Исследование раскрываемости минералов и выбор оптимальных параметров процесса измельчения руд

А.Н. Храмов
Забайкальский государственный университет,
г. Чита

Минеральное рудное сырье, перерабатываемое на обогатительных фабриках, представляет собой смесь породных и рудных минералов, обладающих различными физико-механическими свойствами, в том числе измёльчаемостью и раскрываемостью

Раскрываемость минералов – одно из технологических свойств руды, характеризующее склонность минералов к раскрытию при измельчении. Область оптимальных параметров процесса измельчения руды характеризуется максимальной степенью раскрытия и минимальной степенью переизмельчения ценного минерала. При измельчении руды для достижения максимального раскрытия ценного минерала образуется труднообогатимая часть материала – шламы (переизмельченные зерна минералов), составляющими которой могут быть как тонкие частицы ценного минерала, так и тонкие частицы вмещающих пород. Чем больше выход шламов, тем выше значение показателя контрастности т.к. степень раскрытия ценного компонента увеличивается, но при этом снижается обогатимость за счет увеличения доли труднообогатимой части руды, что в свою очередь снижает технологические и экономические показатели обогатительного процесса.

Для наглядности процесс раскрытия от времени измельчения схематично можно представить следующим образом (Рис. 1, а): начальное состояние (поз. А) – исходная руда, фракционный состав которой есть максимальный выход фракции сростков плюс незначительный выход фракций раскрытых зерен ценного минерала и зерен вмещающих пород; конечное состояние (поз. Б) – измельченная проба руды, фракционный состав которой соответствует полному раскрытию ценного минерала (отсутствию фракций сростков) и при этом наблюдается максимальный выход фракций раскрытых зерен ценного минерала и вмещающих пород, а также максимальный выход фракции шламов - переизмельченных зерен ценного минерала и вмещающих пород; промежуточные состояние - пробы руды (измельченных с различными промежутками времени t_n), фракционный состав которых представлен различным соотношением выходов выше перечисленных фракций и характеризуется определенными значениями показателя контрастности. Значение оптимальных параметров процесса измельчения следует ожидать в области между сечениями Ι-? (минимальный выход шламовой фракции при максимальном выходе нераскрытых сростков) и ??-?? (отсутствие нераскрытых сростков при максимальном выходе шламовой фракции), см. рисунок а, в.

В настоящее время при применении крупнокусковой сепарации широко используется классификация, характеризующая обогатимость минерального сырья в зависимости от величины показателя контрастности [1]. Показатель контрастности, характеризующий степень неравномерности распределения ценного компонента в отдельных кусках (фракциях, порциях и т.п.), предлагается использовать и при изучении раскрываемости руды на стадии измельчения.

Как известно, количественной характеристикой (показателем) контрастности пробы минерального сырья является средневзвешенное относительное отклонение содержаний ценного компонента во фракциях от среднего его содержания в пробе, обозначается символом М и определяется по формуле:

,

где α − содержание ценного компонента в пробе, %; β_i ? содержание ценного компонента в кусках (фракциях), %; γ_i ? выход куска (фракции) от общей массы изучаемой пробы, %; n ? число кусков (фракции), составляющих пробу; i ? порядковый номер куска (фракции) изучаемой пробы.

Схема распределения фракций измельченных проб руды с различными промежутками времени (а, в) и графики зависимости показателей контрастности (б, г) от параметров процесса измельчения

Математическая зависимость показателя контрастности, рассчитанного по данной формуле, от времени измельчения проб руды (или выхода готового класса ?_-0,074) имеет пропорциональную закономерность и может изменяться в пределах от 0 до 2,0 (Рисунок, б), но не определяет значения оптимальных параметров процесса измельчения.

При математической обработке результатов фракционирования с учетом шламовых фракций раскрытых зерен ценного минерала и зерен вмещающих пород одной объединенной фракцией (Рисунок, в), приобретающей какое-то среднее содержание ценного компонента, значение показателя порционной контрастности в области между сечениями ?-? и ??-?? с увеличением выхода этой фракции снижается, т.е. появляется экстремум, который позволяет определить графическим или математическим путем численное значение оптимальных параметров процесса измельчения руды (Рисунок, г). Расчет в этом случае показателя порционной контрастности (М_п) производится по формуле:

,

где m ? число кусков (фракций), составляющих пробу, без шламовых фракций; ?_шл ? содержание ценного компонента в объединенной шламовой фракции, %; ?_шл ? выход объединенной шламовой фракции от общей массы изучаемой пробы, %.

Таким образом, показатель порционной контрастности является объективным методическим инструментом, позволяющим количественно определить границу критического перехода ценного минерала в труднообогатимые шламы, а использование его при выборе оптимальных параметров процесса измельчения позволит в целом повысить эффективность переработки минерального сырья.

Список литературы

1. Мокроусов В.А. Контрастность руд, ее определение и использование при оценке обогатимости / В.А. Мокроусов. // Минеральное сырье. - M.; 1960. – Вып. 1. 

Назад к списку