metodichka_po_OPI


Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Сибирский государственный индустриальный университет»
Кафедра открытых горных работ
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Практикум
Новокузнецк
2016
УДК 622.7.016(07)
О-624
Рецензент
кандидат технических наук,
доцент кафедры геотехнологии СибГИУА.М. Никитина
О-624 Обогащение полезных ископаемых : практикум / Сиб. гос. индустр. ун-т ; сост. Н.Л. Лысенко. − СибГИУ. – Новокузнецк : Изд. центр СибГИУ , 2016. – 60 с.
В практикуме приведены краткие теоретические сведения, примеры решения задач, задачи для самостоятельного решения.
Предназначены для студентов всех форм обучения специальности 21.05.04 Горное дело.
Печатается по решению комиссии по совершенствованию учебно-методической работы в Институте горного дела и геосистем (протокол № 6 от 20.05.2016 г.)

ВВЕДЕНИЕ
Развитие промышленного потенциала страны непосредственно связан с рациональным использованием природных ресурсов, со снижением потерь полезных при их добыче и обогащении, с использованием прогрессивных технологий, в том числе в подотрасли обогащения полезных копали.Полезными ископаемыми называют твердые, жидкие и газообразные вещества, добываемые из земных недр для использования человеком. Эффективность использования того или иного полезного ископаемого зависит, прежде всего, от содержания в нем ценного компонента и наличия вредных примесей. Непосредственная переработка таких полезных ископаемых технически и экономически невыгодна, поэтому в большинстве случаев полезные ископаемые подвергают специальной подготовке с целью их обогащения.
Обогащение полезных ископаемых − совокупность процессов механической переработки минерального сырья с целью извлечения ценных компонентов и удаления пустой породы и вредных примесей, которые не представляют практической ценности в данных технико-экономических условиях. В результате обогащения из горной массы получают концентрат, качество которого выше, чем качество исходного. Качество концентрата характеризуется содержанием ценного компонента (оно выше, чем в горной массе), содержанием полезных и вредных примесей, влажностью и гранулометрической характеристикой.
Обогащение полезных ископаемых представляет собой сложный процесс, включающий дробление, грохочение, измельчение, гравитационные, флотационные, магнитные и специальные методы обогащения, обезвоживание и складирование готовых продуктов.
Методические указания позволяют закрепить теорию решением практических задач, что способствует лучшему усвоению пройденного материала.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ПРОЦЕССОВ ОБОГАЩЕНИЯ
Технологические результаты обогащения того пли иного полезного ископаемого нельзя оценить при помощи одного какого-либо показателя. Необходимо учитывать несколько основных показателей, характеризующих процесс обогащения в целом. К основным показателям относят: содержание компонента в исходном сырье и продуктах обогащения; выходы продуктов обогащения; извлечение компонентов в продукты обогащения; степень концентрации полезного компонента и степень сокращения, достигаемые при обогащении; эффективность обогащения.
Содержанием компонента называется отношение массы компонента к массе продукта, в котором он находится (в пересчете на сухое вещество). Содержание компонентов обычно определяется химическими анализами и выражается в процентах (%), долях единицы пли для драгоценных металлов в граммах на тонну (г/т). Содержание компонентов принято обозначать греческими буквами:
Α (альфа) - содержание металла в исходной руде;
β (бета) - содержание металла в концентрате или промпродукте;
(тэта) - содержание металла в хвостах.
Выходом продукта обогащения называется отношение массы полученного продукта к массе переработанного исходного сырья. Выход выражается в процентах или долях единицы и обозначается греческой буквой γ (гамма). При разделении обогащаемого сырья на два конечных продукта- концентрат ( с выходом γ к)- и хвосты (γ хв) − это условие записывается в виде следующего равенства, которое называется уравнением баланса продуктов
γк+ γхв = 100%
считая, что количество ценного компонента в исходном (100α) равно его суммарному количеству в концентрате (γкβ) и хвостах (γхв θ), можно составить с учетом равенства уравнение баланса компонента по исходному материалу и продуктам обогащения:100α= γкβ +(100- γк) θ
Решая это уравнение относительно γк(%), получаем зависимости для расчета выхода концентрата и хвостов
γк=100(α-θ)/(β-θ)
γхв=100(β-α)/(β-θ)
Извлечением компонента () в продукт обогащения называется отношение массы компонента в продукте к массе того же компонента в исходном полезном ископаемом. Извлечение выражается обычно в процентах или долях единицы и обозначается греческой буквой ε (эпсилон). Извлечение полезного компонента в концентрат характеризует полноту его перехода в этот продукт в процессе обогащения.
Степенью концентрации или степенью обогащения называется отношение содержания полезного компонента в концентрате к содержанию его в исходном сырье. Степень концентрации (или степень обогащения) показывает, во сколько раз увеличилось содержание полезного компонента в концентрате по сравнению с содержанием его в исходном сырье. Степень концентрации обозначается буквой К.. Чем выше степень концентрации и извлечение, тем выше эффективность процесса обогащения.
Степенью сокращения называют величину, обратную выходу концентрата. Степень сокращения показывает, во сколько раз масса концентрата меньше массы сырья, из которого он получен. Этот показатель определяет, какую массу исходного сырья необходимо переработать для получения единицы массы концентрата. Степень сокращения обозначается буквой R..
Эффективностью обогащения называют отношение приращения массы ценного компонента в концентрате при реальном обогащении к приращению массы концентрата при теоретически достижимом обогащении, когда в концентрат выделяется весь ценный компонент. Эффективность обогащения характеризует степень приближения реального процесса обогащения к идеальному. Этот показатель выражается в процентах пли долях единицы и обозначается буквой Е.
Все технологические показатели обогащения полезных ископаемых взаимосвязаны. Поэтому зная значения одних, можно расчетным путем получить значения других. Если нам известно содержание полезного компонента в исходном сырье и продуктах обогащения, то можно подсчитать выходы продуктов обогащения, извлечение полезного компонента в концентрат.
Если обозначим массу исходного сырья Qисх, массу полученных продуктов обогащения концентрата Qк и хвостов Qх, то выход концентрата γк (%) и хвостов γхв (%) можно определить по формулам
γк=100∙Qk/Qисх; (1)
γх=100∙Qх/Qисх (2)

Так как сумма выходов конечных продуктов обогащения равна выходу исходного сырья, принимаемому обычно за 100%, можно составить баланс переработанного материала:
Qисх= Qk + Qx (3) или γисх= γк+γх (4) ,
Зная, что, запишем
γк+γх=100% (5)
Суммарная масса ценного компонента в продуктах обогащения должна соответствовать массе его в исходном сырье. Это условие принято называть балансом ценного компонента:
100α= γкβ+γхϑ (6)
Так как γх=100-γк получим
γк=100(α-ϑ)/(β-ϑ) (7)
Из условия γк=100-γх , получим
. (8)
Извлечение полезного компонента в концентрат (%) определяется по формуле
. (9)
Формула для извлечения в хвосты (%) имеет вид:
. (10)
Если выходы концентрата и хвостов неизвестны, то формулы (9), (10) принимают вид:
;
.
Степень концентрации (степень обогащения) определяется но формуле
. (11)
Степень сокращения определяется по формуле , если выход концентрата выражен в долях единицы. Если выход концентрата выражен в процентах, то степень сокращения определяется по формуле
. (12)
Эффективность обогащения Е (%) можно определить по формуле
, (13)
где — содержание полезного компонента в минерале, %.
Формулу (7) можно представить в виде
. (14)
В этой формуле знаменатель представляет собой содержание пустой породы в исходном сырье, выраженное в долях единицы. Для определенной руды эта величина бывает иногда постоянной, в этом случае можно для определения эффективности обогащения пользоваться упрощенным выражением
(15)
Технологические показатели служат критерием оценки процессов обогащения действующих обогатительных фабрик.
Пример 1
На обогатительную фабрику в сутки поступает 5000 т руды. Ценный минерал представлен халькопиритом. Содержание халькопирита в исходной руде , содержание меди в концентрате , в хвостах . Известно, что содержание меди в халькопирите . Определить выход продуктов обогащения, извлечение меди в концентрат и хвосты, степень концентрации и сокращения, эффективность обогащения.
Решение
Содержание меди в исходной руде составит:
.
По формулам определяем:
;
; ;
;
; ;
;
.
Масса концентрата, полученного за сутки,
т.
Масса хвостов, полученных за сутки,
т.
Пример 2
Рассчитать выход концентрата и извлечение в него полезного компонента, если из 1000 т руды с содержанием полезного компоненте 0,8% в процессе обогащения получено 13 т концентрата с содержанием компонента 60%. Определить эффективность обогащения при содержании полезного компонента в полезном минерале 84%.
Решение. Дано Qисх=1000 т, Q=13 т, β=60%, βмин=84%. Определить: γк, εк, Е.По формуле (1) найдём выход концентрата:
γк=QQисх100=13∙1001000=1,3%Извлечение компонента найдём по формуле (9):
εк=γкβα=1.3600,8=97,5%Эффективность обогащения найдём по формуле (14):
Е=ε-γ1-αβмин=97,5-1,31-0,884=97,17Пример 3.
Вычислить потери меди с цинковым концентратом, если выход цинкового концентрата 5%, а содержание меди в нём 2%. Содержание меди в исходной руде 1,1%.
Решение.
Дано: γ=5%, β=2%, α=1,2%. Определить ε. Потери меди с цинковым концентратом соответствуют извлечению меди в цинковый концентрат:
ε=γβα=521,2=8,33%.Пример 4.
Вычислить выход и извлечение P2O5 в концентрат, который получают при обогащении апатитовой руды, содержащей 20% Р2, если содержание Р2О5 в концентрате34,5% и в хвостах 1%.
Решение.
Дано: α=20%, β=34.5%, θ=1%. Определить: γк, εк.
По формуле (7) найдём выход концентрата:
γк=α-θβ-θ100=20-134,5-1100=56,72%Извлечение компонента найдём по формуле (9):
εк=γкβα=56,7234,520=97,84%.Пример 5.
Определить потери меди и цинка в хвостах, если в медном концентрате извлечение меди 90%, цинка-5%, а в цинковом-6%, 85% соответственно.
Решение.
Дано: ε1Cu=90%, ε1Zn=5%, ε2Cu=6%, ε2Zn=85%. Определить : εхвCu, εхвZn.
Определяем потери меди и цинка:
εхвCu=100-ε1Cu-ε2Cu=100-90-6=4%;εхвZn=100-ε1Zn-ε2Zn=100-5-85=10%Для самостоятельного решения
Задача 1. Рассчитать выход никелевого концентрата, массовая доля никеля в котором равна 10%. На фабрику поступает руда с массовой долей никеля 3,2%. Извлечение никеля в концентрат 82%.
Ответ: 26,24%.
Задача 2. Определить производительность фабрики по концентрату, если выход концентрата 3%, а производительность фабрики по руде 1500 т/сутки.
Ответ: 45 т/сутки.
Задача 3. Найти выход концентрата и хвостов, если фабрика перерабатывает руду с массовой долей меди 1,5%, а после обогащения получается 2 продукта: концентрат с массовой долей меди 20% и хвосты с массовой долей меди 0,1%.
Ответ: 7,04 и 92,26%.
Задача 4. Рассчитать выход и извлечение свинца и извлечение свинца в концентрат, если фабрика перерабатывает в сутки 20 000 т руды с массовой долей 2,5% и получает 900 т концентрата с массовой долей свинца 50%.
Ответ: 4,5 и 90%.
Задача 5. Найти производительность фабрики по руде, если ее производительность по концентрату 1000 т/сутки при выходе 2,5%.
Ответ: 40 000 т/сутки.
Задача 6. Определить массовую долю полезного компонента в хвостах, если из 1000 т руды с массовой долей полезного концентрата 0,8% в процессе обогащения получено 13 т концентрата при извлечении 90%.
Ответ: 0,081%.
Задача 7. Определить выход хвостов, если из 1000 т руды получено 10 т концентрата.
Ответ: 99%.
Задача 8. Установить потери никеля в медном концентрате, если массовая доля никеля в нем 1,0% и выход медного концентрата 10%. Массовая доля никеля в исходной руде 3%.
Ответ: 3,33%.
Задача 9. Вычислить, сколько тонн свинцового концентрата в сутки выдаст обогатительная фабрика, если ее суточная производительность по руде 5000 т, массовая доля свинца в руде 1,8%, а в концентрате 60%. Извлечение свинца в концентрат 92%.
Ответ: 138 т.
Задача 10. Определить извлечение цинка в концентрат, если при суточной производительности фабрики 5000т получают 150 т концентрата. Массовая доля цинка в руде 2%, а в концентрате 60%.
Ответ: 90%.
Задача 11. Рассчитать, сколько хвостов в сутки будет выбрасывать фабрика, если выход концентрата 5%, а производительность по руде 5000 т/сутки.
Ответ: 4750 т.
Задача 12. Определить потери меди и цинка в хвостах, если извлечение меди и цинка в медном концентрате соответственно 90 и 5 %, а в цинковом – 6 и 85 %.
Ответы: 4 и 10 %.
Задача 13. Найти выход медного концентрата для условий задачи 12, если массовая доля меди в руде 1,5 %, а в концентрате 18%. Определить также эффективность обогащения, когда массовая доля полезного минерала в руде равна 35 %.
Ответы: 7,5 и 76,7 %.
Задача 14. Определить выход и производительность по концентрату при переработке фабрикой медной руды в количестве 400 т/ч. Массовая доля меди в получаемом медном концентрате 18%, в хвостах 0,3%. На фабрику поступает руда с двух рудников: с рудника А-65 % с массовой долей меди 1,8 %, с рудника Б-35 % с массовой долей меди 3 %.
Ответы: 10,85 %; 43,4 т/ч.
Задача 15. Рассчитать извлечение полезного ископаемого компонента в концентрат, если фабрика перерабатывает руду с массовой долей полезного компонента 20 %, а получает концентрат и хвосты с массовой долей его соответственно 50 и 2 %.
Ответ:98,75%.
Задача 16. Рассчитать выход концентрата и извлечение в него полезного компонента, если из 1000 т руды с массовой долей полезного компонента 0,8 % в процессе обогащения получено 13 т концентрата с массовой долей полезного компонента 60 %. Определить эффективность обогащения при массовой доле полезного компонента в полезном минерале 84 %.
Ответы: 1,30; 97,5; 97,2 %.
Задача 17. Установить, сколько тонн железного концентрата в сутки выдаст обогатительная фабрика, если ее суточная производительность по руде 15000 т, массовая доля железа в руде 28 %, в концентрате 63 %. Извлечение железа в концентрат 90%.
Ответ:6006 т.
Задача 18. Определить извлечение цинка в концентрат, если массовая доля цинка в руде 2%, в концентрате 50 %, в хвостах 0,5 %.
Ответ: 75 % .
Задача 19. Рассчитать, сколько руды нужно переработать для получения 500 т концентрата, если его выход составляет 5 %.
Ответ: 10000 т.
Задача 20. Определить выход концентрата и хвостов после обогащения марганцевой руды. Извлечение марганца в хвосты составляет 25 %, а массовая доля его в хвостах равна 10%. На фабрику поступает 30% руды с рудника А и 70 % с рудника Б, массовая доля марганца в руде рудников А и Б составляет 22 и 27 %.
Ответы: 36,25 и 63,75%.
Задача 21. Вычислить потери меди с цинковым концентратом, если выход цинкового концентрата 5 %, а массовая доля меди в нем 2%. Массовая доля меди в исходной руде 1,2 %.
Ответ: 8,3%.
Задача 22. Рассчитать, сколько нужно переработать руды с массовой долей меди 1 % для получения 100 т концентрата с массовой долей меди 20 %. Массовая доля меди в хвостах 0,1%.
Ответ: 2212 т.
Задача 23. Определить массовую долю компонента в хвостах, если извлечение его в концентрат 90 %, выход хвостов 95 %, массовая доля компонента в исходном 1 %.
Ответ: 0,105%
Задача 24. Найти массовую долю металла в хвостах при обогащении монометаллической руды с массовой долей металла 2 %, если извлечение его в концентрат 90 % при выходе 3,6 %.
Ответ: 0,21 %.
Варианты для контрольной

варианта , т ,% ,% ,% ,%
1 4000 5 20 0,2 35
2 4100 4 24 0,3 32
3 4200 3 25 0,4 30
4 4300 5 24 0,4 33
5 4400 4 25 0,5 34
6 4500 5 23 0,2 35
7 4600 6 22 0,3 33
8 4700 5 21 0,4 30
9 4800 4 22 0,3 34
10 4900 3 20 0,2 30
11 5000 4 21 0,3 34
12 5100 5 22 0,3 33
13 5200 4 21 0,4 35
14 5300 6 23 0,4 36
15 5400 4 20 0,3 33
16 5500 5 22 0,5 30
17 5600 4 23 0,3 36
18 5700 6 24 0,5 35
19 5800 5 22 0,2 32
20 5900 4 24 0,4 34
21 6000 5 21 0,5 35
22 6100 6 24 0,5 32
23 6200 4 23 0,4 33
24 6300 3 22 0,3 34
Гранулометрический состав полезных ископаемых
Процессы разделения полезного ископаемого на классы
по крупности
Размеры частиц горных пород изменяются от коллоидных частиц (размером менее 0,001 мм) до галечников и валунов. Однако для нефтеносных коллекторов, как правило, в пределах 0,01 – 1 мм.
Методы определения механического состава горных пород:
1. Ситовой анализ (для разделений фракций песка d≥0.05 мм);
2. Седиментационный анализ (d<0.05 мм).
Стандартные сита с отверстиями: 10; 7; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм.
Ситовой анализ: сверху располагают сито с наибольшим диаметром отверстий, внизу – с наименьшим. В верхнее сито насыпают 50 гр породы и просеивают 15 мин. Массу частиц в каждом сите определяют взвешиванием.
Седиментационный анализ основан на различии скоростей оседания зерен в вязкой жидкости у частиц неодинаковых размеров.
Скорость осаждения V частиц сферической формы определяется формулой Стокса:

где g – ускорение свободного падения, d – диаметр частиц, ν – кинематическая вязкость жидкости,  - плотность частицы породы,  - плотность жидкости.
Формула Стокса имеет пределы и условия применения: 1) считают, что формула (1.1) применима для частиц диаметром 0,1 – 0,001 мм; на частицы меньшего диаметра влияет броуновское движение и слои адсорбированной воды; 2) формула Стокса справедлива для свободного (нестесненного) движению зерен, поэтому массово содержание твердой фазы не должно превыщать 1 %.
Методы седиментационного анализа различны. Основные (при исследовании грунтов):
1. Способ отмучивания током воды и способ слива жидкости (метод Сабанина);
2. Метод взвешивания осадка с помощью весов Фигуровского.
При отмучивании грунт помещают в конический или цилиндрический сосуд и регулированием скорости воды, текущей снизу вверх, добиваются выноса из сосуда частиц определенного диаметра, который определяют по формуле Стокса.
 
Рисунок 1- взвешивание осадка.
В способе слива отделяют медленно оседающие мелкие частицы от оседающих (более крупных и тяжелых) путем слива жидкости, содержащие еще не осевщие на дно сосуда частицы.
Наиболее совершенный метод седиментационного анализа – взвешивание осадка, выпавшего из хорошо перемешанной суспензии из грунта и воды, на специальный датчик – подложку (например, тонкий стеклянный диск 4). Осадок взвешивают как функцию времени. Если частицы имеют крупные размеры – осадок выпадает быстро, если размеры частиц малы – то выпадение осадка происходит медленно. Взвешивание осадка производят или на весях Фигуровского или на автоматических седиментационных весах (например, модели ВСД – 1/50). В прборе ВСД – 1/50 (диапазон диаметра частиц 1 – 50 мкм) автоматически регистрируется масса осадка (в пределах 0 – 500 мг) как функция времени.
После обработки получают зависимость массовой доли частиц от их диаметра. Результаты отображают в виде графиков (таблиц) двух типов:
1.  кривой суммарного (накопительного) интегрального гранулометрического состава породы (массовая доля при dЗ <d) ;
2. кривой распределения зерен по диаметрам (дифференциальной кривой) массовая доля di≤dЗ≤di+1 частиц в интервале Δd=di+1-di

Рисунок 2 – График зависимости массовой доли частиц от их диаметра.
 
Степень неоднородности пород характеризуют отношением d60/d10, где d60 – диаметр частиц, при котором сумма масс фракций с диаметром составляет 60 % от массы образца породы (массы всех фракций), d10 – аналогичная величина для 10 % массы всех фракций.
Методика расчета показателей ситового анализа
Основные формулы
Среднеарифметический диаметр класса

где и - минимальный и максимальный размер частиц класса, ммЭквивалентный диаметр частицы

где - масса частицы, ; - плотность частицы, .
Среднединамический диаметр частиц сыпучей массы

где - выходы классов, %; - среднединамический диаметр соответствующих классов, мм;
- число классов.
Суммарные выходы и среднединамическая зольность отдельных классов, а также всего угля определяют по формулам баланса:
, %;
, %,
где - выходы классов, %; - зольность соответствующих классов, %.
Расчет показателей ситового анализа
По результатам ситового анализа (табл. 1) построить кривые гранулометрического состава , , определить выход и зольность класса 6-10 мм.
Таблица 1
Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,% Суммарно (сверху), %

1 2 3 4 5
50-100 15,0 29,5 15,0 29,5
25-50 27,5 20,5 42,5 23,7
10-25 22,5 16,3 65,5 21,2
0-10 35,0 13,0 100 18,3
Исходный 100 18,3 - -
Определяем суммарные выходы и зольность классов сверху (таблица 1 графы 4 и 5):
;
;
;

и т.д.
Графическая интерпретация результатов расчета
ситового анализа
1. Строим кривую гранулометрического состава .
На оси ординат (рис. 4) откладываем в масштабе суммарные выходы (данные графы 4 табл. 1) и проводим вспомогательные линии, параллельные оси абсцисс. На этих линиях откладываем в масштабе размер отверстий сит (данные графы 1). Полученные точки соединяем кривой .
2. Строим кривую средней зольности .
На вспомогательных линиях откладываем в масштабе среднюю зольность классов (данные графы 5). Полученные точки плавно соединяем кривой .
3. Определяем выход класса 6-10 мм. На оси абсцисс откладываем в масштабе размер отверстий сит 6 и 10 мм и проводим вспомогательные линии, параллельные оси ординат до пересечения с кривой . Через точки пересечения проводим линии I и II, параллельные оси абсцисс.
Определяем выход класса 6-10 мм:


Рис. 4. Кривые ситового анализа
4. Определяем зольность класса 6-10 мм. Графически зольность класса 6 мм будет равна расстоянию от оси ординат до точки пересечения линии I с кривой , т.е. ; аналогично находим зольность класса более 10 мм и по линии II:
Зольность класса 6-10 мм:
.
Вариант №1

По результатам ситового анализа (табл. 1) построить кривые гранулометрического состава , и определить выход и зольность класса 6-13 мм и 15-25 мм.
Таблица 1-Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
50-100 13,0 30,0
25-50 23,5 29,5
13-25 18,5 16,5
6-13 21,0 14,0
0-6 24,0 9,0
Исходный 100,0 20,0
Вариант №2
По результатам ситового анализа (табл. 2.) построить кривые гранулометрического состава , и определить выход и зольность класса 5-10 мм и 13-20 мм.
Таблица 2.-Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
80-100 6,8 41,2
50-80 7,2 38,5
25-50 9,6 36,2
13-25 14,3 30,9
0-13 62,1 24,5
Исходный 100 28,4
Вариант №3
По результатам ситового анализа (табл. 3.) построить кривые гранулометрического состава , и определить выход и зольность класса 6-10 мм, 12-20 мм и 23-30 мм.
Таблица 3.-Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
50-100 18,1 27,5
25-50 24,9 21,3
10-25 20,5 17,4
0-10 36,5 11,1
Исходный 100 19,2
Вариант №4
По результатам ситового анализа (табл. 4.) построить кривые гранулометрического состава , и определить выход и зольность класса 10-15 мм и 20-25 мм.
Таблица 4.-Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
50-100 13,9 58,3
25-50 5,0 45,3
13-25 6,9 40,7
6-13 21,1 30,2
3-6 22,5 25,8
0-3 30,6 20,0
Исходный 100 32,4
Вариант №5
По результатам ситового анализа (табл.5.) построить кривые гранулометрического состава ,, определить выход и зольность класса 10-18 мм и 20-30 мм.
Таблица 5.-Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
50-100 10 54,0
25-50 8,9 41,0
13-25 6,0 35,4
6-13 22,1 35,9
3-6 20,4 24,5
0-3 32,6 15,0
Исходный 100 28,1
Вариант №6
По результатам ситового анализа (табл. 6.) построить кривые гранулометрического состава , и определить выход и зольность класса 6-13 мм и 15-20 мм.
Таблица 6.-Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
80-100 7,4 61,2
50-80 7,0 48,6
25-50 9,9 43,7
13-25 16,1 42,6
0-13 59,6 31,8
Исходный 100 35,2
Вариант №7
По результатам ситового анализа (табл. 7.) построить кривые гранулометрического состава , и определить выход и зольность класса 10-18 мм и 20-30 мм.
Таблица 7.-Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
50-100 15,0 54,0
25-50 5,0 41,0
13-25 6,9 36,4
6-13 24,1 35,9
3-6 20,4 24,5
0-3 28,6 15,7
Исходный 100 28,1
Вариант №8
По результатам ситового анализа (табл. 8.) построить кривые гранулометрического состава ,, определить выход и зольность класса 3-10 мм и 15-20 мм.
Таблица 8.-Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
50-100 18,0 50,0
25-50 8,0 40,0
13-25 9,9 36,4
6-13 21,1 36,9
3-6 22,4 24,5
0-3 20,6 13,7
Исходный 100 28,1
Вариант №9
По результатам ситового анализа (табл. 9.) построить кривые гранулометрического состава , и определить выход и зольность класса 6-10 мм и 13-17 мм.
Таблица 9.- Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
80-100 8,4 60,2
50-80 6,0 46,6
25-50 9,9 40,7
13-25 26,1 43,6
0-13 49,6 32,0
Исходный 100 38,2
Вариант №10
По результатам ситового анализа (табл. 10) построить кривые гранулометрического состава ,, определить выход и зольность класса 5-10 мм и 15-20 мм.
Таблица 10-Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
50-100 14,0 58,3
25-50 7,0 45,3
13-25 6,9 40,7
6-13 21,1 30,2
3-6 22,5 25,8
0-3 28,5 20,0
Исходный 100 32,4
Вариант №11
По результатам ситового анализа (табл. 11) построить кривые гранулометрического состава ,, определить выход и зольность класса 5-15 мм и 18-22 мм.
Таблица 11- Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
50-100 13,0 30,0
25-50 23,5 29,5
13-25 18,5 16,5
6-13 21,0 14,0
0-6 24,0 9,0
Исходный 100,0 20,0
Вариант №12
По результатам ситового анализа (табл. 12) построить кривые гранулометрического состава ,, определить выход и зольность класса 6-13 мм и 15-22 мм.
Таблица 12 - Результаты ситового анализа угля и его зольность
Класс, мм ,% ,%
80-100 6,8 41,2
50-80 7,2 38,5
25-50 9,6 36,2
13-25 14,3 30,9
0-13 62,1 24,5
Исходный 100 28,4
ГРОХОЧЕНИЕ
Грохочением называется процесс разделения полезных ископаемых по крупности, осуществляемый путем их просеивания через сита.Грохочение d = 100 мм0-100 мм
0-100 мм
100-300 мм
Исх. м-л 0-300 мм
Др.

В процессе грохочения материала на одной сетке получается, два продукта: надрешетный , или верхний ( тот, который остается на сетке), и подрешетный , или нижний ( тот, который проходит через отверстия сетки). Качество проведенной операции грохочения определяется эффективностью грохочения, выражаемой в долях единицы или процентах. Эффективность грохочения подсчитывается по всему нижнему классу, т.е. классу, меньшему размера отверстий сетки, и по узким классам крупности, составляющим нижний продукт.
Эффективность грохочения может быть определена по любой из следующих формул:
Е=QH βQИСХ α100; (1)
E=γH β α; (2)
Е=βα∙α-φβ-φ100, (3)
где QH и QИСХ - масса соответственно нижнего и исходного продукта, т/ч, т/сутки; α, β, и φ – соответственно содержание расчетного класса в исходном, нижнем и верхнем продукте, %; γH - выход нижнего продукта, %.
При расчете E по всему нижнему классу в формулах (1)-(3) β= 100 %.
Пример: на грохочение поступает 200 т/ч материала крупностью 0-200 мм, содержащего 80 т класса 0 –13 мм. После грохочения (d = 13 мм) в подрешётный продукт уходит 60 т.

Е = 60 100/80 = 75 %
Q0 – 200 = 200 т/ч
Q0 – 13 = 80 т/ч
d = 13 ммНадрешётный продукт
Подрешётный 0 – 13 ммQ0 – 13 = 60 т/ч

Факторы, влияющие на эффективность грохоченияНа эффективность грохочения влияют следующие факторы:
Характеристика материала по крупности. Чем больше в материале мелких классов, тем ниже эффективность грохочения.
Наличие «трудных» зёрен в материале. К трудным зёрнам относятся частицы крупностью от 0.75 до 1.5 размера отверстия сита. Эти зёрна, как правило, застревают в отверстиях сита, снижают живое сечение рабочей поверхности и, естественно, ухудшают эффективность грохочения.
Угол наклона сита. От угла наклона рабочей поверхности зависит скорость движения материала. При чрезмерном наклоне сито превращается в транспортирующий желоб, при этом эффективность рассева материала резко падает. Для каждого материала требуется оптимальный угол наклона сита.
Влажность материала. При влажности более 10 – 12 % эффективность грохочения резко падает, т.к. происходит залипание отверстий сита. Для достижения высокой эффективности производят мокрую классификацию. Т.е. вместе с материалом подают воду. В этом случае эффективность грохочения достигает 95 %.
Удельная нагрузка (нагрузка на единицу площади поверхности т/чм2). Чем выше удельная нагрузка, тем ниже эффективность грохочения.
Размер отверстий сита. Чем он больше, тем выше эффективность.
Задачи на расчет показателей грохоченияЗадача 1. Определить выход нижнего продукта при грохочении материала 300-0 мм на сетке с размером отверстий 120, если эффективность грохочения 65%. Характеристика крупности материала задается в виде прямой линии.
Ответ: 34%
Задача 2. Установить эффективность грохочения материала 300-0 мм на сетке с размером отверстий 60 мм, если выход верхнего продукта 92%. Характеристику крупности исходного материала принять по прямой линии.
Ответ : 90%.
Задача 3. Для условий задачи 89 определить эффективность грохочения по классам -60+40 мм и -40 мм, если содержание класса -40 мм в нижнем продукте составляет 70% , а в верхнем 2 5. Содержание класса -60 мм в верхнем продукте 5 %.
Ответ : 79 и 87 %.
Задача 4. Найти эффективность грохочения материала 500-0 мм на сетке с размером отверстий 200 мм, если содержание нижнего класса в верхнем продукте 10 %. Характеристику крупности исходного материала принять по прямой линии.
Ответ : 83,3%.
Задача 5. Для условий предыдущей задачи установить эффективность грохочения по классам крупности -200+150 мм и -150мм. Характеристику крупности нижнего продукта принять по прямой линии. Содержание класса -150 мм в верхнем продукте 6 %.
Ответы : 71,4 и 87 %.
Задача 5. Вычислить эффективность грохочения материала крупностью 200-0 мм на сетке с размером отверстий 50 мм, если выход верхнего продукта 80 %.
Ответ : 80 %.
Задача 6. Определить выход нижнего продукта, если содержание верхнего класса в исходном материале 70 %, а эффективность грохочения 80 %.
Ответ : 24 %.
Задача 7. Рассчитать выход нижнего продукта, если содержание нижнего класса в исходном материале 50 % , а в верхнем продукте 10 %.
Ответ : 44,5 %.
Задача 8. Найти эффективность грохочения, если содержание нижнего класса в исходном материале 40 %, а в верхнем продукте 10 %.
Ответ : 83,5 %.
Задача 9. Вычислить, сколько получиться нижнего продукта из 500 т материала, если содержание нижнего класса в нем 20 % , а эффективность грохочения 90 %.
Ответ : 11,75 %
Задача 10. Найти выход надрешетного продукта, если содержание нижнего класса в исходном материале 40 %, эффективность грохочения 70%.
Ответ: 82,5 %.
Задача 11. Установить содержание нижнего класса исходном материале, если выход надрешетного продукта 40 % содержание в нем нижнего класса 6 %.
Ответ : 62,5 %.
Задача 12. Вычислить эффективность грохочения, если выход надрешетного продукта 60 % и содержание в нем нижнего класса 10 %.
Ответ : 87 %.
Задача 13. Определить эффективность грохочения по всему нижнего классу, если выход верхнего продукта 40 % и содержание зерен крупнее размера отверстий сетки в исходном материале 35 %.
Ответ : 92,3 %.
Задача 14. Определить производительность грохота по подрешетному материалу, если содержание класса крупнее размера отверстий сетки 70 %, эффективность грохочения 90 % и производительность грохота по исходному материалу 1000 т/ч. Ответ : 270 т/ч.
Грохоты, их классификация, обозначение и конструктивные особенности
Все грохоты классифицируются на следующие типы:
Колосниковые;
Барабанные;
Инерционные:
с дебалансным вибратором;
с самобалансным вибратором;
Резонансные;
Дуговые;
Конические
Грохоты обозначаются буквами и цифрами:
Г – грохот;
И – инерционный;
Л – лёгкого типа;
Т – тяжёлого типа;
Ц – цилиндрический;
Р – резонансный;
С – самобалансныйЦифры обозначают: 1-я – условную ширину сита; 2-я – количество сит.
1 750 мм5 1750 мм2 1000 мм6 2000 мм3 1250 мм7 2500 мм4 1500 мм8 3000 ммНапример: грохот ГИСЛ – 82 – грохот инерционный, самобалансный, лёгкого типа, ширина сита 3000 мм, количество сит – 2.
Задачи по расчету грохотов
Задача 1. Грохочение угля производится на неподвижном колосниковом грохоте с отверстиями между колосниками 150 мм. Определить производительность грохота, .если его ширина В= 800 мм и длина L= 1900 мм.
Решение.
1. Определяем рабочую площадь решета грохота
F = BL = 0,8-1,9 = 1,52 м2.
2.Находим удельную производительность грохота q = 100т/ч-м2
3.Производительность грохота
Q = q∙F, m/ч;
Q = 100 ∙ 1,52= 152 т/ч.
Задача 2. Определить площадь неподвижного колосникового грохота с отверстиями между колосниками размерами 100 мм, если на грохочение поступает Q = 100 т/ч угля и коэффициент неравномерности .загрузки грохота k=1,15.
Ответ. F= 1,44 м2.
Задача 3. Определить количество валковых грохотов ГВII – 100B для грохочения угля на классы >100 и 0—100 мм, если рабочая ширина грохота В = 1500 мм, длина L = 3020 мм и количество поступающего угля Q —500 т/ч.
Решение.
1.Находим удельную производительность грохота q= 85 т/ч∙м2
2.Количество грохотов
где k = 1,15;
F1 = BL, м2
i=1,15*50085*4,53≈2 грохотаЗадача 4. Рассчитать количество валковых грохотов ГВII-75В для грохочения угля на классы>75 и 0—75 мм, если на грохочение поступает Q = 200 т/ч угля, k= 1,15, рабочая ширина грохота В= 1500 мм и длина L = 3020 мм.
Ответ. 1 грохот.
Задача 5. Определить минимальную скорость вращения приводного вала плоского качающегося грохота, при которой грохот работает без подбрасывания, если коэффициент трения материала по ситу fтр =0,4, а угол наклона короба а = 5°, амплитуда колебаний короба грохота А =20 мм.
Минимальная скорость вращения приводного вала грохота
nmin=30tg(φ+α)r, об/мин
Где tg φ=fтрr=A2, мОтвет: nmin=213 об/минЗадача 6. Определить скорость вращения приводного вала плоского качающегося грохота, при которой грохот работает с подбрасыванием, если угол наклона грохота а = 5°, амплитуда колебаний короба А=20мм
Скорость вращения приводного вала грохота, работающего с подбрасыванием
nmin=30rtgα , об/мин
О т в е т. nmin= 1000 об/мин.
Задача 7. Определить производительность двухситного (F= 5 м2) для подготовительного грохочения, если размер отверстий верхнего сита 10 мм, нижнего 6 мм
Решение.
1.Находим удельную производительность верхнего сита q1=6 т/ч∙м2
2.Определяем производительность грохота:
по верхнему ситу
Q1=q1∙F1=11∙5=55 т/ч
по нижнему ситу (класс 0—10 мм)
Q2=6∙5=30 т/ч.
Задача 8. Рассчитать число грохотов (F= 10м2) для подготовительного грохочения угля в количестве Q = 350 т/ч, если размер отверстий верхнего сита 13 мм, нижнего — 8 мм, и количество угля, поступающего на нижнее сито Q1= 210 т/ч , k= 1,15.
Решение.
1.Находим удельную производительность верхнего сита q1= 20 т/ч∙м2 и нижнего сита q2 =8 т/ч∙м2
2.По формуле определяем число грохотов:
по верхнему ситу i1=1,15∙35020∙10=2 грохота;
по нижнему ситу i2=1,15∙2108∙10=3 грохота.
Принимаем большее число грохотов i2=3.Задача 9. Рассчитать число грохотов ( F=10 м2) для подготовительного грохочения угля в количестве Q = 300 т/ч на классы
10-100, 6-10 и 0-6 мм, если на нижнее сито поступает уголь в количестве Q1 = 190 т/ч, k= 1,15.
Ответ. 4 грохота.
Задача 10. Рассчитать число грохотов (F=2 м2) для подготовительного грохочения угля в количестве Q = 400 т/ч на классы 10—100, 6—10 и 0—6 мм, если количество угля, поступающего на нижнее сито Q,=200 т/ч. k = 1,15.
Ответ. 2 грохота.
Задача 11. Рассчитать число грохотов для подготовительного грохочения угля в количестве Q=600 т/ч на классы 13-100, и 6-13 и 0-6 мм, если рабочая площадь верхнего сита F1=15,2 м2, нижнего сита F2 = 16,0 м2 количество угля, поступающего на нижнее сито Q2=260 т/ч, k=1,15.
Ответ. 3 грохота.
Задача 12.
Рассчитать число резонансных грохотов (F=15м2) для подготовительного грохочения угля в количестве Q=350 т/ч.на классы 13-80, 6-13 и 0-6 мм, если количество угля, поступающего на нижнее сито Q1 = 270 т/ч, k=1,15.
Ответ: 2 грохота.
Задача 13. Рассчитать число грохотов ГР (F = 10 м2) для подготовительного грохочения угля в количестве Q = 300 т/ч на классы 6-100 и 0-6 мм, k=1,15.
Ответ. 3 грохота.
Задача 15. Рассчитать число грохотов (F = 20 м2) для предварительного грохочения угля в количестве Q = 1200 т/ч на классы > 100 и < 100 мм, если k=1,15.
Ответ. 1 грохот.

Задача 16. Рассчитать число грохотов (F = 10 м2) для предварительного грохочения угля в количестве Q = 700 т/ч на классы >100 и < 100 мм. если k=1,15.
Ответ: 1 грохот.
ДРОБЛЕНИЕ УГЛЯ
Операция предназначена для уменьшения материала по крупности. Физическая сущность процесса состоит в преодолении внутренних сил сцепления зёрен дробимого материала.
Энергия, затрачиваемая на дробление, во многом зависит от твёрдости материала. В этой связи все минералы по твёрдости делятся на следующие категории: твёрдые; хрупкие; мягкие; вязкие
Степень дробления
Основной показатель, который характеризует качество процесса, называется степень дробления. Он представляет собой отношение размера максимального куска до дробления к размеру максимального куска после дробления.

Если дробление осуществляется в несколько стадий, то общая степень дробления представляет собой произведение частных степеней дробления.

где - частные степени дробления
Стадии дробления
В зависимости от способа добычи руды и требований к крупности дроблёного продукта различают следующие стадии дробления:
1. Крупное дробление: 1500 – 300 мм;
2. Среднее дробление: 300 – 50 мм;
3. Мелкое дробление: 50 - 10 мм.
Задача 1. Определить степень дробления, если уголь класса 80-200 мм дробится до 80 мм.
Ответ: i=2,5.
Задача 2. Определить общую степень дробления угля в три стадии, если степень дробления в первой стадии i1=4, во второй i2=8 и в третьей i3=5.
Ответ: iоб=160.
Задача 3. Определить общую степень дробления угля в две стадии, если степень дробления каждой стадии i=4.
Ответ: iоб=16.
Задача 4. Определить эффективность дробления угля до 13 мм, если содержание в исходном угле класса >13 мм a=65,1%; содержание в дроблёном продукте класса 1-13 мм b=74%; содержание в исходном угле класса 1-13 c=25%.
Решение. Эффективность дробления угля
E=b-ca∙100, %
E=74-2565,1∙100=75,3%.
Задача 5. Уголь класса >50 мм дробится до 50 мм. Определить эффективность дробления, если содержание в исходном угле класса >50 мм a=81,5%; содержание в дроблёном продукте класса 1-50 мм b=78,4% и в исходном c=11%.
Ответ: E=82,7%.
Задача 6. Определить определить эффективность дробления угля до 10 мм по результатам ситового анализа исходного угля и дроблёного продукта (табл. 1).
Таблица 1-Результаты ситового анализа
Класс, мм Выход, %
Исходного угля Дроблёного продукта
>10 72,0 8,2
1-10 20,1 78,0
0-1 7,9 13,8
Итого . . . 100,0 100,0
Ответ: E=80,4%.
Задача 7. Определить эффективность дробления угля до 10 мм по результатам ситового анализа исходного угля и дроблёного продукта (табл. 2).
Таблица 2-Результаты ситового анализа
Класс, мм Выход, %
Исходного угля Дроблёного продукта
>10 79,2 7,2
1-10 18,0 69,5
0-1 2,8 23,3
Итого . . . 100,0 100,0
Ответ: E=65,1%.
Оценка эффективности классификации
Классификацией называется процесс разделения минеральных зерен на отдельные классы, основанный на различии в скоростях их падения в воде(гидравлическая классификация) или в воздухе ( пневматическая, воздушная классификация). Качественно классификация оценивается показателем, который называется эффективностью классификации.
Эффективность процесса классификации оценивают по формуле Ханкова-Луйкена:
E=(εм-γм)(εmax-γmax⁡) = (εм-γм)(1-αм),
где εм,γм- извлечение мелкого класса в слив и выход слива соответственно; εmax,γmax⁡- те же величины при идеальном разделении, αм - содержание мелкого класса в исходном материале.
Физический смысл формулы Ханкова-Луйкена заключается в следующем: эффективность разделительного процесса равна отношению массы разделившихся частиц к массе частиц, поступивших на разделение. На практике используют упрощенный вариант оценки эффективности процесса классификации, рассчитывая лишь извлечение мелкого класса в слив.
Различают общую и уточненную эффективности классификации.
Общая эффективность классификации E0- это отношение массы определенного класса, по которому определяют эффективность в сливе (мелком продукте), к массе этого же класса в исходном материале.
Общая эффективность классификации показывает извлечение интересующего класса в слив ( мелкий продукт) и рассчитывается в процентах обычно по результатам ситового анализа исходного материала и продуктов классификации по формуле
E0 = γ∙βα. (1)
Выход слива γ определяется по формуле
γ = α-θβ-θ∙100 (2)
где α,β,θ, - содержание класса, по которому определяют эффективность в исходном материале, сливе) мелком продукте) и в пеках( крупном продукте), %
Уточненная эффективность Eym определяется по формуле
Eym = E0-γ100- α∙100 (3)
Примеры решения задач
Задача 1. По результатам ситового анализа продуктов классификации определить общую и уточненную эффективность классификации по классу -0,045 мм. Содержание этого класса в исходном материале, сливе и песках составляет 45,1 88,7 и 18,3 %.
Решение. По формуле (2) определим выход слива:
γ = 45,1-18,388,7-18,3∙100 = 38,1 %
По формуле (1) рассчитаем общую эффективность классификации:
E0 = 38,1∙88,745,1 = 74,9 %
По формуле (3) рассчитаем уточненную эффективность классификации:
Eym = 74,9-38,1100- 45,1∙100 = 67,0 %
Задача 2. По результатам ситового анализа, приведенного в табл. 3, найти общую эффективность классификации по классу -0,15 мм и узкому классу-0,074+0,052 мм.
Таблица 3
Содержание класса
Класс крупности, мм Исходный материал, % Слив, % Пески, %
-1+0,5 50 — 60
-0,5+0,25 10 — 13
-0,25+0,15 10 8 13
-0,15+0,074 15 47 6
-0,074+0,052 10 25 6
-0,052 5 20 2
Итого 100 100 100
Решение. Найдем, используя данные табл. 3, содержание класса -0,15 мм:
- в исходном материале α-0,15=15+10+5=30%;
- в сливе β-0,15= 47+25+20=92%;
- песках θ-0,15=6+6+2=14%;
Найдем по формуле (2) выход слива по классу -0,15 мм:
γ-0,15=30-1492-14∙100=20,5%.По формуле (1) рассчитаем общую эффективность классификации по классу -0,15 мм:
E0-0,15=20,5∙9230=62,9 %.Из табл. 3 возьмем значение выхода слива по узкому классу -0,074+0,052 мм:
γ-0,074+0,052=10-625-6∙100=21,05%.Общую эффективность классификации по узкому классу -0,074+0,052 найдем по формуле (1):
E0-0,074+0,052=21,05∙2510=52,6%.его в сливе, если известно, что на классификацию поступит материал с 40% содержанием класса 3 мм.
Задачи для самостоятельного решения
Задача 1. По результатам ситового анализа продуктов классификации определить общую и уточненную эффективность классификации по классу -0,1 мм. Содержание этого класса в исходном материале, сливе и песках составляет 20, 80 и 10 % соответственно.

Задача 2. При классификации получен слив, выход которого составляет 25%. Общая эффективность классификации по классу -0,15 мм равна 70%. Установить уточненную эффективность классификации по тому же классу и содержание его в сливе, если известно, что на классификацию поступил материал с 30% содержанием класса 0,15 мм.
Задача 3. По результатам ситового анализа продуктов классификации (табл.2) определить общую и уточненную эффективность классификации по классу -0,2 мм.
Таблица 2
Содержание класса
Класс крупности, мм Исходный материал, % Слив, % Пески, %
-3+1 20 — 15
-1+0,5 25 — 40
-0,5+0,2 37 20 35
-0,2+0,1 10 60 6
-0,1 8 20 4
Итого 100 100 100
Задача 4. Содержание класса -0,3 мм в исходном материале 25%. В продуктах классификации оно составило в сливе 80%, в песках — 10%. Определить общую и уточненную эффективности классификации по классу -0,3 мм.
Задача 5. По результатам ситового анализа продуктов классификации определить общую и уточненную эффективность классификации по классу -0,5 мм. Содержание этого класса в исходном материале, сливе и песках составляет 15, 75 и 25% соответственно.
Задача 6. При классификации получен слив, выход которого составляет 30%. Общая эффективность классификации по классу -3 мм равна 60%. Установить уточненную эффективность классификации по тому же классу и содержание
Задача 7. По результатам ситового анализа продуктов классификации (табл. 3) определить общую и уточненную эффективность классификации по классу -0,2 мм.
Таблица 3
Содержание класса
Класс
крупности, мм Исходный
материал, % Слив, % Пески, %
+0,3 10 - 15
-0,3+0,15 15 - 35
-0,15+0,104 27 30 30
-0,104+0,074 20 40 10
-0,07+0 18 20 7
-0 10 10 3
Итого 100 100 100
Задача 8. Содержание класса -0,074 мм в исходном материале 55%. В продуктах классификации оно составило в сливе 90%, в песках – 7%. Определить общую и уточненную эффективности классификации по классу -0,074 мм.
Задача 9. По результатам ситового анализа продуктов классификации определить общую и уточненную эффективность классификации по классу -0,052 мм. Содержание этого класса в исходном материале, сливе и песках составляет 15,65 и 30% соответственно.
Задача 10. При классификации получен слив, выход которого составляет 65%. Общая эффективность классификации по классу -0,5 мм равна 85%. Установить уточненную эффективность Классификации по тому же классу и содержание его в сливе, если известно, что на классификацию поступил материал с 55% содержанием класса 0,5 мм.
Решение задач на построение кривых обогатимости , определение графическими методами эффективности классификации.
Процессы разделения полезного ископаемого на классы
по плотности
Фракционный анализ
Обогащаемый уголь представляет собой неоднородную массу по плотности. С увеличением содержания в угле минеральных примесей его плотность и зольность повышаются. Если уголь разделить на ряд фракций, различающихся плотностью, то эти фракции будут отличаться по качеству.
Фракционным анализом называется операция разделения угля на фракции различной плотности.
Фракционный анализ предназначен для определения теоретически возможных качественно – количественных показателей гравитационного обогащения и категории обогатимости угля.
Результаты фракционного анализа оформляют в виде таблицы. По данным таблицы строятся кривые обогатимости, расширяющие возможности решения технологических задач.
Проведение фракционного анализа
Для проведения фракционного анализа применяют тяжелые жидкости плотностью 1300; 1400; 1500; 1600; 1800 кг/м3.  В качестве тяжелой жидкости может быть использован водный раствор хлористого цинка   ZnCl2.
Расслоение производится на фракции плотностью -1300; 1300-1400; 1400-1500; 1500-1600; 1600-1800; и +1800 кг/м3.
Расслоение, как правило, проводят, начиная с наименее плотной жидкости. Схема фракционного анализа показана на рисунке 6.1.
Перед каждой операцией расслоения производят проверку плотности жидкости  денсиметром (ареометром). Пробу угля насыпают в бак с жидкостью плотностью 1300 кг/м3. Содержимое бака тщательно перемешивают мешалкой и дают отстояться в течение 2-3 минут. Всплывшую на поверхность первого бака фракцию плотностью -1300 кг/м3 тщательно снимают сетчатым черпаком, промывают холодной и горячей водой и переносят на противень для подсушки. Утонувшую часть пробы после стока жидкости вместе с баком (с сетчатым дном) переносят в следующий бак с тяжелой жидкостью 1400 кг/м3 и производят в нём расслоение в порядке, указанном выше.
Подсушивание фракций производят в сушильном шкафу при температуре 500С до воздушно-сухого состояния. После разделки пробу подвергают химическому анализу на содержание золы, а если необходимо, на содержание серы.

Кривые обогатимости
 
Кривые обогатимости - графическое изображение результатов фракционного анализа. По таблицам результатов фракционного анализа невозможно определить выход продуктов обогащения любой заданной зольности. Для решения этой задачи пользуются кривыми обогатимости. 
 
Методика расчета показателей фракционного анализа
Основные формулы
Масса пробы для фракционного анализа
, кг,
где - максимальный размер частиц в пробе, мм.
При обработке результатов фракционного анализа используют формулы, приведенные ниже.
Выход продукта обогащения
, %,
где и - масса полученного продукта и исходного питания, т.
Суммарные выходы и среднединамическая зольность:
, %;
, %,
где - выходы классов, %;
- зольность соответствующих классов, %.
Категория обогатимости угля определяется в зависимости от выхода приведенных промежуточных фракций плотностью 1,4 – 1,8 :
, %,
где и - выход промежуточных фракций 1,4-1,8 и суммарный выход фракции меньше 1,8 по результатам фракционного анализа, %.
Расчет показателей фракционного анализа
По результатам фракционного анализа (табл. 2) построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
1. Заполняем графу 4 табл. 2 данными, полученными последовательным суммированием выходов фракций (графа 2) сверху:
;

и т. д.
Таблица 2 Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность
фракции,
, % ,% Суммарные, %
всплывшие
фракции потонувшие
фракции
сверху снизу
1 2 3 4 5 6 7
<1,3 55,9 4,8 55,9 4,8 100 23,0
1,3-1,4 9,4 10,1 65,3 5,6 44,1 46,1
1,4-1,5 7,6 18,6 72,9 6,9 34,7 55,9
1,5-1,6 3,3 30,0 76,2 7,9 27,1 66,3
1,6-1,8 3,1 45,9 79,3 9,4 23,8 71,4
1,8> 20,7 75,2 100 23,0 20,7 75,2
Итого 100 23,0 - - - -
2. Заполняем графу 5 данными расчетной средней зольности всплывших фракций сверху:
;

и т. д.
3. Заполняем графу 6 данными, полученными последовательным суммированием выходов фракций (графа 2) снизу:
;

и т.д.
4. Заполняем графу 7 данными расчетной средней зольности потонувших фракций снизу:
;

и т. д.
Графическая интерпретация результатов расчета
фракционного анализа
1. Строим кривую элементарных фракций λ.
На оси ординат (рис. 2) откладываем в масштабе суммарные выходы всплывших фракций (графа 4): 55,9; 65,3; 75,9; 76,2; 79,3 и 100%. Проводим вспомогательные линии, параллельные оси абсцисс, и на этих линиях откладываем в масштабе зольность элементарных фракций (графа 3): 4,8; 10,1; 18,6; 30,0; 45,9 и 75,2%. В пределах каждой фракции проводим линии, параллельные оси ординат. Через середины этих линий проводим плавную кривую λ так, чтобы площади заштрихованных криволинейных треугольников были равновелики.
2. Строим кривую всплывших фракций β по данным граф 4 и 5 табл. 2. На вспомогательных линиях (см. рис. 2) откладываем в масштабе соответствующие значения средней зольности всплывших фракций (графа 5): 4,8; 5,6; 6,9; 7,9; 9,4; и 23%. Полученные точки соединяем плавной кривой β, начало которой должно совпадать с началом кривой λ.
3. Строим кривую потонувших фракций θ по данным граф 6 и 7 табл. 2. На вспомогательных линиях откладываем снизу в масштабе значения средней зольности потонувших фракций (графа 7): 75,2; 71,4; 66,3; 55,9; 46,1 и 23%. Полученные точки соединяем плавной кривой θ, конец которой должен совпадать с концом кривой λ, а начало должно соответствовать концу кривой β на линии, параллельной оси ординат.

Рис. 2. Кривые обогатимости угля класса 13-100 мм4. Строим кривую плотностей δ по данным граф 1 и 4 табл. 2. На верхней стороне квадрата (принятого за ось плотности) откладываем в масштабе (справа налево) плотность фракций: 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; и 1,8 . Через эти точки проводим линии, параллельные оси ординат, до пересечения с соответствующими вспомогательными линиями выходов. Полученные точки соединяем плавной кривой δ.
Варианты заданий
Задача 1. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля определить заданные параметры (дополнительно задание определяется преподавателем)
Таблица 1 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 39,5 3,6
1,3-1,4 32,6 6,8
1,4-1,5 8,3 10,3
1,5-1,6 3,7 29,2
1,6-1,8 3,7 44,0
1,8> 12,2 72,1
Итого 100,0 16,0
Задача 2. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.(дополнительно задание определяется преподавателем)
Таблица 2- Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 61,0 6,2
1,3-1,4 12,4 13,2
1,4-1,5 6,2 21,5
1,5-1,6 3,4 30,8
1,6-1,8 2,6 41,6
1,8> 14,4 82,5
Итого 100,0 20,8
Задача 3. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм. .(дополнительно задание определяется преподавателем)
Таблица 3- Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 66,6 4,9
1,3-1,4 10,1 11,7
1,4-1,5 4,3 19,7
1,5-1,6 3,4 27,2
1,6-1,8 3,9 42,6
1,8> 11,7 75,0
Итого 100,0 16,6
Задача 4. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм. .(дополнительно задание определяется преподавателем)
Таблица 4- Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 14,6 3,8
1,3-1,4 31,3 8,8
1,4-1,5 15,0 18,2
1,5-1,6 5,0 26,1
1,6-1,8 9,5 41,1
1,8> 24,6 73,0
Итого 100,0 29,2
Задача 5. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм. .(дополнительно задание определяется преподавателем)
Таблица 5 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 45,9 4,3
1,3-1,4 9,9 8,1
1,4-1,5 3,1 14,5
1,5-1,6 1,7 31,2
1,6-1,8 1,7 32,9
1,8> 37,7 81,7
Итого 100,0 35,1
Задача 6. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Таблица 6 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 57,0 4,6
1,3-1,4 9,2 9,6
1,4-1,5 3,0 16,1
1,5-1,6 2,7 29,1
1,6-1,8 2,1 36,5
1,8> 26,0 86,3
Итого 100,0 28,0
Задача 7. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Таблица 7- Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 57,3 4,6
1,3-1,4 8,9 9,6
1,4-1,5 3,2 16,1
1,5-1,6 2,5 29,1
1,6-1,8 1,9 36,5
1,8> 26,2 86,3
Итого 100,0 28,0
Задача 8. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 50-100 мм.
Таблица 8-Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 39,0 3,6
1,3-1,4 33,1 6,8
1,4-1,5 8,0 10,3
1,5-1,6 4,0 29,2
1,6-1,8 3,9 44,0
1,8> 12,0 72,1
Задача 9. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Таблица 9-Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 56,0 6,2
1,3-1,4 9,3 13,2
1,4-1,5 7,3 21,5
1,5-1,6 3,6 30,8
1,6-1,8 3,3 41,6
1,8> 20,5 82,5
Итого 100,0 20,8
Задача 10. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Таблица 10- Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 14,0 3,8
1,3-1,4 31,9 8,8
1,4-1,5 15,5 18,2
1,5-1,6 4,5 26,1
1,6-1,8 9,0 41,1
1,8> 25,1 73,0
Итого 100,0 29,2
Задача 11. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Таблица 11- Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 14,6 3,5
1,3-1,4 31,3 8,6
1,4-1,5 15,0 18,0
1,5-1,6 5,0 26,2
1,6-1,8 9,5 41,3
1,8> 24,6 72,8
Итого 100,0 20,8
Задача 12. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 57,4 4,8
1,3-1,4 8,8 9,6
1,4-1,5 3,2 16,3
1,5-1,6 2,5 29,0
1,6-1,8 2,1 36,5
1,8> 26,0 86,3
Итого 100,0 28,0
Задача 13. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 50-100 мм.
Таблица 13 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 39,3 3,6
1,3-1,4 32,8 6,8
1,4-1,5 8,0 10,3
1,5-1,6 4,0 29,2
1,6-1,8 3,9 44,0
1,8> 12,0 72,1
Итого 100,0 16,0
Задача 14. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13 -100 мм.
Таблица 14 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 46,4 4,5
1,3-1,4 9,4 7,9
1,4-1,5 2,9 14,5
1,5-1,6 1,9 31,2
1,6-1,8 1,5 32,8
1,8> 37,9 81,8
Итого 100,0 35,1
Задача 15. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Таблица 15 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 14,8 3,4
1,3-1,4 31,1 8,5
1,4-1,5 15,3 18,0
1,5-1,6 4,7 26,2
1,6-1,8 9,6 41,4
1,8> 24,5 72,7
Итого 100,0 20,8
Задача 16. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Таблица 16 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 14,2 3,7
1,3-1,4 31,7 8,8
1,4-1,5 15,7 18,3
1,5-1,6 4,3 26,2
1,6-1,8 9,1 41,2
1,8> 25,0 72,9
Итого 100,0 29,2
Задача 17. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13 -100 мм.
Таблица 17 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 46,2 4,5
1,3-1,4 9,6 7,9
1,4-1,5 2,8 14,5
1,5-1,6 2,0 31,2
1,6-1,8 1,4 32,8
1,8> 38,0 81,8
Итого 100,0 35,1
Задача 18. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Таблица 18 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 39,2 3,5
1,3-1,4 32,9 6,9
1,4-1,5 7,7 10,2
1,5-1,6 4,3 29,1
1,6-1,8 3,7 44,1
1,8> 12,2 72,0
Итого 100,0 16,0
Задача 19. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 50-100 мм.
Таблица 19- Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 56,2 6,2
1,3-1,4 9,1 13,2
1,4-1,5 7,0 21,5
1,5-1,6 3,9 30,8
1,6-1,8 3,1 41,6
1,8> 20,7 82,5
Итого 100,0 20,8
Задача 20. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 50-100 мм.
Таблица 20 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 14,2 3,9
1,3-1,4 31,7 8,7
1,4-1,5 15,4 18,2
1,5-1,6 4,6 26,1
1,6-1,8 9,1 41,1
1,8> 25,0 72,9
Итого 100,0 29,2
Задача 21. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Таблица 21 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 14,8 3,7
1,3-1,4 31,1 8,4
1,4-1,5 15,3 18,0
1,5-1,6 4,7 26,2
1,6-1,8 9,4 41,3
1,8> 24,7 72,9
Итого 100,0 20,8
Задача 22. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Таблица 22 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 61,2 6,3
1,3-1,4 12,2 13,2
1,4-1,5 6,4 21,5
1,5-1,6 3,2 30,8
1,6-1,8 2,5 41,6
1,8> 14,5 82,6
Итого 100,0 20,8
Задача 23. По результатам фракционного анализа построить кривые обогатимости угля класса 13-100 мм.
Таблица 23 - Результаты фракционного анализа угля и его зольность
Плотность фракции, ,% ,%
<1,3 66,2 4,7
1,3-1,4 10,5 11,9
1,4-1,5 4,5 19,9
1,5-1,6 3,2 27,3
1,6-1,8 4,0 42,5
1,8> 11,6 75,1
Итого 100,0 16,6
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Авдохин В.М. Основы обогащения полезных ископаемых : учебник для вузов: в 2 т.: Обогатительные процессы / В.М. Авдохин. – М. : МГГУ, 2006. – 417 с. : ил. – (Высшее горное образование)
Абрамов А.А. Собрание сочинений : учебник для вузов. Т. 1 : Обогатительные процессы и аппараты / А.А. Абрамов. – М. : МГГУ , 2010. – 470 с. : ил. – ISBN 9785741806449, 9785986722054.Комлев С.Г. Основы обогащения полезных ископаемых : учебное пособие для вузов / С.Г. Комлев. – 3-е изд., испр. – Екатеринбург : Уральский государственный горный университет, 2007. – 120 с.
Бедрань Н.Г. Практикум по обогащению полезных ископаемых : учеб. пособие для вузов / Н.Г.Бедрань; под ред. Н.Г.Бедрань.-М.:Недра,1991.-535 с.
Петухова Л.И. Обогащение полезных ископаемых: метод. указания к самост. занятиям / Петухова Л.И., Рогова Л.И.; Норильский индустриальный ин-т.-Норильск:НИИ,2011-48 с.
Артюшин С.П. Сборник задач по обогащению угля/С.П. Артюшин .- М.: Недра, 1967.-223 с.
Учебное издание
Составитель
Лысенко Наталия Леонидовна
ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Практикум
Напечатано в полном соответствии с авторским оригиналом
Подписано в печать 14.06.2016 г.
Формат бумаги 60×80 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 3,54. Уч.-изд. л. 3,8. Тираж 30 экз. Заказ 478.
Сибирский государственный индустриальный университет
654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Издательский центр СибГИУ

Приложенные файлы

  • docx 758115
    Размер файла: 593 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий