Файл: Серго, Е. Е. Опробование и контроль технологических процессов на обогатительных фабриках учеб. пособие.pdf

метра, см; Q— количество просасываемого воздуха в едини­

Прибор Товарова основан на пуазейлевском режиме те­ чения воздуха и применим для определения удельной по­ верхности грубодисперсных систем.

Для контроля удельной поверхности как высокодисперс­ ных, так и грубодисперсных систем применяют приборы, ос­ нованные на молекулярном течении воздуха. Например, прибор Б. В. Дерягина основан на измерении сопротивле­ ния, которое оказывает анализируемый порошок протека­ нию разряженного воздуха с заданной скоростью [б, 9].

Измерение удельной поверхности по адсорбции криптона позволяет производить точное определение поверхности не­ пористых порошков флотационной крупности до 0,3 мм. В отличие от методов фильтрации воздуха этот метод позволяет измерять полную удельную поверхность (поверхность пор внутри частиц), а не только внешнюю (суммарная внешняя поверхность частиц материала). Использование криптона исключает возможность химического воздействия газа на поверхность частиц. Применяются также другие методы оп­ ределения удельной поверхности порошков, которые опи­ сываются в специальной литературе [6].

§ 8. ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА МАТЕРИАЛОВ

Основными недостатками ручных методов гранулометри­ ческого анализа являются их большая продолжительность и стоимость, необходимость применения ручного труда, не­ высокая точность.

Для облегчения работ и повышения точности созданы различные приборы — гранулометры для прямого конт­ роля крупности материала. Поступающая от них информа­ ция позволяет активно воздействовать на ход таких про­ цессов, как дробление, измельчение и др., обеспечивать их оптимальные режимы. Рассмотрим некоторые из этих при­ боров.

117

[Рис. 34. Гранулометр конструкции института «Механобр».

Гранулометр конструкции института «Механобр» (рис. 34). Проба руды через загрузочную воронку 1 подается на грохот 2, состоящий из двух сит, расположенных по спира­ ли; между краями сит имеются щели. Короб грохота подве­ шен на амортизаторах <3. На коробе грохота укреплены две пары дебалансов 4 со взаимно перпендикулярными осями. Каждая пара дебалансов приводится в движение двумя эле­ ктродвигателями. Под грохотом подвешен бункер 12 с сек­ торным затвором 10, который открывается и закрывается с помощью электромагнитов 11 и системы рычагов 9. Бун­ кер 12 подвешен на раме 5, которая связана с магнитоанизотронным датчиком 6. Сигнал с последнего, пропорциональ­ ный массе заполненного рудой бункера 12, направляется в выпрямительный блок 7, а затем во вторичный прибор 8, где этот сигнал запоминается.

Действие прибора основано на том, что на грохоте с заданной величиной ячеек рассеивается проба руды, взве­ шивается подрешетный продукт, а затем и вся проба. Путем «деления» сигнала, пропорционального массе подрешетного продукта, на сигнал, пропорциональный массе исходной руды, вычисляется процент контролируемого класса круп­ ности.

При рассеве пробы включается первая пара дебалансов, которые встряхивают сита. Материал, поднимаясь вверх по спирали, совершает круговое движение по поверхности сит. Время грохочения выбирается достаточным для хороше­ го рассева пробы. Подрешетный продукт, попавший в бун­ кер 12, взвешивается, и его масса запоминается. Затем вклю-

118

чается вторая пара дебалансов, и движение материала про­ исходит в обратном направлении. Через щели между края­ ми сит надрешетный материал падает в бункер, где взвеши­ вается уже целая проба.

Гранулометр в комплекте с автоматическим пробоотбор­ ником может устанавливаться для контроля непрерывных потоков руды.

Время анализа пробы массой до 30 кг составляет при­ мерно 2 мин, абсолютная погрешность анализа±1,596.

Гранулометр ситового мокрого рассева типа ГСА-1М института «НИИАвтоматика» (рис. 35) создан на основе ме­ тода мокрого экспресс-анализа.

Проба пульпы, отобранная пробоотборником 11, посту­ пает в барабанный грохот 19, находящийся внутри бункера 18. Грохот приводится во вращение двигателем 12 через ре­ дуктор 13. Для удержания надрешетных классов в барабане при рассеве пробы имеется торцевая крышка 15, которая открывается по заданной программе распределительным ку­ лачком 14, приводимым в движение редуктором 13. Вода в грохот подается через трубки 21 при включении соленоид­ ного вентиля 23. Бункер 18 с помощью плеч параллелограм­ ма 20 подвешен к измерительным пружинам 9 и 10, которые уравновешивают бункер 18, заполненный только водой. Поступление пробы пульпы в барабан вызывает приращение

4 9

массы емкости AGj и перемещение вниз всей подвешенной системы, а также связанного с ней плунжера 8 нуль-инди­ катора 7.

Разбаланс нуль-индикатора усиливается в усилителе / и приводит в движение серводвигатель 2, вращающий дви­ жок запоминающего устройства 3 и лекало 5. Поворот по­ следнего вызывает перемещение рычага 6 пружин 9 и Ю до тех пор, пока их усилие уравновесит приращение АGv После рассева пробы и сброса подрешетиого продукта взвеши­ вается надрешетный материал весом АG2 аналогично весу AGX(с доливкой воды до заданного объема). Значения сопро­ тивлений и R2, пропорциональные величинам А Gx и AG2, с запоминающего устройства 3 передаются во вторичный прибор 24 для определения содержания контролируемого класса. Выход плюсового класса ß + определяется по фор­ муле

где у, и у2 — плотность пульпы в объеме бункера 18 до и после рассева твердой фазы. Шкала 4 служит для контроля работы гранулометра и его настройки. Продолжитель­ ность анализа одной пробы примерно 4 мин,- погрешность анализа ±2% от верхнего

предела измерения. Гранулометр «Микрон» ти­

па СКФВНИКИ «Цветметавтоматика» (рис. 36). Принцип действия прибора основан на статистической зависимости между крупными и мелкими классами в исследуемой пуль­ пе. Гранулометр состоит из датчика и вторичного реги­ стрирующего прибора со шка­ лой измерения от 0 до 1,0 мм. Датчик состоит из микромет­ рического щупа 7, шарнирно соединенного с помощью што­ ка б с коромыслом 5, к кото­ рому подвешен плунжер ин-

120

дукционно-трансформаторного датчика 1. Щуп 7 приводится

ввозвратно-поступательное движение двигателем 4 через кулачок 3. В исходное положение щуп 7 возвращается пру­ жиной 2.

Непосредственное измерение размеров крупных частиц

вконтролируемой пульпе производится автоматически по заданной программе щупом 7, погруженным вместе с пятой 8 в поток пульпы. Частота замеров — до 120 в минуту. Рас­ стояние между щупом и пятой соответствует диаметру наибо­ лее крупных частиц, попавших в зазор между ними.

Абсолютные размеры частиц регистрируются на диаг­ рамме вторичного прибора в виде интегральной кривой, опре­ деляющей средний диаметр крупных частиц.

Вероятность абсолютных ошибок по классу +0,15 мм составляет: 0—86,4%; +2% —99%.

Разработан ряд других типов гранулометров. Например, институтом «НИИАчермет» совместно с Днепропетровским горным институтом и НК.ГОК.ОМ разработана система авто­ матического контроля средней крупности дробленой руды, основанная на преобразовании ударных воздействий пада­ ющего потока руды в электрический сигнал, пропорциональ­ ный средней крупности руды. Разработаны гранулометры, работающие по принципу воздействия потока пульпы на ин­ дукционные, акустические и механические датчики.

Глава V

КОНТРОЛЬ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА СЫРЬЯ И ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ

§ 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

Для правильного ведения технологического процесса обогащения необходимо осуществлять контроль веществен­ ного состава исходного материала и продуктов обогащения. Для контроля вещественного состава производятся химиче­ ские, фазовые, минералогические, фракционные, магнитные, рентгеноспектральные и другие виды анализов. При реше­ нии большинства задач технического контроля химический анализ является основным.

121

Химические и другие анализы на обогатительных фабри­ ках выполняются ускоренными (экспресс-анализы) или, в в некоторых случаях, упрощенными методами в пределах точности, зависящей от особенностей каждого конкретного случая. Экспресс-анализы, проводимые в химических лабо­ раториях, не обеспечивают своевременного оперативного контроля технологического процесса ввиду большой продол­ жительности анализа (1—4 ч). В настоящее время имеется ряд экспресс-анализаторов, основанных на автоматическом контроле содержания различных химических идругих ком­ понентов. В этих анализаторах используются рентгеноспек­ тральный, радиометрический, магнитометрический и другие методы. Применение их повышает оперативность контроля.

Фазовый рациональный анализ производится с целью оп­ ределения форм соединений элементов, входящих в мине­ ральный состав полезных ископаемых и продуктов их обо­ гащения. Знание форм соединений элементов позволяет оце­ нивать вещественный состав и обогатимость полезного ископаемого. Результаты этого анализа используют также при контроле технологического процесса.

Минералогические исследования сырья и продуктов обо­ гащения позволяют определять крупность прорастания и характер вкрапленности, оценивать обогатимость полезного ископаемого, ускорять контроль технологического процес­ са.

Фракционный (гравитационный) и магнитный анализы широко применяются для определения характеристики обогатимости полезных ископаемых и контроля работы грави­ тационных аппаратов и магнитных сепараторов.

Ввиду того, что химический, фазовый рациональный и минералогический анализы подробно изучаются в специ­ альных курсах, в данной книге методы химического и фазо­ вого анализа не освещаются, а описание минералогического анализа дается в кратком изложении.

§ 2. МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Минералого-петрографическое исследование полезных ископаемых производится путем макро- и микроанализа.

Макроскопический анализ. Зерна полезного ископаемо­ го, предварительно обмытые водой, исследуются невоору­ женным глазом или с помощью лупы; на основании исследо­ вания составляется минералого-петрографическая характери-

.122

стика. Макроскопически можно составить грубо ориентиро­ вочную характеристику полезного ископаемого (примерно определить входящие в него минералы, крупность и равно­ мерность вкрапленности их и пр.). Результаты такого ис­ следования следует рассматривать как предварительные, ориентировочные, требующие уточнения.

Микроскопический анализ позволяет полнее и точнее вы­ явить минералы, входящие в исследуемое полезное ископа­ емое, определить их взаимное прорастание, крупность и ко­ личество сростков в отдельных классах, степень дробления, необходимую для раскрытия сростков.

Микроскопическое исследование узких по крупности классов позволяет в отдельных случаях составить количе­ ственную минералого-петрографическую характеристику.

Имеется несколько методов микроскопического анализа мелкозернистого материала:

а) М е т о д п о д с ч е т а з е р е н к а ж д о г о ми­ н е р а л а . Подсчитываются отдельно свободные зерна ми­ нералов и сростки их и определяется состав последних в до­ лях зерна по объему. Исследуемая проба узкого класса ма­ териала помещается моңослоем на стекло с квадратными де­ лениями. Приготовленный препарат устанавливается на сто­ лик бинокулярной лупы, и производится подсчет зерен в каждом квадрате сетки.

Весовое содержание данного минерала в исследуемой пробе может быть вычислено по формуле

где М — весовое содержание минерала, %; я — количество зерен данного минерала, шт.; N — общее число зерен в про­ бе, шт.; 6 — плотность минерала, г/см3; 6пр— плотность исследуемой пробы.

Этот метод весьма трудоемкий и требует для точного опре­ деления содержания данного минерала подсчета большого количества зерен.

б) Т о ч е ч н ы й м е т о д . Исследуемый материал помещается монослоем на стекло и покрывается вторым стек­ лом. Препарат ставят на столик микроскопа или бинокуляр­ ной лупы. В окуляр микроскопа вставляется сетка и про­ сматривается последовательно несколько занятых ею полей. При этом отмечаются только узлы сетки, занятые данным

123

минералом, и подсчитываются отдельно свободные зерна и сростки, с указанием объема последних в долях зерна.

Весовое содержание данного минерала вычисляется по формуле

где N — общее число просмотренных точек, N — ут\ у — число узлов сетки; т — количество просмотренных полей; п — число просмо­

тренных зерен; бпр и б имеют прежние значения.

в) М е т о д о к н а основан на допущении, что числ зерен узкого класса крупности, уложенных монослоем на поверхности в 1 см2 с определенной плотностью укладки, является величиной постоянной. Зная число зерен данного минерала и общее, число зерен на поверхности площадію 1 см2, можно определить содержание минерала в исследуе­ мом материале.

На предметное стекло наклеивается миллиметровая бу­ мага с вырезанными квадратными окнами площадью 1 см2. В окна укладывается монослоем исследуемый Материал и прикрывается вторым стеклом.

Препарат устанавливается на столик микроскопа и под­ считывается число зерен данного минерала в каждом окне. При этом для крупных классов количество просмотренных окон должно быть порядка нескольких десятков, а для мел­ ких — одно-два окна.

Общее количество зерен исслёдуемого материала на по­ верхности площадью 1 см2 можно принимать согласно дан­

124