Разработка датчиков для обогащения руд индукционным радиорезонансным методом Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Тихонов О. //. Введение в динамику массопереноса процессов обогатительной технологии. Л.: Недра, 1978. 198 с.

2. Тихонов О. //. Закономерности эффективного разделения минералов в процессах обогащения полезных ископаемых. М.: Недра, 1984. 20? с.

3. Цыпип Е. Ф. Тютчева Н. Л/.. Гклевин А. Е. Анализ процесса разделения в радиометрических сепараторах с использованием сспарационньк характеристик // Обогащение руд. 1990. № I. С. 4-7.

4. Цыпин Е. Ф Предварительное о5огащение //Изв. вузов. Горный журнал. 2001. 4. С. 82-104.

УДК. 625.75

Б. Н. Нравен. В. Я Потапов, С. Н. С коОпов. Р. А. Катании, В. В. Пшаиин

РАЗРАБОТКА ДАТЧИКОВ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ РУД ИНДУКЦИОННЫМ РАДИОРЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ (ИРМ)

Содержание ценных компонентов в продуггах разделения - один из основных технологических показателей, по которому оценивается эффективность любою метода обогащения. При радиометрическом обогащении, как и при других обогатительных процессах, разделение руды на проду кты осуществляется не по содержанию полезного компонента, а по какому-либо физическому свойству с ним связанному - причнаку разделения. Для индукционной радиорезонансной сепарации таким признаком разделения служит электропроводность кусков руды (табл. I), количественно оцениваемая по влиянию кусксв на добротность измерительного контура .

Таблица 1

Элекгрома! иишыс свойства минералов и пород

Минерал, порола Удельное элскфическос сопротиилеи^. Омм Магнитная восприимчивость, м'/кг

Халькопирит 1,2 10'5-6-10' 0,7-4-Ю"'

1 Пирит 1.410--10-1 0.1-0.6! 0 я

Халькозин 810"5-610'2 0,03-0,04-10*

Сидерит 10-10' 28-1 20-10'*

Магнетит 3-Ю-'- ю-4 0.146 -1.02-КГ*

Аргиллит 10-4-10* немагнитный

Алевролит 1.5-10- 6- 10г немагнитный

Фрайбсргит 0.4 1С 0,4 - 1,8-10'*

Арсснопирит 2-105-2-102 1.3-10*

Борнит 8-10'5-6 102 0,7-4-10"

Естественно, что эффективность ИРМ во многом зависит от степени соответствия величины изменения добротности контура и содержанием з кускс ценного компонента, поэтому необходима некоторая корреляция между этими величинами. Однако существуют причины, нарушающие соответствие между ними: колебание массы кусков в пределах определенного класса крупности; присутствие в кусках руды других минералов, близких по электропроводности к ценному минералу; характер распределения минералов в кусках руды и др. Для некоторых типов руды полезных ископаемых причиной нарушения соответствия может явиться присутствие в руде минералов с высокой магнитной восприимчивостью, например, для сульфидных медно-никеливых руд таким минералом является магнетит.

' Мокроусов В. А.. Лтеев В. А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. М.: Недра, 1979. 192 с.

При исследовании частотных характеристик руд различных типов в диапазоне радиоволн от 0.44 до 27,12 МГц установлено, что наиболее оптимальными для ИРМ сепарации являются частоты 1,75 МГц для руды с высокой электропроводностью и 13,56 МГц для руды с низкой электропроводностью, а также для руд, содержащих попутные минералы с высокой магнитной восприимчивостью."

Как показал практический опыт сепарации и результаты исследований, влажность на этих частотах не оказывает влияния на практические показатели сепарации руд. Экспериментальные исследования обогатимости индукционным методом проводились на кусковых продуктах окисленной и неокисленной сульфидной руды.

Как видно из табл. 1, электропроводность основных минералов, входящих в состав исследуемых руд, различна. Реакция измерительной системы на поведение разных руд по степени окисления может также быть различна.

Установка для исследования приведена на рис. 1, данная схема разработана в ходе эксперимента. В процессе исследований апробировано несколько конструкций различных датчиков, являющихся нестандартными частями аппарату ры. Проверка этих датчиков осуществлялась в диапазоне 1,1-15 мГц.

*-'|о:бу>С9а«а

от ГСС

* 5 \

«ф /

* «

п

ч 1 ?

ди.

ди, = ди* +ди„»

I*

3

I

ц

ШЛ»Д М НШфПГ.»

Рис. 1. Блок схема прибора: 1 - измерительный контур (датчик); 2 - детектор среднего значения; 3 - усилитель;

4 - сумматор; 5 - светодиодное устройство определения объема;

6 - преобразователь тока светодиолов выхолного напряжения

Конструкции датчиков отличались типом модели (проходные, накладные). В качестве датчика используется колебательный контур, состоящий из индуктивности А и конденсатора С. Колебания в этом контуре возбуждаются с помощью стабильного генератора электрических колебаний с частотой/| близкой к резонансной

Наилучшая чувствительность и линейность прибора достигается, если частоты колебаний контура /о и генератора расположены на резонансной кривой.

Проходные индукционные датчики имели следующую характеристику: диаметр катушки 65 мм. число витков катушки 80. измерительных витков 10, диаметр проволоки 0,25 мм.

Накладной датчик выполнен намоткой из серебряного провода, диаметр намотки 100 мм. число витков 10, диаметр провода 1 мм, шаг намотки 5 мм.

Рабочая частота при исследованиях изменялась задающим генератором в диапазоне 1,1-15 МГц.

' Мокроусов В. А.. Люеев В А. Ралиометрическое обогащение нерадиоакгивных руд. М.: Нслра, 1979. 192 с.

fl ffl f. Рис. 2. Резонансная кривая

Результаты исследований следующие: при внесении куска в радиорезонансный контур сульфидные ми-неразы значительно изменяют добротность контура, а не частоту. Минералы с включением серебра целесообразно разделять только на скате частотное характеристики резонанса при частоте /1 и/2 (рис. 2 т При этом зафиксировано значительное уменьшен*: амплитуды электрических колебаний в контуре с Л, ■ 150 мВ до Л2 - ПО мВ, т. е. разбаланс радио-резонансного контура. Наилучшая чувствительность контура наблюдается на правостороннем скате в точ-

Х КС/2

С целью увеличения чувствительности и расширения границы разделительного признака сульфидсо-держащих минералов от породных» исследования были продолжены на более высоких частотах. Проведены исследования по оценке влияния на добротность контура размера и массы куска (табл.

2).

По результатам исследований разработана схема коррекции этих параметров (см. рис. 1 ). Данные исследования были положены в разработку электронно-решающего блока для радиорезонансного метода сепарации.

Оценка эффективности радис-рсзонансного метода сепарации при решении задачи разделения руд на концентраты и хвосты осуществлялась по максимальному выходу отвальных хвостов Методика оценки показателей эффективности основана на моделировании разделения путем многократной сортировки кусков исходной пробы при различных значениях границ разделения.

Принятие решения об отнесении куска к хвостам или концентрату производилась по простому правилу: если значение критерия разделения куска больше или равно заданного при данном прогоне 1раничного значения критерия разделения, он поступает в концентрат, в противном случае - в хвосты.

При этом в методике учитывалось распределение в продуктах (концентрат, хвосты) количество породных, сростков и чисто сульфидных кусков. Результаты разделения по минератьным ipynnaM представлены на гистограммах (рис. 3 10).

Таблица 2

Влияние размеров и массы куска на нокататсли добротности

резонансного контура при /<=570 кГц__

I lovcp пробы

Масса куска, г

AU, В

слева

справа

Минерал

Окисленная

ыз_

1,52

1AL

46

27,5

78,1

-0,18

-0,05

0.18

AL

Сульфид сплошной

1,39

26

1.93

1.3

27

U22 1,75 1.77 1.73 1.51 1,79 1.09 1.23 1,61 1.25 1.42 1.68 1,63

0.03

0,07

23,5 41 10 35

29 40 79 13 44 76 29 34 18

0.05 -0,02 0 -0,07

-0.04 -0,1 -0.17 -0.03 -0,05 -0.07 0,05 -0,05 -0.03

0.1 0,16 0,07 0.08 0,02 0,11 0,23 0 0.04 0.1 0.01 о о

Сульфиды (тетраэдрит, халькопирит)

Тетраэдрит Сидерит Аргиллит

Алевролит

Окончание табл. 2

Номер Масса куска. д и. В Минерал

пробы г слева справа

Неокисленная

2.12 71.1 -0.1 0.38 Сульфид (халькопирит с вкраплением тетраэдрита) (Ag)

2.10 93 -0.1 0.54

2.83 140 -0.31 0.39

2.39 77 -0,21 0,28

2,58 2.64 2.34 39.5 46.4 22.5 -0.1 -0.26 -0.12 0.1 0,22 0.05 Сульфид (тетраэдрит с вкраплением халькопирита) (Ag)

2.41 55.5 0.09 0,4

2.67 2,23 42.5 20 1.81 1,14 1,47 0,94 Сульфид с пленкой

2.56 28.9 -0.06 0,1

2.92 2.43 87 119 -0.21 -0.37 0,15 0,38 Сидерит

2.42 98 -0.17 0.13

2.30 118 -0.16 0.14

2.94 2,68 23 72 -0.1 -0.06 0.09 0.1 Алевролит

2.54 35 •0.06 0.04

2,76 42.5 -0.1 0.09

2.16 2,89 78 54 -0,18 -0.4 0.08 -0.06 Аргиллит

2.38 17 0.02 -0.03 1

На основе анализа этих гистограмм проводилось формирование продуктов согласно границе разделения (абсцисса распределения) на концентрат и хвосты. Для сформированных продуктов по исходной информации рассчитывались технологические показатели предварительной концентрации (табл. 3 - 10).

Р1, д-е.

□ порода ■сростки

□ сульфиды

Рис. 3. Гистограммы распределения призна<а разделения С/окисленной руды на левом скате радиорезонансной характеристики проходною датчика

0.114767

сульфиды

1074.90

Итого

Результаты разделения окисленной руды (проходной датчик) на левом скате ралиореюнансной характеристики (/¡»,"1,2 мГц, по границе 6)

Продукт

Выход

Содержание 1 Извлечение

Показатели в объединенных

выход

порола

Концентрат сростки 642.90

порода 2242,20

Хвосты

сростки

601.30

В ходе опытов определены значения параметров разделительного признака. Это позволило при установке границ разделения на разных уровнях получить выход отвальных хвостов к сортируемому классу -40+20 мм. Для окисленной рудь от 50 до 70 % при содержании меди от 0,17 до 0,7 % (табл. 3-6, рис. 3- 6), а для неокксленной руды от 40 до 56 % при содержании меди от 0,19 до 1,36 % (табл. 7-10, рис.7-10).

Таким образом, анализ полученных данных радиорезонансным методом свидетельствует, что значения выходов отвальных хвостов и значения показателей технологической эффективности у казывают на перспективность радиорезонансного метода обогащения.

Установлено, что идентификацию кусков окисленной руды целесообразно проводить на пике резонансной кривой. При этом вычод хвостов при прочих равных условиях увеличивается на 16 %, а содержание полезного компонента в концентрате возрастает на 2,4 %.

Наиболее эффективными являются датчики, имеющие резонансную частоту в приделах 1,2-8 мГц. Для этого диапазона частот сигнал, по которому идентифицируется кусок, является максимальным, что существенно упрощает электронную схему прибора и уменьшает вероятность ошибки при идентификации.

Р1. Д-е.

□ порода ■ сростки

□ сульфиды

Рис. 4. Гистограммы распределения признака разделения и окисленной руды на рад норе зонансе характеристики проходного датчика

Результаты разделения окисленной руды (проходной датчик) на радиорезонансе характеристики (/¡„,= 1,2 мГц, I ранина 4)

Продукт Выход Содержание Извлечение Показатели в объединенных проектах

выход содержание извлечение

г % % % % % %

Концентрат порода 159.00 3,04 0,16 0,18 29.49 7.82 85,72

сростки 514.900 9,831 1,598 5.84

сульфиды 870.900 16.628 12,901 79,70

Хвосты порода 2920,100 55,752 0,125 2.59 70,51 0.55 14.28

сростки 772.800 14.755 2.13 11,69

сульфиды 0.000 0.000 0,000 0.00

Итого 5237,70 100,00 2,691 100,00 100,00 2,691 100,00

□ порода ■ сростки

□ сульфиды

Рис. 5. Гистограммы распределения признака разделения И окисленной руды на правом скате радиорезонансной характеристики проходного датчика

Таблица 5

Результаты разделения окисленной руды (проходной датчик) на правом скате радиорезонансной характеристики (/",*,=1,2 мГц, граница 6)

Продукт Выход Содержание Извлечение Показатели »объединенных продуктах

выход содержание извлечение

г % % % % % %

Концентрат порода 545,2 10.41 0,136 0,50 45.81 5,41 87,14

сростки 1054,6 20.13 1,69 11,92

сульфиды 800.81 15.27 13.92 74,68

Хвосты порода 2277.7 43,47 0.46 7.02 54,19 0,68 12,91

сростки 534,3 10,2 1,17 4,20

сульфиды 27 0,52 9,23 1,68

Итого 5239.61 100,00 2,85 100,00 100,00 2,85 100,04

I 0.140

0.120

0,100

0.080

0.060

0.040

0.020

0 000

0.1

Р», д е.

и. В

0.7 0* О-»

Р1. д.е.

О порода Ясрос-м □сульфиды

Рис. 6. Гистограммы распределения признака разделения {/'окисленной руды на пике радиорезонансной характеристики плоскостного датчика

Результаты разделения окисленной руды (плоскостной датчик) на пике радиорезонансной характеристики (/"^,=8,8 мГц, граница 6)

Таблица 6

Продукт

Концентрат

порода сростки сульфиды

Содержание %

0,16 1,49

Извлечение

Показатели я объединенных iipo.ivк чах_

выход

содержа-

и не

%

«»влечение

Итого

Хвосты

100,00

сростки

сульфиды

Р«. д.е.

□ порода ■ сростки □сульфиды

Рис. 7. Гистограммы распределения признака разделения V неокисленной руды на левом скате радиорезонаисной характеристики проходного датчика

Результаты разделения неокисленной руды (проходной датчик) на левом скате ралиороонамсной характеристики (/"ре,"1,2 мГц)

Продукт Выход Содержание Извлечение Показатели в объединенных продуктах

выход содержание извлечение

г | % % % % % %

По границе б

<01шснтрат порода 590.50 12.29 0,00885 0.03 60.23 5,00 95,81

сростки 1631.20 33.94 1.902 20.56

сульфиды 672.70 14.00 16.873 75.21

Хвосты порода 1327.20 27.62 0.017 0.15 39.77 0,33 4.19

сростки 555.30 11.55 1.10 4.04

сульфиды 29.00 0.60 0.010 0.00

И тот о 4805.90 100.00 3,140 100,00 100,00 3.140 100,00

По границе 7

Концентрат порода 414.20 8.62 0.009672 0.03 56,56 5.32 95,80

сростки 1631.20 33.94 1.902 20,56

сульфиды 672.70 14.00 16.873 75.21

Хвосты порода 1503.50 31.28 0.016 0,16 43,44 0,30 4,20

сростки 555.30 11.55 1.10 4.04

сульфиды 29.00 0.60 0.010 0.00

Итого 4805.90 100.00 3.140 100.00 100,00 3,140 100,00

Р». Д-е.

□ города ■сростки □сульфиды

Рис. 8. Гистограммы распределения признака разделения (/ неокисленной руды на правом скате радиорезонансной характеристики проходного датчика

Табл

Граница 5

0.01786

порола

сульфиды

И Ю1 о

Граница б

порола

сростки

сульфиды

порола

срооки

сульфиды

Результаты ра мелен и я неокисленной руды (проходной датчак) на правом скате ралиорстонансной харакгеристики (/",*,= 1.2 мГп)

Продута

Выход

Содержание

Извлечение

Показатели в объединенных продуктах_

выход содержание из

Концентрат

Хвоаы

Итого

Концентрат

Хвосты

сростки сульфиды

порода сростки

3.140

100.00

Р1. Д-е.

□ порода ■ сростки

□ сульфиды

Рис. 9. Гисю1раммы распределения признака разделения С! неокисленной руды на ралиорсзонансс характерист ики проходною датчика

содержание

порода

сростки

сульфиды

порода

сростки

сульфиды

4805,90

Таблжа9

Результаты разделении подкисленной руды (проходной датчик) на ралиорезоиансе характеристики (/¡„,=1,2 чГц, граница 7)

Продукт

100,00

Р». Д-е.

□ порода ■ сростки

□ сульфиды

Рис. 10. Гистограммы распределения признака разделения I/ неокисленной руды на пике радиорсзонансиой характеристики плоскостного датчика

Таблица 10

Результаты разделения неокисленной руды (плоскостной датчик) на пике радиорсзонансиой характеристики (/",,,=8,8 чГц, граница 6)

Выход

100,00

Содержание

Извлечение

Итого

Показатели в объединенных продуктах_

Концентрат

Хвосты

выход

извлечение

Продукт Выход Содержание Извлечение Показатели в объединенных продуктах

выход содержание извлечение

г % % % % % %

Концентрат порода 195,70 4,07 0,017941 0,02 44,23 6,59 92,75

сростки 1257,20 26,16 2,103 17,52

сульфиды 672,70 14,00 16,873 75,21

Хвосты порода 1730,40 36,01 0,014 0,16 55,77 0,41 7,25

сростки 920,90 19,16 1,16 7,09

сульфиды 29,00 0,60 0,010 0,00

Итого 4805,90 100,00 3,140 100,00 100,00 3,140 100,00

Выход хвостов, концентрата и величину извлечения можно регулировать границей разделения. Это позволяет оперативно приспосабливать сепаратор к изменяющимся характеристикам исходного продукта.

Радиорезонансный метод сепарации позволяет достичь 87-96 % извлечения и сбросить в хвосты 70 % пустой породы, что существенно уменьшит затраты на дальнейшую переработку руды.

Неокисленная руда по сравнению с окисленной при прочих равных условиях, имеет меньшее извлечение на II % и на 12 % выход хвостов. Разделение неокисленной руды целесообразно производить на правом скате резонансной кривой.

Величина идентификационного сигнала у нсокислснного куска руды, содержащего сульфиды на 20 % больше, чем у аналогичного куска окисленной руды. Причем, идентификация кусков более эффективна на правом скате резонансной кривой.

Установлено, что для некоторых признаков разделения, в частности величины добротности измерительного контура при радиорезонансном методе, теснота связей лля компонентов в руле различна, поэтому из-за указанной неоднозначности корреляционное отношение не может служить надежной оценкой эффективности признака.

Как свидетельствуют результаты, приведенные в табл. 2, необходимо в электронной схеме предусмотреть коррекцию массы куска обогащаемой руды.