Плотность и твердость (по Моосу)* некоторых минералов
|
Минерал
|
Химическая формула |
Плотность, г/см3 |
Твердость |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Вольфрамит |
(Fe, Mn)WO4 |
7,0 – 7,5 |
5,5 |
|
Танталит |
(Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6 - минерал Ta с примесью Nb |
6,7 – 8,3 |
6,0 |
|
Шеелит |
CaWO4 |
5,9 – 6,1 |
4,8 |
|
Баделеит |
ZrO2 |
5,5 – 6,0 |
<6,5 |
|
Колумбит |
(Fe, Mn)(Nb,Ta)2O6- минерал Nb с примесью Ta |
5,3 - 6,6 |
6,5 |
|
Гематит |
Fe2O3 |
5,0 – 5,3 |
5,8 |
|
Магнетит |
Fe3O4 |
4,9 – 5,2 |
5,8 |
|
Монацит |
(Ce, La,Th)(PO4) |
4,9 – 5,5 |
5,3 |
|
Рутил |
TiO2 |
4,2 – 4,3 |
6,0 |
|
Апатит |
(Ca3PO4)2 · CaF2 |
2,9 – 3,2 |
5,0 |
|
Берилл |
Al2Be3(Si6O18) |
2,6 – 2,9 |
7,5 – 8,0 |
|
Сподумен |
LiAl(Si2O6) |
3,2 |
6 – 7 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Поллуцит |
CsAl(Si2O6) ·xH2O |
2,9 – 3,0 |
6 – 7 |
* Шкала Мооса (минералогическая шкала твердости – набор эталонных минералов для определения относительной плотности методом царапания.
Основные процессы гравитационного обогащения:
1. в водной среде - а) обогащение на отсадочных машинах; б) концентрационных столах; в) сепараторах.
2. в воздушной среде – пневматическое обогащение;
3. обогащение в тяжелых жидкостях и суспензиях.
Отсадочные машины. В настоящее время используют два типа отсадочных машин – с неподвижным решетом (поршневые) и диафрагмовые.
Схема поршневой отсадочной машины изображена на рис.4.
Рис.4.
Схема поршневой отсадочной машины
Камера (1) машины имеет перегородку (2), не доходящую до дна камеры. Эта перегородка делит камеру на два сообщающихся между собой отделения – поршневое и концентрационное. В поршневом движется поршень (3), который получает возвратно-поступательное движение от эксцентрикового вала (4). Руда поступает на решето (5) концентрационного отделения. Камера заполняется водой. При движении поршня вниз в концентрационном отделении камеры создается восходящая струя воды, благодаря которой рудные частицы поднимаются, слой разрыхляется. При обратном движении поршня частицы руды падают и при падении расслаиваются – в нижнем слое (на решете) собираются частицы большей плотности, в верхнем – легкие частицы. Материал делится на два слоя – тяжелых и легких минералов. Слой тяжелых минералов при крупности обогащаемой руды меньше 4 мм разгружается под решето, величина отверстий которого должна быть больше размера тяжелых частиц. Легкая фракция (хвосты) под действием горизонтального потока воды разгружается через сливной порог камеры машины. При обогащении крупнокусковой руды концентрат остается на решете в виде естественной постели и разгружается через боковую или центральную разгрузочную щель в стенке корпуса машины. Диафрагмовые машины отличаются тем, что в них поршень заменен резиновой диафрагмой, движения которой создают вибрацию пульпы.
Концентрационный стол (рис. 5) - плоскость обычно ромбической формы, имеющая небольшой уклон перпендикулярно направлению движения. Приводной механизм сообщает столу возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости.
Дека (плоскость стола) движется дифференциально, т.е. имеет минимальную скорость в начале и максимальную в конце. В поперечном направлении деки подается струя воды. Деку делают из досок или алюминия, покрывают линолеумом, стеклопластиком, на которые набивают деревянные или резиновые рейки. У верхнего края деки размещается ящик для загрузки пульпы и желоб для воды.
1 – ящик
2 – дека
3 – приемный бункер
4 - приемный бункер
Рис.5.
Схема аппаратуры для гидравлической классификации твердых веществ
Пульпа поступает в ящик (1), расположенный на деке (2), и благодаря ее нажиму и возвратно-поступательному движению течет по ней. Рудные зерна на деке испытывают действие двух сил (рис.6) – силы гидравлического давления смывной воды (V2), направленной поперек деки, и силы инерции (V1), вызванной возвратно-поступательным движением деки и направленной вдоль деки стола. Зерна минералов силой трения удерживаются на поверхности деки и перемещаются вместе с ней от начала до конца хода стола. При быстром обратном ходе деки зерна отрываются от ее поверхности и скользят вперед. Зерна минералов большей плотности (концентрат) будут продвигаться вперед с большей скоростью, так как приобретаемая сила инерции у них больше, чем у зерен меньшей плотности. Сила смывной воды наоборот действует больше на зерна меньшей плотности (“хвосты”), поэтому они будут быстрее перемещаться в поперечном направлении деки. Таким образом, каждая частица в зависимости от плотности будет продвигаться по равнодействующей силе (3).
Концентрационные столы сотрясают для того, чтобы освободить зерна минерала от пустой породы и заставить их двигаться по направлению к соответствующим сборным корытам для концентрата.
Обогащение в тяжелых жидкостях и тяжелых суспензиях
Обогащение осуществляют в тяжелых жидкостях и тяжелых суспензиях, имеющих плотность больше плотности одних минералов и меньше плотности других. Зерна легких минералов, плотность которых меньше плотности среды, всплывают на поверхность, а зерна минералов с большей плотностью тонут. В качестве тяжелых жидкостей используют тетрабромметан (d=2,96 г/см3) или бромоформ (d=2,89 г/см3), растворы солей (CaCl2, ZnCl2), они применяются в малых масштабах. В промышленности применяют обогащение в тяжелых суспензиях. Сущность процесса заключается в том, что тонкоизмельченный суспензоид или утяжелитель перемешивается с водой и находится во взвешенном состоянии, образуя суспензию, в которой легкие минералы всплывают, а тяжелые тонут. В качестве суспензоидов в настоящее время применяют ферросилиций, магнетит (Fe3O4), галенит (PbS).
Магнитное обогащение.
В основе магнитного обогащения руд лежит использование различного поведения отдельных компонентов руд в магнитном поле. Этот метод применяют как для предварительного обогащения, так и для выделения отдельных фракций, которые отличаются по магнитным свойствам от пустой породы. Внешнее магнитное поле напряженности (H) индуцирует в любом веществе магнитный момент B, пропорциональный напряженности поля. Отношение намагниченности ( I ) вещества к напряженности магнитного поля, в которое помещено вещество, называют удельной магнитной восприимчивостью: æ = I / H см3/г
У диамагнитных и парамагнитных веществ значение намагничивания в основном пропорционально напряженности действующего поля I = æH. Значение удельной магнитной восприимчивости, таким образом, характеризует поведение минералов в магнитном поле и лежит в основе классификации минералов на группы. В зависимости от поведения в магнитном поле все минералы делят на четыре группы:
- сильномагнитные минералы, æ = (0,5 – 50) ∙ 10-3 см3/г;
- среднемагнитные минералы, æ = (30 -280) ∙ 10-6 см3/г;
- слабомагнитные минералы, æ = (10 – 60) ∙ 10-6 см3/г;
- немагнитные минералы, æ = (0,1 – 5) ∙ 10-6 м3/г (табл.6).
Таблица 6