6 дәріс Магниттік әдістермен кендердің байытымдылығын зерттеу Дәріс жоспары
жүктеу/скачать 1,6 Mb.
|
| 1. Электрлік сепарация тәсілдері
Байытудың электрлік тәсілдері минералдар бөліктерінің зарядтаудың әр түрлі әдістеріне және оларды электрлік немесе магниттік өрісте бөлуге негізделген. Минералдардың электрлік зарядталуын және бөлінуін анықтау қасиетіне: электрөткізгіштік, диэлектрлік өтімділік, үйкеліс арқылы электризациясы (трибоадгезиялықық эффект), байланыс потенциалы және пироэлектрлік эффект.жатады Сонымен қатар пьэзоэлектрлік әсер бар, яғни ол кристалдардың (детекторлық) униполярлық өткізгіштігі, бірақ байыту үрдісінде әзірше қолданылмайды. Электросепараторлар құрғақ минералдардың қоспасын құраушы компоненттерге бөлу үшін, сонымен бірге ірілігі бойынша бөлектеу үшін қолданылады (электрлі классификация). Электрлік сепарация тәсілдері: электростатикалық (электростатикалық өріс; бөлшектер байланысы немесе индукциялық тәсілмен зарядталады;), тәж (короналы разряд өрісі; бөлшектер ионизациясы арқылы зарядталады), диэлектрлік (электростатикалық өріс; зарядталмаған бөлшектер пондеромоторлық күштер әсерінен бөлінеді); комбинирленген: тәжэлектрлік (коронды разряд өрісі және электростатикалық өріс; бөлшектер ионизация және басқа тәсілдермен зарядталады); тәжді – магнитті (коронды разряд өрісі және магнит өрісі; бөлшектер ионизациямен зарядталады); трибоадгезионды (бөлшектер трибоэлектрлік әсер , адгезия т.б. арқылы зарядталады). Электростатикалық байытудың зертханалық қондырғылар қатарына кернеуді 40 кВ дейін көтеруге мүмкіндік беретін, рентген аппаратын басқару пультімен қолданатын, стандартты жоғары вольтті қондырғымен және байытудың электростатикалық үрдісін анықтаушы негізгі параметрлерді өзгерте алатын тәжірибелік сепаратор жатады. Минералогиялық сараптамаға, мысалы шлихты немесе әр түрлі өнімдердің елеуіштік талдау арқылы шыққан кластарың сараптамасына бұрыштарына эбонитты изоляторлар жапсырылған, өлшемі 90×120 мм мыс пластинадан (1) тұратын қондырғыны (1 сурет) қолдануға болады. Изоляторға өлшемі 15 х 15 мм эбониттік (3) пластинка салынады. Эбонитті пластинкада оны зарядтау үшін мыс тор (4) жапсырылған, ол шетіне 5 мм жетпейді. Мыс пластинаға сынақтағы материалдың түйір қабатын себеді, оны электрофорлы машинамен торы қосылған эбонитті пластинкамен жабады да, машинаның қайрағын айналдырып, тормен эбониттік пластинаны дәндер пластинаға жабысатындай потенциялға дейін зарядтайды. Бұдан кейін қондырғыны электрофорлық машинадан мыс торды және кондукторға әсер етпей алады, шешкенде оны разрядтамау үшін мыс торға тиіспей эбониттік пластинканы шешіп алады. Тәжірибені бірнеше рет барлық түйіршіктер бөлінгенше жасау керек. 1 сурет – Минералдарды электростатикалық бөлу үшін қолданатын қондырғының схемасы Қасиетіне және оны өңдеу шартына байланысты материалдарды электрлі сепарацияға дайындау үшін келесі әдістерді қолдануға болады: кептіру, шаңнан тазарту, ірілігі бойынша классификациялау, беттік активті заттармен өндеу т.б. Өңделінген материалды құрғату атмосфералық ауаның ылғалдылығының әсерін жояды, сепарациядан өткізілетін бөлшектер тәртібін қалыптастырады және олардың механикалық және электрлік күштер әсерінен сепараторда еркін ауысуын қамтамасыз етеді. Құрғақ ауа материалын, сепаратордың бөлгіш астауына (лоток) орнатылған, жазық электрлі пештен өткізеді. Бұл жағдайда астаудан өткен материал 30 – 40º С – ға дейін қыздырылады. Сонымен қатар құрғатқыш шкафтарды (термостат) қолдануға болады. Бұл кезде өңдейтін материалдарды араластыра отырып 7 – 10 мин қыздырады. Егер өңдеп жатқан материалдың компоненттерінің электрөткізгіштер айырмашылығы аз болса, алдын ала ірілігі бойынша классификациялау үрдіске оң әсер етеді. Бөлшектердің классификациялауы жиі болса, оны қарапайым схемамен сепарацияланады. Материалдардың ірілігінен басқа сепарация үрдісіне тығыздықтарының айырмасы да әсер етеді. Тәжді барабанды және камералы сепараторларда әр түрлі ұнтақ материалдарды шаңнан тазартуға және классифирлеуге болады. Сепарация тиімділігі ең аз дегенде сол минералдардың қасиеттерімен, ал көп дегенде олардың бетінің жағдайымен анықталады. Соңғының табиғи жағдайын өзгертуге болады: егер бөлшектердің бетін тазарқанда құрамдас бөліктерді жойып немесе әл түрлі заттарға селективті әсер ететін реагенттер арқылы бет қабықшаны түзу. Егер бөлшектердің бетін тазалау кезінде жоюға қажет бөліктер ұшып немесе тарап кетпесе, онда тазалауға пульпаны араластыру қажет. Бет- активті және қабықша түзетін заттармен құрғақ (газ тәрізді), дымқыл (ерітінді түрінде) өңдеуге болады. Бұл жағдайда өңделінген материалды кептіруден өткізу қажет. Негізгі пегматиттердің жоғарғы қабатын фторлысутек қышқылымен және фторлысутек тұзымен тазалайды (100 г/т). Темір қоспасымен ластанған минералдарды, күкірт қышқылымен немесе мырыш гидросульфитымен уландыруға болады . Негізгі (улексит, циозит и т.б.) және химиялық, активтілігі төмен немесе бейтарап минералдарда (кианит, силиманит, циркон) селективті қабаттардың пайда болуы үшін бензойлық қышқылды қолдануға болады (400 г/т дейін). 2 Электростатикалық сепараторлар Барабанды сепаратор минералдардын олардың электрөткізгіштігі бойынша бөледі. Бөлшектер зарядталған метал электродпен әрекеттесіп зарядталады да бір текті заряд алады. Жоғары өткізгіштік қаситеттері бар бөлшектер зарядты көбірек алып, зарядталған электродпен тебіседі, ал токты өткізбейтін бөлшектер (диэлектриктер) зарядталмайды. Егер өңдейтін қоспаны электродтың белгісінен қарама –қарсы токпен зарядтаса электр өткізетін және өткізбейтін бөлшектер қозғалысының траекториясында айырмашылығы үлкен болады. Бұл мақсат үшін ионизацияға үшкір, өткір заттарды пайдаланады. Электродтағы электрөткізбейтін бөлшектерге керекті кернеу беріліп, олар қосымша иондалынған ауадағы бір белгі иондарымен зарядталады. 2 - суретте барабанды сепаратордың схемасы берілген. Барабан диаметрі 200 мм, ұзындығы 100-200 мм. Барабанды жерлестіреді. Қарама – қарсы электрод әр түрлі пішінде болады, мысалы, шахматты ретпен орналастырылған пышақ, ине пішінінде, (екі немесе бірнеше қатар), әр түрлі диаметрлі цилиндрлер сияқты. 7 сурет Барабанды сепаратор 1 – бункер; 2 – қыздыратын орама; 3 – тартпа; 4 – воронка; 5 – науаша; 6 – бос барабан; 7- үшкір электрод; 8 – қабылдағыш; 9 – щетка Жерлестірілген барабанға материал беріледі, мысалы, үстінде кіші бункер орналасқан астаулы науашамен. Бункер бір уақытта жылытып, құрғатады. Ол үшін, бункер температурасын 200-300ºС жоғарлатуға мүмкіндік беретін, бункердің цилиндірі токпен қамтамасызданған орамамен оралады. Қыздыру уақыты тәжірибеге қарай анықталады. Сынақ үшін материал ірілігі 1-1,5 мм немесе 70 мкм-нан ұсақ болмауы керек. Байыту алдында материалды ірілігі бойынша классификациялау керек. Факторларға қарай (электр өрісінде болу ұзақтығы, бөлу алдында қыздыру, барабанды изоляциялау) классификация шкаласын кеңейтіп немесе азайтуға болады. Сынақ жасау үшін келесі параметрлер орнатылады; потенциал айырымы; электрод арақашықтығы, барабанның айналу жылдамдығы, материалдың жылу температурасы, материалдың ірілігі, 1 см ұзындықта барабан өнімділігі. Кейбір жағдайда электрод пішінін, астаулы науашаны жасауға қажетті материалдарды, барабанның үстіңгі қабатын және т.б. сыналау қажет. Кернеуді автотрансформатормен немесе потенциометрмен реттейді. Жоғары кернеу КР – 110 кенотронмен түзетіледі, ол арқылы тәж жүйесіне кернеу беріледі. Кенотрон 320/ 120/12 В трансформатор арқылы қосылады. Кейбір жағдайда электромагнитті және электростатикалы байыту тәсілдері қолданылады. Ол үшін латуннан жасалған электросепаратор барабанына қозғалмайтын электромагнитке тұрақты токты жібереді. 400х300 мм барабанды электр сепаратор өнімділігі сепаратордың 1 см ұзындығына 10 кг/сағ құрайды. Электростатикалық сепарация арқылы минералдардың бөліну туралы толық білу үшін барабан астындағы қабылдайтын жәшікті ені 1 см (диаметрі 75 мм барабанға) немесе 2-5 см (үлкен диаметрлі барабанға) көп санды секцияларға бөлу қажет. Әр бөлініп шыққан минералды талдап, фракцияға бөлінген минералдардың санын есептеп, график тұрғызады. Ординатасы бойынша әр фракцияға бөлінген пайызын, абцисса бойынша барабан осінен өтетін тік жазықтықтың арақашықтығын осьтен оңға және солға бұрады. Әр минерал үшін арнаулы қисық сызық тұрғызады. Сол қисық арқылы әр түрлі концентраттардың көбірек алуын қамтитын абцисса нүктесін анықтайды. Бұл әдісті қолдану үшін көп сараптама жүргізу керек. Сондықтан мономинералды әдісті қолданады. Ол қоспа құрамына кіретін әр минералды бөлу үшін, бір жағдайда сепаратордан өткізеді. Ол үшін минералды ұнтақты қабылдағыш жәшіктің әр бір секциясынан өлшеп, анықтамасына қарай қисық сызықтарды құрастырады. Бұл тәжірибе минералдар бір бірімен араласқанда онша өзгеріске түспейтін мономинералды фракциялар мен қоспалардың нәтижелері бір- біріне сәйкес болады. Бір минералдың дән беті басқа минералмен шайылғанда, мысалы кварц дәні көмірмен, қорғасынмен немесе басқа жұмсақ минералмен, тек сонда өзгерістер пайда болады. Бұл өзгерісті азайту үшін қатты минералға жұмсақ минералдың жұқа шаңын қосып майлайды. Бұл тәжірибені жасау үшін барабан қабаты қалыңдығы түйірдің қалыңдығындай болу керек. Материал құрғақ болу керек әйтпесе, бір – бірімен араласқанда жанасу өзгеріп агрегат пайда болады да нәтижелері қате болу мұмкін. Сепарацияға түсетін материалдар әр түрлі белгімен трибоэлектрлі зарядтарды алатын компоненттерден болса, үйкелісу арқылы зарядтарды қолданатын сепараторларда өндеуге болады. Бөлшектердің қозғалу жылдамдығы мен температурасы жоғарлаған сайын зарядттары үлкейеді, ал бөлшектердің үйкелісетін бет бөлігін азайтқанда зарядтары төмендейді. Бөлшектер заряды материалға олардың үйкелісетін бет күйіне, үйкеліс түріне, үйкеліс санына байланысты. Зарядтың түрі бөлшектердің қандай екеніне, үйкелісетін бет материалдардың түріне байланысты. Трибоадгезионды лабороториялық сепаратор 3 суретте көрсетілген. Минерал бөлшектерін зарядтауға тәжді (теріс) электрод қолданады. Жермен байланысқан электродпен (барабанмен) жанасқанда бөлшектер барабанмен бір белгідегі зарядты алады. Тоқ өткізбейтін бөлшектер тәжді разрядтың әсерімен ион арқылы теріс заряд алады, ол тәжді электродтан келеді. Сепарация процесі аяқталғанша тоқ өткізбейтін бөлшектердің заряды ионның ағынымен тұрақталады. 3 сурет – Трибоадгезионды зертханалық сепаратор 1- бункер; 2 – лоток; 3 – вибратор; 4 – трубалы электр қыздырғышпен жерлестірілген барабан; 5 – щетка; 6,7, 8 – қабылдағыштар; 9 – сүзгі; 10 –бөлгіш жазықтық; Тоқ өткізбейтін бөлшектер мен отырғызушы электрод қарама – қарсы зарядтардан тұрады. Тоқ өткізетін бөлшектер зарядтары электродтың зарядтарымен біртекті. Коронды камералы сепаратордың схемасы 4 суретте көрсетілген. Зертханада қолданылатын сепаратордың каркасы болат темірден пісіру арқылы жасалған. 2 бүйірлі жоғарғы беті дюральмен қапталған, артқы және жоғарғы жағы алып салынады. Қабырғалары жоғары кернеуді сөндіретін қондырғыдан тұрады. Қабырғалары айналып тұратын қондырғы каркаска бекітіледі. Каркастың жоғары жағында қабылдағыш бункер, төменгі жағында ауыстырып тұратын сүзгіш, ол апараттардың өнімділігін реттейді. Бункерден өңделетін материал лотокқа түседі. Астауға қондырма орнатылған, ол иірімделіп немесе тік бұрышты тесіктерден бірнеше қатардан тұрады, олар сепараторга материалды бірдей қабатпен ең аз жылдамдықпен төмен түсуін қамтиды. Астаудың қондырма тесігінің ені қадағаланады. Астау жазықтықта денгейжиек бағытында қозғалады. Өңделетін материал сепаратордың электрод ортасына түседі. Каркастың ішінде металды рама түрінде тәжді электрод орналасқан, оған диаметрі 0,2 – 0,6 мм сым орнатылған. Коронды электродқа қарама – қарсы перфорирелген және тұтас электродтан тұратын жерлестірілген және комбинирленген электрод орнатылған. Оның эфективті биіктігі алып-салмалы жазықтықтармен реттеледі. Төменгі бөліктегі каркастың өнімін жинау үшін қабылдағыштар орнатылған. 4 сурет – Зертханалық коронды камералы сепаратор 1 – бункер; 2 – науа; 3 – тәжді электрод; 4 – жерлестірілген электрод; 5 – изолятор; 6 – бағыттайтын жазықтық; 7 және 8 – қабылдағыштар. Сепаратор жұмыс кернеуі 50 кв дейін. Керекті электр зарядтарының пайда болуына әсер ететін коронирлеу кезінде қатты дірілдеу сым электродтардың үлкен ұзындықтарында (2,5 – 3 м ) пайда болады, олар коронирді жүйелердің жұмыстан шығуымен және ұзақ уақытқа сепараторды жөндеумен жалғасады. Мұны болғызбау үшін электродты дайындағанда болат пластиналарды қалыңдығы 1мм жерге жалғасатын және 0,1 мм коронирді электродқа пайдалану керек. Үлкен кернеуі жоқ сепаратордың барлық металл бөліктері жерге жалғанады. 1 м коронирды сымның коронды тогы 0,2 мА тең. электр энергия шығыны ионизацияға – өңделетін материалдардың 1тоннасына 0,1 кВт тең. 3 Диэлектрлік сепарация Бұл процесс минералдардың диэлектрлік тұрақтылығының айырмасына негізделген және минералогиялық зерттеуді немесе минерологиялық фракцияларды бөліп алуына қолданылады. Пайдалы қазбаларды байыту кезінде диэлектрлік сепарация процесі жұқа ұсақталған қымбат минералдарды соңғы өңдеу операцияларында қолдануы мүмкін. Ток өткізбейтін диэлектр тұрақтысы бар сұйыққа әр түрлі диэлектрлік тұрақтылары бар минералдарды салады және электр өрісін туғызады. Минералды бөлшектер диполь жасап полярланады, оның бір ұшы – күшті өріске, ал басқа – әлсіз өріске қарай бағытталған. Нәтижесінде сұйыққа қарағанда диэлектрлік тұрақтысы жоғарырақ бөлшектер, жоғары интенсивті өріске қарай қозғалады, ал диэлектрлік тұрақтысы төменірек бөлшектер– әлсізге қарай қозғалады. Бұл қозғалысты – диэлектрофорез деп айтуга болады. Орта ретінде суды және әр түрлі органикалық сұйықтарды немесе олардың қоспаларын пайдалануға болады. Сұйықтардың көбі ұшқыш және улы. Сондықтан олармен тартқыш шкафта 24оС тан жоғары емес температурада жұмыс істеу керек. Сұйықтарды араластырып аралық ДТ (диэлектрлік тұрақтысы) сұйықтарды алуға болады. Егер, мысалы әрбір 5 мл төртхлорлы көмірсутекке 0,1 мл-ден метилспиртін қосса, ДТ 0,5 – 0,6 ға дейін көтерілетін сұйық алуға болады. Егер минералдың диэлектрлік тұрақтысы белгісіз болса, онда оны келесі әдіспен анықтайды. Кішкене кристализаторға бюреткадан 5 мл төртхлорлы көмірсутек құяды және минералдың бірнеше бөлшегін салады. Жұқа болат инелері бар, жақсы жылтырланған және эбонит патронға салынған электродтарды ерітіндіге салады. Электродтарды салғаннан кейін трансформатордың екінші орамынан 400 – 600 В кернеуі бар электр тогын қосады. Электродтарды минералды бөлшектерге апарғанда, егер олардың диэлектрлік тұрақтысы сұйықтың ДТ-дан жоғары болса, электродтарға тартылады. Одан соң сұйықтың ДТ 0,1 мл этил спиртін құю арқылы үлкейтеді, әрбір құю мен араластырудан кейін минералды бөлшектердің қозғалысын бақылайды. Бөлшектердің электродтан тебілуі байқалғанда, нақтырақ анықтау жасайды. Ол үшін тебілу байқалған қоспадан азырақ 0,1 мл метил спиртінің қоспасын алады. Егер бөлшектердің электродтарға тартылуы байқалса, метил спиртін тамшылап қоса бастайды (0,015 мл-ден), әрбір тамшыны қосқаннан кейін және араластырғаннан соң минералды бөлшектердің қозғалысын бақылайды. Егер бұндай бақылауды визуальды түрде жүргізу қиын болса, кристаллизаторды бинокулярлы микроскоп үстеліне ауыстырады. Тебілу байқалған тамшы санын және дәндердің тартылуы байқалған тамшы санын белгілейді де, әрбір қоспаға ДТ есептейді және минералдың ДТ – на тең арифметикалық ортасын алады. ДТ- ны мына формуламен анықтайды: , мұндағы, n – 0.1 мл – ден құйылған саны; n1 - метил спиртінің тамшы саны. Сұйықтық ДТ – ын анықтауға және олардың қоспасын анықтауға белгілі ДТ минералдарды қолдануға болады. ДТ 1,5 – 2-ге және одан әрі айырмашылығы бар минералдар диэлектрлік сепарация әдісімен оңай бөлінеді. Инелердің көмегімен минералдарды бөлу келесі тәсілмен жасайды. Алдын ала басқа тәсілдермен минерал – өткізгіштер жойылған минералды дәндерінің қоспасын алып, диаметрі 20 мм-дей кристаллизаторға салады. Бос және минералдары бар кристаллизаторды диаметрі 45 мм-дей үшінші кристаллизаторға салып, белгілі ДТ бар сұйықты құяды. Минералдары бар кристаллизаторға электродтарды салады да ток қосады, электродтарға жабысқан дәндерді басқа бос кристаллизаторға ауыстырады, электродтарды сұйықтан алмай, кернеуді азайтады. Электродтардан дәндер түскенде, бұл операцияны берілген минералдың барлық дәндері бөлінгенше қайталайды. Электродтар ұштарының арақашықтығы 1мм-дей болады. Ұштарының арақашықтығын өзгертуге болатындай және сол арқылы бөліну шартын өзгертуге болатындай электродтарды жылжымалы етіп жасау ыңғайлы, инелі электродтармен 20 мкм-ге дейін дәндерді бөлуге болады. Минералды ұнтақтың үлкен мөлшерін алу үшін КазИМСа сепараторын қолдануға болады. (5 сурет) 5 сурет – «КазИМС» диэлектрлік сепараторының схемасы ДТ= εс тең болатын диэлектрлік сұйықтықпен шыны ваннада 1 диаметрі 50 мм латунды диск 2 орнатылған. Ванна қақпағы алмалы, ол оргшыныдан жасалған. Ол арқылы ұшында диаметрі 40 мм диск 3 бекітілген бұрандасы бар шпилька 5 өткізіледі. Электродтар арақашықтығын шпильканың айналуымен өзгертіледі. Дисктерге сым 4 арқылы тұрақты емес 50 Гц ток, автотрансформатормен реттелетін кернеулігі Е 10000 В-қа дейін, жүргізілген. Егер төменгі дискке минералды бөлшектер қоспасын салсақ, ДТ > εс бөлшектер, яғни орта дипольді моменті бар бөлшектер, градиенттің өсу бағытына қарай dE /dx тартылады, яғни ортаға және дисктің үстінде қалады. ДТ < εс болғанда бөлшектер, керісінше dE /dx төмендеу бағытқа қарай тебілетін болады, яғни, диск перифериясынан – ваннаға. Ал εс мен кернеулікті Е өзгерте отырып, жоғарылап келе жатқан ДТ минералдарды бөлуге болады. жүктеу/скачать 1,6 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|