Отделение флотации флотационной фабрики производительностью 2 млн. т/год
Федеральное
агентство по образованию
ФГБОУ
ВПО
"УРАЛЬСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
КАФЕДРА
"ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ"
Курсового
проекта
по
дисциплине: "Флотационные методы обогащения"
Отделение
флотации флотационной фабрики производительностью
2 млн. т/год
Руководитель
проекта: Колтунов А.В.
Разработал: Аманжол
А.А.
Екатеринбург,
2013
Содержание
Введение
. Обоснование схемы флотации
.Режимная карта отделения флотации
. Расчёт технологического баланса
продуктов обогащения и принципиальной схемы флотации
. Расчёт качественно-количественной
схемы флотации
. Расчёт водно-шламовой схемы
. Обоснование, выбор и расчёт
флотационных машин и реагентного оборудования
. Составление схемы движения пульпы,
компоновка оборудования в отделение флотации
Список использованной литературы
Введение
флотация обогащение реагентный
пульпа
Флотационный метод обогащения полезных
ископаемых является одним из наиболее распространенных технологических
процессов. В настоящее время в связи с вовлечением в переработку бедных и
труднообогатимых руд, а также в связи с необходимостью комплексного и наиболее
полного использования рудного сырья флотация приобретает все большее значение.
Практика флотации достигла значительных успехов, однако закономерности флотации
до настоящего времени полностью не раскрыты, поэтому вопросы развития теории и
практики флотации не потеряли своей актуальности.
Возрастающие потребности народного хозяйства в
цветных, редких, чёрных, благородных металлах, угля, удобрениях, строительных
минералах вызывают необходимость увеличения степени комплексности использования
полезных ископаемых при переработке и обогащении. Основными в переработке
многих типов полезных ископаемых являются наиболее универсальные флотационные
методы обогащения. Они используются, например, при обогащении более 95% руд
цветных металлов. Возрастающее значение флотационных методов обогащения в
настоящее время обусловлено вовлечением в переработку бедных, тонковкрапленных
и труднообогатимых руд и углей, проблему комплексного и более полного
использования, которых другими методами обогащения без применения флотации
решить практически невозможно. Сам процесс флотации основан на различии в
удельных свободных поверхностных энергиях минералов, что позволяет получать
высокую селективность обогащения. Важнейшим и обязательным условием флотации
является различная смачиваемость минералов водой. Одни частицы (гидрофильные)
хорошо смачивающиеся водой, другие (гидрофобные) - плохо.
Флотацией редко удаётся за одну операцию
получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты с минимальным содержанием
ценного компонента, поэтому наряду с основной флотацией проводят перечистные и
контрольные флотации.
К недостаткам флотационных методов обогащения
относится то, что флотацией невозможно обогащать крупнозернистый материал, что
требует весьма тонкого измельчения. Используемые реагенты вредны для здоровья и
часто ядовиты, частично реагенты попадают в отвалы, загрязняя окружающую среду.
Данный курсовой проект представляет собой проект
флотационного отделения обогатительной фабрики по обогащению медно-цинковой
руды, в состав которой входят такие минералы, как халькопирит, сфалерит, пирит,
кварц, серицит и хлориты.
Медь широко используется в технике благодаря
своей высокой электропроводности, теплопроводности и пластичности. Около 50%
добываемой меди используется в электротехнической промышленности для
производства кабелей, приводов и шин. Из меди изготовляют детали холодильников,
теплообменников, вакуумной аппаратуры. На основе меди создано большое число
сплавов с такими металлами, как Zn,
Sn, Al,
Dt, Ni,
Mn, Pb,
Ti, Ag,
Au и другие, и реже с
неметаллами P, S,
O и другие. Область
применения этих сплавов очень обширна. Многие из них обладают высокими
антифрикционными свойствами. Сплавы применяют в литом и кованом состоянии, а
также в виде изделий из порошка. Основными сплавами являются латунь и бронза.
Цинк-тяжелый цветной металл, химически активен,
обладает хорошо выраженными восстановительными свойствами. Цинк в природе
встречается в виде минерала цинковой обманки ZnS, которая является цинковой
рудой. Из нее получают цинк посредством обжига на воздухе. Свободный цинк
широко применяется в промышленности. Так как он образует на поверхности металла
защитную оксидную пленку, им покрывают изделия из железа для защиты от
коррозии. Для этого изделия погружают в расплавленный цинк- происходит
цинкование. Чистый цинк довольно хрупок, чаще он применяется в составе сплавов,
например латуни.
1. Обоснование
схемы флотации
В задании на проектирование указано, что
исходная руда состоит из халькопирита, малахита, азурита, сфалерита, пирита,
кварца, смитсонита, кальцита .
Смитсонит- цинковый
шпат (в честь английский минералога Дж. Смитсона, J. Smithson, 1765-1829 * а.
smithsonite, н. Smithsonit; ф. smithsonite, calamine; и. smitsonita), - минерал
класса карбонатов, Zn [CО3]. Примеси: Cu, Mg, Mn, Fe, Со, Cd и др.
Изоструктурен с кальцитом. Кристаллы редки, чаще скорлуповатые, почковидные
выделения, зонально-концентрические корки с радиально-лучистым строением, землистые
массы. Чистый смитсонит белый, бесцветный. Примеси придают смитсониту различную
окраску: светло-коричневую (Fe), жёлтую (Cd), розовую, пурпурную (Со), зелёную
или голубую (Cu). Полупрозрачен до прозрачного. Блеск стеклянный с
перламутровым отливом. Спайность по ромбоэдру не вполне совершенная. Твердость
4,5-5. Плотностть4100-4500 кг/м3. Хрупок.
Смитсонит- типичный
минерал зоны окисления цинксодержащих сульфидных месторождений , в которых
образуется метасоматическим путём за счёт вмещающих известняков и жильного
кальцита (Ачисайское месторождение, Казахстан; Дальнегорское, Приморье, и др.;
за рубежом - Ледвилл, штат Колорадо,США; Цумеб, Намибия). Вместе с гемиморфитом
и виллемитом смитсонит - один из главных компонентов окисленных руд Zn.
Красивые образцы используются как коллекционный материал, реже -
ювелирно-поделочный камень. Смитсонит обогащают (после обесшламливани руд) по
двум основным схемам, включающим: предварительную сульфидизацию сернистым
натрием при температуре 320-330 К (50-60° С), активацию медным купоросом и
флотацию ксантогенатами (аэрофлотами) при обычной температуре; сульфидизацию
при обычной температуре и флотацию первичными алифатическими аминами при pH
10,5-11,5. Депрессируется избытком сернистого натрия, медного купороса и ионов OH-.
Азурит- (от франц.
azur - лазурь, синева; назв. по цвету * а. azurite; н. Azurit, Kupferlasur; ф.
azurite, bleu de montagne; и. azurita) - минерал класса карбонатов, Cu2Cu[CO3]2(OH)2.
Содержит 55,3% Cu. Кристаллизуется в моноклинной сингонии; кристаллическая
структура координационная. Образует щётки, друзы мелких толстотаблитчатых и
короткопризматических, реже длиннопризматических кристаллов. Характерны также
радиально-лучистые агрегаты, конкреции, плотные массы и землистые скопления.
Цвет в кристаллах тёмно-синий, в агрегатах и землистых массах - васильковый, до
голубого. Твердость/ 3,5-4. Плотность 3800 кг/м3. Спайность совершенная в
двух направлениях. Типичный минерал зоны окисления сульфидных месторождений
меди. При дальнейшем окислении переходит в малахит.
Азурит-один из
минералов-индикаторов медных руд, а также второстепенный рудный минерал меди и
сырьё для приготовления синей краски. флотацией простым схемам. Собиратели:
высшие ксантаты (после сульфидизации NaHS или Na2S), жирные кислоты
с короткой углеводородной цепью и их мыла. Рекомендуется предварительное
обесшламливание руды. Из "упорных" руд извлекается по методу
Мостовича.
Сфалерит-от греческого
"сфалерос"-"обманщик", так как иногда принимали за галенит;
синоним-цинковая обманка.
Химический состав. Состав Zn-67,1;
S-32,9%; примеси Fe-до
26,2; Mn-до 5,8%; Cd,Ga,
Sn, Hg,
Te.
Примеси часто распределяются пятнисто, зонально.
Небогатый примесями сфалерит или содержащий примеси, не влияющие на его
окраску, называется клейофаном, богатый железом черный сфалерит-марматитом,
богатый кадмием и другими примесями.
Физические свойства. Блеск у
яснокристаллического сфалерита от жирного до алмазного, у
скрытокристаллического - тусклый. Излом ступенчатый. Твердость 3,5-4. Черта от
бесцветной до бурой в зависимости от состава (цвета). Плотность 3,9-4,1.
Цвет от светло-коричневого до черного (черный
марматит сод.Fe>8-10%,
коричневый и бурый сфалерит-2-8%, желтый -до 1%). Другая окраска может
наблюдаться лишь при сод. Fe<1%.
Так, зеленая окраска разных оттенков характерна для сфалеритов,сод.Со2+,
красная и оранжевая-для сфалеритов даже с небольшими (0,00 n-0,0
n%) примесями Ag+,
Cu+,
In3+,
Ga3+,
As3+,
Sb3+,
Sn4+.
Иногда синеватая побежалость (за счет тонких пленочек вторичного ковеллина).
Флотационные свойства. Относительно гидрофобны.
Очень чувствительны к процессам окисления. Активно и избирательно
взаимодействует с ксантогенатами.
Халькопирит - CuFeS2
. Химический состав постоянен; согласно химической формуле содержит 34,57% Cu;
примеси Ag, Au,
Ni, In,
Cd, Re,
Se, Te.
Цвет халькопирита желто-золотистый; твёрдость 3,5 - 4 кгс/мин2
Плотность 4,1-4,2 г/см3;удельная электропроводность ρ=10-2÷104
Ом·см ; удельная магнитная восприимчивость χ = 0,8 -
4,5·10-6 см3/г;
смачиваемость плохая; ассоциации и парагенезисы - пентландит, кубанит,
пирротин, пирит, борнит, сфалерит, галенит, блеклая руда.
Пирит-от греческого "пир"-огонь, за
свойство давать при ударе искры; синоним- серный колчедан.
Пирит (серный колчедан) FeS2
; состав Fe-46.5, S-53.5%;
примеси Co, Ni,
As, (Au,
Cu, Ag,
Sb и др.); твёрдость
6-6,5; цвет латунно-жёлтый, порошок зеленовато-чёрный; плотность 4,9-5,2;
проводник электричества, ρ=10-5
÷10-1
Ом · м , χ= (0,2÷0,7) · 10-6
см3 /г; поведение при нагревании - экзотермический эффект
окисления до гематита в интервале 380-700 ºС,
в инертной атмосфере эндотермический эффект диссоциации в интервале 650-750ºС,
tпл=1150
ºС;
синонимы серный или железный колчедан; встречается в различных породах и
месторождениях, самый распространённый сульфид земной коры.
Примеси в пирите типоморфны. Так максимальные
примеси отмечены в пиритах Cu-Ni
месторождений типа Норильск и Седбери и т.д.
Пириты осадочных пород имеют минимальное
содержание примесей, хотя и здесь их содержание зависит от условий образования.
Различны содержания примесей в пиритах, относящихся к разным стадиям развития
одного и того же месторождения. Это позволяет широко использовать пирит для
выяснения многих деталей генезиса и геохимии природных объектов.
Выделение. Огромные скопления зернистого пирита
обнаружены во многих колчеданных залежах.
Широко распространены кристаллы пирита, в том
числе метакристаллы. Габитус чаще кубический, пентагон-додекаэдрический,
октаэдрический.
Флотация пирита этилксантогенатом заметно
зависит от pH раствора
(рисунок 3): максимум наблюдается в кислой области при pH<6;
в щелочной среде флотация ухудшается и подавляется полностью при pH>8.
на рисунке 2 показаны кривые прилипания пузырьков воздуха на пирите в
присутствии диэтилдитиофосфата при различных pH
раствора. При pH>6 для
флотации пирита требуются большие дозировки собирателя; наоборот, при низких pH
вплоть до pH=2 флотация
пирита может быть вызвана небольшими расходами диэтилдитиофосфата.
Рисунок 1- Кривая прилипания пирита в
зависимости от концентрации диэтилдитиофосфата натрия и величины pH.
Область прилипания слева от кривой.
Рисунок 2- Флотируемость пирита в зависимости от
значений pH (по
Годену). Расход собирателя - этилксантогената калия - 140 г/т.
Кварц - один из самых распространенных минералов
земной коры; природный кремнезем SiO2. Название происходит,
вероятно, от нем. Querklüfterz,
Quererz - "руда секущих жил". Цвет молочно-белый, серый,
золотисто-желтый (цитрин), коричневато-желтый, реже - розовый, коричневый,
черный (морион), фиолетовый (аметист), светло-голубой. Прозрачный бесцветный
кварц называется горным хрусталем. Кварц с точечными включениями зеленых
минералов окрашен в зеленый цвет (празем). Хрупкий. Излом раковистый. Твердость
7. Плотность 2,6-2,7. Кварц с включениями волокнистых минералов,
ориентированных параллельно (обычно крокидолит либо обохренный крокидолит),
приобретает шелковистый отлив - соответственно синий (соколиный глаз) или
золотисто-коричневый (тигровый глаз). Прозрачный зеленый кварц, получаемый
путем термообработки низкосортного аметиста или желтого кварца, - празеолит.
Скрытокристаллический. Спайность обычно отсутствует. Сингония тригональная.
Породообразующий минерал многих горных пород. На долю кварца приходится
примерно 30-35% среднего состава гранитов и гранито-гнейсов, слагающих около
90% объема земной коры. Некоторые разновидности кварца - ценные ювелирные или
поделочные камни (горный хрусталь, раухтопаз, цитрин, аметист и др.). Кварцевые
пески используются для производства стекла, как формовочные пески при литье
металлов, а также для изготовления бетона и штукатурок; тонкоизмельченный
массивный кварц - абразивный материал; монокристаллы кварца служат
пьезооптическим сырьем. Сплошной жильный кварц идет на плавку для получения
кварцевого стекла. Месторождения кварца (пегматиты, альпийские жилы и россыпи)
известны по всему миру. Наиболее привлекательные коллекционные кристаллы и
высококондиционное сырье поставляют Бразилия, США, Украина.
Флотационные свойства. Активно флотируются
собирателями катионного типа и жирными кислотами. Иногда необходима активация
катионами пульпы. Флотационные свойства наиболее резко зависят от условий
минералообразования.
Рисунок 6- Флотация кварца при различных рН в
присутствии 1*10-4 М/л сульфоната и 1*10-4 М/л соли
металла.
Таблица 1- Флотируемость основных минералов,
входящих в состав полезного ископаемого
Минералы
|
Собиратели
|
Вспени-ватели
|
Регулято-ры
среды
|
Актива-торы
|
Подави-тели
|
Вспомо-гательные
реагенты и операции
|
Сфалерит
ZnS
|
дитиокарбаматы;
аэрофлоты, амины (моноизоамиламин, триизоамиламин), эфиры меркапто-
карбоновой кислоты, дитиолы НS-R-SH, где R-C6-C18 (при рН
7-9,8), аэрофлоты, ксантагенаты.
|
ОПСБ,
Ди-(α-изобуток-си-)
этиловый эфир диэтано-ламина (замени-тель соснового масла и крезола),
циклогек-санол (замени-тель соснового масла и крезола), диметил-фталат, Т-80
|
|
As2+,
цикла-гексанол (обладает собира-тельны-ми свойст-вами).
|
Na2S2O3, ЭКОФ
Р-82 (натрий цинкпиро-сульфат), H2SO4,
цинкциа-нидный аммоний-ный комплекс, эфиры целлюлозы
|
-
|
Халькопирит
CuFeS2
|
Ксантогенаты,
диксантогенид,
тиокарбанилид,
тиофосфаты,алкил-сульфаты,
дитиокарбаматы,
додецилсульфат,
CЦМ-2,
углеводороды
(для флотации крупных сростков).
Минереки
этинилвинилагки-ловые эфиры С3Н2СНОR и алкиловые
ацетами тетролового альдегида С3Н3СН(ОR)2,
где R-углеводородный
радикал С4-Hg-C16H33,
серузамещенные соли изотиомочевины ( при частичном окислении поверхности
сульфидизация исключается). Крезилдитиофос-форные кислоты А,В и С, реагенты
на основе арилдитиофосфор-ных кислот: аэрофлот 15, аэрофлот 25 (рН>7).
|
Сосновое
масло, терпинеол,пиридино-вые основания, ОПСБ, монобути-ловые эфиры смесь
низших полиэти-ленгли-колей (при флотации с углеводо-родами), крезиловая
кислота, МИБК, аэрофлоты, Т-80.
|
CaO, H2SO3, H2SO4.
|
H2SO3 , AgNO3 (при
флотации медно-пирит- ных и медно-цинково- пирит-ных руд в извест- ковой
среде).
|
Na2S, NaCN, Zn(CN)2-
Fe(CN)3- Fe(CN)64-,
OH-, SO2 с NaCN,
сочетание ZnSO4, Na2CO3 и Na2S2O4
(подавите-ли сфалерита и пирита при флотации меди из пиритных концентра- тов
ксантоге-натами рН9), эфиры целлюлозы
|
Аниониты
(АН-1, ЭДЭ-10П) - предотвра-щают депрессию медных минералов цианидом при
флотации медно-цинковых руд.
|
Пирит
FeS2
|
Ксантогенаты,
аэрофлоты, жирные кислоты (в кислых средах)
|
Сосновое
масло, ОПСБ, ОПСМ, аэрофросы, дауфрос 250, Т-80 и др.
|
Na2CO3, CaO,
H2SO4.
|
Na2S,
Na2CO3, H2SO4, Na2SiF6.
|
NaCN, CaO, Na2S, Na2Cr2O7,
KMnO4, K2CrO4, Na2H, AsO3,
эфиры целлюло-зы.
|
CuSO4;
|
Кварц
SiO2
|
Жирные
и нафтеновые кислоты, амины первичные(доден-циламин), гексадециламин и их
аммонийные соли) амины третичные (сапамин МS), соли
гексадецилтри-метиламмония и додецилпириди-ния;
Арил-1-аминотетрагидро-нафталины или их N-алкиловые
дериваты, или четвертичные соединения (при рН=6-7); Соли алифатических
аминоэфиров, продукт взаимодействия кубовых остатков от дистилляции
гексаметиленди-амина и органических кислот (при флотации кварца из мартитовых
руд).
|
Сосновое
масло, спирты.
|
NaOH, Na2SiO3,
H2SO4, HF, обтирка.
|
Са2+
при флотации жирными кислота-ми, полига-ло-идалки-латы поливи-нилпи-ридинов
при флотации анион-ными
собира-телями,
Al2(SO4)3
или
AlCl3, Fe2(SO4)3 и
FeSO4* 7H2O;
|
Na2SiO3 (для
подавле-ния активиро-ванного кварца), цианиды (при флотации окислен-ных руд
карбоно-выми кислота-ми);
|
Al3+, Fe3+.
|
Исходя из представленных выше рассуждений и
основываясь уже известным опытам, в производствах обогащении медно-цинковых руд
принимаем схему флотационного обогащения медно-цинковой руды для данного
курсового проекта.
. Режимная
карта отделения флотации
Реагенты, применяемые при флотации, обеспечивают
высокую избирательность, стабильность и эффективность флотационного процесса, а
также создают наибольшие возможности совершенствования и интенсификации этого
метода обогащения. Состав флотационных реагентов весьма разнообразен. В их число
входят органические и неорганические соединения, кислоты и щёлочи, соли
различного состава, вещества, хорошо растворимые и практически нерастворимые в
воде. В зависимости от назначения реагенты классифицируют следующим образом.
Собиратели. К
собирателям относятся органические соединения, избирательно воздействующие на
поверхность частиц определённых минералов и гидрофобизирующие её.
Концентрируясь на поверхности раздела минерал-вода, собиратели гидрофобизируют
частицы минерала и тем обеспечивают необходимое прилипание их к воздушным
пузырькам.
Пенообразователи.
Пенообразователи - поверхностно - активнее вещества, которые, концентрируясь на
поверхности раздела вода-воздух, способствует сохранению воздушных пузырьков в
дисперсном состоянии и препятствует их коалесценции. Пенообразователи
увеличивают устойчивость флотационной пены повышением стабильности
минерализованного пузырька, всплывающего на поверхность пульпы.
Регуляторы.
Основным назначением реагентов этого класса является регулирование действия собирателей
на частицы минералов, в результате которого повышается избирательность
(селективность) флотационного процесса. В присутствии регулятора и благодаря
его воздействию собиратель гидрофобизирует преимущественно лишь те минералы,
которые должны переходить в пену.
Режимная карта отделения флотации медно-цинковой
руды приведена в таблице 2.
Таблица 2- Режимная карта отделения флотации
медно-цинковой руды
Операция
|
Плот-ность
пульпы, %
|
pH, содержание свободной CaO, г/м3
|
Расход
реагентов, г/т
|
|
|
|
Бутиловый
ксантогенат
|
Т
- 80 вспени-ватель
|
Цинко-вый
купорос
|
Медный
купорос
|
Сернистый
натрий
|
Основная
медная флотация
|
30
|
9-10
100-700 200-500
|
50,0
|
30,0
|
270,0
|
___
|
___
|
Контрольная
медная флотация
|
30
|
9-10
100-700 200-500
|
25,0
|
14,0
|
45,0
|
___
|
___
|
Основная
цинковая флотация
|
40
|
9-10
100-700 200-500
|
40,0
|
20,0
|
___
|
400,0
|
150
|
Контрольная
цинковая флотация
|
30
|
9-10
100-700 200-500
|
20,0
|
5,0
|
____
|
75,0
|
___
|
. Расчёт технологического баланса продуктов
обогащения и принципиальной схемы флотации
В соответствии с заданием содержание меди в руде
1,5% , цинка 2,3%. Требуется получить медный концентрат с содержанием меди 18%,
а цинковый концентрат содержит цинка 47% .
Рисунок 4 - Принципиальная схема обогащения
медно-цинковой руды.
Таблица 3 - Технологический баланс продуктов
обогащения
Наименование
продуктов
|
Выход,
%
|
Содержание,
%
|
Извлечение,%
|
|
|
медь
|
цинк
|
медь
|
цинк
|
Медный
концентрат
|
7,17
|
18
|
7,82
|
86
|
24,37
|
Цинковый
концентрат
|
2,94
|
0,3
|
47
|
0,59
|
60
|
Отвальные
хвосты
|
89,89
|
0,22
|
0,40
|
13,41
|
15,63
|
Исходная
руда
|
100
|
1,5
|
2,3
|
100
|
100
|
Невязки
расчётов
|
0,00
|
0,00
|
Расчёты к таблице
выход медного концентрата:
gCu=eCu
*aCu/bCu
(1)
gCu=85*1,5/18=7,17%;
выход цинкового концентрата:
gZn=eZn*aZn/bZn
(2)
gZn=60*2,3/47=2,94%;
выход хвостов:
gхв=gисх-gCu-gZn
(3)
gхв=100,00-7,17-2,94=89,89%;
содержание меди в хвостах:
bСu/хв=(100*aCu-gCu*bCu-gZn*bСu/Zn)/
gхв , (4)
bСu/хв=(100*1,5-7,17*18-2,94*0,3)/89,89=0,22%;
содержание цинка в хвостах:
bZn/хв=(100*aZn-gCu*bZn/Сu-gZn*bZn)/
gхв , (5)
bZn/хв=(100*2,3-7,17*7,82-2,94*47)/89,89=0,40%;
eZn/Cu=gCu*bZn/Сu
/aZn
, (6)
eZn/Cu=7,17*7,82/2,3=24,37%;
eCu/Zn=gZn
*bСu/Zn
/aCu ,
(7)
eCu/Zn=2,94*0,3/2,3=0,59%;
eCu/хв=gхв
*bСu/хв/aCu
, (8)
eCu/хв=89,89*0,22/2,3=13,41%;
eZn/хв=gхв*bZn/хв/aZn
, (9)
eZn/хв=89,89*0,4/2,3=15,63%.
"Узловым" продуктом в данной схеме
являются хвосты медной флотации. Выход "узлового" продукта:
gу.п.=100-gCu=100-7,17=92,83%;
Затем определим содержание меди и цинка в
хвостах медной флотации:
bCu
у.п.=100*aCu-gCu*
bСu/gу.п.=100*1,5-7,17*18/92,83=0,23%;
bZn
у.п.= 100*aZn-gCu*bZn/gу.п.=100*2,3-7,17*7,82/92,83=1,87%;
4. Расчёт качественно-количественной схемы
флотации
Цель расчёта заключается в определении выходов
всех продуктов схемы флотации. Расчёт схемы ведётся отдельно по циклам.
. Расставляем по схеме показатели (γ,
α, β) относящиеся к исходной руде,
конечным продуктам флотации, к узловому продукту.
. Пронумеровываем продукты обогащения.
. Массовую долю ценного компонента в концентрате
определяется с учётом степени концентрации (i).
В зависимости от типа сырья в основной и контрольной флотации i
изменяется от 2 до 10, а в перечистках i
не превышает 2.
Зададимся степенью концентрации меди в основной
флотации: i = 8.
;
.
Составляем и решим уравнения баланса по II
медной перечистки:
;
;
;
;
;
;
;
.
Решаем систему уравнений баланса для I
медной перечистки:
;
;
;
;
.
Решаем систему уравнений баланса по узлу контрольной
медной флотации:
; ;
;
;
.
Невязка цикла медной флотации определится
выражением:
;
;
,77% = 180,77%;
Невязка по меди составляет 0,00%.
4. Зададимся степенью концентрации цинка в
основной флотации: i=8.
;
.
Выхода и невязки расчетов цикла цинковой
флотации находятся аналогично медной флотации.
Составим и решим уравнения баланса по II
цинковой перечистки:
;
;
;
.
Решаем систему уравнений баланса для I
цинковой перечистки:
;
;
;
.
Решаем систему уравнений баланса по узлу контрольной
цинковой флотации:
;
;
;
.
Невязка цикла цинковой флотации определится
выражением:
;
,72% = 231,71%;
Невязка по цинку составляет 0,01%.
Таблица 4 - Результаты расчёта качественно -
количественной схемы флотации
Поступает
|
Выходит
|
Наименование продуктов
|
Выход, %
|
Содержание, %
|
Наименование продуктов
|
Выход, %
|
Содержание, %
|
|
|
медь
|
цинк
|
|
|
медь
|
цинк
|
Основная медная флотация
|
Исходная руда
|
100,00
|
1,50
|
2,30
|
Концентрат основной флотации
|
11,01
|
12,00
|
-
|
Промпродукт I перечистки
|
3,84
|
0,80
|
-
|
|
|
|
|
Концентрат контрольной флотации
|
15,39
|
1,80
|
-
|
Хвосты основной флотации
|
108,22
|
0,45
|
-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего:
|
119,23
|
1,52
|
-
|
Всего:
|
119,23
|
1,52
|
-
|
Первая медная перечистка
|
Концентрат основной флотации
|
11,01
|
12,00
|
-
|
Промпродукт I перечистки
|
3,84
|
0,80
|
-
|
Хвосты II перечистки
|
1,63
|
7,00
|
-
|
Концентрат I перечистки
|
8,80
|
15,96
|
-
|
Всего:
|
12,64
|
11,35
|
-
|
Всего:
|
12,64
|
11,35
|
-
|
Вторая медная перечистка
|
Концентрат I перечистки
|
8,80
|
15,96
|
-
|
Медный концентрат
|
7,17
|
18,00
|
-
|
|
|
|
|
Промпродукт II перечистки
|
7,00
|
-
|
Всего:
|
8,80
|
15,96
|
-
|
Всего:
|
8,80
|
15,96
|
-
|
Поступает
|
Выходит
|
Контрольная медная флотация
|
Хвосты основной флотации
|
108,22
|
0,45
|
-
|
Хвосты контрольной Cu флотации
|
92,83
|
0,23
|
1,87
|
|
|
|
|
Концентрат контрольной флотации
|
15,39
|
1,80
|
-
|
Всего:
|
108,22
|
0,45
|
-
|
Всего:
|
108,22
|
0,45
|
-
|
Сгущение
|
Хвосты контрольной Cu флотации
|
92,83
|
0,23
|
1,87
|
Сгущенный продукт
|
92,83
|
0,23
|
1,87
|
|
|
|
|
Слив
|
-
|
-
|
-
|
Всего:
|
92,83
|
0,23
|
1,87
|
Всего:
|
92,83
|
0,23
|
1,87
|
Основная цинковая флотация
|
Сгущенный продукт
|
92,83
|
0,23
|
1,87
|
Концентрат основной Zn флотации
|
10,06
|
-
|
14,99
|
Промпродукт I Zn перечистки
|
7,12
|
-
|
1,80
|
|
|
|
|
Концентрат конрольной Zn флотации
|
11,24
|
-
|
4,00
|
Хвосты основной Zn флотации
|
101,13
|
-
|
0,80
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего:
|
111,19
|
-
|
2,08
|
Всего:
|
111,19
|
-
|
2,08
|
Первая цинковая перечистка
|
Концентрат основной Zn флотации
|
10,06
|
-
|
14,99
|
Промпродукт I Zn перечистки
|
7,12
|
-
|
1,80
|
Промпродукт II Zn перечистки
|
3,75
|
-
|
14,00
|
Концентрат I Zn перечистки
|
6,69
|
-
|
28,48
|
Всего:
|
13,81
|
-
|
14,72
|
Всего:
|
13,81
|
-
|
14,72
|
Вторая цинковая перечистка
|
Концентрат I Zn перечистки
|
6,69
|
-
|
28,48
|
Промпродукт II Zn перечистки
|
3,75
|
-
|
14,00
|
|
|
|
|
Цинковый концентрат
|
2,94
|
-
|
47,00
|
Всего:
|
6,69
|
-
|
28,48
|
Всего:
|
6,69
|
-
|
28,48
|
Контрольная цинковая флотация
|
Хвосты основной Zn флотации
|
101,13
|
-
|
0,80
|
Отвальные хвосты
|
89,89
|
0,22
|
0,40
|
|
|
|
|
Концентрат конрольной Zn флотации
|
11,24
|
-
|
4,00
|
Всего:
|
101,13
|
-
|
0,80
|
Всего:
|
101,13
|
-
|
0,80
|
5. Расчёт водно-шламовой схемы
Водно-шламовая схема рассчитывается с целью
определения масс продуктов по операциям флотации и составления баланса по воде,
обеспечения оптимальных плотностей и объемов пульпы, определения потребности
воды по флотационному отделению.
Часовая производительность флотационного
отделения определяется по формуле:
При семидневной работе в неделю по 24 часа в
сутки производительность фабрики составила 242,95 т/ч.
Режим работы отделения приготовления реагентов
односменный по режиму работы главного корпуса 343 дня в году.
Таблица 5- Результаты расчетов
водно-шламовой схемы флотации
Таблица 6- Баланс воды по отделению флотации
Поступает
|
Выходит
|
Наименование продуктов и операций
|
м3/ч
|
Наименование продуктов и операций
|
м3/ч
|
|
|
|
|
Исходная руда
|
516,28
|
Медный концентрат
|
22,16
|
Смывная вода в основную медную флотацию
|
33,65
|
|
|
Смывная вода в I медную перечистку
|
26,74
|
|
|
Смывная вода во II медную флотацию
|
23,51
|
Цинковый концентрат
|
9,85
|
Смывная вода в основную цинковую флотацию
|
22,00
|
|
|
Смывная вода в I цинковую флотацию
|
24,44
|
|
|
Смывная вода во II цинковую флотацию
|
17,88
|
Слив сгустителя
|
352,48
|
Смывная вода в контрольную цинковую флотацию
|
122,87
|
|
|
|
|
Отвальные хвосты
|
402,87
|
Всего:
|
787,37
|
Всего:
|
787,37
|
Удельный расход воды, м3/т:
qуд.=W/Q=905,44/242,95=3,73 м3/т,
где W-расход воды, принимается по балансу воды,
м3/ч;производительность по твердому, т/ч.
. Обоснование, выбор и расчёт флотационных машин
и реагентного оборудования
Плотность руды рассчитывают по данным
вещественного состава полезного ископаемого. Например, в медно-цинковой руде,
содержащей 1,5% меди, 2,3% цинка, где медь представлена халькопиритом, а
цинк-сфалеритом, 40% руды составляет пирит, остальное-породные минералы с
плотностью 2700 кг/м3:
γ =100/(γх/п
/ρх/п. +γсф
/ρсф+γпир/ρпир+γкв/ρкв),
где γх/п,
γсф, γпир,
γкв, - выхода
соответственно халькопирита, сфалерита, пирита, кварца %;
ρх/п,
ρсф, ρпир,
ρкв, -плотности
соответственно халькопирита, сфалерита, смитсонита, малахита, азурита, пирита,
кварца, г/см3.
Если содержание меди в руде-1,5 %, а в
халькопирите-34,6 %, то:
γх/п=1,5
* 100/34,6 =4,33 %;
Найдем содержание сфалерита в руде-2,3%,, если в
нём содержится 67,1% цинка, то:
γсф=
2,3 * 100/67,1 =3,42 %;
Находим породу:
γпороды
= 100 - (4,33+3,42+4,42+2,71+2,61+40) = 42,51 %;
Тогда плотность руды, кг/м3:
ρ =100/(4,33/4,2 +3,48/4
+4,42/4,4+2,71/4+2,61/4+40/5 +42,51/2,7) = 3,33 т/м3.
Таблица 7- содержания минералов в руде
Наименование
минералов
|
Плотность
δ,
кг/м3
|
Выход
γ,
%
|
сфалерит
|
4,0
|
4,33
|
халькопирит
|
4,2
|
3,42
|
смистонит
|
4,4
|
4,42
|
азурит
|
4,0
|
2,71
|
малахит
|
4,0
|
2,61
|
нерудные
|
2,7
|
94,53
|
После расчёта плотности руды определяется объём
пульпы, поступающей в каждую операцию флотации, м3/мин
п=(Q/ρρ+W)/60,
где Q - масса твёрдого, поступающего в операцию,
т/ч; W - масса жидкого в пульпе, т/ч. Значения Q и W находят по результатам
расчёта водно-шламовой схемы.
Объём пульпы, поступающей в основную медную
флотацию, м3/мин:
п=(Q/ρρ+W)/60=(289,67/3,33+692,98)/60=13
м3/мин;
Результаты расчётов объёмов пульпы по всем
операциям флотации заносятся в таблицу 8.
Число параллельно работающих секций (N)
флотационного отделения определяется соотношением объёма пульпы (Wп),
поступающей в операцию флотации и максимальной производительности камеры по
потоку пульпы (Vп)
для выбранного типоразмера (табл.10):
= Wп
/ Vп;
N = Wп
/ Vп=13/25,00=0,5≈1секция.
Необходимое количество камер (n),
шт. определяют по формуле:
n = Wп
* t /(Vк
* η),
где Wп
- объём пульпы, поступающей в данную операцию, м3/мин; t
- продолжительность (время) флотации, мин; Vк
-
геометрический объём камеры, м3; η - коэффициент
заполнения камеры, равный отношению полезного объёма камеры к геометрическому (η
= 0,65-0,8).
Для основной медной флотации, шт:
n =13*18/(12,5 *
0,8) = 23,4 шт.
К установке принимается 24,0 камеры. Время
пребывания пульпы в камере, мин:
tк
= t /n
=18/24 = 0,75 мин.
Результаты выбора и расчёта флотационных машин
сведены в таблицу 8.
Таблица 8 - Сводные данные расчёта флотомашин
Операция
|
W пульпы, м3/мин
|
Число секции флотационного отделения
|
Число принятых
|
Продолжительность флотации, мин
|
Типоразмер машины,геом. размер камеры, м3
|
Число камер
|
Принятые числа камер
|
Время пребывание пульпы в камере, мин
|
Основная медная флотация
|
13,00
|
0,5
|
1
|
18
|
12,5
|
23,4
|
24
|
0,75
|
Первая медная перечист-ка
|
1,92
|
0,6
|
1
|
10
|
1,6
|
15,0
|
16
|
0,63
|
Вторая медная перечист-ка
|
1,03
|
0,3
|
1
|
7
|
1,6
|
5,7
|
6
|
1,17
|
Контрольная медная флотация
|
12,11
|
0,5
|
1
|
15
|
12,5
|
18,2
|
18
|
0,83
|
Основная медная флотация
|
7,53
|
0,3
|
1
|
18
|
12,5
|
13,6
|
14
|
1,29
|
Первая цинковая перечистка
|
1,78
|
0,6
|
1
|
10
|
1,6
|
13,9
|
14
|
0,71
|
Вторая цинковая перечистка
|
0,79
|
0,2
|
1
|
7
|
1,6
|
4,3
|
6
|
1,17
|
Контрольная цинковая флотация
|
8,79
|
0,4
|
1
|
15
|
12,5
|
13,2
|
14
|
1,07
|
При необходимости длительного перемешивания
пульпы с реагентами, её аэрации или кондиционирования перед флотацией
устанавливают контактные чаны. Вместимость чана (Vч)
рассчитывается по формуле, м3:
ч=Q·(R+1/R)·t/1440,
где R-отношение
Ж:Т.
Для основной медной флотации:
Vч=289,67*(70,52/29,48+29,48/70,52)*3/1440=1,70,
принимается чан КЧ-1,6.
Для основной цинковой флотации:
ч=289,67(57,8/42,16+42,16/57,84)*3/1440=1,18,
принимается чан КЧ-1,6.
Для точной и равномерной подачи реагентов в
процесс флотации используют питатели реагентов. Конструкция питателя зависит от
физических свойств применяемого реагента, чаще всего подаваемого в пульпу в
жидком виде и реже - в твёрдом. Сводные данные выбора и расчёта питателей
флотационных реагентов сведены в таблицу 9.
Таблица 9 - Сводные данные расчёта питателей
флотационных реагентов
Реагент
|
Точка подачи
|
Концентрация раствора или эмульсии, %
|
Расход, г/т
|
Расход, см3/мин
|
Коли-чество питателей
|
Бутиловый ксантогенат
|
Основная медная флотация
|
5
|
50
|
4049,24
|
ПРИ-4
|
1
|
Бутиловый ксантогенат
|
Контрольная медная флотация
|
5
|
25
|
2191,1
|
ПРИ-4
|
1
|
Т- 80
|
Основная медная флотация
|
100
|
30
|
121,477
|
ПД-3
|
1
|
Т- 80
|
Контрольная медная флотация
|
100
|
14
|
61,3505
|
ПД-3
|
1
|
Цинковый купорос
|
Основная медная флотация
|
10
|
270
|
10932,9
|
ПРИ-4
|
1
|
Цинковый купорос
|
Контрольная медная флотация
|
10
|
60
|
2629,31
|
ПРИ-4
|
1
|
Сернистый натрий
|
Десорбция
|
7,7
|
150
|
8644,07
|
ПРИ-4
|
1
|
Бутиловый ксантогенат
|
Основная цинковая флотация
|
5
|
40
|
3007,23
|
ПРИ-4
|
1
|
Бутиловый ксантогенат
|
Контрольная цинковая флотация
|
5
|
20
|
1637,94
|
ПРИ-4
|
1
|
Т- 80
|
Основная цинковая флотация
|
100
|
20
|
75,1809
|
ПД-3
|
1
|
Т- 80
|
Контрольная цинковая флотация
|
100
|
50
|
204,742
|
ПД-3
|
1
|
Медный купорос
|
Основная цинковая флотация
|
10
|
400
|
15036,2
|
ПРИ-4
|
1
|
Медный купорос
|
Контрольная цинковая флотация
|
10
|
75
|
3071,13
|
ПРИ-4
|
1
|
7. Составление схемы
движения пульпы, компоновка оборудования в отделении флотации
Задача составления схемы движения заключается в
распределении операций флотации по флотационным машинам. При этом должны
соблюдаться, по крайней мере, два обязательных условия:
максимальный самотёк продуктов и возможно
меньшее число их перекачек (особенно пенных продуктов) насосами;
поток пульпы, проходящий через флотационные
машины, должен быть оптимальным.
На рисунке 2 изображена схема рационального
распределения операций флотации во флотационных машинах. Питание (пульпа)
подаётся в первую камеру основной медной флотации, пройдя через машину и через
хвостовой карман последней камеры основной поступает на контрольную флотацию.
После контрольной флотации выходят хвосты и концентрат, который направляется в
первую камеру основной медной флотации, куда поступают и хвосты I
перечистки. Концентрат основной флотации подаётся в головную камеру I
перечистки. Концентрат I
перечистки идёт в первую камеру II
перечистки, хвосты которой поступают на I
перечистку, а пенный продукт II
перечистки является готовым продуктом (медным концентратом). Цинковая флотация
проходит аналогично.
При компоновке оборудования во флотационном
отделении общие габариты последнего приближены к квадрату. Соблюдены требования
по технике безопасности: ширина прохода между желобами 1м, проход между
оборудованиями не менее 700 мм, на перепадах высот предусмотрены ограждения и
лестницы.
Флотомашины размещены на одном уровне (),
поэтому для перекачки пульпы предусмотрены насосы расположенные на отметке ±
0,000 м. Под флотомашинами предусмотрены специальные опорные конструкции
изолированные от основного каркаса.
Отведено место ремонтной площадке, расположенной
на уровне земли, ширина площадки 6 м.
Для сбора переливов предусмотрена система
дренажных канав, полы имеют уклон 3° в сторону этих канав.
Список использованной литературы
1. Барский Л.А., Данильченко
Л.М. Обогатимость минеральных комплексов. - М: Недра, 1977, с. 59-77.
. Богданова О.С. Теория и
технология флотации руд. - М: Недра, 1990, с. 358-363.
. Клебанов О.Б. Реагентное
хозяйство обогатительных фабрик. - М: Недра,1989, с.191.
. Годовиков А.А. Минералогия.
- М: Недра, 1983, с. 89-90-109- 229-518.
. Куликов Б.Ф., Зуев В.В.,
Вайншенкер И.А., Митенков Г.А. Минералогический справочник технолога -
обогатителя. - Л: Недра, 1985, с. 235-223-202-175-143.
. Богданова О.С. Справочник
по обогащению руд. Обогатительные фабрики. - М: Недра, 1984, с. 39-46-50.