矿物加工实验技术

《矿物加工实验技术》实验指导书武汉工程大学环境与城市建设学院二00四年六月目录实验守则一、细粒物料粒度组成筛分分析二、物料可磨度测定三、松散物料密度组成测定及数据分析四、异类粒群悬浮分层的规律研究五、细粒物料螺旋分选六、摇床分选七、物料的静电分选八、磁性物料的分选回收九、散体物料磁性物含量测定十、材料表面润湿接触角测定十一、最大泡压法测定液体的表面张力十二、小浮选实验十三、微细矿物油团分选十四、悬浮液絮凝沉降特性研究十五、悬浮液过滤特性试验十六、简振系统动力学试验（一）细粒物料粒度组成筛分分析一、试验目的学习使用振筛机对松散细粒物料进行干法筛分的方法；学习筛分数据的处理及分析方法，研究、确定、分析物料的粒度组成及分布特性；学习、训练利用筛分试验结果数学分析及粒度特性曲线分析。二、基本原理松散物料的筛分过程主要包括两个阶段：1.易于穿过筛孔的颗粒和不能穿过筛孔的颗粒所组成的物料层到达筛面；2.易于穿过筛孔的颗粒透过筛孔。实现这两个阶段，物料在筛面上应具有适当的相对运动，一方面使筛面上的物料层处于松散状态，物料层将按粒度分层，大颗粒位于上层，小颗粒位于下层，易于到达筛面，并透过筛孔；另一方面，物料和筛子的运动都促使堵在筛孔上的颗粒脱离筛面，有利于其它颗粒透过筛孔。松散物料中粒度比筛孔尺寸小得多的颗粒在筛分开始后，很快透过筛孔落到筛下产物中，粒度与筛孔尺寸愈接近的颗粒（难筛粒），透过筛孔所需的振筛机时间愈长。一般，筛孔尺寸与筛下产品最大粒度具有如下关系DKd最大（1-1）式中d最大——筛下产品最大粒度，mm；D——筛孔尺寸，mm；K——形状系数。K值表孔形圆形方形长方形K值0.70.91.2~1.7通常用筛分效率E来衡量筛分效果，其表示如下：)()(E（1-2）式中E——筛分效率，％；——入料中小于规定粒度的细粒含量，％；——筛下物中小于规定粒度的细粒含量，％；——筛上物中小于规定粒度的细粒含量，％。三、仪器设备及材料1.振筛机一台，摇动次数221次/min，振动次数147次/min；振筛仪1台；2.标准套筛，直径200mm，孔径0.5、0.25、0.125、0.075、0.045mm的筛子各一个，底、盖一套；3.托盘天平一台，称量200~500g，感量0.2~0.5g；4.中号搪瓷盘6个，中号搪瓷盆6个；大盆2个；5.-0.5mm散体矿样若干（煤泥、石英沙、磁铁粉各400g）；6.制样铲、毛刷、试样袋。四、实验步骤与操作技术（以煤泥干法筛分为例，湿法小筛分仅做演示）1.学习设备操作规程，熟悉实验系统；2.接通电源，打开振筛机电源开关，检查设备运行是否正常；确保实验过程的顺利进行及人机安全；3.将烘干散体试样缩分并称取80g；4.将所需筛孔的套筛组合好，将试样倒入套筛；5.把套筛置于振筛机上，固定好；开动机器，每隔5min停下机器，用手筛检查一次。检查时，依次由上至下取下筛子放在搪瓷盘上用手筛，手筛1分钟，筛下物的重量不超过筛上物重量的1％，即为筛净。筛下物倒入下一粒级中，各粒级都依次进行检查；6.筛完后，逐级称重，将各粒级产物缩分制成化验样，装入试样袋送往化验室进行必要的分析；7.关闭总电源，整理仪器及实验场所；8.实验指导教师进行湿法筛分的过程演示及注意事项讲解。五、数据处理、实验报告1.将试验数据和计算结果按规定填入散体物料筛分试验结果表中。2.误差分析：3.筛分前试样重量与筛分后各粒级产物重量之和的差值，不得超过筛分前煤样重量的2.5％，否则试验应重新进行。4.算各粒级产物的产率，%；5.绘制粒度特性曲线：直角坐标法（累积产率或各粒级产率为纵坐标，粒度为横坐标）、半对数坐标法（累积产率为纵坐标，粒度的对数为横坐标）、全对数法坐标法（累积产率的对数为纵坐标，粒度的对数为横坐标）；6.分析试样的粒度分布特性；7.编写实验报告。表1.1松散物料筛分试验结果记录表试样名称______试样粒度______毫米试样重量____克试样来源______试样其它指标：试验日期_____粒度重量产率正累积负累积mm网目g%%%+0.50.5~0.250.25~0.1250.125~0.0740.074~0.045-0.045合计误差分析试验人员：日期：指导教师签字：六、思考题1.影响筛分效果的因素有哪些？湿法与干法筛分的效率有何差别？2.如何根据累积粒度特性曲线的几何形状对粒度组成特性进行大致的判断？3.举出几种其它的微细物料粒度分析方法，并说明其基本原理和优缺点；4.查阅文献，举出几种常用的超细粉体分级设备，简述其原理及特点；教学指导1.引导学生对筛分效率公式中各指标实际意义的理解；介绍限上率和限下率的概念；2.让学生讨论只进行细粒级的检查是否可以？此问题的讨论主要让学生进一步理解难筛粒的概念；3.引导学生结合数理统计、及高等数学知识分析频率曲线和累积粒度曲线的数学关系、正负累积的数学关系；4.适当介绍常用的粒度分布方程并分析各自的特点；5.建议感兴趣的同学验证Rosin-Rammier方程，并确定所研究物料的均匀常数。Rosin-Rammier方程R(X)为筛上累积；x、xa、分别为颗粒大小及筛下累积百分率为63.2%时的颗粒尺寸；n为被测物料的特征常数，也称均匀性常数。naxxxRexp)（（二）物料可磨度测定试验一、实验目的了解实验室磨碎设备的基本原理和结构，学习物料可磨度的常用评价方法，掌握绝对可磨度的测定方法，训练磨矿数据的处理、分析能力。二、基本原理用所测出的磨矿设备单位容积生产能力或单位耗电量的绝对值来度量物料的可磨度，叫绝对可磨度。开路法是将一定数量的平行试样在所需的磨矿条件下，依次分别进行不同时间的磨矿，然后将每次的磨矿产物用套筛进行筛分，建立磨矿时间与磨矿产品各粒级累积产率的关系，从而找出将物料磨到目标细度（如按-75微米含量计算）所需要的磨矿时间T。磨机的单位生产能力即绝对可磨度，有两种表示方式：1）按给料量计算，可表示为：VTGq60其中：ｑ＿在指定的给料和产品粒度下，按给料量计算的单位容积生产能力（ｇ／１ｈ）；Ｇ＿试样原始重量，ｇ；试验用磨矿机体积（）；磨到目标细度所需要的磨矿时间min；2）按单位容积新生的目标细度（如-75微米）产品计算应为：VTGq100607575ｑ按新生微米产品量计算的单位容积生产能力g/1.h；新生微米含量，（）。三、仪器设备与材料1.仪器：实验室磨机、标准套筛、振筛机、天平2.工具：试样盘（盆）6，毛刷1、试样铲1、缩分器1、缩分板2、秒表3.材料：3~0.5毫米无烟煤（磁铁矿、铜矿、石灰石、蒙脱石）2Kg、试样袋四、实验步骤与操作技术1.学习设备的操作规程；检查所用磨矿设备是否运转正常，确保实验过程的顺利进行和人机安全。2.缩制3份平行样（烘干样），每份100克待用；3.依次将每份试样装入磨机进行磨碎，磨碎时间分别为T1、T2、T3分钟；4.将磨矿产品全部清理收集，用标准套筛筛分；5.对每一层筛上物进行称重，记录相关数据；6.注意事项：实验过程应保证每次磨矿入料的性质、磨矿条件的平行；每次磨矿结束应将磨矿机清理干净，磨矿产品全部进行筛分；7.清理实验设备，整理实验场所。五、数据处理及实验报告a.将实验数据记录于下表；磨碎实验数据记录表样品名称：样品粒度范围：序号123磨碎时间T（min）产率粒度级mm重量g产率%重量g产率%重量g产率%合计入料重量g误差实验人员：日期：指导教师签字：b.计算目标产品的产率，分析物料粒度组成与磨矿时间的变化关系；c.绘制-75微米的产率与磨矿时间的关系曲线；d.计算ｑ；e.编写实验报告。六、思考题1.本实验过程中，如何保证各次磨矿结果的可比性？2.参考相关文献，试列举几种其他的物料可磨度评价与测定方法。3.解释闭路磨矿和开路磨矿的概念及两种磨矿方式的特点。4.影响磨矿效果的因素有哪些。教学讨论：1.向学生介绍磨介级配的概念及意义。2.引导学生注意对磨碎理论的理解与认识。(三)粒群密度组成与重选可选性分析一、试验目的与意义学习粒群密度组成测定的基本原理与方法；了解浮沉液的配制方法；学习浮沉数据的处理与重选可选性曲线的绘制、分析方法。二、基本原理当散体物料置于一定密度的重液中时，根据阿基米德定律，密度大于重液密度的颗粒将下沉（沉物），密度小于重液的颗粒则上浮（浮物），密度与重液密度逼近或相同的颗粒处于悬浮状态。对重力选矿来说，矿石密度与矿石品位之间具有很强的相关性，这也是采用重力分选获得较高品位（质量）矿物产品的依据。根据上述原理，使用特制的工具在不同密度的重液中捞起不同密度物料的的试验即为浮沉试验。浮沉实验根据所处理的粒度范围分为小浮沉和大浮沉。对重力选矿来说，矿样可按下列密度分成不同密度级：1.30、1.40、1.50、1.60、1.70、1.80、2.00kg/L….。重液密度可依据下式计算（密度瓶法）：wGGGG1213式中G1——空密度瓶重量，kg；G2——注水后密度瓶与水的总重量，kg；G3——注满待测重液时密度瓶和待测重液的总重量，kg；——待测重液的密度，kg/L；w——水的密度（取1），kg/L。也可用密度计直接测量。三、仪器设备及材料1.浮沉试验主要设备：密度计（1套）、台秤（1公斤）、大浮沉器具（1套）、小浮沉器具（1套）、天平（1套）；2.6－3mm级浮沉试样4公斤；-0.5毫米煤泥60克；3.中号试样盘（盆）若干；4.氯化锌、四氯化碳、苯（或三溴甲烷）。密度计使用示例四、实验步骤与操作技术（以测定煤炭密度组成的大浮沉为例，小浮沉由实验员演示）1.重液配置煤炭浮沉试验常用氯化锌配制重液，其优点是易溶于水、易配制、价廉等，缺点是腐蚀性较大。配制各种密度的氯化锌重液可参考表3.1进行，并用密度计反复测量，使重液密度准确到0.003kg/L。2.将已配制的重液装入重液桶并按密度大小顺序排列，桶中重液的液面不低于桶上缘350mm。最低密度重液分别装入两个重液桶，一个作浮沉试验用，另一个作为缓冲液（考虑为什么？）。表3.1重液配制表药剂水、氯化锌四氯化碳、苯四氯化碳、三溴甲烷重液密度水溶液中氯化锌重量百分比四氯化碳和苯体积，%四氯化碳和三溴甲烷体积，%Kg/l%四氯化碳苯四氯化碳三溴甲烷1.33160401.43974261.54689119821.85279212.06359413.称4kg煤样放入网底桶内，用水洗净附着在煤块上的煤泥，滤去洗水再进行浮沉试验。收集冲洗出的煤泥水，用澄清法或过滤法回收煤泥，然后干燥称重，此煤泥称为浮沉煤泥。4.将网底桶（装有洗好的煤样）放入缓冲液中浸润一下，提起并斜放在桶边上滤尽重液，再放入做浮沉用的最低密度的重液桶内，用木棒轻轻搅动或将网底桶缓缓地上下移动，然后使其静止分层，分层时间不少于下列规定：A．粒度大于25mm时，分层时间为1~2min；B．最小粒度为3mm时，分层时间为2~3min；C．最小粒度为1~0.5mm时，分层时间为3~5min。5.小心地用捞勺按一定方向捞取浮物。捞取深度不得超过100mm。捞取时应注意勿使沉物搅起混入浮物中。待大部分浮物捞出后，再用木棒搅动沉物，然后仍按上述方法捞取浮物，反复操作直到捞尽为止。捞出的浮物倒入盘中，并做好标记。6.把装有沉物的网底桶缓慢提起，斜放在桶边上滤尽重液，再放入下一个密度的重液桶中，用同样方法逐次按密度顺序进行。直到该煤样全部试验完为止，最后将沉物倒入盘中。7.各密度级产物分别滤去重液，用水冲尽产物上残存的重液（最好用热水冲洗）。然后放入温度不高于100C的干燥箱内干燥，干燥后取出冷却，达到空气干燥状态再进行称重。注意事项:(1)浮沉试验所用重液是具有腐蚀性的液体，在配制重液和进行试验过程中应避免与皮肤接触，要戴眼镜、穿胶鞋、围胶皮围裙等。(2)在整个试验过程中应随时用密度计测量和调整重液的密度，保证重液密度值的准确。(3)试验中注意回收氯化锌溶液