ГРАВИТАЦИОННЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

 

Цель работы: Изучение процессов и аппаратов гравитационного обогащения полезных ископаемых, определение плотности, конечной скорости падения зерен в воде и коэффициента равнопадаемости минералов.

Аппаратура, оборудование и материалы:Технические весы; набор гирь; стеклянная измерительная труба; набор минеральных частиц (зерен) разной плотности; секундомер.

 

Общие сведения

Гравитационный метод обогащения основан на использовании различий в плотностях минералов, подлежащих разделению.

Гравитационные процессы имеют значительное распространение в практике обогащения руд черных, цветных и редких металлов и преобладающее значение при обогащении руд и россыпей благородных металлов, углей и других неметаллических полезных ископаемых.

Гравитационные процессы обогащения в зависимости от разделяющих сред классифицируют на:

- обогащение в тяжелых средах (разделение в суспензиях, имеющих плотность промежуточную между плотностями разделяемых минералов);

- отсадку (разделение минералов по плотности в пульсирующем потоке воды);

- обогащение в поле центробежных сил (разделение минералов по плотности в поле центробежных сил);

- концентрацию на столах (разделение минералов по плотности в тонком слое воды, текущей по наклонной плоскости);

- пневматическое обогащение (разделение минералов по плотности в пульсирующем воздушном потоке).

Гравитационные процессы применяют для обогащения углей широкого диапазона крупности от 0,5 до 300 мм. Наибольшее распространение получили отсадка и обогащение в тяжелых суспензиях. Пневматическое обогащение по технологической эффективности уступает мокрым процессам и применяется для легкообогатимых материалов крупностью до 75 мм и влажностью до 5%. Пневматическое обогащение применяют, в основном, в районах с суровым климатом.

Определение скорости свободного падения частиц в водной средеv_oможет быть произведено по формулам:

- Стокса(при размере частиц d < 0,1 мм)

 

                   м/с,                               (5.1)

где d - размер частиц, м;

d_т - плотность частиц, кг/м³;

- Аллена (при размере частиц 0,1 - 2 мм)

 

                                              (5.2)

 

- Риттингера (при размере частиц > 2 мм)

 

                                                  (5.3)

 

При этом в обогатительном аппарате нежелательно присутствие так называемых равнопадающих частиц. Равнопадающими называются частицы, имеющие различную плотность, но обладающие одинаковыми конечными скоростями падения в одной и той же среде. Отношение диаметров равнопадающих частиц называется коэффициентом равнопадаемости е:

 

                                                                                  (5.4)

при этом d₁ > d₂.

В соответствии с формулами (5.1 - 5.3) коэффициент равнопадаемости для частиц различной крупности определится из выражений:

- при размере частиц d < 0,1 мм:

 

                                                          (5.5)

 

- при размере частиц 0,1 < d < 2 мм:

 

                                                       (5.6)

 

- при размере частиц d > 2 мм:

 

                                                                (5.7)

 

Однако закономерности падения изолированной твердой частицы в неограниченной среде только частично освещают явления, наблюдаемые при процессах обогащения. При массовом движении частиц в обогатительных аппаратах (стесненное падение) возникают дополнительные сопротивления их движению вследствие трения частиц одна об другую и о стенки аппарата, столкновения частиц друг с другом, возникновения восходящих струй жидкости, вытесняемой падающими частицами. Эти дополнительные сопротивления снижают скорость падения частиц в среде. Снижение скорости падения частиц в среде учитывают коэффициентом k меньшим единицы:

 

                              v_ст= k×v_o                                      (5.8)

 

где v_ст - конечная скорость падения частиц в стесненных условиях, м/с;

v_o - конечная скорость свободного падения частиц, м/с.

Коэффициент k имеет переменные значения, зависящие от степени разрыхления материала, размера и плотности частиц (для угольных частиц крупностью 2-6 мм k_у = 0,18, для породных частиц той же крупности k_п = 0,36).

С учетом выражения (5.8) формулы для определения коэффициента равнопадаемости примут вид:

- при размере частиц d < 0,1 мм:

 

                                                       (5.9)

 

- при размере частиц 0,1 < d < 2 мм:

 

                                             (5.10)

 

- при размере частиц d > 0,2 мм:

 

                                                   (5.11)

 

Методика выполнения работы

1. Определить эквивалентный диаметр частицы. Для этого каждую частицу взвесить на аналитических весах, после чего при заданной плотности рассчитать эквивалентный диаметр по формуле

 

                                                                   (5.12)

 

где m - масса частицы, кг;

 δ - плотность частицы, кг/м³:

- кварцевой δ_к = 2650 кг/м³;

- породной δ_п = 2200 кг/м³;

- угольной δ_у = 1300 кг/м³.

Результаты расчета эквивалентного диаметра частицы занести в табл. 5.1.

 

 

Таблица 5.1 - Определение эквивалентного диаметра частицы

Материал	Масса частицы, г	Эквивалентный диаметр частицы, м
Уголь	mу1	-
	mу2	-
	mу3	-
	mу ср	dэу
Порода	mп1	-
	mп2	-
	mп3	-
	mп ср	dэп
Кварц	mк1	-
	mк2	-
	mк3	-
	mк ср	dэк

 

2. В зависимости от значения эквивалентного диаметра частицы выбрать формулу и рассчитать конечную скорость свободного падения (теоретическую). Результаты расчета занести в табл. 5.3.

3. Определить конечную скорость свободного падения кварцевых, породных и угольных частиц. Для этого исследуемая частица пинцетом вводится в измерительную трубу, заполненную водой ниже уровня воды, после чего пинцет разжимается. В момент прохождения частицей верхней метки включается секундомер, а при прохождении нижней – выключается. Конечная скорость свободного падения частицы определяется по формуле:

 

 

где H - расстояние между метками, м (H = 1 м);

  t - время прохождения частицей расстояния между метками, с.

Для каждой из исследуемых частиц экспериментальное определение скорости падения выполняется не менее трех раз. За конечную скорость свободного падения частицы принимают среднее арифметическое трех измерений. Результаты расчета занести в табл. 5.2.

4. Сравнить результата теоретических и экспериментальных исследований (табл. 5.3).

5.  Рассчитать коэффициенты равнопадаемости угольных и породных частиц для условий свободного и стесненного падения. Коэффициент равнопадаемости при свободном падении определяется из условия v_оу = v_оп  по формуле (5.7). Коэффициент равнопадаемости при стесненном падении определяется из условия v_{ст у}= v_стп  по формуле (5.11). Результаты расчетов занести в табл.5.4.

Таблица 5.2 – Экспериментальное определение конечной скорости

свободного падения частицы

Материал	Время, t, с	Конечная скорость, vэ, м/с
Уголь	tу1	-
	tу2	-
	tу3	-
	t ср	vэ у
Порода	tп1	-
	tп2	-
	tп3	-
	tп ср	vэ п
Кварц	tк1	-
	tк2	-
	tк3	-
	tк ср	vэ к

 

Таблица 5.3 – Сравнение экспериментальных и теоретических результатов определения конечной скорости свободного падения частицы

Материал	Конечная скорость свободного падения частицы, м/с		Относительная погрешность, %
	теоретич., vт	эксперим., vэ
Уголь	vт у	vэ у
Порода	vт п	vэ п
Кварц	vт к	vэ к

 

Таблица 5.4 - Коэффициенты равнопадаемости

Материал	Условия падения частиц в среде
	свободное, е	стесненное, ест
Уголь / Порода
Уголь / Кварц

 

Содержание отчета

В отчете по лабораторной работе должны быть приведены: наименование работы; цель работы; область применения гравитационного метода обогащения полезных ископаемых; основные процессы гравитационного обогащения полезных ископаемых; методика выполнения работы; результаты эксперимента в виде таблиц 5.1 - 5.4; выводы.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

 

---

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1519; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!