РОЗДІЛ 2. МЕТОДИ І ОСНОВИ ДОСЛІДЖЕНЬ.
СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ РУД
Методики досліджень властивостей і взаємодії руд і реагентів
Дослідження виконувалися на гематитових кварцитах продуктивних
стратиграфічнких горизонтів НКГЗК, ПівдГЗК і ІнГЗК - четвертого, п'ятого і
шостого, які геологічною службою Кривбасу позначаються як Sx4f, Sx5f і Sx6f, що
попутно здобуваються при розробці магнетитових кварцитів. Нижче приведений
перелік досліджених проб і прийнятих для них індексів.
Валявкинське родовище, кар'єр №3 НКЗГК. Лабораторні проби Н1 і Н2 (відповідно,
Sx4f і Sx6f), а також напівпромислова проба Н (Sx4f).
Скелеватське - Магнетитове родовище, кар'єр ПівдГЗК. Лабораторні проби Ю1, Ю2,
Ю3 (відповідно, Sx4f, Sx5f і Sx6f) і Ю – напівпромислова проба (Sx6f).
Інгулецьке родовище, кар'єр ІнГЗК. Лабораторна проба І (Sx5f).
Збагачуваність руди і вміст заліза в концентраті залежать, головним чином, від
її текстурно-структурних особливостей, а також від мінерального складу,
фізичних, фізико-механічних і фізико-хімічних властивостей мінералів, що
визначають, відповідно, розкриття рудних і нерудних мінералів, а також
ефективність їх розділення.
Підготовка вихідних проб, дослідження їх речовинного складу, процесів
подрібнення і розкриття мінералів, а також збагачуваності проводилися з
використанням інструкцій і методик, розроблених і діючих в інституті
Механобрчормет [112,113], а також методів Держстандарту України: ДСТУ 3195-95,
3196-95, 3198-95, 3207-95, 3210-95.
Речовинний склад проб вивчався за допомогою хімічного і фазового хімічного
аналізів, досліджень під мікроскопом у прохідному та відбитому світлі, а також
шляхом визначення фізичних і фізико-механічних властивостей: дійсної густини,
подрібнюваності, роботи руйнування і тривкості. Кількісний мінеральний склад
продуктів збагачення розрахований, виходячи з результатів хімічного і фазового
аналізів. Гранулометричний склад продуктів збагачення визначався ситовим і
седиментаційним аналізами. Дійсну густину вимірювали пікнометричним методом.
Об'ємний вміст мінералів розраховувався, виходячи з густини мінералів і їх
масової концентрації за формулою:
(2.1)
де – об'ємна частка рудної фази, долі од.;
– масова частка рудної фази, долі од.;
– дійсна густина нерудної фази, кг/м3 ;
- дійсна густина рудної фази, кг/м3 .
Зовнішня питома поверхня матеріалів визначалася експериментально на апараті АДП
або розраховувалася за даними ситового аналізу як середнє зважене значення
зовнішньої питомої поверхні вузьких класів крупності за формулою:
, (2.2)
де – величина питомої поверхні подрібненого матеріалу, м2 /кг;
- вихід вузького класу крупності %;
- середнє значення еквівалентного діаметру зерна вузького класу
крупності, мм;
– дійсна густина матеріалу вузького класу крупності, кг/м3 · 10-3 ;
– кількість вузьких класів крупності.
Кінетика помелу проб досліджувалася за методикою Тунцова-Широкинського [114] з
використанням лабораторного шарового млина з поворотною віссю 75А-Мл об'ємом 14
л. Для кожного класу крупності і тривалості подрібнення визначалися кількість
розкритих мінералів та зростків, а також розраховувалися параметри розкриття
мінеральних фаз.
Параметри розкриття визначалися мінералого-аналітичним методом
[112,115]. Руда розглядалася як бінарна система, що складається з рудної і
нерудної фаз і яка під час подрібнення розпадається на три продукти: розкриті
рудні зерна, зростки та розкриті нерудні зерна. Підрахунок параметрів розкриття
робився за формулами:
, (2.3)
де – ступінь розкриття рудної фази, долі од.;
– вміст розкритих рудних зерен, долі од.;
– вміст рудної фази в руді, долі од.
, (2.4)
де - ступінь розкриття нерудної фази, долі од.;
- вміст розкритих нерудних зерен, долі од.;
- вміст нерудної фази в руді, долі од.
, (2.5)
(2.6)
де – вміст рудної фази в зростках, долі од.;
– вміст нерудної фази в зростках, долі од.
Кількість розкритих рудних, нерудних зерен та зростків визначалась підрахунком
під мікроскопом для кожного вузького класу крупності подрібненої руди з
подальшим визначенням середнього зваженого для проби в цілому.
З метою вивчення взаємодії флотаційних фаз і їх фізико-хімічного стану
виконані наступні дослідження: визначення стійкості емульсій вуглеводневих
масел, вивчення адсорбції збирачів на твердій поверхні, флокуляції
залізовмісних частинок під дією реагентів-збирачів, вивчення піноутворення і
стійкості піни в досліджуваних флотаційних процесах. Теоретичною основою
досліджень підвищення селективності флотації поєднанням реагентів-збирачів
взято правило Антонова і рівняння Дюпре, що визначають поверхневу енергію
розділу рідких фаз, і, відповідно стійкість і дисперсність емульсій аполярного
реагента в розчині гетерополярного, явище вибіркового змочування
гідрофобизованих твердих частинок аполярним реагентом при зниженні міжфазної
вільної енергії, що пояснює флокулоутворення тонкодисперсних частинок при
введенні в пульпу аполярного реагенту, зниження поверхневої енергії на межі
розділу рідина – газ і, відповідно, стійкості пін при введенні аполярного
реагенту в розчин піноутворювача.
Стійкість використаних емульсій оцінювалася часом життя крапель на поверхні
розділу масло-вода [116]. У роботі вимірювалася тривалість існування крапель
солярового масла на межі розчину МДТМ і води. У стакан на 800 мл наливали 500
мл 5%-ного розчину МДТМ (у 1 експерименті) і 500 мл води (у 2 експерименті) і
100 мл СМ, опускали туди піпетку, заздалегідь заповнену СМ