СПОСОБ ПОКУСКОВОЙ СЕПАРАЦИИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
METHOD OF MINERAL STUFF LUMPS SEPARATION

Изобретение относится к области обогащения минерального сырья и, в частности, его можно использовать в методах покусковой сепарации как радиоактивных, так и нерадиоактивных руд.
В настоящее время покусковая сепарация минерального сырья осуществляется как по содержанию, так и по количеству полезного компонента (ПК) в рудных кусках.
i
i
г
i
г
i
i
г
i
г
Теоретически при идеальных условиях сепарации по содержанию (вертикальная кривая разделения и нулевая ошибка в определении массы рудного куска) показатели обогащения оказываются выше, чем при сепарации по количеству ПК. Это объясняется тем, что в процессе сепарации возможны случаи, когда рудные куски с массой ниже среднего значения (q<) в сортируемом классе и содержанием ПК выше граничного значения (α>α) попадают в хвосты, т.к. количество полезного компонента в них ниже граничного уровня (М<М). И, наоборот, рудные куски с массой выше среднего значения (q>) в сортируемом классе и содержанием ПК ниже граничного (α<α) попадают в концентрат, т.к. количество полезного компонента в них выше граничного уровня (М>М).
Однако при реальных условиях сепарации (вероятностная кривая разделения не вертикальна и ошибка в определении массы рудных кусков отлична от нулевой) показатели обогащения при сепарации по содержанию в ряде случаев оказываются даже ниже, чем при сепарации по количеству полезного компонента.
Это объясняется тем, что эффективность процесса сепарации в сильной степени зависит от точности определения массы рудного куска тем или иным способом учета массы, характера распределения в руде ПК, контрастности и от вещественного состава исследуемой рудной массы.
Известен способ покусковой сепарации минерального сырья, в котором повышение эффективности сепарации достигается с помощью частичного учета массы рудного куска в режиме регистрации гамма-излучения при постоянной экспозиции и постоянном пороге настройке за счет включения в схему радиометра специального дополнительного электронного устройства (См. кн. И.И.Крейндлин и др. «Приборы для радиометрического обогащения руд», М., Атомиздат, 1972 г., стр.179-188).
Наиболее близким является способ покусковой сепарации по содержанию полезного компонента, включающий покусковую подачу рудных кусков в зону измерения, регистрацию гамма-излучения, разделение рудных кусков на продукты обогащения по величине превышения сигналом установленного порога настройки (См. кн. И.И.Крейндлин и др. «Приборы для радиометрического обогащения руд», М., Атомиздат, 1972 г., стр.182-184).
Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка специального критерия, на основании которого точно оценивается возможность применения к исследуемой пробе способа сепарации (по содержанию или по количеству ПК).
i
i
г
i
г
i
i
i
i
г
i
г
Технический результат достигается тем, что в известном способе покусковой сепарации минерального сырья, включающем подачу рудных кусков в зону измерения, регистрацию потока ионизирующего излучения узлом измерения, разделение рудных кусков на продукты обогащения по величине превышения сигналом установленного порога разделения, предварительно перед сепарацией на основании данных о контрастности исследуемой пробы рассчитывают критерий применимости учета массы рудных кусков, заключающийся в том, что для рудных кусков, масса которых больше среднего значения (q>), содержание в них ниже граничного уровня (α<α), а количество полезного компонента больше граничной величины (M>М), их суммарный выход (γ), умноженный на количество полезного компонента в них (·β), был бы больше, чем для рудных кусков с массой ниже среднего значения (q<), содержанием больше граничного уровня (α>α), а количеством полезного компонента ниже граничного значения (М<М).
Пример расчета
i
i
i
Сущность расчета заключается в следующем. На основании предварительного изучения фракционного состава исследуемой пробы все изученные рудные куски разделим на шесть условных фракций, у которых содержание (α), количество ПК (M) и массы рудных кусков (q) находятся в определенном соотношении.
i
i
i
i
г
Для удобства анализа все данные о рудных кусках сведены в табл.1 и изображены на графике в системе координат α-q. График зависимости α=f(q) при M=Const показан на чертеже.
Анализ данных, приведенных в табл.1, показывает следующее. Теоретически при идеальных условиях сепарации (вертикальная кривая разделения и нулевая ошибка в определении массы рудного куска) как по количеству, так и по содержанию ПК рудные куски первой и второй фракций попадают в хвосты, а пятой и шестой - в концентрат. Следовательно, для этих четырех фракций нет необходимости учитывать массу рудных кусков.
Для рудных кусков, относящихся к третьей фракции, необходим учет массы, т.к. при сепарации по количеству ПК они попадают в концентрат, а их необходимо направить в хвосты.
Для рудных кусков четвертой фракции также необходим учет их массы, т.к. они при сепарации по количеству ПК попадают в хвосты, а их необходимо направить в концентрат.
Таким образом, из всех рассмотренных фракций для обеспечения максимальной эффективности сепарации учету массы должны подвергаться только рудные куски, относящиеся к третьей и четвертой фракциям. Отметим, что в настоящее время при сепарации руд по содержанию ПК учету массы подвергаются рудные куски всех шести фракций, т.к. нет возможности выделить по какому-либо признаку куски, относящиеся только к третьей и четвертой фракциям.
Таблица 1
Характеристика рудных кусков
№ фракции
Значение признака
Распределение кусков при сепарации по:
α<sub>i</sub>
M<sub>i</sub>
q<sub>i</sub>
количеству ПК
содержанию ПК
1
α<sub>i</sub><α<sub>г</sub>
M<sub>i</sub><M<sub>г</sub>
q<sub>i</sub>><img file="00000001.tif" he="6" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" />
хвосты
хвосты
2
α<sub>i</sub><α<sub>г</sub>
M<sub>i</sub> <М<sub>г</sub>
q<sub>i</sub>><img file="00000001.tif" he="6" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" />
хвосты
хвосты
3
α<sub>i</sub><α<sub>г</sub>
M<sub>i</sub>>M<sub>г</sub>
q<sub>i</sub>><img file="00000001.tif" he="6" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" />
концентрат
хвосты
4
α<sub>i</sub>>α<sub>г</sub>
M<sub>i</sub><М<sub>г</sub>
q<sub>i</sub><<img file="00000001.tif" he="6" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" />
хвосты
концентрат
5
α<sub>i</sub>>α<sub>г</sub>
M<sub>i</sub>>М<sub>г</sub>
q<sub>i</sub><<img file="00000001.tif" he="6" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" />
концентрат
концентрат
6
α<sub>i</sub>>α<sub>г</sub>
M<sub>i</sub>>М<sub>г</sub>
q<sub>i</sub>><img file="00000001.tif" he="6" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" />
концентрат
концентрат
Для оценки влияния рудных кусков, относящихся к третьей и четвертой фракциям, на эффективность процесса сепарации проведем расчет технологических показателей обогащения с учетом массы рудных кусков при идеальных условиях сепарации (вертикальная кривая разделения и нулевая ошибка в определении массы рудных кусков). Для этого на основе полученного фракционного состава исследуемой рудной пробы выведем необходимые расчетные формулы.
Введем следующие обозначения:
i
γ - выход рудных кусков по массе i-ой фракции;
i
β - содержание ПК в рудных кусках i-ой фракции;
хм
γ - выход хвостов при сепарации по количеству ПК;
хα
γ - выход хвостов при сепарации по содержанию ПК;
км
γ - выход концентрата при сепарации по количеству ПК;
кα
γ - выход концентрата при сепарации по содержанию ПК;
м
θ - содержание в хвостах при сепарации по количеству ПК;
α
θ- содержание в хвостах при сепарации по содержанию ПК;
м
β - содержание в концентрате при сепарации по количеству ПК;
α
β - содержание в концентрате при сепарации по содержанию ПК.
Из фракционного состава пробы (см. чертеж) следует, что
Таким образом, зная границу разделения, выход и содержание ПК каждой фракции, по вышеприведенным формулам (1-8) можно рассчитать основные технологические показатели обогащения как с учетом, так и без учета массы рудных кусков при идеальных условиях сепарации.
Оценим степень влияния учета массы рудных кусков для третьей и четвертой фракции на эффективность процесса сепарации.
Из формул (1) и (5) следует, что
Сопоставление формул (3) и (7), после несложных преобразований, приводит к результату
Анализ формул (9) и (10) показывает, что повышение эффективности процесса сепарации за счет учета массы рудных кусков можно достичь только по тем рудам, фракционный состав которых удовлетворяет следующим условиям
хα
хм
α
м
Таким образом, если анализируемая рудная проба удовлетворяет условиям (11) и (12), то при сепарации по содержанию ПК будет достигнуто повышение эффективности процесса сепарации, как за счет увеличения выхода хвостов (γ>γ), так и за счет уменьшения содержания ПК в них по сравнению с сепарацией по количеству ПК (θ<0).
Полученные выражения (11) и (12) являются основными критериями, с помощью которых можно оценить целесообразность применения учета массы рудных кусков к исследуемой рудной пробе.
Пример
Приведены результаты расчета искомого критерия применимости учета масс рудных кусков для двух проб класса крупности - 50+25 мм.
Все исходные данные сведены в табл.2.
Таблица 2
Проба №1
Проба №2
Номер фракции
Выход фракции γ<sub>i</sub>, %
Содержание во фракции β<sub>i</sub>, %
Выход фракции γ<sub>i</sub>, %
Содержание во фракции β<sub>i</sub>, %
1
14,56
0,016
3,10
0,022
2
17,67
0,015
28,03
0,003
3
9,71
0,031
2,01
0,033
4
2,65
0,060
3,47
0,081
5
17,60
0,396
26,19
0,607
6
37,82
0,875
37,19
1,190
Итого
100,00
0,409
100,00
0,606
3
4
3
3
4
Анализ полученных данных показывает, что для пробы №1 необходимо применять способ с учетом массы рудных кусков, т.к. γ>γ (9,71>2,65) и γ·β>γ·β4 (0,301>0,159).
Для пробы №2 нет необходимости проводить сепарацию с учетом массы рудных кусков.