Фракционный анализ

Фракционный анализ - (a. fractional analysis; н. Wichteanalyse; ф. analyse granulometrique, analyse fractionnaire; и. analisis de fraccion) - количественная оценка распределения свободных минеральных зёрен и сростков в пробе п. и. путём разделения каждого класса по фракциям различается плотности или магнитной восприимчивости c целью построения кривых обогатимости полезных ископаемых фракционный анализ проводится часто при разработке технологической схемы гравитационного обогащения угля и вольфрамовых, редкометалльных, оловянных руд.

Для фракционного анализа пробу крупностью - 25 мм разделяют на классы крупности. Kлассы до +3 мм разбирают вручную, затем определяют плотность каждого куска c точностью до 0,1-0,02 г/см3. Kлассы - 3 мм +20 мкм распределяют на фракции по плотности в тяжёлых жидкостях c применением центрифуги. B качестве тяжёлых жидкостей используют растворы хлорида цинка, жидкость Cущина - Pорбаха, бромоформ, тетрабромэтан и др. Pезультаты разделения угля или руды по фракциям служат эталоном для сравнения пром. проб гравитационного обогащения.

Зависимость выхода фракций от плотности разделения позволяет построить кривые обогатимости п. и., по к-рым определяется необходимая степень раскрытия минералов, степень измельчения, плотность разделения и способность разделяться на продукты обогащения по заданным показателям качества.

При фракционном  анализе  для магнитных минералов аналогом плотности является напряжённость магнитного поля, в к-ром выделяют фракции частиц c разл. магнитной восприимчивостью, определяемой магнитным анализатором.

Фракционный анализ выявляет отчетливые качественные различия, которые могут указывать  на преобладающие источники атмосферных  загрязнений в каждом районе. 
Фракционный анализ дает данные, необходимые для расчета количества жидкости, способной конденсироваться из газа, добываемого на всех ступенях снижения давления. 
График изменения тонко-дисперсных глинистых частиц от глубины скважины. Фракционный анализ, выполненный нами, показал, что 60 - 80 % из всего объема занимают частицы размером менее 8 5 мкм. 
Фракционный анализ угля классов менее 1 мм производится методом центрифугирования. Для этой цели применяется центрифуга ЦЭ-3 лабораторного типа. 
Результаты фракционного анализа и качественную характеристику отдельных фракций записывают по приведенной в табл. 5 форме акта. 
Результаты фракционного анализа в случае необходимости изображают графически в виде кривых обогатимости. 
Данные фракционного анализа при давлении насыщения, получаемые при таких исследованиях, редко используются для определения физических свойств образцов. Для завершения анализов необходимо сопоставить физические свойства по двум или нескольким пробам. Давление насыщения и состав проб могут быть различными, но физические свойства их могут совпадать, если сравнение проводится правильно. 
Принцип фракционного анализа смеси является весьма общим и может осуществляться различными способами. Однако в настоящей главе рассматриваемой схемы, состоящие только из хроматографических колонок, объединенных в системе единого прибора или установки. 
Сопоставление результатов фракционного анализа эксплуатационных и измельченных до 13 мм пластовых проб на 13 шахтах Донбасса свидетельствует об удовлетворительной воспроизводимости показателей общего фракционного состава угля при одинаковом уровне засорения боковыми породами. Отклонения показателей зольности и выхода суммарных всплывших фракций не превышают соответственно 0 8 и 1 %, что находится в пределах допустимых ошибок опробования. 
По данным фракционного анализа составляют баланс продуктов обогащения, которым пользуются при проектировании и эксплуатации обогатительных фабрик. 
По данным фракционного анализа составляют баланс продуктов обогащения, которым пользуются при проектировании и эксплуатации обогатительных фабрик. 
Обычно для фракционного анализа шлама применяется стандартный набор почвенных сит о диаметрами отверстий 10, 7, 5, 3, 2, I, 0 5 и 0 25 мм. 
Обычно для фракционного анализа шлама применяется стандартный набор почвенных сит с диаметрами отверстий 10, 7, 5, 3, 2, I, 0 5 и 0 25 мм. 
Если одновременно производят фракционный анализ, от полученных классов и их составляющих до измельчения отбирают пробы для фракционного анализа. 
 
Во-вторых, используя фракционный анализ основных уравнений, следует ясно представлять физическую сущность основных уравнений и ограничения, содержащиеся в математической модели рассматриваемого явления. 
К месту проведения фракционного анализа следует, однако, доставлять угля несколько больше ( см. ниже) на случай необходимости проведения контрольных расслоений и дополнительных исследований. 
Следовательно, для выделения представительной части пробы на фракционный анализ минимальная масса исходной пробы ( 0 - 13 мм) должна быть не менее 2 кг. Исходные пробы меньшей массы, отобранные в смежных точках на однородны ч ( в отношении геологии) участках пластов, целесообразно объединить в групповые пробы с целью повышения представительности выделяемых из них частей для фракционного и других видов анализа. 
Пользуясь тяжелыми жидкостями разного удельного веса, производят фракционный анализ подлежащего обогащению угля. 
Предложен способ определения удельной поверхности бурового шлама по данным фракционного анализа. 
В отчете сообщается о разра - ботке седиментнциошшх весов для фракционного анализа в суспензиях размеров частиц от 5 до 75 мк. 
Во-первых, особенностью определения непрерывного распределения зерен материала по крупности с помощью фракционного анализа является многозначность, так как распределение частиц внутри каждой фракции - неизвестно. Следует признать, что гранулометрическая характеристика крупности, имеющая в качестве абсциссы случайную величину х, сама представляет при этом двумерную случайную функцию, что должно наложить отпечаток на ее аппроксимацию различными зависимостями. 
Схегма обработки пластовых и керновых проб. Исходными данными для прогнозирования фракционного состава угля применительно к условиям добычи служат результаты фракционного анализа пластовых или керновых проб и данные о механической прочности боковых пород. 
В XIX столетии многие исследователи, в том числе Релей, решали задачи фракционного анализа обычно путем прямого использования идеи подобия и отношения сил. 
Результаты фракционного анализа. Остальные классы ( за исключением меньших 1 мм) подвергают каждый в отдельности фракционному анализу, сущность которого сводится к следующему. 
В стандартах на полимерные материалы обычно указаны номера сит, которые следует использовать при фракционном анализе. 
Если одновременно производят фракционный анализ, от полученных классов и их составляющих до измельчения отбирают пробы для фракционного анализа. 
Оценку ( эффективности) процессов обогащения, различных обогатительных машин можно осуществить, принимая во внимание результаты фракционного анализа, кривые показывают извлечение в тот или иной продукт фракций различной плотности. В соответствии с законом нормального распределения теории вероятности за разделяющую ( 5Р) принимают плотность фракций, 50 % которых извлекается в концентрат и 50 % в отходы. 
 
Обогашение угля путем расслоения его в тяжелых жидкостях является весьма эффективным процессом и поэтому применяется для производства фракционного анализа в лабораторных условиях. 
В следующем параграфе изложены способы расчленения на фракции группы CN, которые используются при отсутствии данных хроматографии или фракционного анализа этой группы компонентов пластовой УВ смеси. 
Проведенные в этом направлении исследования позволили определить допустимый предел дробления и минимальную массу пластовых и керновых проб для фракционного анализа, предсказать ожидаемое засорение угля боковыми породами при выемке пластов, выяснить наиболее изменчивые показатели фракционного состава угля и характер их пространственного распределения в пределах геологически однородных участков угольных пластов и на этой основе определить потребное число проб для исследования. 
Более трудоемкие лабораторные исследования газовой фазы насыщающих пласт углеводородов можно частично проверять сравнением состава исследуемой жидкости с другими пробами, по которым сделан лишь фракционный анализ. 
Выбор конкретного способа обогащения топлив, расчет количества ступеней ( аппаратов) в многоступенчатой схеме обогащения проводится исходя из определения обогатимости топлив на основании данных фракционного анализа. Фракционный анализ топлива заключается в разделении топлива на фракции различной плотности. 
Выбор конкретного способа обогащения топлив, расчет количества ступеней, ( аппаратов) в многоступенчатой схеме обогащения проводится исходя из определения обогатимости топлив на основании Данных фракционного анализа. Фракционный анализ топлива заключается в разделении топлива на фракции различной плотности. 
Молекулярные массы и относительные плотности углеводородов от метана до гептана при стандартных или нормальных условиях известны из таблиц, а для фракций С7 эти данные определяются при фракционном анализе смеси. 
Если одна из фаз твердая ( например, при стационарном и кипящем слое катализатора; в случае цементного раствора), величину Av легко рассчитать по геометрическим размерам частиц, так как нетрудно провести фракционный анализ. 
Если одна из фаз твердая ( например, при стационарном и кипящем слое катализатора; в случае цементного раствора), величину А, легко рассчитать по геометрическим размерам частиц, так как нетрудно провести фракционный анализ. 
Выбор конкретного способа обогащения топлив, расчет количества ступеней ( аппаратов) в многоступенчатой схеме обогащения проводится исходя из определения обогатимости топлив на основании данных фракционного анализа. Фракционный анализ топлива заключается в разделении топлива на фракции различной плотности. 
Выбор конкретного способа обогащения топлив, расчет количества ступеней, ( аппаратов) в многоступенчатой схеме обогащения проводится исходя из определения обогатимости топлив на основании Данных фракционного анализа. Фракционный анализ топлива заключается в разделении топлива на фракции различной плотности. 
Критериями выбора вида подобной конструкции забоя скважины являются степень однородности пород продуктивного пласта по фракционному составу и геолого-технические условия его за-пегания. Для этого проводят фракционный анализ пластового песка и определяют степень его однородности, а также гранулометрический состав. 
Углеводородные компоненты тяжелее этана считаются конденсируемыми; поэтому количество жидкости в газе вычисляется в кубометрах конденсируемой жидкости на тысячу стандартных кубометров газа ( см. пример VII. Физические свойства пластовых жидкостей определяются по данным фракционного анализа. 
Газовые месторождения и газовые шапки газонефтяных месторождений содержат смеси углеводородов, которые при пластовых условиях находятся в газообразном состоянии. Наиболее распространенным видом исследований таких пластовых систем является фракционный анализ рекомбинированных проб. Результаты анализа приводятся в молярных процентах или в долях моля компонентов до гексанов или гептанов с учетом примесей двуокиси углерода, сероводорода, азота. 
Особую актуальность приобретает получение достоверных данных об обогатимости угля в процессе разведки угольных месторождений и подготовки новых участков к промышленному освоению. Эти данные могут быть получены в основном в результате фракционного анализа пластовых и керновых проб. 
 
На основе полученных данных по каждой пробе составляется сводный теоретический баланс в целом по участку. С этой целью определяются средние арифметические значения скорректированных показателей выхода продуктов фракционного анализа и средневзвешенная зольность этих продуктов. 
В большинстве известных исследований не разработаны основы метода, позволяющие применять его во всех задачах фракционного анализа. Несмотря на это, метод подобия имеет ряд полезных свойств и очень естественно приводит к использованию во фракционном анализе основных уравнений, описывающих физические процессы. По этим двум причинам уместно попытаться более широко и основательно рассмотреть метод подобия. 
Значения молекулярного веса и удельного объема при атмосферном давлении и температуре 15 5 С могут быть взяты из табл. IV. Молекулярный вес и удельный объем фракции гептаны обычно определяются в лаборатории и даются как часть фракционного анализа смеси. 
Изменение кон - ( денсатосодержания в циклоне ЛПГ-1. Это обосновано тем, что с увеличением скорости движения газового потока в скважине выделяющийся конденсат полностью выносится на поверхность. Однако осуществление этого предложения на практике затрудняется необходимостью частого отбора проб и проведения трудоемких работ по фракционному анализу конденсата. ВНИИгаз рекомендует поддерживать скорость газа у башмака фонтанных труб выше 4 м / с и депрессию, не превышающую 10 % пластового давления. 
При выделении части пробы для того или иного вида исследования всегда возникает необходимость предварительного дробления исходной пробы. Поэтому, прежде чем однозначно ответить на вопрос о том, какова должна быть минимальная масса пробы для фракционного анализа, необходимо выяснить верхний предел крупности дробления, чтобы не допустить искажения фракционного состава угля в процессе дробления при обработке. 
Фильтр может работать эффективно, если правильно выбрана ширина щели, а в гравийном фильтре - размер зерен гравия. Для этого необходимо из продуктивного пласта отобрать образцы породы, определить фракционный состав твердых частиц ее и тот минимальный размер, при котором на долю всех более крупных частиц приходится примерно 10 % всей массы взятых для фракционного анализа образцов. 
Перед фракционированием пробы разделяют на классы по крупности и каждый класс подвергают анализу раздельно. Затем, учитывая содержание в исходной пробе каждого класса и его фракционный состав, определяют выход фракций различной плотности для всей пробы топлива. Результаты фракционного анализа представляют в виде таблиц и графиков, в которых отражены выходы фракций различной плотности и зольности.

Фракционный состав углей, т. е. состав по фракциям плотности, характеризует количественное распределение зольности углей по фракциям плотности. Зольность углей распределяется примерно пропорционально их плотности. Если разделить уголь на ряд фракции по плотности, то во фракции с наибольшей плотностью окажутся наиболее зольные зерна, во фракции с меньшей плотностью - сростки и близкие к ним зерна по зольности, во фракции, имеющей низкую плотность, - наиболее чистые зерна угля по зольности. Эта зависимость изображается в виде кривой (рис. 1), представляющей характер распределения зольности во фракциях различной плотности. 
Распределение зольности по фракциям плотности позволяет судить о возможности разделения исходного угля на продукты обогащения. Результаты разделения на фракции служат эталоном, с которым сравнивают промышленные результаты гравитационного обогащения. Кроме того, данные фракционного анализа позволяют составить теоретический баланс продуктов обогащения, являющийся основой для расчетов результатов обогащения при проектировании углеобогатительных фабрик. Фракционный состав углей определяется с помощью фракционного анализа. 
Масса пробы для производства фракционного анализа зависит от размера наибольших кусков опробуемого угля:

Массу пробы можно определить как

q = d/2,

где q - масса пробы, кг; d - размер наибольшего куска, мм.

Порядок проведения фракционного анализа установлен ГОСТ 4790-75. 
В качестве среды, в которой производится расслоение проб углей и продуктов обогащения по плотности, применяются тяжелые неорганические жидкости; раствор хлористого цинка (ZnCl₂) и .хлористого кальция (СаС1₂).

Рисунок 1 - Распределение  зольности во фракциях угля различной  плотности

Рисунок 2 - Схема проведения фракционного анализа (a) и бачок для расслоения пробы угля (б)

В практике обогащения углей  и при лабораторных исследованиях  повсеместное распространение получил  раствор хлористого цинка, так как  из него легко получать растворы большой  и малой плотности путем добавки  или выпаривания воды. 
Необходимые плотности растворов возможно получить при следующем содержании хлористого цинка:

Применение неорганических тяжелых жидкостей связано с  необходимостью тщательной промывки расслаиваемых  продуктов. Кроме того, они оказывают  химическое действие на некоторые составные  части угля (главным образом карбонаты). К недостаткам этих жидкостей  следует отнести их повышенную вязкость, что исключает применение неорганических жидкостей для расслоения угля размером менее 1 мм. 
Для расслоения угля или продуктов обогащения размером менее 1 мм применяются органические жидкости, которые легко испаряются, не требуют промывки расслоенных продуктов, не оказывают никакого химического воздействия на составляющие компоненты угля и обладают меньшей вязкостью по сравнению с вязкостью неорганических жидкостей. 
Такими жидкостями являются четыреххлористый углерод (ССl₄) плотностью 1610 кг/м³ при температуре 15° С и бромоформ (СНВr₃) плотностью 2810 кг/м³. 
Для получения растворов меньшей плотности к четыреххлористому углероду добавляют бензол С₆H₆, а для увеличения плотности - бромоформ СНВr₃ в следующих количествах:

Расслоение угля на различные  фракции по плотности производится в специальных бачках (рис. 2), наполненных  тяжелой жидкостью (ZnС1₂) различной плотности. 
Из пробы, предназначенной для фракционного анализа, удаляются частицы, размер которых меньше размера частиц данного класса, а затем порциями не более 10 кг уголь загружается в бачок, имеющий сетчатое дно. Бачок с углем сначала погружается в тяжелую жидкость с наименьшей плотностью, например 1300 кг/м³. Погруженный в жидкость продукт тщательно перемешивается, а затем расслаивается в течение 1-5 мин (в зависимости от крупности расслаиваемого материала). Всплывшую фракцию, имеющую меньшую плотность, снимают решетчатым черпаком и загружают в бачок с сетчатым дном для стекания остатков тяжелой жидкости. 
Полученную таким путем фракцию угля в течение 2-3 мин промывают водой, подсушивают до воздушно-сухого состояния при температуре 50±5°С, взвешивают с точностью до 5 г и отбирают пробы на зольность и в случае необходимости - на содержание серы. 
Осевшую часть угля, обладающую большей плотностью, чем всплывшая, вынимают вместе с сетчатым бачком из сосуда и после стекания остатков раствора погружают ее в следующий бачок, наполненный более плотной жидкостью (например, 1400 кг/м³). Всплывшую фракцию расслаиваемого продукта снимают и подвергают промывке и просушке, а осевшую часть вместе с сетчатым бачком после стекания жидкости погружают в следующий бачок, наполненный раствором хлористого цинка большей плотности (например, 1500 кг/м³). 
В последней наиболее плотной жидкости (1800 кг/м³ - для каменных углей и 2000 кг/м³ - для антрацитов) получают также две фракции: всплывшую и утонувшую, которые обрабатывают, как и предыдущие. 
Фракционный анализ угля крупностью менее 1 мм производится в лабораторной центрифуге с быстро вращающимися металлическими гильзами. В эти гильзы вставляются стеклянные пробирки, наполненные тяжелой жидкостью требуемой плотности. 
Навеска угля размером менее 1 мм и массой 80 г делится па четыре части, каждая из которых загружается в отдельную пробирку. В эти же пробирки заливается по 80-90 см³ тяжелой жидкости и их содержимое тщательно перемешивается до полного смачивания угля. Затем каждая пробирка взвешивается; их масса уравнивается путем добавки жидкости той же плотности. 
Пробирки вместе с содержимым вставляются в гильзы, и затем центрифуга включается па 5 мин при частоте вращения 3000 об/мин. Полученные фракции (всплывшая и утонувшая) подсушиваются и взвешиваются с точностью до 0,01 г. 
В результате взвешивания полученных продуктов подсчитываются выхода каждой фракции в процентах от массы исходной пробы и от рядового угля, и затем определяется их зольность. 
Полученные результаты расслоения какого-либо класса угля оформляются в виде табл. 1.

Таблица 1 - Результаты фракционного анализа угля

На основании результатов  табл. 1 строятся кривые обогатимости для каждого расслоенного класса угля, а затем строятся суммарные кривые для рядового (исходного) угля. 
Обогатимость любого рядового (исходного) угля или отдельных его классов характеризуется кривыми λ, β, θ и δ. Для построения этих кривых па ординате откладываются выхода полученных фракций, а на оси абсцисс - зольность. В результате получается ряд прямоугольников (рис. 3), через середину ординат которых проводится плавная кривая λ, отсекающая равновеликие (заштрихованные) площади по обе стороны кривой.