Методика выполнения работы. 1. Определить эквивалентный диаметр частицы
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 δк = 2650 кг/м3;
- породной δп = 2200 кг/м3;
- угольной δу = 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 vоу = vоп по формуле (5.7). Коэффициент равнопадаемости при стесненном падении определяется из условия vст у= vстп 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
ФЛОТАЦИОННЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Цель работы: Изучение флотационного метода обогащения полезных ископаемых, конструкций флотационных машин, экспериментальное определение краевого угла смачивания минералов и исследование флотируемости угольного шлама крупностью 0-0,5 мм.
Аппаратура, оборудование и материалы:Прибор Ребиндера; шлифы минералов; лабораторная флотомашина механического типа с объемом камеры 500 см3; технические весы; набор гирь; секундомер; сборники для продуктов флотации; совок для отбора проб; угольный шлам крупностью 0 – 0,5 мм; флотореагенты (собиратель ААР, вспениватель Т-66).
Общие сведения
Флотационный метод обогащения полезных ископаемых основан на использовании различий в естественной или создаваемой реагентами смачиваемости минералов. Мерой смачиваемости минералов является краевой угол смачивания. Краевой угол смачивания- это угол, образованный поверхностью раздела двух фаз с третьей. Краевой угол принято измерять через жидкую фазу (рис. 6.1).
 |
Экспериментальное определение краевого угла смачивания производят на приборе Ребиндера (рис. 6.2).
 |
Выражение для определения краевого угла смачивания имеет вид:
.
Флотируемость минералов объясняют на основе теории гидратных слоев. Гидратный слой состоит из упорядоченных диполей воды, находящихся на границе раздела двух фаз. При большой толщине гидратного слоя поверхность минерала будет гидрофильной, при незначительной толщине гидратного слоя – гидрофобной.
Флотационные реагенты, воздействуя на гидратные слои, уменьшают или увеличивают их толщину и устойчивость, т.е. с помощью флотореагентов избирательно увеличивают гидрофобность флотируемых и гидрофильность нефлотируемых минералов.
Наибольшее распространение получила теория, основанная на использовании различия физико-химических свойств поверхностей различных минералов. После воздействия на них реагентов это проявляется в способности смачиваться водой или прилипать к пузырькам газа (воздуха в водной среде). При флотационном обогащении полезных ископаемых одна часть разделяемого сырья переходит в пенный продукт, другая - остаётся в пульпе (камерный продукт). При извлечении в пенный продукт ценных минералов - флотация прямая, при извлечении в пенный продукт пустой породы - флотация обратная.
В случае пенной флотации через пульпу, содержащую флотореагенты, продувают воздух. Частицы с гидрофобной поверхностью (несмачиваемые или плохо смачиваемые водой) прилипают к пузырькам воздуха и выносятся ими на поверхность. При этом образуется слой минерализованной пены. Частицы, хорошо смачиваемые водой, к пузырькам воздуха не прилипают и остаются в объёме пульпы во взвешенном состоянии.
Аппараты, в которых осуществляется флотационный процесс, называются флотационными машинами. Известно много конструкций флотомашин, но все они должны удовлетворять следующим требованиям:
- хорошо аэрировать пульпу;
- обеспечивать равномерное распределение твердых частиц в объеме камеры, не допуская их осаждение на дно;
- работать непрерывно и хорошо поддаваться регулировке.
К числу основных факторов, влияющих на ход флотационного процесса, следует отнести:
1. Минералогический состав. Влияние этого фактора сказывается в том, что одни минералы обладают достаточной природной гидрофобностью и флотируют хорошо; другие минералы недостаточно гидрофобны и флотируют хуже.
2. Гранулометрический состав питания флотации. Для угля оптимальная крупность частиц составляет 0-0,5 мм.
3. Вкрапленность минералов. Этот фактор обусловливает размер, до которого должно быть измельчено полезное ископаемое перед обогащением.
4. Плотность пульпы (суспензии). Увеличение плотности пульпы ухудшает ее аэрированность и флотируемость крупных частиц, улучшает условия флотации тонких шламов пустой породы, что влечет за собой ухудшение качества концентрата. Уменьшение плотности пульпы также нежелательно, т.к. приводит к снижению производительности флотомашин. Оптимальная плотность угольной пульпы составляет 100 -200 г/л.
5. Состав воды. Наличие в воде различных солей изменяет ее рН, что сказывается на флотируемости минералов.
6. Реагентный режим. Избыток реагентов снижает избирательность процесса и качество концентрата, но увеличивает извлечение минералов в пенный продукт. Недостаток реагента повышает избирательность процесса и качество концентрата, но снижает извлечение минералов в пенный продукт.
7. Конструкция флотомашины обусловливает аэрированность пульпы, равномерность распределения твердых частиц и реагентов в объеме пульпы.