4.3. Phương phỏp luận đỏnh giỏ mức độ giải phóng khoỏng vật bằng phõn tớch thành phần ty trọng trong dung dịch nặng.
Cú nhiều phương phỏp nghiờn cứu và đỏnh giỏ mức độ giải phúng khoỏng vật trong gia cụng, chế biến khoỏng sản. Thụng thường cú thể là phương phỏp soi kớnh đếm hạt hoặc hiện đại hơn là phõn tớch MLA (Mineral Liberation Analysis). Đối với những khoỏng vật cú sự khỏc biệt lớn về khối lượng riờng so với đất đỏ thải thỡ cú thể ỏp dụng phương phỏp phõn tớch ty trọng trong chất lỏng nặng. Graphit tinh thể sạch cú ty trọng trong khoảng 1,9 ữ 2,31 g/cm3 nhẹ hơn nhiều so với cỏc khoỏng vật đất đỏ đi kốm (thạch anh, fenspat, mica, caolanh…) cú ty trọng khoảng 2,6 ữ 2,7 g/cm3. Chớnh vỡ vậy, cú thể dựng thành phần ty trọng của sản phẩm graphit (tương tự như đối với sản phẩm than) để đỏnh giỏ mức độ giải phúng graphit. Cỏc cấp ty trọng sẽ nằm trong khoảng 2,1 g/cm3 đến 2,6 g/cm3. Cỏc hạt graphit sạch sẽ đi vào cấp ty trọng
-2,1 g/cm3 trong khi cỏc hạt liờn tinh chưa giải phúng hết sẽ nằm vào cỏc cấp ty trọng nặng hơn.
Ty trọng của hạt liờn tinh graphit với khoỏng vật đỏ thải cú thể tớnh theocụngthức:
δliờntinh = x. δgraphit + (1 - x). δđỏ thải ,
Trong đú δliờntinh , δgraphit và δđỏ thải lần lượt là ty trọng của hạt liờn tinh, hạt graphit sạch và hạt đỏ thải sạch;
Ty trọng của graphit sạch mỏ Bảo Hà được xỏc định bằng 1,96. Ty trọng của đỏ thải trong quặng Bảo Hà (chủ yếu là cỏc khoỏng silicat) lấy bằng 2,65.
Vớ dụ ty trọng của liờn tinh 95% graphit bằng:
δ95G = 0,95*1,96 + 0,05* 2,65 =1,9945
Ty trọng của liờn tinh 80% graphit bằng:
δ80G = 0,80*1,96 + 0,20*2,65 =2,098
Quặng tinh tuyển nổi sơ bộ mẫu quặng graphit bao gồm cỏc hạt graphit sạch (với ty lệ graphit lớn hơn 90 ữ 95%) và cỏc hạt liờn tinh graphit với đỏ thải. Chớnh vỡ vậy ty lệ khối lượng cấp ty trọng nhỏ hơn 2,1 g/cm3 (γ-2,1 tớnh theo phần đơn vị)
cú thể sử dụng để đỏnh giỏ mức độ giải phúng khoỏng vật trong sản phẩm này. γ-2,1 cú giỏ trị biến thiờn từ 0 đến 1; giỏ trị γ-2,1 càng cao thỡ sản phẩm quặng tinh graphit càng được giải phúng.
Phõn tớch thành phần tỷ trọng trong dung dịch nặng (phõn tớch chỡm nổi) bằng mỏy ly tõm khụng nộn.
Phõn tớch thành phần ty trọng quặng tinh graphit được tiến hành bằng phương phỏp thụng dụng, tức là phõn tớch chỡm nổi trong mỏy ly tõm thớ nghiệm. Cỏc dung dịch nặng được chuẩn bị cú ty trọng chớnh xỏc là 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5 g/cm3 và 2,6 g/cm3 bằng cỏch pha trộn bromoform (ty trọng 2,94 g/cm3) với etanol tinh khiết 99% theo cỏc ty lệ tinh toỏn. Quỏ trỡnh tiến hành từ ty trọng thấp đến cao. Cỏc cấp ty trọng sau đú được rửa sạch, sấy khụ và phõn tớch xỏc định hàm lượng C.
Hỡnh 4.4. Sơ đồ thớ nghiệm phõn tớch thành phần tỷ trọng cấp +0,149mm quặng tinh tuyển nổi sơ bộ graphit
Đề xuất cỏc hệ số đỏnh giỏ quỏ trỡnh nghiền chà xỏt
Như đó thấy ở mục trờn, quặng tinh graphit tuyển nổi sơ bộ cũn chứa rất nhiều hạt liờn tinh cú hàm lượng C thấp nờn nếu tiếp tục tuyển tinh thỡ chất lượng quặng tinh graphit khụng được cải thiện cho dự tuyển tinh nhiều lần. Để thu được quặng tinh cú hàm lượng C cao thỡ trước hết phải giải phúng khoỏng vật, cụ thể là bằng cỏc quỏ trỡnh nghiền. Kết quả của quỏ trỡnh nghiền thỡ một mặt khoỏng vật graphit được giải phúng nhưng mặt khỏc thỡ kớch thước cỏc hạt khoỏng cũng bị giảm đi. Với mục đớch nghiền chà xỏt quặng tinh graphit sao cho vừa giải phúng khoỏng vật graphit lại vừa trỏnh vỡ vụn làm giảm ty lệ graphit vảy thụ, đó đề xuất cỏc hệ số sau đõy làm tiờu chớ đỏnh giỏ quỏ trỡnh nghiền chà xỏt.
Hệ số giải phúng graphit
Để đỏnh giỏ định lượng mức độ giải phúng khoỏng vật của sản phẩm graphit, đó đề xuất hệ số giải phúng graphit, cú giỏ trị bằng ty lệ giữa khối lượng cỏc hạt graphit đó giải phúng chia cho khối lượng sản phẩm, tức là
Trong đú KL - Hệ số giải phúng graphit trong sản phẩm;
γ+0,149mm-2,1 - Giỏ trị ty lệ khối lượng cấp ty trọng -2,1 trong phõn tớch
chỡm nổi cấp +0,149 mm trong sản phẩm, tớnh theo phần đơn vị;
Hệ số KL càng cao thỡ graphit trong sản phẩm đú càng được giải phúng. Giỏ trị cao nhất về mặt lý thuyết của hệ số này là bằng 1.
Hệ số bảo toàn graphit vảy thụ trong quỏ trỡnh nghiền
Quỏ trỡnh nghiền chà xỏt cũng như bất cứ quỏ trỡnh nào dẫn đến giảm kớch cỡ vật liệu, và trong trường hợp cụ thể của chỳng ta là giảm kớch cỡ cỏc hạt graphit thụ cấp hạt +0,149mm. Để đặc trưng cho hiện tượng này, một hệ số được đề xuất gọi là hệ số bảo toàn graphit vảy thụ trong quỏ trỡnh nghiền, cú giỏ trị bằng ty lệ phần khối lượng cấp +0,149mm trong sản phẩm nghiền chia cho khối lượng cấp +0,149 mm cú trong cấp liệu nghiền
𝐾𝐾 =
𝐾
+0,149λ+0,149 (4.2)
Trong đú γ+0,149mm là thu hoạch cấp +0,149mm trong sản phẩm nghiền (%);
λ+0,149mm: Thu hoạch cấp +0,149mm trong cấp liệu (%);
Hệ số KP sẽ cú giỏ trị tối đa bằng 1 ở thời điểm bắt đầu nghiền và sẽ giảm dần theo thời gian nghiền.
Hệ số nghiền chà xỏt tối ưu
Một trong cỏc mục tiờu của luận ỏn này là xỏc định cỏc thụng số của quỏ trỡnh nghiền chà xỏt quặng tinh graphit tuyển nổi sơ bộ sao cho thu được tối đa graphit dạng vảy chất lượng cao. Như vậy quỏ trỡnh nghiền phải đạt hai mục tiờu: thứ nhất là phải giải phúng tối đa graphit trong cấp +0,149 mm và thứ hai phải bảo toàn cấp
+0,149 mm. Hai nhiệm vụ này là ngược nhau vỡ càng giải phúng graphit thỡ lượng cấp hạt +0,149 mm càng giảm.
Hệ số nghiền chà xỏt tối ưu được đề xuất để tớnh đến ảnh hưởng của hai mục tiờu trờn
KO = KP. KL
Về mặt vật lý thỡ hệ số KO phản ỏnh lượng graphit dạng vảy cấp ty trọng -2,1 cú thể thu được trong quỏ trỡnh nghiền. Cũng như cỏc hệ số KP và KL, hệ số KO là phụ thuộc vào thời gian nghiền.
Kết hợp cỏc cụng thức (3.1) và (3.2) ta cú cụng thức (4.3) sau đõy
�� = −�,� � +0,149 mm ( t ) +�,���ì�
�� ( � ) λ+�,��� �� ( 4.3)
Hệ số KO này sẽ được sử dụng để khảo sỏt ảnh hưởng của cỏc thụng số đến hiệu quả quỏ trỡnh nghiền chà xỏt quặng tinh graphit tuyển nổi sơ bộ.
4.4. Thớ nghiệm đỏnh giỏ mức độ giải phóng khoỏng vật bằng phương phỏp nghiền chà xỏt.
Hiệu quả quỏ trỡnh nghiền chà xỏt chọn lọc chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khỏc nhau, tuy nhiờn, trong phạm vi giới hạn của nghiờn cứu này, khụng khảo sỏt tất cả cỏc yếu tố ảnh hưởng của chỳng, mà chỉ đi sõu nghiờn cứu một số yếu tố chớnh bao gồm: Tốc độ khuấy, tỉ lệ rắn/lỏng, thời gian nghiền khuấy chà xỏt và sự ảnh hưởng của ty lệ bi/quặng.
Để đỏnh giỏ mức độ giải phúng khoỏng vật bằng phương phỏp nghiền chà xỏt, quỏ trỡnh nghiờn cứu đó sử dụng dung dịch ty trọng nặng để phõn tỏch đối với sản phẩm sau nghiền chà xỏt, sau khi xỏc định được giỏ trị phự hợp của cỏc yếu tố khảo sỏt nờu trờn qua thớ nghiệm phõn tỏch bằng dung dịch nặng, sẽ tiếp tục sử dụng phương phỏp tuyển nổi để nghiờn cứu, khảo sỏt chi tiết ảnh hưởng của sự biến đổi giỏ trị cỏc yếu tố tỏc động đến hiệu quả chà xỏt, qua đú xỏc định cỏc giỏ trị tối ưu của cỏc yếu tố tỏc động được khảo sỏt nhằm thu hồi tối đa graphit dạng vảy của mẫu nghiờn cứu. Sản phẩm nghiền của cỏc nghiờn cứu ảnh hưởng nồng độ bựn quặng, tốc độ nghiền chà xỏt, ty lệ bi/quặng, thời gian nghiền chà xỏt đến hiệu quả giải phúng khoỏng vật graphit được phõn tớch trong dung dịch ty trọng nặng 2,1 ữ 2,6g/cm3.
Mẫu nghiờn cứu: Quặng tinh thụ sau tuyển tinh 1 được rõy tỏch cấp -0,149 mm, quặng tinh thụ cấp +0,149mm khi đú cú hàm lượng cacbon: 49 ữ 50% C được sử dụng làm mẫu nghiờn cứu đỏnh giỏ cỏc yếu tốảnh hưởng đến hiệu quảnghiền chà xỏt.
Thiết bị nghiền chà xỏt: Dung tớch 1 lớt; cỏnh nghiền chà xỏt kiểu chõn vịt; bi nghiền cú kớch thước <5mm