Способ определения содержания ферромагнетика в исследуемом материале

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ФЕРРОМАГНЕТИКА В ИССЛЕДУЕМОМ МАТЕРИАЛЕ, включающий воздействие на исследуемый материал взаимно перпендикулярными переменным и постоянным магнитными полями, измерение магнитной восприимчивости этого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения его достоверности, величину постоянного магнитного поля, воздействующего на исследуемый материал, выбирают в диапазоне от 25 до 55 кА/м, затем на исследуемый материал воздействуют только переменным магнитным полем и повторно измеряют магнитную восприимчивость исследуемого материала, определяют измерение магнитной восприимчивости и отношение магнитной восприимчивости исследуемого материала при воздействии на него постоянным и переменным магнитными полями к ее изменению, а содержание ферромагнетика в исследуемом материале определяют из следующего соотношения:


где Fe_м - содержание ферромагнетика в исследуемом материале;
- содержание ферромагнетика в исследуемом материале, определенное только по величине магнитной восприимчивости;
- поправка в содержание ферромагнетика за счет структурных особенностей руды, определенная по относительному изменению магнитной восприимчивости
K_н - магнитная восприимчивость исследуемого материала при воздействии на него переменным и постоянным магнитными полями;
A, B и C = C₁ + C₂ - постоянные коэффициенты, которые определяются для эталонных образцов по двум градуированным графикам


K₀ - магнитная восприимчивость исследуемого материала при воздействии на него только переменным магнитным полем.

Изобретение относится к измерению магнитных величин и может быть использовано для непрерывного и дискретного экспресс-анализа качества железорудного сырья при его добыче, переработке и обогащения.
Цель изобретения повышение достоверности определения содержания ферромагнетика в исследуемом материале.
На фиг. 1-2 показана последовательность операций измерения магнитных восприимчивостей k_o и k_н при наложении на пробу различных магнитных полей; на фиг. 3 показан градуированный график зависимости магнитной восприимчивости k_н (при воздействии на пробу постоянного магнитного поля 500 Э и переменного поля) от содержания железа магнетитового для проб исходной руды Михайловского ГОКа Fe_мk0,4 k_н 1,6; на фиг. 4 показан градуированный график зависимости поправки к содержанию железа магнетитового эталонных проб от отношения магнитной восприимчивоcти этих проб или воздействии на них переменного и постоянного магнитных по- лей к ее изменению Fe = 1,1 7,1 на фиг. 5 показан градуировочный график зависимости содержания железа магнетитового, вычисленного по формуле Fе_м 0,4 k_н + 1,1 8,7 от содержания железа магнетитового Fе_мk по данным химического анализа для проб исходной руды Михайловского ГОКа.
Предлагаемый способ определения содержания ферромагнетика состоит в следующем: установлено, что величина магнитной восприимчивости зависит не только от содержания ферромагнетика в пробе, но и размеров и формы зерен магнетика, слагающую пробу.
Экспериментально обнаружено, что магнитная восприимчивость уменьшается с уменьшением размеров зерен магнетика и с изменением формы зерен от продолговатых к изометрическим. В то же время известно, что при воздействии на пробу одновременно с переменным магнитным полем еще и постоянным, величина ее магнитной восприимчивости изменяется.
Экспериментально установлено, что величина изменения магнитной восприимчивости характеризуется параметром N отношение магнитной восприимчивости к ее изменению k k_o-k_н при воздействии на пробу дополнительным постоянным магнитным полем, который зависит от структурных особенностей руды, т. е. от размеров и формы зерен магнетика. Установлено, в частности, что чем меньше размеры зерен магнетика, тем больше величина параметра N и тем меньше величина k_о. В то же время с приближением формы зерен к изотермической уменьшается k_o и увеличивается параметр N. На фиг. 4 представлена зависимость ошибки определения содержания ферромагнетика от параметра N. Используя полученные зависимости, можно максимально уменьшить влияние на магнитную восприимчивость размеров и формы частиц и резко повысить достоверность определения содержания ферромагнетика. Ниже представлена формула определения содержания ферромагнетика Fe_м в общей формуле Fe_м A k_н+B + C, (1) где А, В, С С₁ + С₂ коэффициенты, определяемые экспериментально.
При определении содержания ферромагнетика в порошковых пробах на величину магнитной восприимчивости большое влияние сказывает плотность упаковки частиц порошка. Чтобы эта плотность была всегда одинакова, пробу, помещенную в емкость сначала разбавляли водой, затем осаждают твердую фазу пробы.
Для определения содержания ферромагнетика в пробе 1 последнюю насыпают в емкость 2 и помещают в катушку 3 преобразователя 4. Преобразователь 4 фиксируют внутри катушки 5, создающей постоянное магнитное поле, таким образом, чтобы ось 6 катушки 3 преобразователя 4 и ось 7 катушки 5 были взаимно перпендикулярны. Затем через катушку 5 пропускают постоянный ток 1, создающий постоянное магнитное поле Н и одновременно через катушку 3 преобразователя 4 пропускают переменный электрический ток, создавая переменное магнитное поле и с помощью индикатора 8 измеряют величину магнитной восприимчивости k_н (фиг. 1).
После этого отключают постоянный ток в катушке 5, а через катушку 3 преобразователя 4 продолжают пропускать переменный электрический ток, создавая переменное магнитное поле и с помощью индикатора 8 измеряют величину магнитной восприимчивости (фиг. 2). Затем вычисляют изменение магнитной восприимчивости k k_o k_н и параметр N о отношение воспри- имчивости к ее изменению после воздействия на пробу постоянного поля напряженностью Н₁. Величину содержания ферромагнетика в пробе определяют по формуле (1).
Коэффициенты А, В, С С₁ + С₂ формуле (1) определяют по эталонным пробам с известным содержанием ферромагнетика определенного, например, химанализа. Для чего сначала строят градуировочную зависимость k_н от Fe_мk (см. на примере фиг. 3).
Fe_мk A k_н + С₁
и по этой зависимости определяют коэффициенты А и С₁. После этого для каждой эталонной пробы вычисляют величину содержания ферромагнетика Fe_мk и сопоставляют ее с величиной истинного содержания ферромагнетика Fe_мx Затем для каждой пробы вычисляют величину поправки к содержанию ферромагнетика Fe _мN Fe _мk Fe _мk и строят зависимость этих поправок Fe_{м N} от величины N
Fe_м= B + C₂
и по этой зависимости определяют коэффициенты В и С₂.
Для обоснования диапазона постоянного магнитного поля, в котором необходимо намагничивать пробу, было изготовлено шесть искусственных образцов. Основа образцов изготавливались из пластилина и имела одинаковую форму и размеры (куб со стороной 30 мм). Затем в основу вводились частицы ферромагнетика с одинаковым количеством ферромагнетика по массе, но различных форм и размеров.
Форма и размеры ферромагнитных частиц в каждом образце представлены в таблице.
Затем для каждого образца измерялись магнитные восприимчивости k_o (при воздействии на образец только переменного магнитного поля) и k_н (при воздействии на образец как переменного так и постоянного полей различной напряженности Н). Напряженность постоянного магнитного поля изменялась от 0 до 57,3 кА/м (от 0 до 720).
После обработки всех полученных данных диапазон напряженности намагниченных полей, в котором необходимо намагничивать пробу, чтобы получить точность определения содержания железа магнетитового в пробе выше способа прототипа, составил от 25 до 55 кА/м (от 314 до 690).
П р и м е р 1. Для проверки работоспособности способа было отобрано 13 шламовых проб Михайловского месторождения с разными содержаниями железа магнетитового. Затем для каждой пробы измерялись магнитные восприимчивости (при воздействии на пробу только переменного магнитного поля). После этого для каждой пробы измерялись магнитные восприимчивости k_41,4 (при воздействии на пробу как переменного так и постоянного величиной 41,4 кА/м магнитных полей). На фиг. 3 представлен график корреляционной зависимости содержания Fe от магнитной восприимчивости k_41,4 (по способу-прототипу).
Формула для вычислений содержания железа магнетитового в пробе по этому графику имеет вид
Fe_мk 0,4 k_41,4 1,6.
Для вычислений содержания железа магнетитового по предлагаемому способу был дополнительно построен график корреляционной зависимости поправки в содержание железа Fe_N от магнитного параметра N (фиг. 4) вывела тогда формулу вычислений содержания железа магнетитового по предлагаемому способу приняла следующий вид (фиг. 5).
Fe_м 0,4k_41,4 + 1,1 N 8,7.
Затем были вычислены величины содержаний ферромагнетика в каждой пробе по обоим способам и произведено сопоставление этих данных с истинным содержанием ферромагнетика (которое определялось химанализом).
Сопоставления полученных данных показали, что среднеквадратическая ошибка определения содержала железа по предлагаемому способу равна 0,68% абсолютных, а по способу прототипу 1,14%
Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет увеличить достоверность определения содержания железа в 1,68 раза (1,14:0,68 1,68).
Использование предлагаемого способа позволит из-за увеличения достоверности улучшить усреднение руд при добыче, что приведет к увеличению производства концентрата.
Изобретение относится к оперативному контролю качества железорудного сырья при его добыче, переработке и обогащения. Сущность изобретения: пробу магнетитовой руды насыпают в кювету и помещают в катушку преобразователя. Преобразователь фиксируют внутри катушки, создающей постоянное магнитное поле. Затем измеряют магнитные восприимчивости k_н при наложении на пробу как переменного, так и постоянного магнитных полей и k₀ при наложении на пробу только переменного магнитного поля, вычисляют изменение магнитной восприимчивости = K_o=K_н и отношение магнитной восприимчивости k_н к ее изменению содержание ферромагнетика в пробе определяют по предварительно построенной градуировочной зависимости причем величину постоянного намагничивающего поля выбирают в диапазоне от 25 до 55 кА/м. 5 ил., 1 табл.