СПОСОБ СУШКИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РУД  В МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ
MICROWAVE OVEN DRYING METHOD OF SAMPLES OF GOLD-BEARING ORES

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для удаления из влажной геологической пробы (влажность пробы 2-20%) золотосодержащей руды влаги, затрудняющей проведение последующих операций обработки пробы, а именно дробления, просеивания, тонкого измельчения.
Известен способ сушки с подогревом проб минерального сырья [1, с.103] в железных противнях на электрических, угольных или дровяных печах. Подогрев ведут при температуре не более 100°C. Противни устанавливают на подставках, не допускающих их соприкосновения с раскаленной плитой.
Данный способ сушки имеет следующие недостатки:
- низкую экспрессность, так как пробы сушат в течение нескольких часов;
- продолжительность процесса сушки устанавливается оператором на основе личного опыта, т.е. субъективно, что часто приводит к перерасходу энергии и пересушиванию пробы;
- не нормируется значение влажности подсушенной пробы, что не позволяет оптимизировать операции обработки пробы.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ сушки проб [2, с.107], который реализуют следующим образом. Пробу отбирают (не менее 400 г), перемешивают в закрытом сосуде в течение 1 ч, делят квартованием на навески не менее 200 г, взвешивают навески с точностью до 0,01 г, отобранные порции одновременно сушат в сушильном шкафу до постоянной массы или до первого увеличения ее (неоднократное нагревание до 100±5°C с проведением контролирующих взвешиваний), выдерживают навески на воздухе в течение 24 ч, затем навески взвешивают и выполняют контрольный расчет влажности, находят суммарную убыль массы пробы, окончательно рассчитывают влажность, далее ссыпают частные навески вместе и разделывают пробу для анализа.
Данный способ имеет следующие недостатки:
- низкую экспрессность, так как пробу сушат до постоянной массы, а затем выдерживают на воздухе в течение длительного времени (более 24 часов);
- сушка пробы до воздушносухого состояния приводит к тому, что при выполнении последующих операций дробления и просеивания пробы выделяется большое количество пыли, т.е. ухудшаются условия труда лаборанта;
- расход электроэнергии на сушку проб завышен, т.к. не учитывается выделение теплоты при дроблении и измельчении проб, способствующее дополнительному подсушиванию проб.
Техническим результатом изобретения является снижение расхода электроэнергии на сушку проб, повышение экспрессности процесса сушки и улучшение условий труда лаборанта при выполнении операций дробления, измельчения и просеивания проб. Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе сушки геологических проб золотосодержащих руд с подогревом в микроволновой печи, включающий установление нормативного значения массовой доли влаги в подсушенной пробе, нагревание и охлаждение нагретой пробы на воздухе, отличающемся тем, что нагревание пробы ведут при температуре от 30 до 135°C в микроволновой печи, перед нагреванием пробы измеряют массовую долю влаги в пробе и нагревание ведут при продолжительности, рассчитанной по формуле
где τ - продолжительность операции нагревания пробы, мин;
К - коэффициент пропорциональности, зависящий от физико-химических свойств руды и типа печи, , определяется экспериментально для каждого типа руды;
m - масса геологической пробы, кг;
1
W - массовая доля влаги в исходной пробе, %;
2
W - нормативное значение массовой доли влаги в подсушенной пробе, %;
2
W≤1,5%;
Р - мощность электропечи, Вт.
1
Способ осуществляется следующим образом. Для партии проб, поступивших на анализ (50-500 шт.), экспериментально определяют значение коэффициента К. Коэффициент К должен находиться в интервале значений  и снижаться при увеличении значения массовой доли влаги в исходной пробе (W). При этом значение коэффициента К также зависит от химического состава руды (от содержания в ней кремния, алюминия, серы и т.д.), определяющего тип руды. Коэффициент К также зависит от типа печи, т.к. бытовые микроволновые печи различаются по электрической мощности и обмену воздуха в них. В каждой геологической пробе золотосодержащей руды, подлежащей сушке, определяют массовую долю влаги перед нагреванием пробы, что является существенным отличием. Содержание влаги в пробе измеряют экспрессным методом с помощью электрического влагомера. Затем нормируют содержание влаги в подсушенной пробе. После чего рассчитывают необходимую продолжительность операции нагревания пробы в микроволновой печи по формуле (1), что является существенным отличием.
После измерения массовой доли влаги пробу высыпают в радиопрозрачный пластмассовый контейнер или в тару, предназначенную для микроволновых печей, помещают в микроволновую печь и нагревают в течение расчетного времени при температуре t=30÷135°C. Затем пробу извлекают из печи и охлаждают на воздухе 5-6 минут. После чего ведут обработку пробы.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
1
2
Пример 1. Подготавливали к пробирному анализу керновую пробу кварц-каолит-хлоритовой золотосодержащей руды массой 1,5 кг, соответствующую требованиям ОСТ 41-08-249-85 (Стандарт отрасли. Управление качеством аналитической работы. Подготовка проб и организация выполнения количественного анализа в лабораториях Мингео СССР. - М.: ВИМС, 1985. - 32 с.). С помощью электрического влагомера измеряли содержание влаги в пробе, определили, что W=8%. Установили нормативное значение содержания влаги в подсушенной пробе W=1,5%. Для сушки использовали бытовую микроволновую печь типа MS-1744W фирмы LG Electronics Inc. Мощность печи составила 700 Вт. По формуле (1) рассчитали время, необходимое для нагрева пробы в микроволновой печи:
3
τ=1,6·10·1,5·(8-1,5)/700=22,3 мин.
Высыпали пробу в пластмассовую тару, предназначенную для микроволновых печей, поместили в микроволновую печь и сушили с подогревом в течение 22 минут. Затем пробу извлекли из печи и измерили ее температуру, установили, что проба нагрелась до t=98°C. После чего пробу охлаждали в течение 5-6 минут на воздухе. Охлажденную пробу направили на дробление до крупности зерна - 1 мм.
1
2
Пример 2. Подготавливали к атомно-эмиссионному методу анализа штуфовую пробу кварц-сульфидной золотосодержащей руды массой 1,0 кг, соответствующую требованиям ОСТ 41-08-249-85 (Стандарт отрасли. Управление качеством аналитической работы. Подготовка проб и организация выполнения количественного анализа в лабораториях Мингео СССР. - М.: ВИМС, 1985. - 32 с.). С помощью электрического влагомера определили массовую долю влаги в исходной пробе W=5%. Использовали для сушки пробы микроволновую печь типа MS-1744W фирмы LG Electronics Inc. Мощность печи составила 700 Вт. Установили допустимое конечное значение содержания влаги в подсушенной пробе W=1%. Рассчитали по формуле (1) необходимую продолжительность сушки
3
τ=2,6·10·1·(5-1)/700-14,9 мин.
Затем высыпали пробу в пластмассовую тару, предназначенную для микроволновых печей, поместили в микроволновую печь и сушили с подогревом в течение 15 мин, проба при этом нагрелась до t=98°C. Подсушенную пробу охлаждали в течение 5-6 минут на воздухе. Охлажденную пробу направили на дробление до крупности зерна - 1 мм и тонкое измельчение до крупности зерна - 0,071 мм.
1
2
Пример 3. Подготавливали к атомно-эмиссионному методу анализа штуфовую пробу кварцевой золотосодержащей руды массой 1,0 кг, соответствующую требованиям ОСТ 41-08-249-85 (Стандарт отрасли. Управление качеством аналитической работы. Подготовка проб и организация выполнения количественного анализа в лабораториях Мингео СССР. - М.: ВИМС, 1985. - 32 с.). С помощью электрического влагомера определили массовую долю влаги в исходной пробе W=2%. Использовали для сушки пробы микроволновую печь типа MS-1744W фирмы LG Electronics Inc. Мощность печи составила 700 Вт. Установили допустимое конечное значение содержания влаги в подсушенной пробе W=1%. Рассчитали по формуле (1) необходимую продолжительность сушки
4
τ=10·1·(2-1)/700=14,3 мин.
Затем высыпали пробу в пластмассовую тару, предназначенную для микроволновых печей, поместили в микроволновую печь и сушили с подогревом в течение 14 мин, проба при этом нагрелась до t=98°C. Подсушенную пробу охлаждали в течение 5-6 минут на воздухе. Охлажденную пробу направили на дробление до крупности зерна - 1 мм и тонкое измельчение до крупности зерна - 0,071 мм.
По данным опытной проверки предлагаемый способ сушки проб золотосодержащих руд по сравнению с прототипом имеет преимущества:
- экспрессность процесса сушки возрастает в 15-20 раз;
- расход электроэнергии снижается на 25-30%;
- улучшаются условия труда лаборанта.
Наиболее целесообразно использовать предлагаемый способ в лабораториях Министерства природных ресурсов РФ.
Источники информации
1. Альбов М.Н. Опробование месторождений полезных ископаемых. - М.: Недра, 1965. - С.103.
2. Пробоотбирание и анализ благородных металлов. Справочное руководство для лабораторий. / Под ред. Барышникова И.Ф. - М.: Металлургия, 1968. - С.106-110.