1. Трубчатый анализатор 25Т-СЭМ - Северо

ОБОГАТИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ.
МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ
Методические указания
по выполнению лабораторных работ
Для студентов направления 130400 – "Горное дело"
Составители: А. Б. Солоденко, Р. Н. Максимов,
С. И. Евдокимов
ВЛАДИКАВКАЗ 2013
Министерство образования и науки РФ
Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)
Кафедра обогащения полезных ископаемых
ОБОГАТИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ.
МАГНИТНЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ
Методические указания
по выполнению лабораторных работ
Для студентов направления 130400 – "Горное дело"
Составители: А. Б. Солоденко, Р. Н. Максимов,
С. И. Евдокимов
Допущено редакционно-издательским советом
Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета).
ВЛАДИКАВКАЗ 2013
-1-
УДК 622.74
ББК 33.4
С 60
Рецензент: доктор технических наук,
профессор СКГМИ(ГТУ) Гегелашвили М. В.
С60
Магнитные и электрические методы обогащения. Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов направления 130400 – "Горное дело" / Сост. А. Б. Солоденко, Р. Н. Максимов, С. И. Евдокимов; Северо-Кавказский
горно-металлургический институт (государственный технологический университет). – Владикавказ: Северо-Кавказский горнометаллургический институт (государственный технологический
университет). Изд-во «Терек», 2013. 55 с.
Настоящее руководство составлено в качестве методических указаний для выполнения лабораторных работ по курсу «Магнитные и
электрические методы обогащения», преподаваемого студентам
направления 130400 – "Горное дело".
Лабораторные занятия являются важной, органически связанной с
курсом, составной частью всего комплекса занятий. На лабораторных
занятиях студент изучает различные магнитные процессы обогащения,
приобретает навыки ведения опытов, анализирует результаты опытов.
В руководстве для каждой работы даются порядок практического ведения опыта и способы расчётов.
УДК 622.74
ББК 33.4
Редактор: Хадарцева Ф. С.
Компьютерная верстка Гугкаевой Р. А.
 Составление. Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет), 2013
 А. Б. Солоденко, Р. Н. Максимов, С. И. Евдокимов., составление, 2013
Подписано в печать 23.05.13. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура
«Таймс». Печать на ризографе. Усл. п. л. 3,2. Тираж 25 экз. Заказ №_____
Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). Изд-во «Терек»
Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ).
362021, Владикавказ, ул. Николаева, 44.
-2-
ИНСТРУКЦИЯ
по технике безопасности при работах в лаборатории
магнитных и электрических методов обогащения
1. Все работы в лабораториях обогащения могут выполняться
только лицами, ознакомленными с правилами безопасности при
выполнении экспериментов.
2. Студенты, выполняющие лабораторные работы, допускаются к работам после сдачи руководителю правил безопасности
проведения данных работ.
3. Практические занятия выполняются студентами в присутствии руководителя занятий и учебного лаборанта.
4. Все работы в лаборатории магнитных и электрических методов обогащения производятся в установленной спецодежде.
5. Включение рубильников, пуск и остановку электродвигателей производить стоя на резиновом коврике.
8. Ремонт, протирка и чистка механизмов во время движения
их воспрещается.
9. Запрещаются различные замеры движущихся деталей во
время работы механизма.
11. Категорически воспрещается заливать водой или пульпой
питающие электромагнитные катушки сепараторов.
12. После окончания работы выключать аппараты и нагревательные приборы. Водопроводные краны должны быть закрыты.
13. После окончания работы обязательно тщательно мыть руки.
14. При несчастном случае немедленно выключить аппарат из
электрической сети и оказать первую помощь пострадавшему.
-3-
Порядок проведения лабораторных работ
1. Перед началом по каждой работе сдается индивидуальный
коллоквиум;
2. Практическая часть работы ведется вдвоем или втроем в зависимости от ее сложности, а иногда и невозможности индивидуального выполнения;
3. По выполненной работе составляется индивидуальный отчет, в котором даются:
а) наименование работы;
б) цель работы;
в) эскиз установки (аппарата) с основной характеристикой;
г) краткое описание опыта;
д) результаты эксперимента с вычислениями, таблицами,
функциональными зависимостями и т. п.;
е) выводы.
-4-
ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
Лабораторная работа № 1
1. Установка «Магнетит-1» с комплектующим оборудованием;
2. Эталонная проба (𝜎ст = 190,40 А ∙ м2 /кг);
3. Пробы продуктов обогащения магнетитовых руд (100 %
класса −0,074 мм);
4. Установка для определения удельной магнитной восприимчивости методом Фарадея;
5. Установка для определения удельной магнитной восприимчивости методом Гуи;
6. Аналитические весы.
Лабораторная работа № 2
1. Трубчатый анализатор 25Т-СЭМ;
2. Анализатор УЭМ-1Т;
3. Магнетитовая руда (искусственная смесь) крупностью
−1 … + 0,1 мм;
4. Емкости (ведра);
5. Аналитические весы.
Лабораторная работа № 3
1. Лабораторный полиградиентный сепаратор с блоком питания ВСА-5;
2. Магнитомягкие шары диаметром 4; 6; 8; 10 мм (количество
шаров выбирается исходя из объема сепарационной камеры);
3. Сито с размером ячеек 0,074 мм;
4. Емкости для продуктов обогащения, резиновая груша;
5. Гематит (класс −0,063... + 0,00 мм);
6. Кварц (класс −0,100... + 0,080 мм);
7.Аналитические весы.
Лабораторная работа № 4
1. Флюксметр М 19;
2. Гауссметр;
3. Магазин сопротивлений;
4. Зонды;
-5-
5. Электромагнитный индукционно-роликовый
138Т-СЭМ;
6. Блок магнитной системы.
сепаратор
Лабораторная работа № 5
1. Электромагнитный индукционно-роликовый сепаратор
138Т-СЭМ;
2. Гауссметр;
3. Приемники для продуктов разделения;
4. Весы технические с разновесами;
5. Универсальный элетромагнит УЭМ-1Т;
6. Секундомер;
7. Материалы:
а) смесь гематита с кварцем крупностью−2... + 0,2 мм,
б) смесь гематита с кварцем крупностью −1... + 0,2 мм,
в) смесь гематита с кварцем крупностью −0,5... + 0,2 мм,
г) смесь пиролюзита с кварцем крупностью −2... + 0,2 мм,
д) смесь пиролюзита с кварцем крупностью −1... + 0,2 мм,
е) смесь пиролюзита с кварцем крупностью −0,5... + 0,2 мм.
Лабораторная работа № 6
1. Лабораторный коронный сепаратор;
2. Лабораторная трибоадгезионная установка;
3. Электрометр В2-5 (статический вольтметр);
4. Кварц, барит, полевой шпат, сфалерит, халькопирит (влажность 1 %).
Лабораторная работа № 7
1. Лабораторный электрический сепаратор ПС-1;
2. Лабораторный вибрационный сепаратор (виброплоскость);
3. Термостат;
4. Тахометр;
5. Секундомер;
6. Аналитические весы;
-6-
7. Вермикулитовая руда Кавдорского месторождения крупностью −2... + 1 мм.
Лабораторная работа № 8
1. Барабанный коронный сепаратор;
2. Лабораторный индукционно-роликовый сепаратор 138ТСЭМ;
3. Бинокулярный микроскоп МБС-1;
4. Навеска редкометальной руды содержащей ильменит, рутил, циркон, лейкоксен, ставролит, турмалин, шпинель, хромит,
моноцит и др.;
5. Аналитические весы.
Лабораторная работа № 9
1. Феррогидростатический анализатор ФГС-1;
2. Феррогидростатическая жидкость;
3. Навеска исследуемого материала (сильвинитовая руда);
4. Гауссметр;
5. Тяжелосредный аппарат с набором тяжелых жидкостей различной плотности.
-7-
Лабораторная работа № 1
Исследования магнитных свойств и их взаимосвязи
с показателями обогащения сильно- и слабомагнитных руд
ВВЕДЕНИЕ
Для регулировки магнитных сепараторов необходимо знать
содержание магнитных минералов и величину магнитных
свойств отдельных фракций проб полезных ископаемых. Магнитные свойства характеризуются содержанием магнитных минералов, величиной магнитной восприимчивости, а для сильномагнитных минералов коэрцитивной силой и остаточной
индукцией.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: исследование зависимости удельной магнитной восприимчивости и удельной намагниченности от напряженности магнитного поля для пробы магнетитовых кварцитов и для
пробы окисленной железной руды. Взаимосвязь показателей
магнитного обогащения с магнитными свойствами магнетитовых
кварцитов исследуется расчетным путем.
Определение содержания магнитного железа
Магнитные методы исследования горных пород, руд и продуктов их переработки основываются на использовании сильномагнитных свойств некоторых слагающих их железосодержащих
минералов. К таковым относятся: магнетит, маггемит, пирротин,
ферриты магния, никеля, марганца, а также металлического железа.
Одним из основных магнитных свойств данных минералов является удельная намагниченность насыщения. Удельная намагниченность насыщения является стабильной величиной для того
или иного сильномагнитного соединения. Абсолютные значения
этой величины в неизменном магнитном поле пропорциональны
концентрации этого соединения. Это свойство используется для
количественного определения ферромагнитных фаз.
Основные сильномагнитные чистые железосодержащие минералы имеют следующие удельную намагниченность насыщения
при температуре 20 ℃ ед. СИ (Ам2/кг):
-8-
Магнетит
Маггемит
Титаномагнетит
Пирротин
Феррит никеля
Феррит марганца
Феррит магния
Металлическое железо (не минерал)
− 91,616
− 75,965
− 91,616
− 17,25
− 49,80
− 96,80
− 28,40
− 216,60
Если определить удельную намагниченность насыщения в исследуемой пробе, то количество магнитного железа, связанного в
данной руде, равно полученной удельной намагниченности
насыщения, умноженной на переводной коэффициент К. Переводной коэффициент К является частным от деления содержания
железа общего (стехнометрического состава) к удельной намагниченности насыщения чистого железосодержащего минерала.
Так, например, для магнетитовых руд содержание магнитного
железа в образце равно:
Fе магн = σs
γмагн
72,36
= σs
= 0,7698 σs ,
σмагн
91,616
% , (1.1)
где σs – удельная намагниченность насыщения образца,
Ам2/кг;
σмагн – 91,661 – удельная намагниченность насыщения
магнетита, Ам2/кг; γмагн – 72,36 – содержание железа в чистом
магнетите, %.
Содержание магнетита в этой же руде определяется по выражению
100
Fe3 O4 = σs
= 1,0915 σs , % . (1.2)
σмагн
1. Освоить методику определения магнитного железа на приборе «Магнетит-1».
2. Определить содержание магнитного железа в продуктах
обогащения магнетитовых руд.
-9-
ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
1. Установка «Магнетит-1» с комплектующим оборудованием;
2. Эталонная проба σs = 90,40Ам2 /кг;
3. Пробы продуктов обогащения магнетитовых руд (100 %-го
класса −0,074 мм).
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Установка для определения намагниченности насыщения порошков материалов состоит из системы постоянных магнитов,
переоборудованных аналитических весов ВЛА-200М, проволочного подвеса из немагнитного нихрома, контейнера с ампулой
исследуемого материала. Магнитная система со сфокусированным магнитным полем сделана так, что в центре измеряемой
навески напряженность магнитного поля составляет 400 кВ/м
(5000 Э), а максимальная – 800 кВ/м. Проволока подвешена в
левой чашке весов. На крючок ее нижнего конца подвешивается
контейнер. Контейнер состоит из корпуса, ввинчивающейся
ампулы с исследуемым материалом, которая закрывается металлической крышкой. Крышка плотно прижимается к ампуле резиновым вкладышем. Крышка контейнера имеет отверстие для
подвески, при ввинчивании поднимается резиновыми вкладышами. Вкладыши опираются на прокладку. На контейнере имеется
насечка для постоянной ориентации контейнера при его подвесе.
Порядок проведения работы и обработка результатов
экспериментов
Работа на установке складывается из 2-х этапов: этап 1 – градуировка установки; этап 2 – производство измерений удельной
намагниченности образцов проб.
Этап 1. Градуировка установки производится для определения трех величин:
а) поправки прибора на привес контейнера в магнитном поле(∆𝑚);
𝑑𝐻
б) градиента магнитного поля ( ) для обратной величины
𝑑𝑦
1
К = 𝑑𝐻/𝑑𝑦 ;
- 10 -
в) коэффициента, учитывающего влияние концентрации ферромагнетитана характеристику магнитного поля(𝛼) производится
на заводе изготовителя.
Поправку прибора определяют путем взвешивания пустого
контейнера в магнитном поле. Для этого пустой контейнер в
собранном виде помещают на левую чашку весов и с помощью
ручки подстройки шкалы производят установку нуля. Подвешивают контейнер на крючок проволоки. Устанавливают расстояние между контейнером и центральным магнитом + 10 делений
шкалы весов с помощью крышки контейнера (ампула должна
быть завинчена до совпадения рисок). Нагружают правую чашку
весов до начала отрыва контейнера от центрального магнита.
Значение веса отрыва является поправкой прибора на привес
контейнера в магнитном поле – ∆𝑚. Градиент магнитного поля
1
(𝑑𝐻/𝑑𝑦), или К= 𝑑𝐻/𝑑𝑦 определяют взвешиванием контейнера с
эталонным порошком в магнитном поле. Для этого подготовленную ампулу (тщательно очищенную) заполняют эталонным
порошком. Заполнение производят посредством шпателя из
алюминия, тупой конец которого на 0,3 мм меньше диаметра
ампулы. Заполнение считается нормальным, если при нажатии
тупым концом шпателя последний в порошок не вдавливается.
Уплотненный материал выравнивают и заглаживают шпателем на
уровне с краями ампулы. Завинчивают ампулу в корпус контейнера до совпадения рисок. Собранный контейнер кладут на левую чашку весов и взвешивают. Это будет вес эталона – Р0, г
(точность взвешивания до 4-го знака). Подвешивают контейнер
на крючок проволоки и устанавливают расстояние между контейнером и центральным магнитом + 10 делений шкалы весов
вращением крышки.
Нагружают правую чашку весов до отрыва контейнера от центрального магнита. Вес отрыва является су ммарным весом эталона, привесом контейнера в магнитном поле Р1, г.
Повторяют операцию определения Р1 − 3 ÷4 раза, наполняя
ампулу новыми порциями эталона. Результаты замеров и расчетов заносят в табл. 1.1, на основании которых рассчитывают
градиент магнитного поля (𝑑𝐻/𝑑𝑦) для всех замеров.
- 11 -
Рассчитывают вес эталона в магнитном поле
Р = Р1 − ∆𝑚, г ;
привес навески эталона в магнитном поле равен
Р = Р1 − Р0 , г ;
тогда удельный привес эталона составит
Рм
𝑞м =
Р0
;
а градиент магнитного поля будет равен
𝑑𝐻
𝑑𝑦
=
𝑞м
𝜎𝑠эт
,
где σsэт – удельная намагниченность насыщения эталона, Ам2/кг.
𝑑𝐻
Для упрощения дальнейших расчетов место 𝑑𝑦 пользуются его
обратной величиной – коэффициентом К.
К =
1
𝑑𝐻/𝑑𝑦
=
𝜎sэт
𝑞м
.
Коэффициент К берется средний из трех замеров. Разность
значения К в 3-х замерах не должна превышать 0,0005.
Коэффициент α определяется при тарировке установки заводом изготовителем. Этот коэффициент учитывает степень влияния образца на характеристику магнитного поля системы при
внесении его в это поле.
Для ферромагнитных порошков истинное значение удельной намагниченности насыщения σs равно величине намагниченности насыщения, определяемое установкой σs только при
σs < 3 ед. СИ, т. е. при σʹs < 3 ед. СИ σs = σʹs .
Для более высоких концентраций ферромагнитного компонента величина намагниченности насыщения (σs ) анализируемого
образца определяется по формуле:
σs = σʹs [1 − 2(σsэт − σʹs )] .
Для данной установки коэффициент 𝛼 = 0,0006.
Данные заносятся в табл. № 1.1.
- 12 -
(1.3)
Этап 2. Производство измерений удельной намагниченности
образцов проб.
Определение удельной намагниченности насыщения произво𝑑𝐻
дится в той же последовательности, что и для определения 𝑑𝑦
только вместоэталона ампула заполняется пробой руды, измельченной до аналитического порошка (100 %-го класса −0,074 мм).
Проверку «нуля» на шкале весов необходимо производить после каждого замера. Определить вес пробы (Р0) и вес пробы в
магнитном поле (Р). Результаты замеров заносят в табл. 1.2,
производят расчет содержания Fe3O4и Feмагн по следующей методике:
а) привес навески пробы руды в магнитном поле
Рм = Р − Р0 , г ;
б) удельный магнитный привес
𝑞м =
Рм
;
Р0
в) удельная намагниченность пробы (𝜎𝑠 )без учёта влияния
концентрации ферромагнитной составляющей пробы на характеристику магнитного поля
σʹs = 𝑞м ∙ К, Ам2 /кг ;
г) истинная удельная намагниченность пробы (𝜎𝑠 )с учётом
влияния концентрации ферромагнитной составляющей на характеристику магнитного поля (для проб с 𝜎𝑠ʹ < 3 ед. СИ);
д) по формулам (1.1) и (1.2) содержание в образце магнита
(Fe3O4) или железа (Feмагн), связанного в магните
Fe3O4 = 1,0915∙ σs ,
Feмагн = 0,7898∙ σs ,
(Fe3O4 = 1,0915 и Feмагн = 0,7898 для σʹs < 3 ед. СИ).
Результаты замеров и расчетов заносят в табл. 1.2
- 13 -
Таблица 1.1
Градуировка установки по эталону с 𝛔𝐬эт = 90,40 Ам2/кг
№ Характе- Р0, г Р = Р1 – ∆𝑚
п/п ристика
пробы
1
эталон
2
----
3
----
𝑞м =
Рм Рм = Р − Р0 К = 𝜎𝑠эт
𝑞м
Р0
Таблица 1.2
Определение удельной намагниченности насыщения
содержания в пробах продуктов обогащения
№ Характе- Р0, г Р =
Рм =
𝑞м = Кср,
σʹs σs Fe3O4, Feмагн
2
Рм Ам /кг
п/п ристика
=Р1 – ∆𝑚 = Р − Р0
%
=
пробы
Р0
Если образец, имеющий одинаковое сечение по всей длине,
поместить в магнитное поле так, чтобы один его конец находился
в области большей напряженности магнитного поля, а другой –
области меньшей, то на него будет действовать сила, направленная по его длине:
1
(1.3)
𝑓 = (𝜒1 − 𝜒2 )(𝐻12 − 𝐻22 ) ∙ 𝑆,
2
где 𝜒1 и 𝜒2 – объёмные магнитные восприимчивости образца и
окружающей среды;
Н1, Н2 – максимальная и минимальная напряжённость магнитного поля;
𝑆 – площадь поперечного сечения образца.
При достаточно большой длине образца и при 𝜒1 ≫ 𝜒2 , выражение (1.3) упрощается
1
(1.4)
𝑓 = 𝜒1 𝐻12 ∙ 𝑆
2
- 14 -
1
так как 𝑓 = 𝑞 ∙ ∆𝑃,имеем 𝑞∆𝑃 = 𝜒1 𝐻12 ∙ 𝑆 ,
2
где 𝑞 – ускорение силы тяжести;
∆𝑃 – кажущееся увеличение веса образца в магнитном поле.
Так как 𝜒 = 𝜒 ;
P
(1.5)
δ = ,
𝑙𝑆
ʹ
𝜒𝑃
то 𝜒1 = 𝑙𝑆 ,
где δ – плотность образца;
𝜒 ʹ – удельная магнитная восприимчивость вещества;
Р – вес образца;
l – его длина.
В формулу (1.4) из (1.5) поставим выражение для объемной
магнитной восприимчивости, и решая относительно 𝜒 ʹ , получим
формулу для определения удельной магнитной восприимчивости
𝜒ʹ =
𝑙𝑞∆𝑃𝑙
.
𝐻12 ∙ 𝑃
(1.6)
Задача эксперимента сводится к определению ∆𝑃.
Метод Гуи позволяет определить не только удельную магнитную восприимчивость, но и удельную намагниченность.
𝐼 = 𝜒ʹ ∙ 𝐻 ,
подставляя выражение для 𝜒 ʹ из (1.6) будем иметь:
𝐼 =
2𝑞∆𝑃𝑙
.
𝐻∙𝑃
(1.7)
Изменяя в этой формуле Н при постоянном значении других
параметров, мы можем получить кривую первичного намагничивания и кривую гистерезисного цикла в координатах I–H или,
учитывая, что B = H + 4π𝐼 − 𝑁𝐼 в координатах B−H.
Здесь Н – внешнее поле; N – коэффициент размагничивания
для длинного цилиндра равен 2π, тогда 𝐵 = 4π𝐼 − 2π𝐼 = 2π𝐼;
B – магнитная индукция.
- 15 -
Точки кривой первичной намагниченности O, A, B, C получаются по формуле (1.7) при изменении магнитного поля от 0 до
Н3. Затем поле уменьшается от Н3 до 0 и по той же формуле
определяют точки В, А. Кривая СВА пойдет выше кривой OABC,
т. к. grad поля остаточной индукции образца будет антипараллелен grad основного намагниченного поля, а отрезки В В; А А и
т. д. покажут величину дополнительной индукции.
Явление отставания магнитной индукции в образце при изменении напряженности внешнего магнитного поля называется
гистерезисом.
Когда Н = 0 выражение (1.7) теряет смысл, однако индукция в
образце имеет определенное значение, зависящее от его магнитных свойств и формы. Эта индукция носит название остаточной
индукции и обозначается через Вг. Формулы (6) и (7) справедливы для всех значений Н, исключая Н = 0. При переходе через 0
основное поле меняет свое направление и grad Н обратно параллелен grad Н.
Если Нобр = Н, то ∆𝑃 = 0.
Это произойдет в точке Е, при этом величина поля Н будет соответствовать коэрцитивной силе и обозначается через Нс. Точки
гистерезисной кривой F, G, а также вся нижняя часть петли получается аналогично.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Катушка наматывается с таким расчетом, чтобы напряженность магнитного поля в центре ее была кратна потребляемому
току (Н = 100; 200 Э и т. д.). Например, для Н = 100 при проводе
диаметром 2,8 мм размеры катушки следующие: высота 150 мм,
внешний диаметр 200 мм, внутренний 20 мм.
Стеклянная трубка должна быть установлена посередине между плоскими полюсами или по оси катушки, иначе происходит ее
боковое смещение.
Стеклянная трубка с образцом помещается вдоль оси катушки
так, чтобы нижний ее конец находится в однородном поле, а
верхний край образца – на расстоянии 20–25 см от катушки, где
поле Н≈0.
- 16 -
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Перед началом эксперимента определяется вес пустой трубки. Образец, измельченный до аналитического порошка, небольшими порциями насыпается и утрамбовывается в трубке до метки равной 350 мм. Трубку с образцом взвешивают. Обозначим
этот вес через Р2. Затем трубку с образцом подвешивают к левой
чашке аналитических весов таким образом, чтобы ее конец был
близко около середины катушки, и она не задевала ее стенок,
включают электрический ток и взвешивают трубку с образцом в
магнитном поле – Р3.
Для построения петли гистерезиса напряженность магнитного поля в центре соленоида каждый раз меняется через равные
промежутки, начиная с минимальной и заканчивая максимальной. Затем меняется направление тока и т.д.
Таблица 1.1.
Экспериментальные данные
Р1, вес Р2 вес
пустой трубки
трубки с
образцом
г
г
Р3 вес
трубки с
образцом
в магнитном поле
г
Н напряженность
магнитного
поля
Э
Р = Р2– ∆𝑃 = Р3–Р2 𝜒
I
Р1
кажущийся
вес
привес в
образца магнитном
поле
г
г
см3/г Гс/г
Оформление экспериментальных и расчетных данных.
Подставляя данные из табл. 1.1 в формулу (1.6) или (1.7) определяют, соответственно, удельную магнитную восприимчивость
или точки петли гистерезиса.
Остальные части кривой гистерезисного цикла получаются
аналогично. Напряженность магнитного поля в центре катушки
равнялось Н = 100, длина l = 35см.
- 17 -
Результаты измерений магнитных свойств пробы
Сильномагнитной руды (обожжённая, окисленная руда ЦГОКа
δ = 3,5 г/см3 , 30 % Fe в виде магнетита 35 % Feобщ).
Таблица 1.2
Вес
пу№ стой
п/ трубп ки,
Р1, г
Вес
Напряжентрубки с ность
образцом магнитного
в
маг- поля Н, Э
нитном
поле Р3, г
1 16,251 25,230
2
----3
----4
----5
----6
----7
----8
----9
----10 ----11 ----12 ----13 ----14 ----15 ----16 -----
25,241
25,280
26,353
29,270
33,0
37,28
40,950
37,40
33,29
29,65
26,62
25,4
25,301
25,193
25,194
25,203
Вес
образца Р =
Р2-Р1,
г
50
100
500
1000
1500
2000
2400
2000
1500
1000
500
100
50
100
-50
-25
Кажу∆𝑃 = 𝜒,
щийся
Р3-Р2, см3/г
привес в г
магнитном поле
8,879
-------------------------------
0,011
0,010
1,123
4,040
7,77
12,050
15,72
15,17
8,060
4,42
1,39
0,17
0,071
0,037
0,036
0,027
Например, для расчета точки А.
Для этой точки Р = 12,05г, Н = 2000г, Р = 3,979г.
Подставим значения в формулу (1.6)
𝜒ʹ =
29,81 ∙ 12,053 ʹ
см3
;
𝜒
=
0,023
.
4 ∙ 106 ∙ 8,979
г
- 18 -
0,0337
0,0382
0,0344
0,0309
0,0265
0,023
0,0209
-------------------
I =
𝜒∙H,
Гс/г
1,682
3,824
17,23
30,9
39,65
46,1
50,1
46,5
41,1
33,8
21,3
13,0
10,0
2,83
5,51
8,26
Лабораторная работа № 2
Исследование на обогатимость магнитным методом сильнои слабомагнитных руд на соответствующих анализаторах
с построением кривых обогатимости
ВВЕДЕНИЕ
Магнитным анализом определяют содержание магнитных
фракций в рудах и их магнитные свойства, магнитную восприимчивость и др. Магнитный анализ производят при испытаниях
руды на обогатимость: для технологической оценки рудных
месторождений, для контроля работы магнитных сепараторов и
магнитообогатительных фабрик.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомить студентов с методикой исследования руд и материалов на обогатимость на магнитных анализаторах 25Т-СЭМ и УЭМ-1Т.
2.1. МАГНИТНЫЙ АНАЛИЗ СИЛЬНОМАГНИТНЫХ РУД
НА АНАЛИЗАТОРЕ 25Т-СЭМ
Трубчатый анализатор 25Т-СЭМ предназначен для мокрого
разделения сильномагнитных материалов на ряд фракций при
разной напряженности магнитного поля.
КОНСТРУКЦИЯ ПРИБОРА. Анализатор состоит из наклонной трубки, помещенной между полюсами электромагнитной
скобы под углом 30–40 . Трубка приводится в возвратнопоступательное движение с помощью электродвигателя и встряхивателя. Анализатор оборудован питающим и расходным шлангами, емкостями для продуктов анализа. Питание катушек электромагнита постоянным током осуществляется от выпрямителя
ВСА-5А. Принцип действия прибора основан на разделении
порошковых проб сильномагнитных материалов,с различной
восприимчивостью на фракции при помощью магнитного поля в
водной среде. При прохождении исследуемого материала по
трубке анализатора частицы, обладающие магнитными свойствами, удерживаются магнитным полем у полюсов магнитной системы, а немагнитная фракция выносится из трубки водой. После
- 19 -
отключения электрического тока, питающего электромагнит,
магнитную фракцию смывают в соответствующий приемник.
МЕТОДИКА РАБОТЫ С ПРИБОРОМ. Регулировка силы тока
и соответственно напряженности магнитного поля осуществляется путем вращения ручки автотрансформатора, расположенной на
корпусе выпрямителя. Работа выполняется при следующих значениях тока: 0,25; 0,5; 0,75; 1,25А, напряженность магнитного
поля принимает при этом соответственно значения: 300, 600, 900,
1500 Э.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Материалом для исследований является магнетитовая руда или
искусственная смесь магнетита с кварцем крупностью –1... + 0,1
мм. Масса навески для опыта равна не более 50 г.
1. Включив электродвигатель, привести в движение трубку
анализатора. Наполнить трубку водой и регулировать подачу
воды таким образом, чтобы обеспечить заданный расход воды
через расходный шланг (1 л/мин). При проведении анализа уровень воды в трубке необходимо поддерживать постоянным (100–
150 мм выше полюсных наконечников).
2. Установить необходимую силу тока в обмотке катушек анализатора (магнитный анализ начинают с выделения наиболее сильномагнитной фракции, т.е. при минимальной силе тока l = 0,25 А).
3. Исходный материал равномерно загрузить в трубку и продолжать подавать промывную воду до тех пор, пока будет идти
мутный слив.
4. По окончании промывки магнитной фракции трубку останавливают, сливают из нее воду, выключают ток из обмоток
электромагнита и смывают магнитную фракцию из трубки в
соответствующий приемник. Полученную магнитную фракцию
сушат и взвешивают. Немагнитную фракцию вновь подвергают
магнитному разделению на анализаторе при большой силе тока
(1÷0,5А). Порядок работы такой же, как и в первом случае. Полученную магнитную фракцию сушат и взвешивают, а немагнитную подвергают дальнейшему анализу при силе тока l = 0,75А и l
= 1,25А. Полученные при этом две магнитных фракций и одну
немагнитную сушат и взвешивают.
- 20 -
5. Каждая фракция подвергается химическому анализу для
определения содержания железа в ней (в отдельных случаях оно
задается преподавателем).
6. Для всех продуктов анализа рассчитывают выход и извлечения железа.
7. Для каждой величины силы тока, зная выход, извлечение и
содержание железа в отдельных фракциях, рассчитывают суммарные данные по магнитной и немагнитной фракциям.
Результаты расчетов сводят в таблицу.
8. По данным магнитного анализа на одном графике строят
кривые обогатимости.
2.2. МАГНИТНЫЙ АНАЛИЗ СЛАБОМАГНИТНЫХ РУД
НА АНАЛИЗАТОРЕ УЭМ-1Т
Анализатор УЭМ-1Т предназначен для сухого разделения слабомагнитных материалов на ряд фракций при разной напряженности магнитного поля.
КОНСТРУКЦИЯ ПРИБОРА. Основными узлами прибора являются: электромагнит, автотрансформатор с выпрямителем,
сменные полюсные наконечники, педаль включения электромагнита.
Электромагнит с источником питания размещён в корпусе. На
переднюю педаль корпуса выведен амперметр, индикаторная
лампочка, тумблер включения питания.
На передней педали панели к выступам сердечников электромагнита винтами крепятся полюсные наконечники.
На левой боковой стороне корпуса расположены штепсельные
колодки для включения прибора в сеть и колодка педали включения.
На верхней стенке корпуса расположена ручка управления автотрансформатором.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРИБОРА. Принцип действия прибора основан на разделении порошковых проб, горных пород с
различной восприимчивостью на фракции с помощью электромагнитного поля.
- 21 -
Частицы исследуемого образца, обладающие магнитными
свойствами прилипаютк полюсным наконечникам в момент
прохождения тока через обмотки электромагнита. После снятия
напряжения частицы вещества, осевшие на полюсных наконечниках, опадают и могут быть собраны в специальную посуду.
МЕТОДИКА РАБОТЫ С ПРИБОРОМ. Для выделения слабомагнитных и среднемагнитных минералов применяются клиновидные полюсные наконечники. Между лезвиями полюсных
наконечников при затворе 2,5 мм может быть получена напряженность магнитного поля от 0 до2183кА/м (27500 Э). Величина
напряженности между полюсными наконечниками может быть
определена при помощи выносного вольтметра со шкалой от 50
до 200В по графику.
Напряжение меняется вращением ручки автотрансформатора,
при этом необходимо следить, чтобы ток не превышал 2,5.
ПОРЯДОК ПРВЕДЕНИЯ РАБОТЫ
Материалом для исследования являются искусственные смеси
минералов, руда и продукты обогащения, содержащие слабомагнитные минералы.
1. Устанавливают затвор между полюсами 1–2 мм.
2. Пробу насыпают на стеклянную пластинку ровным слоем
толщиной не более 1–2 мм. Тумблер ставят в положение «вкл.»,
или же включают ток ножной педалью. Устанавливают определенное значение тока или напряжение, вращая рукоятку автотрансформатора.
3. Пластинку с пробой подносят к рабочему зазору полюсных
наконечников и, перемещая ее в горизонтальном направлении,
последовательно обрабатывают все участки поверхности пластины. Зерна магнитных минералов притягиваются к полюсам.
4. Под полюсные наконечники подставляют чашечку и выключают тумблером или педалью питание прибора. Притянутые
наконечниками зерна минералов упадут в чашечку. Операцию
разделения повторяют несколько раз до тех пор, пока полюсные
наконечники не перестанут притягивать частицы минералов.
После выделения каждой порции полюсные наконечники очищают мягкой кисточкой.
- 22 -
5. Полученные магнитную и немагнитную фракции взвешивают и находят выход в %.
В настоящей работе провести анализ образцов по указанию
преподавателя при следующих значениях напряжённости поля:
95кА/м÷1200 Э; 762кА/м = 9600 Э; 1333кА/м = 16800 Э;
1715кА/м = 21600 Э; 1904кА/м = 2400 Э.
Для этого необходимо взять пять навесок исследуемого материала по 10 г каждой, разделить при указанных выше значениях
магнитного поля на магнитную и немагнитную фракции. Продукты разделения взвесить с точностью до 0,1, определить выход
продуктов в процентах.
6. Каждая фракция подвергается химическому анализу для
определения содержания железа в них (в отдельных случаях оно
задается преподавателем).
7. Для всех продуктов анализа рассчитывают извлечения. Для
каждой величины силы тока, зная выход, извлечение и содержание железа в отдельных фракциях, рассчитывают суммарные
данные по магнитной и немагнитной фракциям. Результаты
расчетов также сводят в таблицу.
8. По данным магнитного анализа на одном графике строят
кривые обогатимости.
- 23 -
Лабораторная работа № 3
Изучение работы лабораторного полиградиентного
сепаратора
ВВЕДЕНИЕ
Суть процесса полиградиентной сепарации состоит в извлечении
слабомагнитных минералов при прохождении пульпы через слой
намагниченных ферромагнитных тел (полиградиентную среду). В
точках контакта между последними возникают участки магнитного
поля с трехмерной неоднородностью и соответственно с большим
градиентом, к которым притягиваются частицы даже слабомагнитных минералов, а остальные удаляются водой или воздухом из слоя
ферромагнитныхт тел. В качестве полиградиентной среды, вводимой в межполюсной зазор, применяются рифленые пластины,
стержни, сетки, железопластмассовые композиции. Полиградиентная среда, независимо от ее типа и формы, изготавливается из материалов с высокой магнитной проницаемостью, низкой остаточной
индукцией, высокой коррозионно- и износостойкостью.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомить студентов с конструкцией лабораторного полиградиентного сепаратора, с основными параметрами,
определяющими его работу.
КОНСТРУКЦИЯ СЕПАРАТОРА. Лабораторный полиградиентный сепаратор состоит из электромагнитной скобы, сепарационной
камеры, заполненной полиградиентной средой (шарами). Сепаратор
питается постоянным током от выпрямителя ВСА-5.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СЕПАРАТОРА. Исходный материал в
виде пульпы подается в сепарационную камеру, заполненную шарами после включения электромагнитной скобы. Немагнитные
частицы профильтровываются через слой шаров и поступают в
приемник для немагнитного продукта. Магнитные частицы
удерживаются магнитной силой в каналах между шарами и после
отключения электромагнитной скобы смываются в соответствующий приемник.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для проведения работы необходимо приготовить четыре
навески искусственной смеси из гематита – 30 % и кварца – 70 %
- 24 -
весом 50 граммов каждая. Навески разбавляют водой до соотношения т:ж = 1:3.
1. Сепаратор приводится в рабочее состояние. Для этого необходимо:
а) заполнить камеру шарами диаметром 10 мм;
б) в электромагнитную скобу подать питание от выпрямителя
ВСА-5. Установить ток 10 А.
2. Приготовленную навеску материала тщательно перемешать
и пропустить через слой шаров.
3. Не снимая напряжение с электромагнитной скобы, промыть
с помощью груши для удаления случайно задержавшиеся в слое
шаров немагнитных частиц.
4. Отключить питание сепаратора и вынуть камеру из межполюсного зазора. Отмыть шары от магнитной фракции.
5. Для оценки содержания гематита и кварца в продуктах обогащения, магнитную и немагнитную фракции подвергать ситовому анализу на сите 0,074 мм. Класс –0,074 мм характеризует
содержание гематита, а класс + 0,074 мм – содержание кварца в
продуктах обогащения. Полученные фракции сушат и взвешивают. По результатам взвешивания рассчитывают выход фракций,
содержание и извлечение в них гематита.
6. Вышеописанным способом проводят сепарацию трех
оставшихся навесок на шарах диаметром 8, 6, 4 мм при неизменной силе тока: 10 А. Ситовой анализ и расчет показателей обогащения проводят, как в первом случае. Результаты расчетов проводят, как в первом случае.
7. По результатам опытов строят графики зависимости ε =
𝑓(𝑑), ɳ = 𝑓(𝑑), где 𝑑 – диаметр шара.
8. Извлечение гематита рассчитывают по формуле:
γ∙β
ε = α,
где α – содержание гематита в исходной руде, %;
β – содержание гематита в концентрате, %;
γ – выход концентрата, %.
9. Эффективность разделения для каждого опыта рассчитывают по формуле:
ε−γ
= 100−α .
- 25 -
Лабораторная работа № 4
Исследование магнитной системы сепараторов ПБМ
для сильномагнитных руд
ВВЕДЕНИЕ
Для увеличения технологической и экономической эффективности магнитной сепарации смеси частиц с заданными магнитными свойствами необходимо знать магнитную силу, действующую в рабочем пространстве сепаратора, ее пространственное
распределение в нем, а также степень насыщения различных
участков магнитопровода. Для определения этих величин необходимо измерить напряженность магнитного поля и магнитные
потоки исследуемой системы.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: обучить студентов методике определения
напряженности магнитного поля и магнитных потоков с помощью флюксметра и гауссметра, а также методике расчета магнитной силы и построения картины магнитного поля открытой
системы ПБМ.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Флюксметр (милливеберметр) – это магнитоэлектрический
прибор, который обычно применяют для измерения напряженности магнитного поля. Устройство флюксметр основано на принципе баллистического измерения количества электричества,
протекаемого по обмотке подвижной рамки флюксметра. Рамка,
обладающая большим моментом инерции, как и в гальванометре,
помещается в зазоре между полюсами магнита и цилиндром из
мягкого железа. Рамка подвешена на тонкой коконовой нити, в
которой отсутствует упругое закручивание. При протекании по
обмотке рамки некоторого количества электричества рамка
вследствие электродинамического воздействия тока с магнитным
полем склоняется и в этом положении может пребывать достаточно долгое время. С рамкой флюксметра скреплена легкая
стрелка, которая, перемещается по шкале, градуированной в
эрстедах и милливеберах. Цена деления 10 000 мкс виток – 0,1
мВб в секунду, или 10 мВб, при измерительной катушке, имеющей 1 виток.
- 26 -
Для измерения напряженности магнитного поля в рабочей
зоне сепаратора к зажимам флюксметра подключают измерительную катушку (зонд) соответствующей чувствительности в
зависимости от величины напряженности магнитного поля сепаратора.
Сопротивление измерительной катушки желательно иметь как
можно меньше и во всяком случае оно не должно превышать 20 Ом.
Число витков катушки следует рассчитывать таким образом, чтобы
отклонение стрелки было не менее, чем на половину шкалы.
Расчет катушки производят по формуле:
Н =
104
𝑁∙𝑆
∙ α, Э ,
(4.1)
где N – число витков катушки;
S – площадь сечения катушки по среднему витку, см;
α – отклонение стрелки флюксметра.
Измерения напряженности магнитного поля могут производить путем введения и выведения зонда в измеряемую зону поля
или закрепления его в зоне поля с включением и выключением
постоянного тока магнитной системы сепаратора.
Для определения рабочих магнитных потоков рассеивания и
индукции в магнитопроводе измерение при помощи флюксметра
производят путем включения и выключения тока в катушки
обмотки магнитной системы сепаратора.
В этом случае, если общий магнитный поток велик, и одним
витком катушки при прямом включении на флюксметр нет возможности его измерить, необходимо снизить чувствительность
флюксметрапутем включения на его зажимы шунтового и последовательного сопротивлений.
Магнитный поток в сечении магнитопровода определяется
по формуле:
ф =
Сф ∙α∙𝑘
𝑁
, Вб ,
(4.2)
где ф – магнитный поток, Вб;
Сф – постояннаяфлюксметра, 10 Вб/дел.;
α – отклонение стрелки флюксметра, дел.;
𝑘 – коэффициент понижения чувствительности флюксметра:
- 27 -
𝑘 =
𝑅ш + 𝑅с
𝑅ш
,
где 𝑅ш и 𝑅с – шунтовое и последовательное сопротивление;
n – число витков измерительной катушки.
Магнитная индукция по сечениям магнитопровода определяется:
В =
ф
𝑆
, Тл ,
(4.2)
где В – магнитная индукция, Тл;
ф – магнитный поток, Вб;
S – площадь поперечного сечения магнитопровода, м2.
ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ ФЛЮКСМЕТРОМ
Измерения с помощью флюксметра производят следующим
образом. На лицевой стороне прибора имеются зажимы для подключения измерительной катушки, ручка электрического корректора и переключатель на три положения: «измерение», «корректор» и «арретир».
Для измерения магнитного потока и магнитной индукции к
зажимам необходимо подключить измерительную петлю с сопротивлениями.
В нерабочем состоянии ручка переключателя должна быть в
положении «арретир». Перед измерением переключатель устанавливается в положение «корректор» и вращением рукояти
корректора, находящегося с правой стороны, устанавливается
стрелка прибора на любое деление шкалы.
При измерениях переключатель ставится в положение «измерение», замечается начальное показание стрелки прибора (α).
Затем измерительная катушка вносится в измеряемый участок
поля и отмечается при этом максимальное показание прибора (α).
При измерении потока или индукции измерительную петлю
одевают на изучаемое сечение магнитной системы и выключают
ток в обмотках системы, наблюдая за показателями прибора (α).
После окончания измерений прибор арретируется.
Измерения милливеберметром имеют недостатки: большую
погрешность (до 3–5 %), необходимость удалять измерительную
катушку из поля или включать и выключать ток в обмотках сепа- 28 -
ратора. Последний недостаток особенно нежелателен при измерении напряженностиполей сепараторов с малой глубиной (объемом) и большой неоднородностью grad H поля.
Эти недостатки отсутствуют при измерении гауссметром.
Гауссметром определяют напряженность поля и магнитную
индукцию величиной до 2 Тл (20 тыс. Гаусс) путем измерения
электродвижущей силы эффекта Холла.
Прибор состоит из датчика Холла, миллиамперметра и источника электродвижущей силы (элементы). В качестве преобразователя Холла используется германиевая пластинка шириной
1,5, длиной 3, а толщиной 0,15 мм, которая помещена в конце
зонда и защищена от повреждений фольгой из немагнитного
материала. С одной стороны зонда нанесена красная точка. Проводники от датчика присоединены к прибору, который имеет три
шкалы для измерения магнитной индукции в пределах: от 0 до 5
тыс. Гаусс; от 0 до 10 тыс. гаусс; от 0 до 20 тыс. Гаусс.
По магнитной индукции можно определить напряженность
поля:
Н =
В
μ
(4.4)
Для переключения шкал сборку прибора имеется переключатель.
Слева имеются рукоятки настройки прибора на максимальный
размах шкалы и на нулевое деление шкалы.
ПОРЯДОК ИЗМЕРЕНИЙ ГАУССМЕТРОМ
Перед измерением производится настройка прибора:
1. Извлекается датчик из гнезда.
2. Рукоятка переключателя шкал устанавливается в положении
«максимум».
При этом стрелка прибора должна отклониться максимально
(до красной точки на шкале). Если стрелка не доходит или заходит за нее, то левой рукояткой размаха шкалы стрелка устанавливается на красную точку. Если стрелка прибора значительно не
доходит до красной точки следует заменить элементы, которые
находятся в специальном гнезде.
3. Рукоятка переключателя шкал ставится на пределе тех измерений, при которых предполагается проводить замеры; стрелка
- 29 -
должна установиться против нуля. Точность установки нуля
регулируется второй левой рукояткой «нуль».
4. Датчик вставляется в гнездо, при этом прибор автоматически арретируется. Прибор готов к измерению.
ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ ПОЛЯ
Датчик помещается в точку поля, где требуется замерить индукцию и медленно вращается вокруг своей оси. Стрелка прибора отклоняется на определенный угол. Максимальное отклонение
стрелки, отмеченное по соответствующей шкале, покажет значение магнитной индукции в данной точке поля.
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ
I. Измерения с помощью флюксметра
1. Подготовить флюксметр к работе.
2. С помощью флюксметра определить магнитный поток в четырех участках магнитопровода индукционно-роликового сепаратора 138Т-СЭМ при следующих значениях тока в обмотках
системы: 1; 3; 5; 7 А.
3. Рассчитывая площадь сечения магнитопровода в каждом из
четырех участков, определить индукцию магнитного поля по
формуле (4.3) при различных значениях тока.
Результаты измерений и вычислений занести в табл. 4.1.
4. По данным табл. 4.1 построить график зависимости магнитных потоков и индукций в разных сечениях магнитопровода от
величины тока в обмотках.
II. Измерения с помощью гауссметра
1. Подготовить гауссметр к работе.
2. Пользуясь шаблоном, измерить индукцию магнитного поля
блока магнитной системы вдоль ее поверхности.
3. По следующим формулам рассчитывают напряженность
магнитного поля Н, градиент напряженности
Н =
В
𝐻1 − 𝐻2
, grad𝐻 =
;
μ
𝑥1 − 𝑥2
𝐻grad𝐻 =
𝐻1 − 𝐻2 𝐻1 − 𝐻2
∙
,
2
𝑥1 − 𝑥2
- 30 -
где H1 – напряженность поля в точке, соответствующей расстоянию x1;
Н2– то же для точки x2.
Результаты измерений и расчетов заносят в табл. 4.2.
4. По данным табл. 4.2 строят картину магнитного поля открытой системы.
Таблица 4.1
№
п/п
Площадь
Сила
сечения, м2 тока, А
α,
дел.
Магнитный
поток, Вб
Индукция
магнитного
поля, Тл
Таблица 4.2
№ Расстояние
п/п от поверхности магнита, м
Угол с верти- Напряжен- gradН, HgragH,
кальной осью ность Н, кА/м2 кА2/м3
магнитной
кА/м
системы, град.
- 31 -
Лабораторная работа № 5
Излучение работы лабораторного индукционно-роликового
и ленточного сепараторов
ВВЕДЕНИЕ
Для сухого и мокрого магнитного обогащения слабомагнитных руд (например, марганцевых) получили практическое применение валковые сепараторы с нижней подачей различной конструкции.
Лабораторный электромагнитный однороликовый сепаратор
предназначен для сухого разделения минеральных смесей на
магнитную и слабомагнитную фракции. Крупность исходного
материала не более 2 мм.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: познакомить студентов с конструкцией индукционно-роликового сепаратора, порядком пуска и остановки
его; с основными параметрами, определяющими работу сепаратора, и эффективность обогащения при изменении основных
параметров сепаратора.
КОНСТРУКЦИЯ СЕПАРАТОРА. Сепаратор состоит из замкнутой магнитной системы, в зазоре которой вращается ролик.
Магнитная система имеет обмотки, питаемые постоянным током,
и полюсные наконечники.
Питание сепаратора осуществляется из бункера через вибролоток. Положение лотка относительно ролика можно изменять,
приближая или удаляя.Под роликом установлена делительная
перегородка, разграничивающая магнитную и немагнитную
фракции.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СЕПАРАТОРА. Руда по лоткуподается под вращающийся ролик. Магнитные частицы под действием необходимого магнитного поля притягиваются роликом и
выносятся им за делительную перегородку. За перегородкой
магнитное поле ослаблено, и частицы, под влиянием центробежной силы и силы тяжести, отделяются от поверхности ролика в
приемник для магнитной фракции. Частицы руды с пониженными значениями удельной магнитной восприимчивости, недоста- 32 -
точными для извлечения их в магнитную фракцию, разгружаются
у конца лотка в приемник для немагнитной фракции.
Напряженность магнитного поля на зубце ролика зависит от
намагниченного тока:
3,5 А – 750–800 кА/м (9500–10000 Э),
5,5 А – 840–900 кА/м (10500–11000 Э),
7,5 А – 950–1000 кА/м (11500–12000 Э).
В зависимости от величины тока в обмотках катушек сепаратора, а, следовательно, от напряженности магнитного поля в
рабочем зазоре сепаратора, будет меняться и эффективность
разделения минеральной смеси.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. Сделать эскиз сепаратора.
2. Снять техническую характеристику сепаратора:
а) число оборотов ролика в минуту;
б) диаметр и ширину ролика, мм;
в) профиль ролика;
г) расстояние (максимальное и минимальное) между лотком и
роликом, мм.
3. Изучить порядок пуска и остановки сепаратора, а также порядок включений и выключений постоянного тока, подаваемого в
обмотку катушек сепаратора.
4. Проследить зависимость между напряженностью магнитного поля и извлечением магнитной фракции из смеси магнитных и
немагнитных минералов.
5. Установить зависимость извлечения магнитной фракции из
смеси магнитных и немагнитных зерен от крупности материала
при постоянном рабочем зазоре и величине напряженности магнитного поля.
6. Проследить зависимость извлечения магнитной фракции из
смеси минеральных зерен от положения делительной перегородки.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Работа выполняется в последовательности, указанной в
предыдущем разделе.
Включается сепаратор, в бункер его засыпается исходный материал, который подлежит разделению. Масса навески – 50 грам- 33 -
мов. После сепарации всей навески получается магнитная и немагнитная фракции.
Рекомендуемый ряд значения тока, проходящего через обмотки электромагнитной системы: 1; 2; 4; 6; 8 А.
Полученные продукты подвергаются магнитному анализу на
УЭМ-1Т.
Продукты анализа взвешиваются и определяются показатели
выхода магнитной фракции.
Извлечение выделяемого минерала в магнитную фракцию
подсчитывается по формуле:
γ∙β
ε =
,
α
где 𝛾 – выход магнитного продукта, %;
β – содержание магнитного минерала в магнитном продукте, %;
α – содержание магнитного минерала в исходной смеси, %.
Если магнитный продукт получен не чистый и содержание в
нем магнитного минерала нельзя принять за 100 %, то тогда с
помощью магнитного анализатора определяется содержание
магнитного минерала в магнитном продукте. После этого магнитная и немагнитная фракции могут быть объединены и использованы в следующем опыте.
Результаты опытов заносят в табл. 5.1, 5.2, 5.3. По данным
этих таблиц строят графики зависимостей извлечения магнитной
фракции от величины напряженности магнитного поля, от крупности сепарируемого продукта, от положения делительной перегородки.
Таблица 5.1
Извлечение
Выход
№
Напряженность, Продукты
Ток, А
магнитной
п/п
кА/м
сепарации г
%
фракции, %
1
Концентрат
Хвосты
Исходный
2
- 34 -
Таблица 5.2
№
п/п
Крупность исследуемого материала,
мм
Продукты
сепарации
Выход
г
%
Извлечение
магнитной
фракции, %
Концентрат
Хвосты
Исходный
1
2
3
Таблица 5.3
№
п/п
1
Положение делительной воронки,
град.
Продукты
сепарации
Концентрат
Хвосты
Исходный
2
- 35 -
Выход
г
%
Извлечение
магнитной
фракции, %
Лабораторная работа № 6
Исследование величины зарядов минералов в поле коронного
разряда и при трибоэлектризации перед электросепарацией
ВВЕДЕНИЕ
Для осуществления процесса электрической сепарации необходимы электрическое поле высокой напряженности и заряженные частицы. При этом используются непостоянные во времени
электрические заряды, которые обуславливают собой силы, действующие на частицы в электрическом поле. Способы зарядки
определяются в основном электрическими свойствами, присущими частицам сепарируемых минералов. К числу таких свойств
относятся: электропроводность, диэлектрическая проницаемость,
трибоэлектрический эффект, контактный потенциал и др.
В настоящей работе исследуются два способа получения заряженных частиц: ионизация в поле коронного разряда и электризация трением.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: обучить студентов методике определения величины зарядов минералов в поле коронного разряда и при трибоэлектризации перед электросепарацией.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Наиболее просто измерять величины и знаки зарядов можно
ламповым электрометром В2-5 с выносным динамическим конденсатором, а также цилиндром Фарадея.
При измерении ламповым электрометром динамический конденсатор устанавливается под барабаном трибоадгезионного
сепаратора на выходе удерживаемой и падающей фракций. При
этом исследуемый материал из бункера направляется по вибролотку на барабан, а затем через воронку (из стали марки Ст.3) в
цилиндр динамического конденсатора. Стрелка прибора (В2-5)
показывает одновременно величину заряда (в вольтах) и знак
заряда материала
𝑞 = (𝐶 + 𝐶вх )𝑈 ∙ 10−12 , Kл ,
где С – известная емкость прибора, пФ;
- 36 -
Свх – входная емкость конденсатора, пФ;
U – показания электрометра, В.
Величина заряда 1 грамма порошка определяется из соотношения
𝑞
.
При известном количестве зерен исследуемого материала заряд (средний) единичного зерна определяется:
𝑚
𝑞
𝑛
,
где q – суммарный заряд исследуемой навески, Кл;
m – масса навески, г;
n – количество зерен в навеске.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
I. Исследование величины зарядов минералов в поле коронного
заряда
Прежде чем приступить к работе на коронном электросепараторе, необходимо ознакомиться с инструкцией по технике безопасности и строго ее соблюдать. Необходимо помнить, что
сепаратор работает с высоким напряжением (50 кВ), опасным для
жизни.
1. Включить сепаратор, установить напряжение 10 кВ. Засыпать в бункер исследуемую навеску кварца крупностью –200... +
100 мкм весом 50 грамм. Измерить общий заряд навески вышеописанным способом.
Устанавливая последовательно напряжения 20, 30, 40 кВ на
коронирующем электроде сепаратора, определить заряды исследуемых навесок кварца в каждом случае. Пользуясь вышеприведенными формулами, рассчитать заряды 1 грамма кварца для
каждого напряжения. Занести экспериментальные и расчетные
данные в табл. 6.1.
По данным табл. 6.1 построить график зависимости заряда получаемого 1 грамма кварца от напряжения на коронирующем
электроде.
2. Установить напряжение на коронирующем электроде 30 кВ.
Пропустить через сепаратор 50-граммовые навески кварца сле- 37 -
дующих классов крупности: –1 000 ... + 800; –800... + 630; –630 +
+400; –400... + 200; –200... + 100 мкм. Определить в каждом случае общий заряд и рассчитать заряд 1 грамма материала.
Результаты опытов и расчетов занести в табл. 6.2. По данным
таблицы построить график зависимости заряда от крупности
заряжаемого материала.
II. Исследование величины зарядов минералов при трибоэлектризации
1. Пропустить через лабораторную трибоадгезионную установку пятиграммовые навески кварца тех же классов крупности,
что и в предыдущем случае. Определить общий заряд и рассчитать заряд 1 грамма материала для каждого класса крупности.
Результаты опытов и расчетов занести в табл. 6.3. По данным
таблицы построить график зависимости заряда от крупности
заряженного материала.
2. Пропустить через установку пятиграммовые навески кварца,
полевого шпата, барита, халькопирита, сфалерита одной крупности (–200... + 100 мкм) и определить величину заряда 1 грамма
каждого из материалов.
Результаты опытов свести в сравнительную табл. 6.4.
3. Заменить барабан в лабораторной трибоадгезионной установке на наклонную плоскость. Длина плоскости трения – 40 мм.
Применяют набор плоскостей из резины, картона, стекла, белой
жести и железа.
Пропустить пятидесятиграммовые навески кварца крупностью
–200... + 100 мкм на каждом типе плоскости трения. Угол наклона плоскости остается постоянным (40 ).
Для каждой плоскости определить величину заряда. Результаты опытов свести в сравнительную табл. 6.5.
Таблица 6.1
№
п/п
Напряжение, кВ
Общий заряд, Кл
- 38 -
Заряд 1г, Кл
Таблица 6.2
№
п/п
Класс крупности,
мкм
–1 000... + 800
–800... + 630
–630... + 400
–400... + 200
–200... + 100
№
п/п
Класс крупности,
мкм
–1 000... + 800
–800... + 630
–630... + 400
–400... + 200
–200... + 100
Общий заряд, Кл
Заряд 1г, Кл
Таблица 6.3
Общий заряд, Кл
Заряд 1г, Кл
Таблица 6.4
№
п/п
Минерал
Общий заряд, Кл
Заряд 1г, Кл
Кварц
Полевой шпат
Барит
Халькопирит
Сфалерит
Таблица 6.5
№
п/п
Материал плоскости
трения
Резина
Картон
Стекло
Белая жесть
Железо
Общий заряд, Кл
- 39 -
Заряд 1г, Кл
Лабораторная работа № 7
Исследование влияния напряженности электрического поля
на технологические показатели электрического обогащения
в поле коронного разряда
ВВЕДЕНИЕ
Для разделения минералов по электрическим свойствам применяют барабанные электрические сепараторы с полем коронного разряда и электростатическим полем.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомление с конструкцией лабораторного
электрического сепаратора ПС-1, регулировкой его работы, получение навыков работы на сепараторе при электрическом обогащении в поле коронного разряда и исследование влияния
напряженности этого поля на технологические показатели обогащения.
КОНСТРУКЦИЯ СЕПАРАТОРА. Электрический сепаратор
ПС-1 предназначен для электрического обогащения, т. е. для
разделения минералов, отличающихся друг от друга электрическими свойствами – электрической проводимостью и диэлектрической проницаемостью. Сепарация минеральных компонентов
может проводиться в поле коронного разряда, в электрическом
поле и в комбинированном коронно-электростатическом поле.
Крупность обрабатываемого материала –2... + 0,1 мм. Производительность 30÷50кг/ч. Число получаемых фракций 3. Диаметр
осадительного электрода (барабана) 150 мм. Окружная скорость
осадительного электрода 0,35÷4,70м/с. На осадительный электрод материал подаетсявибролотком. Питание сепаратора осуществляется от сети переменного тока частотой 50Гц напряжением 127–220 В через стабилизатор напряжения мощностью не
менее 200 ВА. Напряжение на электродах сепаратора регулируется от 8 до 27 кВ. Максимальный ток нагрузки на стороне высокого напряжения изменяется от 250 до 500 мкА.
Мощность, потребляемая из сети, 270 Вт.
Для выполнения настоящей работы режим сепараторов переведен в чисто коронный (отклоняющий электрод снят), т. е. в
рабочем пространстве создается только поле коронного разряда.
- 40 -
КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ ОТКРЫВАТЬ
СМОТРОВЫЕ ОКНА СЕПАРАТОРА ВО ВРЕМЯ
ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ!!!
Лабораторный вибрационный сепаратор (виброплоскость)
предназначен для анализа полученных на сепараторе ПС-1 фракций. Вибрационный сепаратор разделяет минералы по форме
(или крупности) за счет различия в их коэффициентах трения.
ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ОПЫТОВ: исходный материал для опытов является вермикулитовая руда Ковдорского месторождения крупностью –2... + 1 мм;
полезный (расчетный) компонент – вермикулит (гидрослюда).
Масса навески для опытов 300г.
Постоянные условия проведения опытов:
1. Сепаратор ПС-1 работает в чисто коронном режиме (отклоняющий электрод снят).
2. Температура подогрева материала перед опытом 80 ℃.
3. Расстояние между осадительным и коронирующим электродами 30 мм.
4. Угол отклонения коронирующего электрода от горизонтали
70 ℃. Частота вращения осадительного электрода 120–140
об./мин.
5. Производительность сепаратора фактическая, согласно положению нониуса на бункере питателя (необходимо вычислить
при опытах, разделив массу навески исходного материала на
замеренное время разгрузки материала в сепараторе).
6. Положение отсекателей фракций (по нониусу) следующее:
полевого – 1°, правого – 16°.
Переменные условия проведения опытов: напряжение на коронирующем электроде в первом, втором и третьем опытах соответственно 9, 15, 18кВ.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Приготовить три навески исходного материала массой 300 г
каждая и поставить их в термостат при Т = 80 ÷ 100 ℃, время
подогрева 1 час.
2. Загрузить навеску в приемный бункер, предварительно проверив заданные установочные параметры сепаратора ПС-1.
- 41 -
3. Включить сепаратор (общий тумблер).
4. Установить и проконтролировать с помощью тахометра частоту вращения осадительного электрода.
5. Включить и установить по киловольтметру требуемое для
опыта высокое напряжение.
6. Включить вибропитатель.
7. Открыть затвор бункеров и отрегулировать подачу исходного материала. Одновременно пустить секундомер для замера
времени поступления материала в сепаратор.
8. После окончания поступления материала в межэлектродное
пространство остановить секундомер. Время поступления материала в сепаратор записать в таблицу результатов опыта.
9. По окончании опыта выключить сепаратор и разгрузить из
приемников полученные продукты обогащения. В каждом опыте
получают три продукта: I фракцию (проводники) – материал из
приемника I; II фракцию (промпродукт) – материал из приемника
2 и III фракцию (непроводники) – материал из приемника 3.
10. Каждую из полученных фракций взвешивают (для расчета
выходов) и определяют в них содержание вермикулита, пропуская
каждую фракцию на виброплоскости. Если масса фракции больше
50г, то не виброплоскости пропускают на всю фракцию, а пробу,
выделенную из фракции путем сокращения ее на делителе. Масса
пробы должна равняться 30÷50г. Материал на виброплоскость
следует загружать медленно, чтобы он шел по ней в один слой,
некоторую часть материала после виброплоскости следует повторно
пересчитать, чтобы по возможности полностью выделить из фракции (или из пробы этой фракции) чистую слюду – вермикулит.
Взвешивая затем выделенную слюду и зная массу материала, из
которого эта слюда получена (массу фракции или массу пробы),
можно рассчитать содержание вермикулита в данной фракции. По
выходу и содержанию затем рассчитывают извлечение вермикулита
в каждую фракцию. Массу продуктов, содержание вермикулита и
рассчитанные технологические показатели записывают в табл. 7.1.
11. После первого в том же порядке проводят второй, затем
третий опыт, изменяя только напряжение на коронирующем
электроде (между опытами тумблер высокого напряжения можно
не выключать).
- 42 -
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТОВ. По результатам опытов строят графики зависимости извлечения и содержания вермикулита в I, II и III фракциях от напряжения на коронирующем электроде 𝑈: 𝜀2 = 𝑓(𝑈); 𝜀2 = 𝑓(𝑈); 𝜀4 = 𝑓(𝑈); 𝛽2 =
𝑓(𝑈); 𝛽3 = 𝑓(𝑈); 𝛽4 = 𝑓(𝑈). По данным графиков делаются
выводы о влиянии напряженности электрического поля (одного
из основных факторов регулировки электрического обогащения)
на технологические показатели обогащения данным процессом.
Масса продукта, г
Выход продукта, %
Содержание вермикулита, %
Извлечение в продукт, %
Крупность материала, мм
№
п/п
Температура подогрева,℃
Межэлектродное расстояние, мм
Частота вращения обогатительного электрода, об/мин
Время поступления материала в
сепаратор, мин.
Производительность, об/мин
Напряжение
коронирующем
электроде, кВ
Таблица 7.1
Результаты опытов электрического обогащения
в поле коронного разряда
Условия проведения опыта
№ Наименовап/п ние продукта
1
–2... + 1 80 30
9
2
–2... + 1 80 30
15
3
–2... + 1 80 30
18
- 43 -
I фракция
II фракция
III фракция
исх. мат.
I фракция
II фракция
III фракция
исх. мат.
I фракция
II фракция
III фракция
исх. мат.
Лабораторная работа № 8
Исследование электрической и магнитной сепарации
титано-цирконовых руд и минералогический
анализ продуктов обогащения
ВВЕДЕНИЕ
Исследуемые редкометальные руды содержат ильменит, рутил, циркон, ставролит, турмалин, шпинель, хромит, моноцит и
др.
Они обогащаются комбинированными методами, обычно редкометальные руды перед магнитной сепарацией разделяются на
барабанном коронном сепараторе на проводники (ильмениторулитовый продукт) и непроводники (цирконовый продукт).
Затем эти продукты раздельно обогащаются на магнитных сепараторах с целью извлечения в магнитную фракцию из проводников основных титановых минералов, а из непроводников в магнитную фракцию – циркона.
Для магнитного обогащения слабомагнитных руд в промышленности применяют: валковый сепаратор 2ВК-5 (ЭРС-5) и дисковый сепаратор МС-2. Напряженность магнитного поля в сепараторах для слабомагнитных руд с удельной магнитной
восприимчивостью 45,5∙10-6 (ильменит) и 25∙10-6 (ставролит)
составляет 12 000–15 000 эрстед. При такой напряженности магнитного поля эти минералы извлекаются в магнитную фракцию, а
минералы с меньшей восприимчивостью 7,2∙10-6 (циркон) и
7,8∙10-6 (рутил) – в немагнитную фракцию.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомить студентов с обогащением редкометальных руд на электрическом, магнитном сепараторах, минералогическим анализом продуктов сепарации расчетом схемы.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Прежде чем приступить к работе на коронном электросепараторе, необходимо ознакомиться с инструкцией по технике безопасности и строго ее соблюдать. Необходимо помнить, что
сепаратор работает с высоким напряжением (50 кВ), опасным для
жизни.
- 44 -
Исходная навеска взвешивается и загружается в сепаратор через загрузочный бункер.
Условия опыта должны быть установлены расчетным способом на основе теории электрического обогащения и затем подтверждены экспериментально.
Расчетом определяется производительность сепаратора и
крупность удерживаемых частиц в зависимости от их свойств.
Производительность сепаратора определяется по формуле:
П = 3600 В ∙ 𝑣 ∙ 𝑞 ,
где П – производительность сепаратора, т/час;
В – ширина слоя питания, равная эффективной ширине заземленного электрода, м;
𝑣 – скорость движения материала в сепараторе, м/с;
𝑞 – вес материала, приходящего на единицу площади питания
при распределении зерен в один слой, т/м2.
Максимальный размер частиц:
а) удерживаемых на барабане, в зоне коронного разряда
𝑃1max =
𝐾(1 + 2
𝜀−1
𝜀−1
)𝐸 2 μ(𝑅)[1 + (1 + 2
)μ(𝑅)]
𝜀+2
𝜀+2
−3
3
2
2,3∙10 𝜋 γД∙𝑛
;
б) удерживаемых в нижней зоне барабана
𝑃2max =
2𝑡
𝜀−1 2 2 2
−
) 𝐸 μ (𝑅)𝘦 2𝑐
𝜀+2
2,3∙10−3 𝜋3 𝛾Д∙𝑛2 + 1,3∙103 𝜋∙𝛾
1+2
,
где К – коэффициент;
ε – диэлектрическая проницаемость частицы;
Е – напряженность магнитного поля в точке нахождения частицы;
μ – функция сопротивления частицы, равная нулю при очень
малом и единице при R→0;
𝛾 – плотность вещества частицы;
Д – диаметр барабана;
- 45 -
n – скорость вращения барабана, об./мин;
t – время пребывания частицы в зоне коронного разряда, сек;
R – контактное сопротивление, между частицей и электродом;
с – емкость между частицей и электродом.
В результате обогащения получаются продукты: проводники и
непроводники. Они взвешиваются для определения выхода.
Затем проводники, которые содержат в основном минералы
ильменит и рутил, подвергаются магнитному обогащению на
лабораторном индукционно-роликовом сепараторе 138Т-СЭМ.
Продукты сепарации взвешиваются для определения их процентного выхода.
Для определения качества продуктов электрического и магнитного обогащения минералогическому анализу подвергаются
исходный коллективный титано-цирконовый концентрат, проводники, непроводники, магнитная и немагнитная фракции.
Анализ проводится на бинокулярном микроскопе МБС-1. Проба
от продукта весом 3–5 грамм отбирается методом решетки, высыпается на стекло, усредняется, затем из нее делается дорожка
для удобства подсчета.
Для анализа отсчитывается 1 000 зерен, остальные сбрасываются пластинкой из тонкого стекла. Затем подсчитывается количество зерен отдельных минералов. Под бинокулярным микроскопом минералы различают по цвету, блеску и форме зерен
путем сравнения с образцами.
Ильменит (FeTiO3). Определяют по железно-черному цвету и
тусклому металлическому блеску. Непрозрачен.
Рутил (TiO2). Отличается по алмазно-металлическому блеску и
буровато-красному цвету. Прозрачен. Зерна угловатые, удлиненные неправильной формы.
Циркон (ZrSiO4). Характеризуется яйцевидной формой зерен.
Прозрачен. Блеск алмазный. Цвет розовый до бесцветного, иногда сиреневый.
Ставролит (FeAl4O2(OH)2(SiO4)2. Блеск стеклянный, матовый.
Прозрачен. Цвет желтый, оттемного до золотистого оттенка.
Дистен (Al2O(SiO4)). Прозрачные зерна неправильной угловатой формы. Чаще бесцветен, иногда имеет голубоватый оттенок.
Блеск перламутровый.
- 46 -
Лейкоксен. Отличается окатанной формой зерен, напоминает
гальку. Непрозрачен. Цвет светло- и темно-желтый до коричневого.
Турмалин. (В состав турмалина входят:SiO2; TiO2; BrO3; Al2O3;
C2O3; FeO; MgO; CaO; MnO; Na2O; K2O; Li2O; H2Oи F). Прозрачные зерна разнообразной формы со стеклянным блеском. Цвет
разнообразный в зависимости от химического состава. Чаще
распространен грязно-зеленый цвет (бутиловый) до черного.
Реже встречается светло-зелёный.
Шпинель (MgAl2O4). Непрозрачные округлые зерна. Блеск
стеклянный до матового. Цвет зеленый.
Хромит (FeCr2O4). Определяется по откаэдрической форме зёрен, ямчато-гладким блестящим граням, черному цвету, металлическому блеску.
Минералогическому анализу подвергаются только тяжелые
фракции проб.
Для проводников и магнитных фракций процентное содержание минералов определяется следующим образом. Под бинокуляром в дорожке подсчитывается количество зерен отдельных
минералов. Затем, чтобы учесть крупность зёрен, число зёрен
дистена, турмалина и ставролита, умножается на коэффициент
2,57. Общее количество зерен минералов (с учетом коэффициента) принимается за 100 %.
Для непроводников и немагнитных фракций расчет несколько
отличается. Так как эти продукты содержат в основном легкие
минералы, а минералогическому анализу подвергаются тяжелые
фракции, то необходимо сначала выделить из них тяжелую фракцию, расслоив в тяжелой жидкости. Процент тяжелой фракции
определяется по формуле:
β =
𝑄
∙ 100,
𝑛
где β – процент тяжелой фракции в пробе;
Q – вес тяжелой фракции, г;
n – вес исходной навески, г.
Под бинокуляром подсчёт количества зёрен отдельных минералов для этих продуктов осуществляется аналогично описанно- 47 -
му выше. Процентное же содержание минералов рассчитывается
по формуле:
% =
𝛽
∙ 𝑁,
𝛴𝑁
где 𝛴N – общее количество зерен в пробе;
N – количество зерен отдельного минерала.
По результатам электрической и магнитной сепарации составляется качественно-количественная схема, для которой выход
определяется по весу, а содержание минералов – по данным
минералогического анализа.
ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Приведем пример расчета процентного содержания минералов
в магнитной фракции, полученной после магнитной сепарации
проводников.
Таблица 8.1
Результаты подсчёта минералов под бинокуляром
Наименование минерала
Циркон
Рутил
Ильменит
Ставролит
Дистен
Турмалин
Лейкоксен
Хромит
всего
Количество зерен
Процентное
содержание
2
15
930
4
–1
4
40
0,2
1,5
92,5
1,1
–0,3
0,4
4,0
996
100,0
Количество зерен турмалина и ставролита умножаем на коэффициент М = 2,57
турмалин – 1 ∙ 2,57 = 3,
ставролит – 4 ∙ 2,57 = 11.
Определяем общее количество зерен минералов в пробе с учетом коэффициента К для турмалина и ставролита:
- 48 -
𝛴N = Ц + Р + И + С + Т + Л + Х =
3 + 15 + 930 + 11 + 3 + 4 + 40 = 1 005.
Общее количество зерен минералов равное 1 005 принимаем
за 100 %, из которых находим процентное содержание отдельных
минералов. Например, для циркона процентное содержание
равно:
100∙2
1005 – 100 % ,
x = 1005 = 0,2 % .
2 – x %,
Для остальных минералов расчет аналогичен. Результаты расчета заносим в таблицу.
Рассчитываем процентное содержание минералов в немагнитной фракции, чтобы выделить тяжелую фракцию, расслаиваем
пробу в тяжелой жидкости. Вес пробы до расслаивания составил
3,15 г. После расслаивания вес тяжелой фракции равен Q = 3,09 г.
Вычислим процентное содержание тяжелой фракции:
β =
𝑄
3,09
∙ 100 =
∙ 100 = 98 % .
𝑛
3,15
Затем в тяжёлой фракции под бинокуляром подсчитываем количество зёрен отдельных минералов
Таблица 8.2
Количество зерен отдельных минералов
Наименование
Количество зерен
Процентное
минерала
содержание
Ц
120
10,6
Р
600
53,0
И
270
23,9
С
15
3,5
Д
10
2,3
Т
Л
50
4,4
Х
3
0,3
Всего
1068
98,0
- 49 -
После учета коэффициента К = 2,57 для ставролита и дистена
общее количество зёрен минералов составило 1 108.
Определим процентное содержание, например для циркона:
% =
β
𝑁 =
𝛴𝑁
98
1108
120 = 10,6 %.
Расчет процентного содержания для остальных минералов
аналогичен.
Результаты электросепарации и магнитной сепарации сводятся
в табл. 8.3 и 8.4.
Извлечение минерала вычисляется по известной формуле:
ε =
γ∙β
,
α
где 𝛾 – выход продукта, %;
α – содержание минерала в исходном питании, %;
β – содержание минерала в данном продукте, %.
Таблица 8.3
Результаты лабораторных опытов на электросепараторе
№
Наименование
Выход,
Содержание, % Извлечение, %
п/п
продукта
%
1
Проводники
2
Непроводники
3
Исходный
Таблица 8.4
Результаты лабораторных опытов по магнитной сепарации
проводников на сепараторе 138Т-СЭМ
№
Наименование
Выход,
Содержание, % Извлечение, %
п/п
продукта
%
1
Магнитная
фракция
2
Немагнитная
фракция
3
Исходный
- 50 -
Лабораторная работа № 9
Изучение работы феррогидростатического
анализатора ФГС-1
ВВЕДЕНИЕ
Принцип действия анализатора заключается в следующем.
Плоская камера, наполненная ферромагнитной жидкостью (она
представляет собой гетерогенный коллоидный раствор различных ферро– или ферромагнитных веществ в виде макроскопически однородной взвеси частиц твердого вещества размером 10-910-7м в какой-либо жидкости) находится между двумя скошенными полюсными наконечниками магнитной системы, градиент
магнитного поля которой направлен вниз. В результате взаимодействия неоднородного магнитного поля и ферромагнитной
жидкости происходит псевдоутяжеление последней пропорционально напряженности магнитного поля в данной точке пространства. Нижние слои жидкости, находящиеся в области максимальной напряженности, будут наиболее «тяжелыми», а
верхние слои – наиболее «легкими».
Если в камеру анализатора поместить материал, состоящий из
частиц с различной плотностью, то происходит расслоение материала. Каждая частица будет находиться в слое, плотность которого равна плотности частицы. Если камера имеет градуировку
распределения плотности по высоте при данной концентрации
ферромагнитной жидкости, напряженности, и градиенте магнитного поля, то опуская камеру, можно произвести послойный съем
классифицированного по плоскости материала.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ
В обмотке магнитной системы устанавливается ток 5 А.
Настроить график, зависимости H = f(x)от координаты точки
по высоте зазора, произведя замеры напряженности магнитного
поля в пяти равностоящих точках.
Определить магнитную восприимчивость среды, используемой в феррогидростатическом анализаторе.
- 51 -
Вычисляя по формуле плотность псевдоутяжеленной жидкости построить график зависимости ρэ от координаты точки:
ρэ = ρ +
μ0 (μ−1)𝐻grad𝐻
𝑔
.
(9.1)
В формуле (9.1) приняты следующие обозначения:
ρэ – плотность псевдоутяжелённой жидкости, г/см3;
ρ – плотность жидкости, г/см3;
g – ускорение силы тяжести, см/сек2;
𝜇 – магнитная проницаемость жидкости, см3/г;
𝜇0 – магнитная проницаемость вакуума,см3/г;
HgradH – градиент магнитного поля, Э/см;
Н – напряжённость магнитного поля, Э.
Расслоив в анализаторе пробу исследуемого материала, произвести его выгрузку по фракциям. Для этого камера анализатора
опускается на высоту, соответствующую расстоянию между
координатами граничных плоскостей выгружаемой фракции.
При опускании камеры, в нее подается смывная жидкость с
теми же свойствами (𝜇 и ρ), что и находящаяся в камере. Отсчет
высоты смещения производится по линейке, укрепленной на
торцевой стенке камеры анализатора.
Выделенные узкие фракции исследуемой пробы загружаются в
тяжелую жидкость соответствующего удельного веса. Например,
фракция 1,3–1,4г/см3 опускается в жидкость с удельным весом
1,4г/см3.
Эффективность выделения каждой фракции на анализаторе
определяется по формуле:
εi − εi
i =
∙ 100,
100 − γi
γβ
где εi = αi i – извлечение i-ой фракции в слой с расчётными
i
границами, %;
𝛾i – выход материала в расчётных границах, i-ой фракции, %;
βi – содержание i-ой фракции в её расчётных границах, %.
βi =
𝑃i − 𝑃i−0,1
100,
𝑃i0
- 52 -
где Рi – вес i-го продукта, всплывшего при контрольном расслоении в жидкости с i-ой плотностью;
Рi-0,1 – вес i-го продукта, всплывшего при контрольном расслоении в жидкости с плотностью i = 0,1.
Например, если контрольное расслоение i-го продукта ведется
в жидкости с плотностью 1,4, то i = 0,1 соответствует плотности
1,3 г/см3;
Рi0 – вес i-го продукта расслоения в анализаторе;
αi – содержание i-ой фракции в исходной навеске;
Рiω – вес i-ой фракции в пробе;
Р0 – вес пробы.
Построить график зависимости между i и высотой слоя жидкости в анализаторе.
Построить график зависимости HgradH от координаты точки
по высоте зазора, производя замеры напряженности магнитного
поля через каждый сантиметр.
Имея график зависимости плотности жидкости и HgradH от
высоты слоя, построить график зависимости плотности псевдоутяжеленной жидкости от HgradH.
Вычисляя по формуле
ρэ − ρ
𝜒ч =
𝑔 − 𝜒ж
𝐻grad𝐻
магнитную восприимчивость частицы χч построить график зависимости χчот HgradH.
Принятые обозначения в формуле:
χч – магнитная восприимчивость частицы, см3/г;
χж – магнитная восприимчивость жидкости, см3/г;
ρэ – плотность псевдоутяжеленнойжидкости в точке с параметрами магнитного поляHgradH, см3/г;
ρ – плотность жидкости вне магнитного поля, г/см3;
g – ускорение силы тяжести, см/с2.
Данные опытов и расчетов заносятся в табл. 9.1, 9.2, 9.3.
ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
1. Феррогидростатический анализатор ФГС-1;
2. Феррогидростатическая жидкость;
- 53 -
3. Навеска исследуемого материала (сильвинитовая руда);
4. Гауссметр;
5. Тяжелосредный аппарат с набором тяжелых жидкостей различной плоскости;
6. Весы и разновесы.
№ Координата χ, Напряженность
п/п см
магнитного
поля Н, Э
Таблица 9.1
Ρэ, г/см3
Н
=
𝑑𝐻
, Э/см
𝑑𝑥
Таблица 9.2
№ Удельный
п/п разделения
вес Рiω, г
𝛾iω, %
Таблица 9.3
№ x, Н,
п/п см Э
𝑑𝐻
,
𝑑𝑥
Э/см
𝑑𝐻
,
𝑑𝑥
Э2 /см
Н =
Ρэ, Рi0, Рi-0,1, βi, 𝛾i, εi,
г/см3 г
г
% % %
- 54 -
i, %
Содержание
Инструкция по технике безопасности ................................
Оборудование и материалы ..................................................
Лабораторная работа № 1
Исследования магнитных свойств и их взаимосвязи с
показателями обогащения сильно- и слабомагнитных руд ....
Лабораторная работа № 2
Исследование на обогатимость магнитным методом
сильно и слабомагнитных руд на соответствующих анализаторах с построением кривых обогатимости..........................
Лабораторная работа № 3
Изучение работы лабораторного полиградиентного сепаратора .......................................................................................
Лабораторная работа № 4
Исследование магнитной системы сепараторов ПБМ
для сильномагнитных руд ..........................................................
Лабораторная работа № 5
Излучение работы лабораторного индукционнороликового и ленточного сепараторов .....................................
Лабораторная работа № 6
Исследование величины зарядов минералов в поле коронного разряда и при трибоэлектризации перед электросепарацией ..................................................................................
Лабораторная работа № 7
Исследование влияния напряженности электрического
поля на технологические показатели электрического обогащения в поле коронного разряда ...........................................
Лабораторная работа № 8
Исследование электрической и магнитной сепарации
титано-цирконовых руд и минералогический анализ продуктов обогащения .....................................................................
Лабораторная работа № 9
Изучение работы феррогидростатического анализатора
ФГС-1 ...........................................................................................
- 55 -
3
5
8
19
24
26
32
36
40
44
51