Характеристика минеральных частиц

ТЕМА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА МИНЕРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В гравитационных процессах обогащения используются различия в плотности, крупности и форме минералов. Плотность минерала (δ) - отношение массы частицы (т) к ее объему (V), кг/м3 δ = т/ V. (1.1) В табл. 1 приведены значения плотностей некоторых ми­нералов. Крупность минеральных частиц оценивается их линейным размером - диаметром зерна d. При сферической форме зерна линейный размер минеральной частицы соответствует диаметру шара. Если зерно имеет неправильную форму, то его линейный размер оценивается "эквивалентным диаметром" dэ. Эквивалентный диаметр равен диаметру шара эквивалентному ему по объему d = dэ. Таблица 1 Характеристика некоторых минералов по плотности Минерал Химическая формула Плотность, кг/м3 Ценный компонент Содержание ценного компо­нента, % 1. Золото самородное Au до 19300 Золото 30-100 2. Галенит PbS 7400-7600 Свинец 86,6 3. Касситерит Sn02 6100-7300 Олово 78,8 4. Шеелит CaW04 6000 Триоксид вольфрама 80,6 5. Гематит Fe203 5000-5200 Железо 70,0 6. Магнетит Fe304 4800-5200 Железо 72,4 7. Хромиты (Fe, Mg)Cr204 4000-4800 Диоксид хрома 68,0 8. Пирит FeS2 4900-5200 Железо, сера 46,55; 53,45 9. Ильменит FeTiO3 4600-4800 Титан 31,6 10. Молиб-денит MoS2 4300-5000 Молибден 59,94 11. Пиро-люзит Mn02 4820 Марганец 63,2 12. Барит BaS04 4300-4500 Оксид бария 65,7 13. Халько-пирит Cu FeS2 4100-4300 Медь 34,36 14. Рутил Ti02 4200-4400 Титан 59,9 15. Сфалерит ZnS 3900-4100 Цинк 67,1 16. Сидерит FeC03 3500-3900 Железо 48,3 17. Магнезит Mg C03 3000 Оксид магния 47,6 18. Кальцит CaC03 2700-2730 Оксид кальция 56,0 19. Кварц Si02 2650-2700 Кремний 46,7 20. Асбест хризотиловый 3MgO·2Si02 ·2H20 2600-2650 Асбест - 21. Уголь С 1200-1800 Уголь До 100 Зная объем шара: V = πd3/6, найдем эквивалентный диаметр (1.2) Форма частиц оценивается коэффициентом формы, кото­рый еще называют коэффициентом сферичности ω. Коэффициентом сферичности величина безразмерная и находится как отношение поверхностей шара Sш и зерна S неправильной формы одного объема ω = Sш/S = πdэ2/S; (1.3) где πdэ2 - площадь поверхности эквивалентного шара, м2; S - истинная площадь поверхности частицы, м2. Отсюда поверхность зерна неправильной формы S = 4,835V 2/3 = 4,835 (т/δ)2/3 (1.4) Ориентировочные значения коэффициентов формы минеральных частиц приведены в таблице 2. Форма минеральных зерен зависит от природы минералов. Минеральные зерна россыпных месторождений в результате воз­действия русловых потоков воды обычно приобретают окатан­ную форму. Таблица 2 Ориентировочные значения коэффициентов формы минеральных частиц Форма частицы Коэффициент сферичности Шарообразная 1 Округлая, окатанная 0,8-0,9 Угловатая 0,7-0,8 Продолговатая 0,7-0,6 Пластинчатая, игольчатая 0,6-0,2 Зерна минералов и руд коренных месторождений имеют неправильную форму. На­пример, уголь имеет угловатую форму; магнетит и пирит близ­кую к кубической; сланец, слюда - пластинчатую; асбест - игольчатую. Рекомендуемые значения величин коэффициентов формы ω для некоторых минералов приведены в таблице 3. Таблица 3 Рекомендуемые значения величин коэффициентов сферичности для некоторых минералов Минералы Коэффициент сферичности Уголь 0,650 Антрацит 0,397-0,666 Кварц дробленый 0,710 Песок кварцевый окатанный 0,833-0,855 Сланец 0,286-0,315 Касситерит 0,710 Галенит 0,806 Слюда 0,280 Однако следует иметь в виду, что любой минерал после дробления или измельчения представляется частицами различной формы, для которых величина коэффициентов сферичности (формы) варьирует в некотором диапазоне, то есть величина ω не является строго определенной. Если коэффициент сферичности, например, для угольных частиц принять равным 0,650, то эта ве­личина является средним значением коэффициентов формы всей совокупности угольных частиц. Кроме того, наблюдения показывают, что с уменьшением крупности измельченных минералов значение коэффициента сферичности его зерен увеличивается. Характеризовать отдельную минеральную частицу одно­временно несколькими параметрами весьма неудобно. Но эти параметры можно объединить, если ввести понятие удельной поверхности частицы Syд. Для частицы, имеющей форму шара Syд = πd2/[( πd3/6)(δ-Δ)], (1.5) где Δ- плотность среды разделения. Для частицы неправильной формы, имеющей коэффициент формы ω, удельная поверхность рассчитывается по формуле, м2/кг (1.6) Величина Sуд учитывает одновременно размер частицы dэ, ее плотность δ, закон Архимеда (δ-Δ) и форму частицы (ω). Учитывать закон Архимеда важно для определения характера движения частицы при гидродинамическом воздействии на нее потока среды разделения.