Методы выделения мономинеральных фракций

TYPE=RANDOM FORMAT=PAGE>26

Содержание

Введение. 3

Подготовка проб к выделению мономинеральных фракций. 4

Дробление 4

Измелчение 5

Отмучивание (обесшламливание) и выделение монодисперсных фракций 6

Выделение минералов по удельному весу 7

Отсадка 7

7

Концентрация на столах 7

Разделение проб россыпей на винтовых сепараторах 9

Разделение в тяжёлых жидкостях 10

Разделение в микропаннере 11

Выделение минералов в магнитном поле 12

Общие сведения 12

Простейшие конструкции магнитов 13

Ленточные и роликовые сепараторы 13

Специальные приемы магнитной сепарации и электрохимическая сепарация 14

Флотационное разделение минералов 15

Общие сведения 15

Флотационные машины серийного выпуска 15

Основные факторы, определяющие 16

результаты флотационного разделения 16

Использование избирательной растворимости 18

минералов в различных реактивах 18

для выделения мономинеральных фракций 18

Электрические методы 19

Электростатическая сепарация 19

Диэлектрическая сепарация 19

Разделение минералов по форме зерен 20

и трению, обеспыливание асбестов 20

Разделение минералов на липких поверхностях 21

Доводка мономинеральных фракций 23

Роль и характер минералогических анализов при выделении мономинеральных фракций 24

Заключение 25

Список литературы 26

Введение.

Методы выделения мономинеральных фракций и применяемые при этом приборы и аппараты могут быть использованы в геологической службе и для других целей, на­пример, для количественного минералогического анализа или для предварительной оценки обогатимости пробы. Эти методы вклю­чают как чисто механические (отсадка, гравитация, флотация, электрические методы сепарации), так и химические, основанные на избирательной растворимости минералов. В зависимости от поставленной цели может быть осуществлен различный подход к полноте извлечения минерала из пробы.

К обогатительным приемам, преследующим выделение мо­номинеральной фракции, не следует предъявлять больших требова­ний с точки зрения полноты извлечения нужного материала. Вполне достаточно знать, что в данной операции выделяется не­обходимое по весу количество минерала. В этом смысле задача исследователя облегчается. Для количественного минералогиче­ского анализа, если требуется полное выделение минерала из пробы, механические методы сепарации минералов могут быть эффективными только в случае отсутствия сростков в пробе. Поэтому здесь особое значение приобретает подготовительная стадия обработки пробы — дробление и измельчение, осуществляемые в целях раскрытия зерен от срастания минералов друг с другом.

минерала в работах такого рода является существенно важным.

Более полное извлечение минерала из пробы механическими методами может быть осуществлено применением развитых схем обработки пробы.

Особое значение опыт работы минералога по сепарации проб приобретает в случае трудно разделяемых смесей; здесь важно определить наиболее эффективный метод разделения. Рекомен­дации общего характера имеются в книге, но в конкретных слу­чаях они нуждаются в видоизменениях.

Подготовка проб к выделению мономинеральных фракций.

Для получения мономинеральной пробы желательно набрать несколько килограммов штуфных образцов непосредственно на месторождении. Иногда удается найти образцы практически чис­того минерала весом от нескольких сотен граммов до нескольких килограммов. В подавляющем большинстве случаев для получе­ния необходимого количества мономинеральной фракции прихо­дится выделять ее из пробы руды. При этом проба подвергается дроблению, измельчению и обогащению.

Степень дробления и измельчения пробы определяется харак­тером вкрапленности минерала и необходимостью раскрытия ми­нералов от взаимного срастания. Естественно, что тонковкрапленные руды представляют собой неблагоприятный объект для выде­ления мономинеральных фракций, так как требуется очень тон­кое измельчение, а обогащение тонкозернистого материала затруд­нено.

Еще лучше последующие обогатительные операции производить с зернами узкого класса крупности. С этой целью измель­ченный материал просеивается на ситах, и для опытов берется каждый класс в отдельности. Рассев производится с помощью ме­ханического ситового анализатора.

Дробление

Начальное дробление пробы осуществляется в щековых дро­билках. Для первого приема дробления очень удобной является щековая дробилка ЩДС-4 (табл. 1).

Табл. 1

После дробления целесообразно проверить возможность сокра­щения пробы. Если исходный вес пробы превышает расчетный, то отсев грохота и продукт дробилки перемешивают и квартуют, сбрасывая в запас часть пробы. Сокращение веса пробы, если это необходимо, можно провести и на стадии последующего дроб­ления пробы, однако при этом надо учесть, что дробильное обо­рудование будет излишне перегружено.

Следующая стадия дробления осуществляется на щековых дро­билках малых размеров (см. табл. 1) или на больших валковых дробилках типа ДВГ-2 (табл. 2). Последние более производи­тельны, и им следует отдать предпочтение.

Табл. 2

Измелчение

Пробы с размером зерен мельче 1 мм измельчают в мельни­цах или на дисковых истирателях. В последнее время получили распространение мельницы с поворотной осью.

Измельчение материала всухую сопровождается пылеобразованием и связано как с необходимостью усиленной вентиляции помещения, так и с потерями части пробы с пылью. При мокром измельчении иногда возникает необходимость в просушке измель­ченного материала, что при большом весе пробы может создать в лабораторных условиях значительные трудности. Однако если после измельчения материал пробы поступает на концентрацион­ные столы для выделения тяжелой фракции, необходимость в сушке сразу после измельчения отпадает, и мокрое измельчение оказывается наиболее удобным.

Измельченная проба (по классам или полностью) поступает на разделительные аппараты для выделения интересующих ис­следователя минералов.

Отмучивание (обесшламливание) и выделение монодисперсных фракций

Глинистые минералы выделяют в отдельные фракции по раз­мерам зерен. Это разделение может быть выполнено в стаканах, конусах и в специальных классификаторах.

При выделении фракций различной крупности в стаканах пользуются методом, разработанным Сабаниным. Этот метод за­ключается в периодическом взмучивании в воде навески мате­риала и сливе (спустя определенное, заранее рассчитанное время) части навески, не успевшей осесть. Сокращая время оседания, выделяют в слив все более крупные зерна. Слив осуществляют с помощью сифона специальной конструкции Расчет вре­мени оседания для частиц размером ме­нее d мм ведут по формуле:

Ускорение операции выделения фракций может быть достигнуто при использовании восходящего потока воды, например в шламовых конусах.

Более удобен специальный аппарат, сконструированный в лаборатории обогащения КазИМС. В нем имеется возможность получать одновременно пять фракций зерен (табл. 5). Этот прибор выпускается серийно под маркой «АДАП» (рис. 12)

Разделение материала на фракции зерен различной крупности в этом аппарате отличается быстротой, стабильностью и достаточной точностью.

Выделение минералов по удельному весу

Отсадка

За счет различной скорости падения зерен в воде минералы с нижним пределом крупности зерен до 0,2 (0,15) мм можно раз­делить отсадкой. Разделение осуществляется в восходящем или попеременно восходящем и нисходящем потоках воды.

При падении зерна в воде оно сначала движется равноуско­ренно, а затем, в результате сопротивления воды, — равномерно. Скорость равномерного свободного падения зерна в спокойной воде называется конечной скоростью. Конечная скорость зависит от формы, размера и удельного веса зерна. Численно она равна

Зерна двух минералов, имеющих разные удельные веса и па­дающие в воде с одинаковой скоростью, называются равнопадающими.

В восходящей струе воды зерна каждого класса будут расслаиваться. Если изменить на­правление потока воды на нисходящее, то па­дение зерен будет приводить к еще большему расслоению, так как более тяжелые зерна будут падать быстрее легких. Такой переменно восходяще-нисходящий поток создается в отсадочных машинах с неподвижным решетом.

В лабораторных условиях используется отсадочная машина НИГРИЗолото, состоящая из двух последовательно расположен­ных отсадочных ящиков. Легкая фракция первого ящика посту­пает во второй, где перечищается. В каждом отсадочном ящике имеется шток с поршнем.

Концентрация на столах

В целях выделения минералов в отдельный продукт из проб

большого веса проводят гравитационное обогащение на концен-

трационных столах.

Наиболее распространены лабораторные столы, выпускаемые

Механобром. Разделение исходной пробы производят на две

части — одну, представленную тяжелыми минералами (удельный

вес=3), и другую — более легкими. На столе выделяется также

средний, промежуточный продукт.

Иногда целесообразно выделенные фракции перечистить. Со-став и качество выделенных продуктов контролируются просмот­ром под бинокуляром. При этом необходимо выяснить следующие обстоятельства: 1) произошла ли концентрация нужного мине-рала в одном из продуктов стола; если концентрация не имела места из-за отсутствия в пробе свободных зерен минерала, вести обработку более мелких классов или дополнительно измельчить пробу; 2) установить, какие минералы совместно выделились в данную фракцию; 3) много ли зерен нужного минерала находится в сростках с другими минералами; если это так, то нужно или перейти на обработку более мелких зерен исходной пробы, или же доизмельчить полученный продукт и снова пропустить его на столе.

При обогащении материала на концентрационном столе раз­деление минералов по удельному весу происходит в результате Действия двух сил: инерции зерен при движении их вдоль стола (это движение обеспечивается качанием деки стола) и поперечной смывной силы воды. Характер качания деки стола таков, что движение вперед осуществляется плавно, а возвратное — резко. Этим обеспечивается непрерывное поступательное движе­ние зерен вдоль нарифлений (планок). Небольшой поперечный наклон стола и боковая подача воды вызывает снос более легких зерен, в результате чего на столе образуется веер продуктов.

На короткой разгрузочной стороне стола собираются более тяжёлые зёрна, а на длинной – лёгкие. Расставляя под кромками стола приемники, можно собрать в них различные части веера.

Разделение проб россыпей на винтовых сепараторах

Для выделения тяжелой фракции из проб россыпей удобны винтовые сепараторы. Лабораторная модель винтового сепаратора (из комплекта полевой обогатительной лаборатории ПОЛМ) показана на рис. 18. В воронку загружается навеска, размешанная с водой.

Выделение полосы минералов тяжёлой фракции начи­нается в конце первого, начале второго витка (у сепаратора «ПОЛМ» — четыре витка). Выгрузка фракции осуществляется через отверстие в дне желоба (на рис. 19 перекрыто резиновой пробкой), а лёгкой - на сливе с желоба.

Разделение в тяжёлых жидкостях

Общие сведения. Разделение минералов в тяжелых жидкостях (в тех случаях, когда оно оказывается выполнимым) отличается от всех других методов разделения, применяемых при выделении мономинеральных фракций, высокой эффективностью разделения, чистотой получаемых фракций, сравнительной просто­той и несложной аппаратурой.

В связи с дороговизной применяемых в этом методе тяжелых жидкостей считается, что минералы следует подвергать разделе­нию на доводочной стадии, когда основная масса ненужных ми­нералов уже удалена из пробы, или в том случае, когда другие методы разделения не дают эффекта.

Разделение минералов в тяжелых жидкостях производится по их удельным весам. Минералы тяжелее жидкости тонут, а более легкие всплывают. Практически в результате разделения навески в тяжелой жидкости получают два продукта — всплывшую и по­тонувшую фракции. Однако иногда небольшая часть зерен на­вески имеет удельный вес, равный удельному весу жидкости, в результате чего эти зерна равномерно распределяются по всему объему жидкости и частично загрязняют потонувшую и всплыв­шую фракции. Количество этой третьей фракции в большинстве случаев настолько незначительно, что при подсчете результатов разделения им пренебрегают.

В зависимости от вязкости жидкости, размера и удельного веса зерен разделение происходит с той или иной скоростью. Чем выше скорость оседания (всплывания) частиц в жидкости, тем быстрее происходит разделение. Скорость осаждения зерен в тя­желых жидкостях прямо пропорциональна разности между удельным весом зерна и жидкости, силе, под действием которой происходит осаждение, и обратно пропорциональна вязкости жид­кости:

В зависимости от размера зерен, разности в удельных весах жидкости и разделяемых минералов, а также вязкости жидкости применяют разделение простым отстаиванием (в стаканах, дели­тельных воронках и т. д.) и центрифугальное разделение (в пе­риодически и полунепрерывно действующих центрифугах).

Тяжелые жидкости, используемые для разде­ления. Набор тяжелых жидкостей, которые могут быть исполь­зованы в работе, довольно обширен, однако практическое приме­нение в лабораторных условиях получили только некоторые из них. Все они в большей или меньшей степени ядовиты.

Разделение в микропаннере

Для выделения мономинеральных фракций из навесок малого веса Л. Д. Мюллером был предложен микропаннер, представ­ляющий собою модификацию концентрированного стола, у кото­рого дека свободна от нарифлений и имеет V-образное сечение (рис. 30). Дека закреплена хомутиками на вале, вдоль которого она вибрирует от специального приводного устройства.

Выделение минералов в магнитном поле

Общие сведения

В минералогии все минералы по их магнитным свойствам при­нято делить на четыре группы: сильномагнитные, притягиваю­щиеся обычным постоянным магнитом; среднемагнитные, отде­ляющиеся электромагнитом при небольшой силе тока; слабомаг­нитные, отделяющиеся электромагнитом при большой силе тока, и немагнитные (табл. 10).

Для разделения минералов по магнитным свойствам применя­ются простые магниты, универсальные постоянные магниты сис­темы Сочнева, электромагниты системы Окунева, типа БИТ и маг­нитные сепараторы.

Простейшие конструкции магнитов

Универсальный магнит А. Я. Сочнева марки С-5 (рис. 31) имеет четыре рабочих зоны (полюса) и позволяет выделять четыре магнитные фракции: сильномагнитную (магнетитовую), среднемагнитную (ильменитовую), слабомагнитную (гранат-вольфрамитовую) и очень слабо­магнитную (монацитовую).

Для разделения минералов их рассыпают тонким слоем на стекле и поочередно каждым полюсом, начиная от самого слабого, выделяют минералы различной восприимчивости.

О. В. Щербак предложил конструкцию постоянного маг­нита и электромагнита, где применено вращение многополюсных постоянных магнитов или наконечников на сердечниках электромагнита относительно неподвижного распределительного устрой­ства «улитки», укрепленной на основании магнита. Смесь минералов и магнитная фракция двигаются по двум изолированным каналам, которые образуются в полости улитки тонкой перегородкой. При движении смеси ми­нералов от бункера магнитные минералы притягиваются зубцами магнита к внутренней стенке улитки и поднимаются вверх по кругу, перемещаясь в сторону выходного канала. При этом происходит и одновременная очистка минералов.

По данным авторов, магнитная фракция выделяется из смеси практически полностью, и магнит в силу непрерывности действия является высокопроизводительным.

Ленточные и роликовые сепараторы

Магнитная сепарация в лабораториях может проводиться ме­ханически на сепараторах различной конструкции. Ленточный ла­бораторный сепаратор приспособ­лен для разделения мелкозернистого материала.

Более удобен роликовый электромагнитный сепаратор, образует магнитное поле напряженностью до 12 тыс. э. Он может быть использован для разделения слабомагнитных минералов.

Специальные приемы магнитной сепарации и электрохимическая сепарация

Метод прокаливания. Прокаливание в окислительных или восстановительных условиях может изменять магнитную про­ницаемость некоторых железосодержащих минералов и в комби­нации с магнитной и электромагнитной сепарацией способство­вать их выделению в мономинеральные фракции.

Электрохимически – магнитная и электрохимическая сепарация минералов применяются в тех случаях, когда удельные веса минералов слишком высоки для разделения в тяжелых жидкостях.

Эти методы сепарации минералов основаны на различии электропроводности минералов. Минералы по способности про­водить электрический ток условно делятся на три группы: непро­водники, полупроводники и проводники (табл. 13). Величины удельного сопротивления даже у одного и того же минерала мо­гут значительно колебаться в зависимости от примесей (железо, марганец и др.).

Метод электрохимически-магнитного разделения непроводя­щих минералов от минералов-проводников предложен X. С. Вин-центом. На поверхности минералов-проводников электрохими­ческим методом наносится железная пленка, придающая минера­лам магнитные свойства, благодаря чему их можно оттянуть магнитом.

Выделение сияьномагнитных минералов в бегущем магнитном поле

было предложено В. И. Кармазиным и В. В. Крутий. С. С. Лапиным на этом же принципе был сконструирован гидромагнитофугальный анализатор для магнетитовых проб.

Название прибора обусловило сочетание мокрой магнитной сепарации с центрифугальным сгущением её продуктов.

Флотационное разделение минералов

Общие сведения

Разделение минеральных смесей флотационным методом про­исходит в результате преимущественного перехода в пену одних минералов (плохо смачиваемых), с оставлением в подпенном про­дукте других (хорошо смачиваемых).

Для успешного проведения флотационного разделения мине­ралов необходимо пользоваться достаточно хорошо подобранным сочетанием флотационных реагентов.

Флотационные реагенты-собиратели создают или усиливают гидрофобность (несмачиваемость) поверхности; их действие уси­ливается в присутствии реагентов-активаторов. Флотационные реагенты-подавители создают или усиливают, гидрофильность (смачиваемость) поверхности минерала. Флотационные реагенты-регуляторы обеспечивают или усиливают избирательное действие собирателей, подавителей и активаторов на поверхности различ­ных минералов. Наконец, реагенты-пенообразователи облегчают создание обильной и достаточно устойчивой пены.

Флотация осуществляется в аппаратах различной конструк­ции, общим признаком которых является возможность создания водо-воздушиой смеси с ее последующим расслоением на пенный и непенный продукты. Во флотационных машинах, описываемых ниже, имеется вращающийся импеллер, засасывающий воздух в пульпу. К воздушным пузырькам прилипают гидрофобизирован-ные соответствующими реагентами минеральные зерна. Они поды­маются пузырьками на поверхность ванны, где образуется пена, снимаемая по мере накопления.

При флотационном разделении минеральных смесей могут быть достигнуты достаточно высокие - количественные показа­тели разделения минералов. Это относится не ко всем возможным в практике минералогического анализа случаям.

До последнего времени флотация мало применяется для выде­ления мономинеральных фракций; ее возможности оценены геоло­гами недостаточно полно. В качестве наиболее яркого примера преимуществ флотационного метода упомянем о выделении слюды из гранитов флотацией с реагентами ИМ-11 или АНП, когда удается простым приемом выделить слюду в достаточно чистый про­дукт в самом начале обработки пробы. Выделение талька, молиб­денита и ряда других минералов, осуществляемое флотацией достаточно селективно, заставляет считать этот метод выделения мономинеральных фракций исключительно перспективным.

Флотационные машины серийного выпуска

Наиболее старой конструкцией является камера с разделен­ными по вертикали агитационными и отстойными отделениями.

Флотационная машина (ФЛ) с такой камерой в исполнении завода «Геоприборцветмет» показана на рис. 40. Она состоит из камеры 1, в которой вращается импеллер 2, укреплен­ный на валу 5, в подшипниках 6 и стойке 3. Крепление камеры к стойке осуществляется винтом 4. Перегородка не доходит до дна.

Вращение мешалки в камере осуществляется ременным приводом от мотора 8 через ступенчатые шкивы 7 и 9 и блоки 10. Направ­ление вращения подбирается с таким расчетом, чтобы обеспечить циркуляцию пульпы по часовой стрелке. При этом пульпа из отстойной камеры, опускаясь вниз, проходит через нижнюю щель, насыщается воздухом в агитационном отделении и выбрасывается в отстойное отделение через верхнюю щель под козырьком. Воздушные пузырьки образуют слой пены, кото­рый по мере образования снимается скребком. Козырек служит для предохранения пены от разрушения струей пульпы.

Основные факторы, определяющие

результаты флотационного разделения

1. Гранулометрическая характеристика мате­риала. Чем более раскрыты зерна мине­ралов в навеске, тем более высоки количественные и качествен­ные результаты разделения. Однако улучшение раскрытия мине­ралов не следует производить за счет переизмельчения.

2. Реагентный режим является наиболее важным фактором, влияющим на результаты флотации. Для разделения каждой данной смеси минеральных зерен должен применяться свой реа­гентный режим (набор флотореагентов, количество и порядок их дозировки, а также время, необходимое для перемешивания пульпы с реагентами).

3. Важным условием успешного разделения минералов во многих случаях является поддержание определенной щелочности (кис­лотности) пульпы, характеризуемой величиной рН.

4. Плотность пульпы необходимо поддерживать в интер­вале 25—30% твердого продукта, хотя в ряде случаев и более разжиженные пульпы могут дать хорошие результаты.

5. Аэрация пульпы (насыщение пульпы воздухом) в ряде случаев может значительно повлиять на результаты флотации. Некоторые минералы для своей флотации требуют повышенной аэрации пульпы, но такой минерал, как ильменит, наоборот, тре­бует интенсивного перемешивания без повышенного засоса воз­духа.

6. Время флотации для различных реагентных режимов и флотируемых минералов различно и колеблется от 3 до 30 мин и более. Чрезвычайно важно в ходе флотацибнного опыта после­довательно собирать пену в различные приемники, поскольку, как правило, качество пенного продукта меняется во времени. После­дующим просмотром под бинокуляром определяют, какие части могут быть объединены.

Использование избирательной растворимости

минералов в различных реактивах

для выделения мономинеральных фракций

При тесном прорастании одного минерала в другом, если механическими методами разделить их не удается, а раствори­мость этих минералов в различных кислотах или щелочах раз­лична, один из минералов смеси можно получить в чистом виде, растворив все другие. Растворимость зависит от природы мине­рала и растворителя. Она обычно повышается при повышении температуры.

На разложение минерала кислотами большое влияние оказы­вает состояние получающихся в результате реакции продуктов.

Разложение идет особенно хорошо в случае образования га­зообразной фазы (H3S, СО2, Сl2 и др.) и легко растворимой соли металла (хлорида, сульфата и т. п.). Наоборот, появление в ка­честве конечного продукта труднорастворимой соли сильно за­трудняет реакцию разложения. Выпадая в виде твердой фазы, осадок покрывает минерал труднорастворимой пленкой и изоли­рует его от дальнейшего действия реагента.

Нередко происходит частичное разложение минерала сопровождающееся одновременным вы­падением новообразования в виде труднорастворимого осадка

(например:SiO2, РbС12, WO3 и др.), часто в коллоидном состоянии.

Для избирательного разложения минералов можно использовать сильные кислоты как в чистом виде, так и в виде смесей, а также сильные щёлочи.

Электрические методы

Электростатическая сепарация

При электростатической сепарации минералы разделяются в зависимости от их проводимости Механизм сепарации можно представить себе следующим об­разом. Все минералы в электростатическом поле поляризуются и притягиваются к электроду. Частицы непроводящих минералов осаждаются на электроде, а частицы проводящих — передают свой заряд электроду, заряжаются одноименно с электродом и отталкиваются от него. Если смесь минеральных зерен загружа­ется в сепаратор в пространство между двумя электродами, ближе к одному из них, выполненному в виде вращающегося ме­таллического барабана, то непроводящие минералы увлекаются поверхностью барабана и могут собираться в отдельный прием­ник, если их счищать с этой поверхности, а проводящие — оттал­киваются от барабана и улавливаются в другой приемник. Под­ставив между этими двумя крайними приемниками несколько дру­гих, можно получить фракции минералов со средними характеристиками проводимости.

На проводимость минералов влияют и различные примеси. Поэтому одни и те же минералы, полученные с разных месторождений, а иногда и с различных участков одного и того же месторождения, могут вести себя при электрической сепарации по-разному.

Диэлектрическая сепарация

Диэлектрическая проницаемость является одной из важных физических констант минералов, не проводящих электрического тока.

Принцип разделения минералов по диэлектрической проницае­мости заключается в следующем. В сосуд наливают жидкость с диэлектрической проницаемостью ( ε ), равной средней величине проницаемости разделяемых минералов. Затем в этот сосуд засы­пают смесь минералов и вставляют электроды, вмонтированные в эбонитовый патрон. Концы электродов присоединены к вторич­ной обмотке трансформатора с переменным напряжением. При прохождении тока минералы с высшей диэлектрической проницае­мостью отталкиваются к электродам, а минералы с низшей ди­электрической проницаемостью отталкиваются от них. Возникаю­щая сила притяжения или отталкивания равна:

где εср и εм— диэлектрическая проницаемость среды (жид­кости) и минерала;

Е — напряженность электрического тока;

dE/dl – градиент его изменения по длине l;

r – размер зерна.

Разделение минералов по форме зерен

и трению, обеспыливание асбестов

Смесь зерен, резко отличающихся по форме, можно разделить на специальных грохотах. Различают пластинчатую, продолговатую, угловатую и округленную форму зерен.

Зерна минералов в зависимости от их формы ведут себя при просеивании по-разному.

Для лучшего разделения на грохоте отверстиям на ситах придают особую форму, например, щелевидную, овальную, ромбиче­скую и т. д.

Разделение зерен по форме может быть хорошо выполнено и на вибрирующих наклонных плоскостях. Хотя на виброплоскости разделение происходит главным образом по различию в коэффи­циентах трения разных минералов, в ряде случаев такие плос­кие зерна, как у слюды, хорошо отделяются от более округлых зерен минеральных примесей. Разделение ведется всухую. Эффек­тивность разделения зерен на виброплоскости увеличивается, если плоские зерна обладают большим коэффициентом трения о по­верхность плоскости, чем округлые.

Разделение минералов на липких поверхностях

Г. А. Коц и Е. В. Рожкова предложили метод центробеж­ной сепарации минералов на липких поверхностях, который в ряде случаев обеспечивает высокую избирательность разделения для мелких и даже мельчайших фракций. Этот метод основан на различиях в смачиваемости минералов водой. Извлечение обус- ловливается избирательным закреплением зерен на неподвижной липкой поверхности. Соприкосновение зерен минералов с липкой поверхностью осуществляется под действием центробежных сил, величина которых значительно превышает силы тяжести обраба­тываемого зерна. Процесс сепарации зависит от состава мази, температуры воды и скорости вращения импеллера, а также от ряда используемых при флотации приемов: применение реагентов-чсобирателей, депрессоров, регуляторов и др. Простейший прибор для сепарации на липких поверхностях (рис. 60) состоит из фарфорового стакана емкостью 100 см3, внут­ренняя поверхность которого покрыта липкой мазью. В стакане с помощью укрепленного на штативе мотора вращается вал с импеллером. Мазь наносится на дно и стенки стакана в расплавленном состоянии медленным враще­нием последнего в наклонном положении с последующим слива­нием избытка мази в другой сосуд. Стакан заполняется водой и устанавливается в чашке с плоским дном.

Навеска руды (500—1000 мг), предварительно увлажненная, засыпается через загрузочную воронку в стакан при вращении импеллера. В случае необходимости в стакан одновременно добав­ляются флотационные реагенты, воздействующие на смачивае­мость минералов водой. После 1—2 мин агитации плохо смачи­ваемый водой концентрат прилипает ко дну и к стенкам стакана.

Не прилипшие частицы (хвосты опыта) вымываются из ста­кана в подставленную чашку. После окончания опыта содер­жание стакана сливают в ту же чашку с хвостами опыта. Ста­кан нагревают для расплавления мази, при этом большая часть зерен оседает на дно. Затем жидкую мазь сливают в сосуд через сито 74 мк. Оставшиеся в стакане и на сетке зерна минералов обезжиривают растворителями (эфир или бензин).

Доводка мономинеральных фракций

Доводка мономинеральных фракций осуществляется отбором зерен-примесей под бинокуляром. Отбор зерен под бинокуляром может обеспечить получение навески, содержащей до 98—100% одного мине­рала. Существенным недостатком этой операции является ее низкая производительность, это очень кропотливая и малопроизводительная операция.

Для отбора материал предварительно рассеивается на узкие классы.

Для ускорения отбора под бинокуляром используют трубочки-ловушки.

Для зерен различных классов крупности под­бирают капиллярные наконечники различного диаметра. Если встречаются случайные зерна, не влезающие в данный капилляр, то их просто вакуумом притягивают к нему и выносят в сторону. Эффективность отбора под бинокуляром возрастает с увеличе­нием размера зерен. Отбор становится совсем малоэффективным для классов менее 50 мк. В некоторых случаях возникает необхо­димость в перечистке отобранной фракции повторной операцией, что снижает производительность.

Роль и характер минералогических анализов при выделении мономинеральных фракций

При выделении мономинеральной фракции из пробы горной массы необходимо убедиться, что нужный минерал присутствует в пробе; необходимо также в ходе выделения контролировать рас­пределение этого минерала по продуктам обогащения.

Химические и спектральные анализы не всегда обеспечивают получение необходимых данных вовремя. Зачастую длительность этих видов анализов исключает возможность их использования для контроля операций разделения, особенно при наладке раз­делительного аппарата, когда необходимо сразу иметь данные о качестве получаемых продуктов.

Наиболее приемлемым видом анализа для наших целей явля­ются качественные и количественные минералогические определе­ния.

Минералогические анализы должны предшествовать выделе­нию мономинеральных фракций. На предварительной стадии из характерных образцов пробы изготовляются прозрачные и не­прозрачные шлифы. Просмотром этих шлифов устанавливают наличие в пробе тех или иных минералов, характер вкраплен­ности рудных минералов и степень их взаимного срастания. В ходе макроскопического просмотра образцов и при изучении шлифов под микроскопом может быть в общих чертах определена схема подготовки пробы к обогащению и намечен порядок обра­ботки пробы различными разделительными методами.

В некоторых случаях уже на стадии предварительных минера­логических анализов может быть выявлена бесполезность обога­тительной обработки пробы для получения мономинеральной фракции. Признаками невозможности выделения чистого мине­рала являются:

а) эмульсионная вкрапленность минерала, исключающая его раскрытие в ходе дробления и измельчения;

б) взаимное тонкое прорастание минералов, например, суль­фидов друг в друге; в этом случае речь может идти о получении коллективного сульфидного концентрата, а не отдельных минералов, или же о применении избирательного растворения в кис­лотах или щелочах;

в) широкое развитие вторичных процессов, изменивших пер­воначальный характер строения и состава минерала: выветрелость, глубоко прошедшее поверхностное окисление и т. д.; осо­бенно подвержены вторичным процессам такие минералы, как молибденит (повеллитизация) и другие сульфиды, кальциевые силикаты (карбонатизация) и т. д.

Заключение

Техника выделения мономинеральных фракций непрерывно со­вершенствуется. Описанные выше методы и аппаратура, применя­емая для этих целей, еще не являются достаточно совершенными для выделения минералов из любой их смеси. Особые затруднения, которые пока не могут быть преодолены использованием чисто механических методов, возникают при выделении тонкозернистых минералов. Для этих случаев остается приемлемой только мето­дика избирательного растворения отдельных минералов. Однако не всегда удается подобрать избирательно действующий реактив. Трудно преодолимой остается проблема получения совершенно чистых минералов, хотя в ряде случаев при изучении веществен­ного состава именно к этому стремится исследователь. Для окон­чательной очистки мономинеральной фракции часто приходится прибегать (на заключительной стадии работы) к отбору посто­ронних зерен под бинокуляром. Эта операция очень трудоемкая и утомительная, даже если при этом используются такие приспо­собления, как специальные трубочки-ловушки.

Задачей исследователей, работающих над усовершенствова­нием методов выделения мономинеральных фракций, с моей точки зрения, является разработка способов тщательной очистки выделяемого минерала от зерен-примесей, способов, эффективных не только с точки зрения качества получаемого продукта, но и с точки зрения быстроты и наибольшей механизации операции. Важными остаются работы по изысканию избирательных раство­рителей, поскольку они могут значительно снизить нижний предел крупности зерен минералов, выделяемых в настоящее время в мономинеральные фракции.

На существующем уровне наиболее перспективной, по моему мнению, является методика выделения минералов из их смеси в тяжелых жидкостях с помощью центрифуг. Вместе с тем здесь мы сталкиваемся с рядом неясных вопросов. Прежде всего следует отметить отсутствие достаточно дешевых и неядовитых жидкостей с большим удельным весом (более 3,5).

Сделано еще далеко не все возможное для создания мощных электромагнитных сепараторов, производительностью в несколько килограммов навески в час с тонкой регулировкой магнитного поля при напряженности последнего до 20 тыс. э и более.

Лаборатории выделения мономинеральных фракций нужда­ются в достаточно производительном оборудовании для сухого измельчения.

Следует полагать, что отмеченные недостатки в самое ближай­шее время будут устранены, и российская геологическая наука, по праву являющаяся ведущей в мире, получит возможность сделать еще один шаг вперед в деле комплексного изучения полезных ископаемых нашей Родины.

Список литературы

1. Г. С. Бергер, И. А. Ефимов «Методы выделения мономинеральных фракций» Москва 1963г.

2. «Методы минералогических исследований» - Справочник под редакцией Гинзбург А. И. Москва 1985г.

3. www.scgis.ru

Министерство высшего образования Российской Федерации

Воронежский государственный университет

Геологический факультет

Кафедра минералогии и петрологии

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО МИНЕРАЛОГИИ

Тема:

«Методы выделения мономинеральных фракций»

Выполнил: Веретенников Д. А.

Руководитель: Буковшин В. В.

ВОРОНЕЖ 2004