Serwik Justyna
Nr 126619
Grupa: piątek 14-16
Temat ćwiczenia:
Stół koncentracyjny
Wrocław, 19.11.2004r.
1. Wprowadzenie
Podczas rozdziału na stołach koncentracyjnych wykorzystywane są różnice w gęstości ziarn. Ziarna o większej gęstości pokonują na stole dłuższą drogę. W tym doświadczeniu wykorzystano różnicę gęstości kwarcu i magnetytu. Kwarc (SiO2) ma gęstość 2650 kg/m3, natomiast magnetyt (FeO*Fe2O3) ma gęstość 5000 kg/m3.
Wzbogacanie na stołach koncentracyjnych stosuje się najczęściej dla ziarn o wymiarach 0,02÷2 mm. W zależności od wielkości wzbogacanych ziarn powierzchnia stołu może być gładka lub z listwami. Ważnym czynnikiem decydującym o dokładności wzbogacania jest kąt nachylenia stołu. Im jest on mniejszy tym lepiej zachodzi rozdzielanie ziarn.
2. Aparatura, urządzenia i materiały
próbka mieszaniny minerałów - piasek kwarcowy + magnetyt
stół koncentracyjny
pojemniki odbierające wodę wraz z koncentratem, produktami pośrednimi i odpadem
suszarka
waga laboratoryjna
mikroskop
3. Opis metody (stół koncentracyjny)
Wzbogacanie minerałów na stole koncentracyjnym należy do metod grawitacyjnych w poziomym (niemalże) strumieniu wody. Metoda ta wykorzystuje różnice w prędkości opadania ziaren o różnych gęstościach (ciężarze właściwym). Zakładając iż wielkości ziaren są podobnych rozmiarów można powiedzieć, że metoda ta wykorzystuje różnice mas ziaren różnych minerałów. Rozdział ziaren kwarcu i magnetytu odbywa się w strumieniu wody, która lepiej ponosi ziarna kwarcu jako lżejsze. Jako barierę dla ziaren cięższych (tu magnetytu) stanowią nierówności (listewki na gładkiej powierzchni, rowki) umieszczone poprzecznie do strumienia wody, w skutek czego minerał cięższy (różnica gęstości) jest trudniej porywany przez wodę. Dlatego też jego droga przez stół dla minerałów ciężkich wydłuża się, to znaczy częściowo drogę pokonuje on w poprzek stołu. Dla zwiększenia skuteczności stół porusza się z pewną częstotliwością prostopadle do kierunku spływu wody (ruchem posuwisto-zwrotnym niesymetrycznym) i jest pochylony w kierunku odbioru produktów końcowych. W przypadku gdy powierzchnia stołu jest gładka rolę bariery pełni siła tarcia o powierzchnię stołu, która jest większa dla ziaren ciężkich, a rolę przesuwu w poprzek stołu dla tych ziaren stanowi niesymetryczny ruch poprzeczny stołu. Na ziarna lekkie (tu kwarc) działają duże siły poruszania się stołu w stosunku do sił grawitacji, dlatego jest ono łatwiej przemieszczalne w poprzek stołu, porywane przez wodę i zsuwane niżej (przerzucane przez listwę). Na ziarna ciężkie (tu magnetyt) natomiast działające siły przesuwu stołu są mniej znaczące w stosunku do sił grawitacji, na skutek czego ziarno to jest ciężko przemieszczalne wzdłuż listew i trudne do poderwania przez strumień wodny. Aby przesunąć takie ziarno pomocny jest tu niesymetryczny ruch poprzeczny stołu (szarpnięcia i łagodniejszy powrót). Skutkiem tego jest spływanie ziaren ciężkich pod wpływem wody w poprzek stołu (wzdłuż listew) a nie spłukiwanie ich w dół (przerzucanie przez listwy). Należy dodać iż listwy w wykorzystywanym przez nas stole są coraz dłuższe w miarę oddalania się od źródła nadawy, na skutek czego koncentrat odbierany jest w przeciwległym rogu stołu (względem miejsca podawania nadawy) głównie z ostatniej listwy (odpowiednik najdłuższej drogi przez stół koncentracyjny).
4. Opis doświadczenia
Mieszaninę kwarcu i magnetytu umieszczono w specjalnym zbiorniku przy stole koncentracyjnym. Włączono dopływ wody i uruchomiono stół. Ziarna z pojemnika zostały wypłukane. Poruszały się one na powierzchni stołu w postaci wachlarzowych strug. Najcięższe ziarna (magnetyt) pokonywały najdłuższą drogę, natomiast ziarna kwarcu jako lżejsze najkrótszą. Na stole dokonano rozdziału mieszaniny na cztery produkty: koncentrat, produkt pośredni 1, produkt pośredni 2 oraz odpad. Produkty wzbogacania odebrano w odpowiednich pojemnikach. Następnie z tych pojemników usunięto wodę, poprzez zdekantowanie jej znad ziarn. Uzyskane produkty wzbogacania przeniesiono do naczyń i poddano suszeniu. Z każdego produktu wzbogacania pobrano próbkę do obserwacji pod mikroskopem w celu określenia zawartości magnetytu w kolejnych produktach wzbogacania.
5. Wyniki
Produkty |
γ |
γ |
|
γ |
(γ ) |
γ |
= (γ )/ γ |
|
|
|
[g] |
[%] |
[%] |
[%] |
[%] |
[%] |
[%] |
[%] |
[%] |
|
|
|
|
|
|
0,0 |
|
|
0,0 |
Koncentrat |
99,2 |
19,6 |
72,7 |
1427,8 |
1427,8 |
19,6 |
72,73 |
45,6 |
45,6 |
Produkt pośredni 1 |
141,1 |
27,9 |
29,2 |
816,5 |
2244,3 |
47,6 |
47,19 |
26,1 |
71,7 |
Produkt pośredni 2 |
232,7 |
46,1 |
18,7 |
860,7 |
3105,0 |
93,6 |
33,17 |
27,5 |
99,1 |
Odpad |
32,3 |
6,4 |
4,3 |
27,3 |
3132,3 |
100,0 |
31,32 |
0,9 |
100,0 |
Nadawa |
505,3 |
100,00 |
|
|
|
|
, |
100,0 |
|
γ - wychód produktu
- zawartość składnika użytecznego (magnetytu)
- zawartość składnika użytecznego w produktach łącznych
= (γ ) / γ [%]
- czysty uzysk składnika użytecznego [%]
= (γ )/ [%]
- uzysk sumaryczny
(γ )/ [%]
6. Wnioski
Na podstawie wykonanego procesu wzbogacania na stole koncentracyjnym wyliczono zawartość składnika użytecznego w nadawie. Wynosi ona 31,32%. Wykonany wykres wzbogacania prezentuje zawartość składnika użytecznego w kolejnych produktach procesu wzbogacania. Jak można zauważyć krzywa wzbogacalności odbiega od krzywej ilustrującej idealne wzbogacanie. W naszym przypadku idealne wzbogacanie osiągniemy przy wychodzie bliskim zeru a uzysku 100%. Dzieje się tak ponieważ wyjmując z koncentratu jedno ziarno substancji użytecznej mamy 100% substancji użytecznej przy bardzo małym wychodzie.
Wyniki procesu wzbogacania w dużej mierze zależą od nachylenia powierzchni stołu koncentracyjnego oraz masy strumienia wody. Przy zbyt dużym kącie nachylenia stołu strumień wody może być zbyt gwałtowny i unosić cząsteczki magnetytu, powodując utratę składnika użytecznego w koncentracie, przenosząc je do odpadów. Podobnie jest przy zbyt dużym strumieniu wody.
W przypadku małego nachylenia stołu proces można przeprowadzić dokładniej uzyskując lepszej jakości koncentrat. Proces przebiega jednak znacznie wolniej, dlatego też należy ustalić optymum pomiędzy rozsądnym czasem wzbogacania a jakością koncentratu.
4