Способ разделения минералов на плотностные фрацкии и устройство для его осуществления

(22) Заявлено 0508,77(21) 2516116/18-25с присоединением заявки Нов(51)М. Кл.2 С 01 И 9/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) Заявитель Геологический институт АН СССР(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ НА ПЛОТНОСТНИЕ ФРАКЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ25 30 Изобретение относится к способамисследования состава горных пород сиспользованием способов количественного анализа гетерогенности минера 5лов.Изобретение может быть использовано при исследовании классов минералов, слагающих породу, в том числепри анализе минерального сырья и синтетических минералов.Известен способ разделения минералов, при котором в вертикальной колонке создают непрерывное изменениеплотности рабочей жидкости. путем поддержания градиента температуры в ней(температуру увеличивают снизу вверх,а плотность жидкости - сверху вниз).При этом наблюдается агрегатизациязерен, но принять меры для ее предотвращения трудно из-за возможных нарушений закономерности изменения температуры и плотности жидкости вдоль колонки 1),Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ 2) разделения минералов на фракции в градиентной колонне, где создают ступенчатое изменение плотности жидкости. Устройство для реализации этого способа содержит воронку с отростком для подачи на дно колонки рабочих жидкостей и колонку с боковым отводом у верха для выведения жидкости с зернами разной плотности.щСпособ реализуется следующим образом. На дно колонки помещают исследуемый зернистый образец, затем последовательно вводят жидкости с различной плотностью (возрастающей), соблюдая определенную разность плотности, На поверхность каждой жидкости поднимаются зерна, плотность которых меньще плотности этой жидкости, Поэтому зерна исследуемого образца собираются в страты йа стыках жидкостей со смежной плотностью, В каждой страте собираются зерна, плотность которых имеет, среднее значение относительно плотностей верхней и нижней жидкостей, т. е. все зерна собираютсяна своих равновесных плотностных стратах. Если затем вводить на дно колонки самую тяжелую рабо ую жидкость, то можно через верхний боковой отвод собрать отдельно зерна каждой страты, т. е. разделить образец на плотностные фракции.Если этим способом анализировать образцы, имеющие зерна разных размеров 50 мкм), то при той же технологии процесс будет другим. Практически все зерна поднимутся на поверхность первой, самой легкой рабочей жидкости, и вначале на стыках жидкостей совсем не будет зерен из-за малой скорости их движения вниз к своим равновесным плотностным стратам через жидкости с меньшей плотностьюЕсли время достижения зернами своих равновесных страт больше времени, в течение которого зерна в рабочей жидкости образуют агрегаты, то сами зерна не смогут делиться по плотности, т. е. не смогут достигать своих равновесных плотностных страт. Чтобы зерна делились по плотности, необходимо препятствовать агрегатизации зерен.Целью. изобретения является расширение диапазона измеряемых образцов,Для достижения цели исследуемый образец предварительно диспергируют в рабочей жидкости, имеющей плотность, .равную средней плотности анализируемого образца, с последующим разрушением агрегатов минералов.Предложенный способ может быть осуществлен устройством, содержащим градиентную колонку, выходной отвод, воронку с капиллярным отростком до дна колонны и отличающимся тем, что оно снабжено дополнительной колонкой с выходным отводом, расположенной между воронкой и градиентной колонкой и соединенной с последней трубкой, при 35 этом воронка соединена с источником изменения давления.На чертеже показано предложенное устройство, которое состоит из воронки 1 с капиллярным отростком 2 до дна 40 нижней колонки, в которой создается ступенчатое изменение плотности жидкости, верхней колонки 3, соединенной с нижней колонкой трубкой 4, через которую пропускают жидкость с зернами для разрушения агрегатов. Колонка снабжена боковым отводом 5 для выделения жидкости вместе с фракциями зерен в узких интервалах плотности,аворонка имеет пробку с отводомб, через который с помощью трехходового крана и водоструйного насосаворонку можно соединить с атмосферой либо откачать до разрежения.Соединение пробки с воронкой и воронки с верхней колонкой осуществляетсявакуумными шлифами.Чтобы уменьшить время, в течениекоторого зерна образца достигают своих равновесных уровней, наиболее целесообразно исследуемый образец вводить в прибор с той рабочей жидкостью,плотность которой соответствует сред,ней плотности зерен образца по шкале плотности. В этом случае, при прочих равных условиях, путь, проходимый зернами, и необходимое для этого время уменьшаются, а условия движения зерен к своим равновесным уровням облегчаются, так как наибольшая их часть с самого начала находится практически на равновесном уровне .Устройство работает следующим образом, Путем смещения бромоформа и диметилформамида приготовляют две ис ходные жидкости: легкую и тяяелую, каждую из которых калибруют по плот" ности с помощью двух реперов плотности, Значения плотности исходных жидкостей подбирают в соответствии с плотностью самых легких и самых тяже лых зерен образца по литературным данным. Затем, в зависимости от необходимости получения определенного числа плотностных фракций, две исходные жидкости смешивают в определенных пропорциях, а плотность полученных таким образом рабочих жидкостей определяют по формуле:хРРдС М2где Я р - плотности исходных хидкостей;ЧМ - объемы исходных жидкостей;р - плотность рабочей яидкос-ти,Перед вводом приготовленных рабочих жидкостей в устройство их плотности контролируются калиброваннымиреперами плотности. Исходную самуюлегкую рабочую жидкость известногообъема заливают через воронку по капилляру на дно нижней колонки. Далеезаливают последовательно, по мереувеличения плотности, остальные приготовленные рабочие жидкости такяемерного объема, Таким образом заполняется нижняя колонка, где устанавливается ступенчатоеизменение плотности и где начинается движение зеренвверх и вниз к своим равновесным плотностным уровням (стратам) . Через неко-.торое время зерна начинают собираться в агрегаты, что фиксируется визуально. Разрушение агрегатов зереносуществляется путем пропускания жидкости со ступенчато изменяющейся плотностью и с образцом через узкий соединительный зазор трубку. В процессепропускания жидкости с зернами через трубку агрегаты разрушаются, аступенчатое изменение плотности яидкости остается.Пример 1,Было взято 250 мл образца 336/74,выделенного из соляных отложений.Он состоял в основном из зерен раскристаллизованных стекол размером30-10 мкм; Исходя из литературныхданных о плотности исследованных стекол, были подобраны две пары реперов2,092 и 2,093 г/см, 2,299 и2,295 г/см э, средние значения плотности каждой пары реперов предположительно соответствовали крайним значениям плотности зерен образца, С помощью этих реперов методом тонет всплывает были подготовлены две ис ходные жидкости плотностью 2,092 и 2,297 г/см 3. Путем смешения исходных жидкостей в необходимых пропорциях составили девять жидкостей промежуточной плотностиИх плотности контролировались реперами плотности. Вместе с двумя исходными жидкостями получили 11 рабочих жидкостей. Для обеспечения ступенчатого изменения плотности в прибор вводили по 10 см каждой рабочей жидкости.Исследуемый образец поместили в рабочую жидкость с плотностью 2,174 г/см и размешали до однородной суспензии. Через воронку с капиллярных отростком на дно нижней колонки вводили последовательно по мере увеличения плотности рабочие жидкости, начиная с самой легкой. Заливали в свою очередь, и рабочую жидкость с образцом. Через 1,5 ч зерна образца образовали агрегаты. Для разрушения агрегатов жидкость из нижней колонки со ступенчатым изменением плотности и исследуемым образцом пропускали через трубку в верхнюю колонку. Для этого через воронку на дно нижней колонки заливали тяжелую балластную жид. кость плотностью 2,297 г/см". При пропускании через трубку агрегаты зерен в каждой страте растягивались и 35 разрушались. Далее образец в таком виде выдерживали в верхней колонке 2 ч. Заново образовывались агрегаты. Путем создания разрежения в воронке с помощью водоструйного насоса тяже лая балластная жидкость из нижней ко. лонки всасывалась через капилляр в воронку, в результате жидкость с образцом из верхней колонки проходила через трубку в нижнюю колонку, Затем, после перехода балластной жидкости в воронку, а жидкости со ступенчатым изменением плотности и зернами через ,трубку иэ верхней колонки в нижнюю в воронку подают воздух. При этом жидкость с зернами снова пропускают через трубку из нижней колонки в верх. нюю. Через 1 ч пропускание через труб. ку жидкости с зернами вниз и вверх было повторено. По истечении еще 1 ч было проведено выделение плотностных фракций зерен, для чего на дно нижней колонки заливают балластную жидкость плотностью 2,297 г/смэ, которая выталкивает через боковой отвод верхнЕй колонки рабочие жидкости со 6 все увеличивающейся плотностью вместе с разделенными плотностными фракциями зерен образца. Переливание производят эпизодически, когда зерна собираются в агрегаты, в течение всего времени движения зерен к своим равновесным плотностным уровням.Учитывая, что в устройство заливали по 10 смз каждой рабочей жидкости, вначале в отдельный стаканчик собрали 5 см 3 жидкости - (половину) самой легкой рабочей жидкости, Затем последовательно в стаканчики собирали по 10 см жидкости с зернами: в каждый стаканчик погадала страта зерен, собравшихся на стыке двух смежных жидкостей, и по 5 см каждой из этих жидкостей, Плотность жидкости в каждом стаканчике можно рассчитывать - она должна быть равна средней плотности этих двух смежных жидкостей, что контролируют с помощью реперов плотности, Чз результатов видно, .что в про-, цессе переливания жидкости с зернами через трубку ступенчатое изменение плотности жидкости практически не нарушалось. После нескольких промывок спиртом зерна высушивали и взвешивали на аналитических весах. Распределение зерен образца по плотностным фракциям сводится в таблицу, по которой строят гистограмму распределения зерен исследованного образца по плотности.Формула изобретения1. Способ разделения минералов наплотностные фракции путем помещенияисследуемого твердого зернистого образца в градиентную колонку, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемыхобразцов, исследуемый образец предварительно диспергируют в рабочей жидкости, имеющей плотность, равнуюсредней плотности анализируемого образца, с последующим разрушением агрегатов минералов.2, Устройство для осуществленияспособа по п, 1, содержащее градиентную колонку выходной отвод, воронкус капиллярным отростком до дна колонки, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что оно снабжено дополнительной колонкой с выходным отводом, расположен-.ной между воронкой и градиентной колонкой и соединенной с последней трубкой при этом воронка соединена с источником изменения давления.Йсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кац М. Я. Новые методы исследования минералов в гравитационном поле М Наука 1, 1966, с. 89.2, Приборы и техника эксперимента, 1973, Р 3 с. 80.708200 Составитель Л, СвешниковаОрловская Техред Н.Бабурка Корректор В. Синицкая Редакто Заказ 8474 3 Подписное Филиал ППП Патент, .г. Ужгород, ул. Проектная, 4 б Тираж 1019 ЦНИИПИ Государственног по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Раушакомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5