Методы выделения мономинеральных фракций

Содержание

Введение.3

Подготовкапроб к выделениюмономинеральныхфракций.4

Дробление4

Измелчение5

Отмучивание(обесшламливание)и выделениемонодисперсныхфракций6

Выделениеминералов поудельному весу7

Отсадка7

7

Концентрацияна столах7

Разделениепроб россыпейна винтовыхсепараторах9

Разделениев тяжёлыхжидкостях10

Разделениев микропаннере11

Выделениеминералов вмагнитномполе12

Общиесведения12

Простейшиеконструкциимагнитов13

Ленточныеи роликовыесепараторы13

Специальныеприемы магнитнойсепарации иэлектрохимическаясепарация14

Флотационноеразделениеминералов15

Общиесведения15

Флотационныемашины серийноговыпуска15

Основныефакторы, определяющие16

результатыфлотационногоразделения16

Использованиеизбирательнойрастворимости18

минераловв различныхреактивах 18

длявыделениямономинеральныхфракций18

Электрическиеметоды 19

Электростатическаясепарация19

Диэлектрическаясепарация 19

Разделениеминералов поформе зерен20

итрению, обеспыливаниеасбестов20

Разделениеминералов налипких поверхностях21

Доводкамономинеральныхфракций23

Рольи характерминералогическиханализов привыделениимономинеральныхфракций24

Заключение25

Списоклитературы26

Введение.

Методывыделениямономинеральныхфракций и применяемыепри этом приборыи аппаратымогут бытьиспользованыв геологическойслужбе и длядругих целей,на­пример, дляколичественногоминералогическогоанализа илидля предварительнойоценки обогатимостипробы. Эти методывклю­чают какчисто механические(отсадка, гравитация,флотация,электрическиеметоды сепарации),так и химические,основанныена избирательнойрастворимостиминералов. Взависимостиот поставленнойцели может бытьосуществленразличныйподход к полнотеизвлеченияминерала изпробы.

Кобогатительнымприемам, преследующимвыделениемо­номинеральнойфракции, неследует предъявлятьбольших требова­нийс точки зренияполноты извлечениянужного материала.Вполне достаточнознать, что вданной операциивыделяетсяне­обходимоепо весу количествоминерала. Вэтом смыслезадача исследователяоблегчается.Для количественногоминералогиче­скогоанализа, еслитребуетсяполное выделениеминерала изпробы, механическиеметоды сепарацииминералов могутбыть эффективнымитолько в случаеотсутствиясростков впробе. Поэтомуздесьособое значениеприобретаетподготовительнаястадия обработкипробы — дроблениеи измельчение,осуществляемыев целях раскрытия зерен от срастания минералов друг с другом.

минерала в работах такогорода является существенноважным.

Болееполное извлечениеминерала изпробы механическимиметодами можетбыть осуществленоприменениемразвитых схемобработкипробы.

Особоезначение опытработы минералогапо сепарациипроб приобретаетв случае трудноразделяемыхсмесей; здесьважно определитьнаиболее эффективныйметод разделения. Рекомен­дацииобщего характераимеются в книге,но в конкретныхслу­чаях онинуждаются в видоизменениях.

Подготовкапроб к выделениюмономинеральныхфракций.

Для получениямономинеральнойпробы желательнонабрать несколькокилограммовштуфных образцовнепосредственнона месторождении.Иногда удаетсянайти образцыпрактическичис­того минералавесом от несколькихсотен граммовдо несколькихкилограммов.В подавляющембольшинствеслучаев дляполуче­ниянеобходимогоколичествамономинеральнойфракции прихо­дитсявыделять ееиз пробы руды.При этом пробаподвергаетсядроблению,измельчениюи обогащению.

Степеньдробления иизмельченияпробы определяетсяхарак­теромвкрапленностиминерала инеобходимостьюраскрытиями­нераловот взаимногосрастания.Естественно,что тонковкрапленныеруды представляютсобой неблагоприятныйобъект длявыде­лениямономинеральныхфракций, таккак требуетсяочень тон­коеизмельчение,а обогащениетонкозернистогоматериалазатруд­нено.

Ещелучше последующиеобогатительныеоперации производитьс зернами узкогокласса крупности.С этой цельюизмель­ченныйматериал просеиваетсяна ситах, и дляопытов беретсякаждый классв отдельности.Рассев производитсяс помощьюме­ханическогоситового анализатора.

Дробление

Начальноедробление пробыосуществляетсяв щековых дро­билках.Для первогоприема дробленияочень удобнойявляется щековаядробилка ЩДС-4(табл. 1).

Табл. 1

Последробленияцелесообразнопроверитьвозможностьсокра­щенияпробы. Еслиисходный веспробы превышаетрасчетный, тоотсев грохотаи продукт дробилкиперемешиваюти квартуют,сбрасываяв запасчасть пробы.Сокращениевеса пробы,если это необходимо,можно провестии на стадиипоследующегодроб­ленияпробы, однакопри этом надоучесть, чтодробильноеобо­рудованиебудет излишнеперегружено.

Следующаястадия дробленияосуществляетсяна щековыхдро­билкахмалых размеров(см. табл. 1) илина большихвалковых дробилкахтипа ДВГ-2 (табл.2). Последниеболее производи­тельны,и им следуетотдать предпочтение.

Табл. 2

Измелчение

Пробыс размеромзерен мельче1 ммизмельчаютв мельни­цахили на дисковыхистирателях.В последнеевремя получилираспространениемельницы споворотнойосью.

Измельчениематериалавсухую сопровождаетсяпылеобразованиеми связано какс необходимостьюусиленнойвентиляциипомещения, таки с потерямичасти пробыс пылью. Примокром измельчениииногда возникаетнеобходимостьв просушкеизмель­ченногоматериала, чтопри большомвесе пробыможет создатьв лабораторныхусловиях значительныетрудности.Однако еслипосле измельченияматериал пробыпоступает наконцентрацион­ныестолы для выделениятяжелой фракции,необходимостьв сушке сразупосле измельченияотпадает, имокрое измельчениеоказывается наиболее удобным.

Измельченнаяпроба (по классамили полностью)поступает наразделительныеаппараты длявыделенияинтересующихис­следователяминералов.

Отмучивание(обесшламливание)и выделениемонодисперсныхфракций

Глинистыеминералы выделяютв отдельныефракции пораз­мерам зерен.Это разделениеможет бытьвыполнено встаканах, конусахи в специальныхклассификаторах.

Привыделениифракций различнойкрупности встаканах пользуютсяметодом, разработаннымСабаниным. Этотметод за­ключаетсяв периодическомвзмучиваниив воде навескимате­риалаи сливе (спустяопределенное,заранее рассчитанноевремя) частинавески, неуспевшей осесть. Сокращая время оседания, выделяютв слив все болеекрупные зерна.Слив осуществляютс помощью сифонаспециальнойконструкцииРасчет вре­мениоседания длячастиц размеромме­нее dмм ведутпо формуле:

Ускорениеоперации выделенияфракций можетбыть достигнутопри использованиивосходящегопотока воды,например вшламовых конусах.

Болееудобен специальныйаппарат, сконструированныйв лабораторииобогащенияКазИМС. В немимеется возможностьполучать одновременнопять фракцийзерен (табл.5). Этот приборвыпускаетсясерийно подмаркой «АДАП»(рис. 12)

Разделениематериала нафракции зеренразличнойкрупности вэтом аппаратеотличаетсябыстротой,стабильностьюи достаточнойточностью.

Выделениеминералов поудельному весу

Отсадка

Засчет различнойскорости падениязерен в водеминералы снижним пределомкрупности зерендо 0,2 (0,15) мм можнораз­делитьотсадкой. Разделениеосуществляетсяв восходящемили попеременно восходящем и нисходящем потоках воды.

Припадении зернав воде оно сначаладвижетсяравноуско­ренно,а затем, в результатесопротивленияводы, — равномерно.Скорость равномерногосвободногопадения зернав спокойнойводе называетсяконечной скоростью.Конечная скоростьзависит отформы, размераи удельноговеса зерна.Численно онаравна

Зернадвух минералов,имеющих разныеудельные весаи па­дающиев воде с одинаковойскоростью,называютсяравнопадающими.

В восходящей струе воды зерна каждогокласса будутрасслаиваться.Если изменитьна­правлениепотока воды на нисходящее, то па­дение зерен будет приводить кеще большемурасслоению, так как более тяжелые зерна будут падать быстрее легких. Такой переменновосходяще-нисходящий поток создается в отсадочных машинах снеподвижнымрешетом.

Влабораторныхусловиях используетсяотсадочнаямашина НИГРИЗолото,состоящая издвух последовательнорасположен­ныхотсадочныхящиков. Легкаяфракция первогоящика посту­паетво второй, гдеперечищается.В каждом отсадочномящике имеетсяшток с поршнем.

Концентрацияна столах

Вцелях выделенияминералов вотдельныйпродукт из проб

большоговеса проводятгравитационноеобогащениена концен-

трационныхстолах.

Наиболее распространены лабораторные столы, выпускаемые

Механобром. Разделение исходной пробы производят на две

части— одну, представленнуютяжелыми минералами(удельный

вес=3),и другую — болеелегкими. Настоле выделяетсятакже

средний,промежуточныйпродукт.

Иногдацелесообразновыделенныефракции перечистить.Со-став и качествовыделенныхпродуктовконтролируютсяпросмот­ромпод бинокуляром.При этом необходимовыяснить следующиеобстоятельства:1) произошла ликонцентрациянужного мине-ралав одном из продуктовстола; есликонцентрацияне имела местаиз-за отсутствияв пробе свободныхзерен минерала,вести обработкуболее мелкихклассов илидополнительноизмельчитьпробу; 2) установить,какие минералысовместновыделилисьв данную фракцию;3) много ли зереннужного минераланаходится всростках сдругими минералами;если это так,то нужно илиперейти наобработку болеемелких зеренисходной пробы,или же доизмельчитьполученныйпродукт и сновапропуститьего на столе.

Приобогащенииматериала наконцентрационномстоле раз­делениеминералов поудельному весупроисходитв результатеДействия двухсил: инерциизерен при движенииих вдоль стола(это движениеобеспечиваетсякачанием декистола) и поперечнойсмывной силыводы. Характеркачания декистола таков,что движениевперед осуществляетсяплавно, а возвратное— резко. Этимобеспечиваетсянепрерывноепоступательноедвиже­ние зеренвдоль нарифлений(планок). Небольшойпоперечныйнаклон столаи боковая подачаводы вызываетснос болеелегких зерен,в результатечего на столеобразуетсявеер продуктов.

Накороткой разгрузочнойстороне столасобираютсяболее тяжёлыезёрна, а на длинной– лёгкие. Расставляяпод кромкамистола приемники,можно собратьв них различныечасти веера.

Разделениепроб россыпейна винтовыхсепараторах

Длявыделениятяжелой фракции из проб россыпей удобны винтовые сепараторы. Лабораторная модель винтового сепаратора(из комплектаполевой обогатительнойлабораторииПОЛМ) показанана рис. 18. В воронкузагружаетсянавеска, размешаннаяс водой.

Выделениеполосы минераловтяжёлой фракцииначи­наетсяв конце первого,начале второговитка (у сепаратора«ПОЛМ» — четыревитка). Выгрузкафракции осуществляетсячерез отверстиев дне желоба (на рис. 19 перекрыторезиновойпробкой), алёгкой- на сливе с желоба.

Разделениев тяжёлых жидкостях

Общиесведения. Разделениеминералов втяжелых жидкостях(в тех случаях,когда оно оказываетсявыполнимым)отличаетсяот всех другихметодов разделения,применяемыхпри выделениимономинеральныхфракций, высокойэффективностьюразделения,чистотой получаемыхфракций, сравнительнойпросто­тойи несложнойаппаратурой.

Всвязи с дороговизнойприменяемыхв этом методетяжелых жидкостейсчитается, чтоминералы следуетподвергатьразделе­ниюна доводочнойстадии, когдаосновная массаненужных ми­нераловуже удаленаиз пробы, илив том случае,когда другиеметоды разделенияне дают эффекта.

Разделениеминералов втяжелых жидкостяхпроизводитсяпо их удельнымвесам. Минералытяжелее жидкоститонут, а болеелегкие всплывают.Практическив результатеразделениянавески в тяжелойжидкости получаютдва продукта— всплывшуюи по­тонувшуюфракции. Однакоиногда небольшаячасть зеренна­вески имеетудельный вес,равный удельномувесу жидкости,в результатечего эти зернаравномернораспределяютсяпо всему объемужидкости ичастично загрязняютпотонувшуюи всплыв­шуюфракции. Количествоэтой третьейфракции в большинствеслучаев настольконезначительно,что при подсчетерезультатовразделенияим пренебрегают.

Взависимостиот вязкостижидкости, размераи удельноговеса зеренразделениепроисходитс той или инойскоростью. Чемвыше скоростьоседания (всплывания)частиц в жидкости,тем быстреепроисходитразделение.Скорость осаждениязерен в тя­желыхжидкостях прямопропорциональнаразности междуудельным весомзерна и жидкости,силе, под действиемкоторой происходитосаждение, иобратно пропорциональнавязкости жид­кости:

В зависимостиот размеразерен, разностив удельныхвесах жидкостии разделяемыхминералов, атакже вязкостижидкости применяютразделениепростым отстаиванием(в стаканах,дели­тельныхворонках и т.д.) и центрифугальноеразделение(в пе­риодическии полунепрерывнодействующихцентрифугах).

Тяжелыежидкости,используемыедля разде­ления.Набор тяжелыхжидкостей,которые могутбыть исполь­зованыв работе, довольнообширен, однакопрактическоеприме­нениев лабораторныхусловиях получилитолько некоторыеиз них. Все онив большей илименьшей степениядовиты.

Разделениев микропаннере

Длявыделениямономинеральныхфракций изнавесок малоговеса Л. Д. Мюллеромбыл предложенмикропаннер,представ­ляющийсобою модификациюконцентрированногостола, у кото­рогодека свободнаот нарифленийи имеет V-образноесечение (рис.30). Дека закрепленахомутикамина вале, вдолькоторого онавибрирует отспециальногоприводногоустройства.

Выделениеминералов вмагнитном поле

Общие сведения

В минералогиивсе минералыпо их магнитнымсвойствампри­нято делитьна четыре группы:сильномагнитные,притягиваю­щиесяобычным постоянныммагнитом;среднемагнитные,отде­ляющиесяэлектромагнитомпри небольшойсиле тока;слабомаг­нитные,отделяющиесяэлектромагнитомпри большойсиле тока, инемагнитные(табл. 10).

Дляразделенияминералов помагнитнымсвойствамприменя­ютсяпростые магниты,универсальныепостоянныемагниты сис­темыСочнева, электромагнитысистемы Окунева,типа БИТ и маг­нитныесепараторы.

Простейшиеконструкциимагнитов

Универсальныймагнит А. Я. Сочневамарки С-5 (рис.31) имеет четырерабочих зоны(полюса) и позволяетвыделять четыремагнитные фракции: сильномагнитную (магнетитовую),среднемагнитную(ильменитовую),слабомагнитную(гранат-вольфрамитовую)и очень слабо­магнитную (монацитовую).

Для разделенияминералов ихрассыпаюттонким слоемна стекле ипоочереднокаждым полюсом,начиная отсамого слабого,выделяют минералыразличнойвосприимчивости.

О. В. Щербакпредложилконструкциюпостоянногомаг­нита иэлектромагнита,где примененовращениемногополюсныхпостоянныхмагнитов илинаконечниковна сердечникахэлектромагнита относительно неподвижного распределительного устрой­ства «улитки», укрепленной на основании магнита. Смесь минералов и магнитнаяфракция двигаютсяпо двум изолированнымканалам, которыеобразуютсяв полости улиткитонкой перегородкой.При движениисмеси ми­нераловот бункерамагнитныеминералыпритягиваютсязубцами магнитак внутреннейстенке улиткии поднимаютсявверх по кругу,перемещаясьв сторону выходногоканала. Приэтом происходити одновременнаяочистка минералов.

По даннымавторов, магнитнаяфракция выделяетсяиз смеси практическиполностью, имагнит в силунепрерывностидействия являетсявысокопроизводительным.

Ленточные ироликовыесепараторы

Магнитнаясепарация влабораторияхможет проводитьсяме­ханическина сепараторахразличнойконструкции.Ленточныйла­бораторныйсепараторприспособ­лендля разделениямелкозернистогоматериала.

Более удобенроликовыйэлектромагнитныйсепаратор,образует магнитноеполе напряженностьюдо 12 тыс. э. Онможет бытьиспользовандля разделенияслабомагнитныхминералов.

Специальныеприемы магнитнойсепарации иэлектрохимическаясепарация

Методпрокаливания.Прокаливаниев окислительныхили восстановительныхусловиях можетизменять магнитнуюпро­ницаемостьнекоторыхжелезосодержащихминералов ив комби­нациис магнитнойи электромагнитнойсепарациейспособство­ватьих выделению в мономинеральные фракции.

Электрохимически– магнитнаяи электрохимическаясепарацияминераловприменяютсяв тех случаях,когда удельныевеса минераловслишком высокидля разделенияв тяжелых жидкостях.

Эти методысепарацииминераловоснованы наразличииэлектропроводностиминералов.Минералы поспособностипро­водитьэлектрическийток условноделятся на тригруппы: непро­водники,полупроводникии проводники(табл. 13). Величиныудельногосопротивлениядаже у одногои того же минераламо­гут значительноколебатьсяв зависимостиот примесей(железо, марганеци др.).

Методэлектрохимически-магнитногоразделениянепроводя­щихминералов отминералов-проводниковпредложен X. С.Вин-центом. Наповерхностиминералов-проводниковэлектрохими­ческимметодом наноситсяжелезная пленка,придающаяминера­ламмагнитныесвойства, благодарячему их можнооттянуть магнитом.

Выделениесияьномагнитныхминералов вбегущем магнитномполе

было предложеноВ. И. Кармазиными В. В. Крутий.С. С. Лапинымна этом же принципебыл сконструировангидромагнитофугальныйанализатордля магнетитовыхпроб.

Названиеприбора обусловилосочетаниемокрой магнитнойсепарации сцентрифугальнымсгущением еёпродуктов.

Флотационноеразделениеминералов

Общие сведения

Разделениеминеральныхсмесей флотационнымметодом про­исходитв результатепреимущественногоперехода в пенуодних минералов(плохо смачиваемых),с оставлениемв подпенномпро­дукте других (хорошо смачиваемых).

Для успешногопроведенияфлотационногоразделениямине­раловнеобходимопользоватьсядостаточнохорошо подобраннымсочетаниемфлотационныхреагентов.

Флотационныереагенты-собирателисоздают илиусиливаютгидрофобность(несмачиваемость)поверхности;их действиеуси­ливаетсяв присутствииреагентов-активаторов.Флотационныереагенты-подавителисоздают илиусиливают,гидрофильность(смачиваемость)поверхностиминерала.Флотационныереагенты-регуляторыобеспечиваютили усиливаютизбирательноедействие собирателей,подавителейи активаторовна поверхностиразлич­ныхминералов.Наконец,реагенты-пенообразователиоблегчаютсоздание обильнойи достаточноустойчивойпены.

Флотацияосуществляетсяв аппаратахразличнойконструк­ции,общим признакомкоторых являетсявозможностьсозданияводо-воздушиойсмеси с еепоследующимрасслоениемна пенный инепенный продукты.Во флотационныхмашинах, описываемыхниже, имеетсявращающийсяимпеллер,засасывающийвоздух в пульпу.К воздушнымпузырькамприлипаютгидрофобизирован-ныесоответствующимиреагентамиминеральныезерна. Ониподы­маютсяпузырькамина поверхностьванны, где образуетсяпена, снимаемаяпо мере накопления.

При флотационномразделенииминеральныхсмесей могутбыть достигнутыдостаточновысокие - количественныепоказа­телиразделенияминералов. Этоотносится неко всем возможнымв практикеминералогическогоанализа случаям.

До последнеговремени флотациямало применяетсядля выде­лениямономинеральныхфракций; еевозможностиоценены геоло­гаминедостаточнополно. В качественаиболее яркогопримера преимуществфлотационногометода упомянемо выделениислюды из гранитовфлотацией среагентамиИМ-11 или АНП, когдаудается простымприемом выделитьслюду в достаточночистый про­дуктв самом началеобработкипробы. Выделениеталька, молиб­денитаи ряда другихминералов,осуществляемоефлотациейдостаточноселективно,заставляетсчитать этотметод выделениямономинеральных фракций исключительно перспективным.

Флотационныемашины серийноговыпуска

Наиболеестарой конструкциейявляется камерас разделен­ными по вертикали агитационными и отстойными отделениями.

Флотационнаямашина (ФЛ) стакой камеройв исполнениизавода «Геоприборцветмет» показана нарис. 40. Она состоитиз камеры 1, вкоторой вращаетсяимпеллер 2,укреплен­ныйна валу 5, в подшипниках6 и стойке 3. Креплениекамеры к стойкеосуществляетсявинтом 4. Перегородкане доходит додна.

Вращениемешалки в камереосуществляетсяременным приводомот мотора 8 черезступенчатыешкивы 7 и 9 и блоки10. Направ­лениевращения подбираетсяс таким расчетом,чтобы обеспечитьциркуляциюпульпы по часовойстрелке. Приэтом пульпаиз отстойной камеры, опускаясь вниз, проходитчерез нижнюющель, насыщаетсявоздухом вагитационномотделении ивыбрасываетсяв отстойноеотделение черезверхнюю щельпод козырьком.Воздушныепузырьки образуютслой пены, кото­рыйпо мере образованияснимаетсяскребком. Козырекслужит для предохранения пены от разрушения струей пульпы.

Основные факторы,определяющие

результатыфлотационногоразделения

1. Гранулометрическаяхарактеристикамате­риала. Чем более раскрытызерна мине­раловв навеске, темболее высокиколичественныеи качествен­ныерезультатыразделения.Однако улучшениераскрытиямине­раловне следуетпроизводитьза счет переизмельчения.

2. Реагентныйрежим являетсянаиболее важнымфактором, влияющимна результатыфлотации. Дляразделениякаждой даннойсмеси минеральныхзерен долженприменятьсясвой реа­гентныйрежим (наборфлотореагентов,количествои порядок ихдозировки, атакже время,необходимоедля перемешиванияпульпы с реагентами).

3. Важным условиемуспешногоразделенияминералов вомногих случаяхявляется поддержаниеопределеннойщелочности(кис­лотности)пульпы, характеризуемойвеличиной рН.

4. Плотностьпульпы необходимоподдерживатьв интер­вале25—30% твердогопродукта, хотяв ряде случаеви более разжиженныепульпы могутдать хорошиерезультаты.

5. Аэрацияпульпы (насыщениепульпы воздухом)в ряде случаевможет значительноповлиять нарезультатыфлотации. Некоторыеминералы длясвоей флотациитребуют повышеннойаэрации пульпы,но такой минерал,как ильменит,наоборот, тре­буетинтенсивногоперемешиваниябез повышенногозасоса воз­духа.

6. Время флотациидля различныхреагентныхрежимов и флотируемыхминераловразлично иколеблетсяот 3 до 30 мин иболее. Чрезвычайноважно в ходефлотацибнногоопыта после­довательнособирать пенув различныеприемники,поскольку, какправило, качествопенного продуктаменяется вовремени. После­дующимпросмотромпод бинокуляромопределяют,какие частимогут бытьобъединены.

Использованиеизбирательнойрастворимости

минералов вразличныхреактивах

для выделениямономинеральныхфракций

Притесном прорастанииодного минералав другом, еслимеханическимиметодами разделитьих не удается,а раствори­мостьэтих минераловв различныхкислотах илищелочах раз­лична,один из минераловсмеси можнополучить вчистом виде,растворив вседругие. Растворимостьзависит отприроды мине­ралаи растворителя.Она обычноповышаетсяпри повышениитемпературы.

На разложениеминерала кислотамибольшое влияниеоказы­ваетсостояниеполучающихсяв результатереакции продуктов.

Разложениеидет особеннохорошо в случаеобразованияга­зообразнойфазы (H2S, СО2, Сl2 идр.) и легкорастворимойсоли металла(хлорида, сульфатаи т. п.). Наоборот,появление вка­чествеконечногопродуктатруднорастворимойсоли сильноза­трудняетреакцию разложения.Выпадая в видетвердой фазы,осадок покрываетминерал труднорастворимойпленкой и изоли­руетего от дальнейшегодействия реагента.

Нередкопроисходитчастичноеразложениеминераласопровождающеесяодновременнымвы­падениемновообразованияв виде труднорастворимогоосадка

(например:SiO2,РbС12, WO3 и др.), частов коллоидномсостоянии.

Для избирательногоразложенияминералов можноиспользоватьсильные кислотыкак в чистомвиде, так и ввиде смесей,а также сильныещёлочи.

Электрическиеметоды

Электростатическаясепарация

При электростатической сепарации минералы разделяютсяв зависимостиот их проводимости Механизмсепарации можнопредставитьсебе следующимоб­разом. Всеминералы вэлектростатическомполе поляризуютсяи притягиваютсяк электроду.Частицы непроводящихминераловосаждаютсяна электроде,а частицы проводящих— передают свойзаряд электроду,заряжаютсяодноименнос электродоми отталкиваютсяот него. Еслисмесь минеральныхзерен загружа­етсяв сепараторв пространствомежду двумяэлектродами,ближе к одномуиз них, выполненномув виде вращающегосяме­таллическогобарабана, тонепроводящиеминералы увлекаютсяповерхностьюбарабана имогут собиратьсяв отдельныйприем­ник, еслиих счищать сэтой поверхности,а проводящие— оттал­киваютсяот барабанаи улавливаютсяв другой приемник.Под­ставивмежду этимидвумя крайнимиприемникаминесколькодру­гих, можнополучить фракцииминералов сосреднимихарактеристикамипроводимости.

На проводимость минералов влияют и различные примеси. Поэтомуодни и те жеминералы, полученныес разных месторождений,а иногда и сразличныхучастков одногои того же месторождения,могут вестисебя при электрическойсепарациипо-разному.

Диэлектрическаясепарация

Диэлектрическаяпроницаемостьявляется однойиз важных физическихконстант минералов,не проводящихэлектрическоготока.

Принципразделенияминералов подиэлектрическойпроницае­мостизаключаетсяв следующем.В сосуд наливаютжидкость сдиэлектрическойпроницаемостью( ε ), равной среднейвеличинепроницаемостиразделяемыхминералов.Затем в этотсосуд засы­паютсмесь минералови вставляютэлектроды,вмонтированныев эбонитовыйпатрон. Концыэлектродовприсоединенык вторич­нойобмотке трансформаторас переменнымнапряжением.При прохождениитока минералыс высшей диэлектрическойпроницае­мостьюотталкиваютсяк электродам,а минералы снизшей ди­электрическойпроницаемостьюотталкиваютсяот них. Возникаю­щаясила притяженияили отталкиванияравна:

где εср и εм— диэлектрическая проницаемостьсреды (жид­кости) и минерала;

Е — напряженностьэлектрическоготока;

dE/dl – градиентего измененияпо длине l;

r – размер зерна.

Разделениеминералов поформе зерен

и трению, обеспыливаниеасбестов

Смесь зерен,резко отличающихсяпо форме, можноразделить наспециальныхгрохотах. Различаютпластинчатую,продолговатую,угловатую иокругленнуюформу зерен.

Зерна минераловв зависимостиот их формыведут себя припросеиваниипо-разному.

Для лучшегоразделенияна грохотеотверстиямна ситах придаютособую форму,например, щелевидную,овальную,ромбиче­скуюи т. д.

Разделениезерен по формеможет бытьхорошо выполненои на вибрирующихнаклонныхплоскостях.Хотя на виброплоскостиразделениепроисходитглавным образомпо различиюв коэффи­циентахтрения разныхминералов, вряде случаевтакие плос­киезерна, как услюды, хорошоотделяютсяот более округлыхзерен минеральныхпримесей. Разделениеведется всухую.Эффек­тивностьразделениязерен на виброплоскостиувеличивается,если плоскиезерна обладаютбольшим коэффициентомтрения о по­верхностьплоскости, чемокруглые.

Разделениеминералов налипких поверхностях

Г. А. Коц и Е.В. Рожкова предложилиметод центробеж­ной сепарации минералов на липких поверхностях, который в рядеслучаев обеспечиваетвысокую избирательностьразделениядля мелких идаже мельчайшихфракций. Этотметод основанна различияхв смачиваемости минералов водой. Извлечениеобус- ловливаетсяизбирательнымзакреплениемзерен на неподвижнойлипкой поверхности.Соприкосновениезерен минераловс липкой поверхностьюосуществляется под действием центробежныхсил, величинакоторых значительнопревышает силытяжести обраба­тываемого зерна. Процесс сепарации зависит от состава мази,температурыводы и скоростивращения импеллера,а также от рядаиспользуемыхпри флотацииприемов: применениереагентов-чсобирателей,депрессоров,регуляторови др. Простейший прибор для сепарации на липких поверхностях(рис. 60) состоитиз фарфоровогостакана емкостью100 см3, внут­ренняяповерхностькоторого покрыталипкой мазью.В стакане с помощью укрепленногона штативемотора вращаетсявал с импеллером.Мазь наноситсяна дно и стенкистакана в расплавленном состоянии медленным враще­ниемпоследнегов наклонномположении споследующимслива­ниемизбытка мазив другой сосуд.Стакан заполняетсяводой и устанавливаетсяв чашке с плоскимдном.

Навеска руды(500—1000 мг), предварительноувлажненная,засыпаетсячерез загрузочнуюворонку в стаканпри вращенииимпеллера. Вслучае необходимостив стакан одновременнодобав­ляютсяфлотационныереагенты,воздействующиена смачивае­мостьминераловводой. После1—2 мин агитацииплохо смачи­ваемыйводой концентратприлипает кодну и к стенкамстакана.

Не прилипшиечастицы (хвостыопыта) вымываютсяиз ста­канав подставленнуючашку. Послеокончания опытасодер­жаниестакана сливаютв ту же чашкус хвостамиопыта. Ста­каннагревают длярасплавлениямази, при этомбольшая частьзерен оседаетна дно. Затемжидкую мазьсливают в сосудчерез сито 74мк. Оставшиесяв стакане и насетке зернаминераловобезжиривают растворителями (эфир или бензин).

Доводка мономинеральныхфракций

Доводкамономинеральныхфракций осуществляетсяотбором зерен-примесейпод бинокуляром.Отбор зеренпод бинокуляромможет обеспечитьполучениенавески, содержащейдо 98—100% одногомине­рала.Существеннымнедостаткомэтой операцииявляется ее низкая производительность,это очень кропотливаяи малопроизводительнаяоперация.

Для отбораматериалпредварительнорассеиваетсяна узкие классы.

Для ускоренияотбора подбинокуляромиспользуюттрубочки-ловушки.

Для зеренразличныхклассов крупностипод­бираюткапиллярныенаконечникиразличногодиаметра. Есливстречаютсяслучайныезерна, не влезающиев данный капилляр,то их простовакуумом притягиваютк нему и выносятв сторону.Эффективностьотбора подбинокуляромвозрастаетс увеличе­ниемразмера зерен.Отбор становитсясовсем малоэффективнымдля классовменее 50 мк. Внекоторыхслучаях возникаетнеобхо­димостьв перечисткеотобраннойфракции повторнойоперацией, чтоснижает производительность.

Роль и характерминералогическиханализов привыделениимономинеральныхфракций

При выделениимономинеральнойфракции изпробы горноймассы необходимоубедиться, чтонужный минералприсутствуетв пробе; необходимотакже в ходевыделенияконтролироватьрас­пределениеэтого минералапо продуктамобогащения.

Химическиеи спектральныеанализы невсегда обеспечиваютполучениенеобходимыхданных вовремя.Зачастую длительностьэтих видованализов исключаетвозможностьих использованиядля контроляопераций разделения,особенно приналадке раз­делительногоаппарата, когданеобходимосразу иметьданные о качествеполучаемыхпродуктов.

Наиболееприемлемымвидом анализадля наших целейявля­ютсякачественныеи количественныеминералогическиеопределе­ния.

Минералогическиеанализы должныпредшествоватьвыделе­ниюмономинеральныхфракций. Напредварительнойстадии из характерныхобразцов пробыизготовляютсяпрозрачныеи не­прозрачныешлифы. Просмотромэтих шлифовустанавливаютналичие в пробетех или иныхминералов,характервкраплен­ностирудных минералови степень ихвзаимногосрастания. Входе макроскопическогопросмотраобразцов и приизучении шлифовпод микроскопомможет быть вобщих чертахопределенасхема подготовкипробы к обогащениюи намечен порядокобра­боткипробы различнымиразделительнымиметодами.

В некоторыхслучаях ужена стадиипредварительныхминера­логическиханализов можетбыть выявленабесполезностьобога­тительнойобработки пробыдля получениямономинеральнойфракции. Признакаминевозможностивыделениячистого мине­ралаявляются:

а) эмульсионная вкрапленность минерала, исключающая его раскрытиев ходе дробленияи измельчения;

б) взаимноетонкое прорастаниеминералов, например, суль­фидовдруг в друге;в этом случаеречь может идтио полученииколлективногосульфидного концентрата, а не отдельных минералов, илиже о примененииизбирательногорастворенияв кис­лотахили щелочах;

в) широкоеразвитие вторичныхпроцессов,изменившихпер­воначальныйхарактер строенияи состава минерала:выветрелость,глубоко прошедшееповерхностноеокисление ит. д.; осо­бенноподверженывторичнымпроцессам такиеминералы, какмолибденит(повеллитизация)и другие сульфиды,кальциевыесиликаты (карбонатизация) и т. д.

Заключение

Техникавыделениямономинеральныхфракций непрерывносо­вершенствуется.Описанные вышеметоды и аппаратура,применя­емаядля этих целей,еще не являютсядостаточносовершеннымидля выделенияминералов излюбой их смеси.Особые затруднения,которые покане могут бытьпреодоленыиспользованиемчисто механическихметодов, возникаютпри выделениитонкозернистыхминералов. Дляэтих случаевостается приемлемойтолько мето­дикаизбирательногорастворенияотдельныхминералов.Однако не всегдаудается подобратьизбирательнодействующийреактив. Труднопреодолимойостается проблемаполучениясовершенночистых минералов,хотя в рядеслучаев приизучениивеществен­ногосостава именнок этому стремитсяисследователь.Для окон­чательнойочистки мономинеральнойфракции частоприходитсяприбегать (назаключительнойстадии работы)к отбору посто­роннихзерен подбинокуляром.Эта операцияочень трудоемкаяи утомительная,даже если приэтом используютсятакие приспо­собления,как специальныетрубочки-ловушки.

Задачейисследователей,работающихнад усовершенствова­ниемметодов выделениямономинеральныхфракций, с моейточки зрения,является разработкаспособов тщательнойочистки выделяемогоминерала отзерен-примесей,способов, эффективныхне только сточки зрениякачества получаемогопродукта, нои с точки зрениябыстроты инаибольшеймеханизацииоперации. Важнымиостаются работыпо изысканиюизбирательныхраство­рителей,поскольку онимогут значительноснизить нижнийпредел крупностизерен минералов,выделяемыхв настоящеевремя в мономинеральныефракции.

На существующемуровне наиболееперспективной,по моему мнению,является методикавыделенияминералов изих смеси в тяжелыхжидкостях спомощью центрифуг.Вместе с темздесь мы сталкиваемсяс рядом неясныхвопросов. Преждевсего следуетотметить отсутствиедостаточнодешевых и неядовитыхжидкостей сбольшим удельнымвесом (более3,5).

Сделано ещедалеко не всевозможное длясоздания мощныхэлектромагнитныхсепараторов,производительностьюв несколькокилограммовнавески в часс тонкой регулировкоймагнитногополя при напряженностипоследнегодо 20 тыс. э и более.

Лабораториивыделениямономинеральныхфракций нужда­ютсяв достаточнопроизводительномоборудованиидля сухогоизмельчения.

Следуетполагать, чтоотмеченныенедостаткив самое ближай­шеевремя будутустранены, ироссийскаягеологическаянаука, по правуявляющаясяведущей в мире,получит возможностьсделать ещеодин шаг впередв деле комплексногоизучения полезныхископаемыхнашей Родины.

Список литературы

1. Г. С. Бергер,И. А. Ефимов «Методывыделениямономинеральныхфракций» Москва1963г.

2. «Методыминералогическихисследований»- Справочникпод редакциейГинзбург А. И.Москва 1985г.

3. www.scgis.ru

Министерствовысшего образованияРоссийскойФедерации

Воронежскийгосударственныйуниверситет

Геологическийфакультет

Кафедраминералогиии петрологии

КУРСОВАЯРАБОТА ПО МИНЕРАЛОГИИ

Тема:

«Методывыделениямономинеральныхфракций»

Выполнил: ВеретенниковД. А.

Руководитель:Буковшин В. В.

ВОРОНЕЖ 2004