СПОСОБ ВЫБОРА КРУПНОСТИ ДРОБЛЕНИЯ РУДЫ ПРИ ПОДГОТОВКЕ К ОБОГАЩЕНИЮ В КРУПНОКУСКОВОМ ВИДЕ
METHOD OF SELECTING ORE CRUSHING SIZE IN PREPARATION FOR CONCENTRATION IN LARGE-LUMP FORM

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано на предприятиях горнодобывающей промышленности при обогащении минерального сырья в крупнокусковом виде.
Известен способ оценки раскрываемости ценного минерала при разрушении руды по следующей последовательности: дробление проб руды с различной степенью; рассеивание проб на классы крупности; фракционирование по содержанию ценного компонента каждого из классов; расчет и построение графической зависимости коэффициента раскрытия от степени дробления, по которой определяется значение коэффициента раскрытия для заданной степени дробления. Оценка раскрываемости производится сравнением полученных результатов с данными шкалы классификации по раскрываемости (табл.1) (см. Белькова, О.Н. Исследование полезных ископаемых на обогатимость / О.Н.Белькова, С.Б.Леонов. Мет. указание. Иркутск, ИГТУ, 1996, с.43).
Известен экспериментальный способ определения и прогнозирования при разрушении руды оптимальной степени раскрытия полезных минералов с помощью модернизированной в ЗАО «Механобр инжиниринг» системы анализа микроизображения Видеоплан с применением собственных программ измерений и обработки данных, (см. Количественная оценка степени раскрытия минералов при измельчении руд / Аксенова Г.Я. // Обогащение руд. - 2005. - №3. - С.14-18).
Таблица 1.
Классификация руд по раскрываемости
Класс руды
Коэффициент раскрываемости, доля рудной фазы в сростках доля единицы
Весьма легкораскрываемые
Менее 0.05
Легкораскрываемые
0.05-0.10
Среднераскрываемые
0.10-0.15
Труднораскрываемые
0.15-0.20
Весьма труднораскрываемые
0.20-0.25
Упорные
Более 0.25
Известен наиболее близкий, принятый за прототип, способ выбора крупности дробления с использованием следующих критериев оценки раскрываемости ценного минерала: показателя контрастности (M), степени статического фазового раскрытия (L), показателя селективности (П). Определение М, L и П производится по определенной методике, включающей: дробление проб руды; разделение проб на классы крупности; разделение классов крупности на фракции по содержанию ценного компонента; определение зависимости показателей М, L и П от степени дробления (см. Лагов Б.С. Комбинированная технология обогащения хромитовых руд на основе сочетания радиометрических и гравитационных методов / Б.С. Лагов, Т.В. Башлыкова, Б.С. Лагов, [и др.]. Горный журнал. - М.: Изд. дом «Руда и металлы», 2002. - №9. с.39-46.)
Основной недостаток вышеперечисленных методик заключается в том, что выбор крупности дробления и степени раскрытия ценного минерала руды от степени дробления по математическим моделям, имеющим пропорциональную зависимость, не представляется возможным по причине отсутствия экстремумов. Т.е. определяется динамика процесса и категория (класс) дробимости или раскрываемости, но не численное значение оптимальной крупности дробления.
Техническим результатом заявляемого решения является возможность выбора крупности дробления исходной руды для максимально полного раскрытия ценного минерала перед обогащением в крупнокусковом виде, что повышает качество концентратов и извлечение ценного компонента в концентрат.
п
мел
мел
Результат достигается тем, что способ выбора крупности дробления руды при подготовке к обогащению в крупнокусковом виде, включающий дробление проб руды, разделение проб на классы крупности, разделение классов крупности на фракции по содержанию ценного компонента, отличается тем, что определение крупности дробления производят по экстремуму зависимости показателя порционной контрастности от степени дробления, причем расчет показателя порционной контрастности (М) для каждой дробленой пробы производят по следующей формуле, учитывающей выход мелких классов крупности (γ) и извлечение ценного компонента в данную часть руды (ε):
<mrow><msub><mtext>M</mtext><mtext>п</mtext></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mtext>1</mtext><mtext>m</mtext></munderover><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mtext>β</mtext><mtext>i</mtext></msub><mo>−</mo><mtext>α</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mtext>γ</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow></mstyle></mrow><mrow><mtext>100</mtext><mo>⋅</mo><mtext>α</mtext></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mtext>ε</mtext><mrow><mtext>мел</mtext></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mtext>γ</mtext><mrow><mtext>мел</mtext></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mrow><mtext>100</mtext></mrow></mfrac></mrow>
где α - содержание ценного компонента в пробе, %;
i
β - содержание ценного компонента в i фракции, %;
i
γ - выход i фракции от общей массы изучаемой пробы, %;
m - число i фракций, составляющих пробу, без мелких классов.
п
мел
мел
Способ включает следующие операции: дробление проб руды; разделение проб на классы крупности; разделение классов крупности на фракции по содержанию ценного компонента, при этом определение крупности дробления производится по экстремуму зависимости показателя порционной контрастности от степени дробления, причем расчет показателя порционной контрастности (М) для каждой дробленой пробы производится по формуле, учитывающей выход мелких классов крупности (γ) и извлечение ценного компонента в данную часть руды (ε), а граничный диаметр кусков мелких классов, составляет 5-50 мм и определяется требованиями ГОСТов по крупности к товарному кусковому концентрату или машинным классом крупности, т.е. технологической возможностью по крупности исходного питания определенного разделительного процесса (отсадка, суспензионное или радиометрическое обогащение и др.).
Способ состоит из следующих операций: дробление проб руды; разделение проб на классы крупности; разделение классов крупности на фракции по содержанию ценного компонента; определение технологических параметров (извлечения и выхода) мелких классов крупности; определение крупности дробления по экстремуму зависимости показателя порционной контрастности от степени дробления.
Способ выбора крупности дробления руды при подготовке к обогащению в крупнокусковом виде осуществляется в следующем порядке:
- производят отбор от массы исходного сырья представительной пробы, разделение ее на 4-5 равнозначных рабочих проб и их дробление на лабораторной, полупромышленной или промышленной дробилке с различной шириной разгрузочной щели. Выбор типоразмера дробилки зависит от массы и крупности пробы, схемы дробления;
- разделение дробленых проб на классы крупности производят путем сокращения их до навесок массой, обеспечивающей представительность, затем рассева навесок с использованием набора сит, имеющих размеры ячеек соответствующих крупности дробления. Граничный диаметр кусков мелкой фракции определяется требованиями ГОСТов по крупности к товарному кусковому концентрату или машинным классом крупности, т.е. технологической возможностью по крупности исходного питания выбранного обогатительного метода или аппарата и составляет от 5 до 50 мм;
- разделение классов крупности на фракции по содержанию ценного компонента (кроме мелких классов крупности) производят путем фракционирования каждого класса по какому-либо разделительному признаку (плотности, интенсивности вторичного излучения, визуальной контрастности и т.д.). Фракционирование выполняется с получением 3-х фракций: фракции раскрытых кусков ценного минерала, фракции сростков (куски, содержащие ценный минерал и минералы вмещающей породы), и фракции раскрытых кусков минералов вмещающей породы;
п
- определяют массу и выход каждой фракции и мелких классов крупности, а также содержание ценного компонента в них путем минералогического или химического анализа. Производят расчет показателя порционной контрастности (М) для каждой дробленой пробы по следующей формуле:
<mrow><msub><mi>M</mi><mi>п</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mn>1</mn><mi>m</mi></munderover><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>β</mi><mi>i</mi></msub><mo>−</mo><mi>α</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>γ</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mstyle></mrow><mrow><mn>100</mn><mo>⋅</mo><mi>α</mi></mrow></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ε</mi><mrow><mi>м</mi><mi>е</mi><mi>л</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>γ</mi><mrow><mi>м</mi><mi>е</mi><mi>л</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow><mrow><mn>100</mn></mrow></mfrac></mrow>
где α - содержание ценного компонента в пробе, %;
i
β - содержание ценного компонента в i фракции, %;
i
γ - выход i фракции от общей массы изучаемой пробы, %;
m - число i фракций, составляющих пробу, без мелких классов;
мел
ε - извлечение ценного компонента в мелкие классы, %;
мел
γ - выход мелких классов от общей массы изучаемой пробы, %;
- производят построение математической модели зависимости показателя порционной контрастности от степени дробления, по экстремуму которой определяют крупность дробления руды при подготовке к обогащению в крупнокусковом виде выбранным способом.
Раскрываемость минералов - одно из технологических свойств руды, характеризующее склонность минералов к раскрытию при разрушительных процессах (дроблении, измельчении и др.). Раскрываемость минералов определяют при оценке готовности руд к обогащению и выборе режимов разрушительных процессов. Область оптимальной крупности дробления руды для определенного процесса обогащения в крупнокусковом виде характеризуется максимальной степенью раскрытия и минимальным выходом ценного минерала в мелкие классы крупности.
Под контрастностью руды понимается степень неравномерности распределения ценного компонента в отдельных кусках (фракциях, порциях и т.п.) руды. Количественной характеристикой (показателем) контрастности пробы минерального сырья является средневзвешенное относительное отклонение содержаний ценного компонента во фракциях от среднего его содержания в пробе, который обозначается символом М и определяется по формуле (Мокроусов, В.А. Контрастность руд, ее определение и использование при оценке обогатимости / В.А. Мокроусов. // Минеральное сырье. - М.; 1960 - Вып.1.):
<mrow><mtext>M</mtext><mo>=</mo><mfrac><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mtext>1</mtext><mtext>n</mtext></munderover><mrow><mrow><mo>|</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mtext>β</mtext><mtext>i</mtext></msub><mo>−</mo><mtext>α</mtext></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>|</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mtext>γ</mtext><mtext>i</mtext></msub></mrow></mstyle></mrow><mrow><mtext>100</mtext><mo>⋅</mo><mtext>α</mtext></mrow></mfrac></mrow>
,
где α - содержание ценного компонента в пробе, %;
i
β - содержание ценного компонента в кусках (фракциях), %;
i
γ - выход куска (фракции) от общей массы изучаемой пробы, %;
n - число кусков (фракции), составляющих пробу.
Значение величины показателя контрастности по данной формуле в зависимости от степени раскрытия ценного компонента имеет пропорциональную закономерность и может изменяться в пределах от 0 до 2,0.
Как известно, для каждого обогатительного аппарата существует свой оптимальный диапазон крупности (машинный класс крупности) исходного питания, ниже или выше границ которого материал обогащается с низкой эффективностью на данном аппарате. При дроблении руды для определенного выбранного обогатительного метода или обогатительного аппарата образуется труднообогатимая мелкая часть материала, составляющими которой могут быть как мелкие куски ценного минерала, так и мелкие куски вмещающих пород. Чем больше выход мелкой части дробленого материала, тем выше значение показателя контрастности (по формуле Мокроусова) т.к. степень раскрытия ценного компонента увеличивается, но при этом снижаются технологические и экономические показатели разделительного процесса (качество концентрата, извлечение ценного компонента в концентрат и т.п.) за счет перехода ценного минерала в труднообогатимую мелкую часть руды.
Если же при разделения классов крупности руды на фракции по содержанию ценного компонента мелкую часть руды не фракционировать, а учитывать одной фракцией, то числовое значение показателя порционной контрастности с увеличением извлечения ценного компонента в эту фракцию будет снижаться, т.е. функция зависимости показателя порционной контрастности от степени дробления проб руды приобретает экстремум, который позволяет определить графическим или математическим путем численное значение оптимальной крупности дробления руды для данного метода или обогатительного аппарата.
Таким образом, использование показателя порционной контрастности в новом качестве, как объективного методического инструмента по оценке раскрываемости ценных компонентов при дроблении руд, позволяет применить вышеприведенной способ для выбора оптимальной крупности дробления при использовании определенного способа обогащения руды в крупнокусковом виде.