее 0,3 мм происходит приращение доли подчиненной фазы. Начиная с класса -0,3+0,21 мм возможно обогащение с целью получения небольшого количества концентрата. Полное раскрытие происходит в классе крупности менее 0,044 мм. Общая доля сростков в классе -0,074+0,044 мм составляет порядка 3 %, а доля раскрытых зерен магнетита – порядка 28 %.

Для данного вида руды характерна схема многостадиального обогащения с выделением части преобладающей фазы после каждой стадии.

Изучение раскрытия хромитовой руды проводилось по аналогичной с другими видами руд методике.

Отслежено изменение фракционного состава хромитовой руды в различных классах крупности по стадиям дробления (рис. 4-6). Анализ фракционных характеристик продукта I стадии дробления (см. рис. 4) показал, что в крупности -2+1 мм появляются свободные зерна минеральной фазы, достигая максимального значения в классе -0,3+0,21 мм. В классах меньшей крупности (-0,15 мм) наблюдается уменьшение доли минеральных зерен. Доля свободных зерен породы в классе -5+3 мм невелика (19,00 %). При дальнейшем уменьшении крупности доля свободных зерен породы увеличивается за счет уменьшения доли бедных и части средних сростков. В крупных классах (-5+3, -3+2, -2+1 мм) наблюдается значительная доля бедных (0-20 %) и средних (20-80 %) сростков. Крупные классы можно подвергнуть предварительному обогащению с целью выделения значительной части хвостов. С уменьшением крупности количество сростков снижается. В классе крупности -0,3+0,21 мм исчезают средние сростки (20-80 %).

Этот факт позволяет сделать вывод, что именно в классе этой крупности можно начинать обогащение с целью получения концентрата. Результаты рентгеноспектрометрического анализа показали, что в этом классе крупности содержание минерала Cr2O3 максимальное. Для продуктов II и III стадий дробления сохраняются общие тенденции, отмеченные выше.

На примере хромитовой руды изучено изменение фракционного состава продуктов операций сокращения крупности. Для этого исходная проба крупностью -20+5 мм была разделена на узкие классы -20+10 и -10+5 мм. Затем каждый узкий класс был раздроблен в замкнутом цикле до крупности -5+0 мм, в полученных раздробленных классах изучалось раскрытие минеральных фаз и сростков. В дальнейшем дроблению были подвергнуты крупные классы: -5+3, -3+2, -2+1 мм с последующим изучением раскрытия минеральных фаз и сростков, на рис. 5 и 6 представлены фракционные характеристики по среднему объемному содержанию хромшпинелида после классов -5+3 и -1,2+1 мм.

Анализ фракционных характеристик продуктов II и III стадий дробления одинаковой крупности показал, что массовая доля минерала в исходном продукте влияет на вид функции фракционного состава. Отмечено, что после дробления продуктов с большим содержанием минерала в мелких классах приращение доли свободных зерен минерала больше, чем после дробления продуктов с меньшим содержанием. В продуктах с меньшим содержанием происходит приращение доли свободных зерен породы.

Полученные на основе фракционных характеристик кривые раскрытия минеральных фаз и сростков для продуктов одинаковой крупности, но с различной предысторией дробления были сопоставлены друг с другом. Сравнение проводилось по критериям Стьюдента, Фишера и Кохрена. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что характеристики раскрытия минеральных фаз и сростков для одинаковых классов крупности, имеющих различную предысторию сокращения крупности, не отличаются друг от друга.

В четвертой главе проведены теоретический анализ и моделирование фракционного состава продуктов обогащения в операциях сокращения крупности и разделения.

С помощью математического моделирования проанализировано влияние точности сепаратора и границы разделения на изменение фракционного состава. Под точностью сепаратора подразумевается величина Epm, характеризующая крутизну сепарационной характеристики.

При моделировании разделения предполагалось, что сепарационная характеристика соответствует интегральной кривой нормального закона, то есть извлечение отдельных фракций в концентрат рассчитывается по интегралу вероятности Гаусса, а исходное распределение имеет вид равномерного закона.

Варьирование Epm без изменения границы для равномерного закона сказывается на качестве получаемых продуктов и не влияет на их выходы. При неизменном значении выхода продуктов с увеличением Epm качество концентрата уменьшается, а хвостов – увеличивается.

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.