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.
Обогащение полезных ископаемых
... бактериальное и др. способы обогащения. Технологический эффект обогащения Предварительное обогащение полезных ископаемых позволяет: увеличить промышленные запасы минерального сырья за счёт использования месторождений бедных полезных ископаемых с низким содержанием полезных компонентов; повысить продуктивность ...
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 [CО 3 ]. 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, Cu 2 Cu[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.
Цинк и его свойства
... Цинк вытесняет менее активные металлы из растворов их солей. СuSO 4 + Zn = ZnSO4 + Сu; СdSO 4 + Zn = ZnSO4 + Сd. Получение металлического цинка Цинк добывают из концентратов сфалерита, смитсонита ... и присутствие в таком металле примесей, особенно свинца. Если ... ённых, известны и другие минералы цинка: монгеймит (Zn, Fe)CO 3 ... металлов... Сложный химический и минералогический состав руд, содержащих цинк, ...
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 Na 2 S), 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.Со 2+ , 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 — CuFeS 2 . 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 с=10—2 ?104 Ом·см ; удельная магнитная восприимчивость ч = 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) FeS 2 ; 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, с=10—5 ?10—1 Ом
- м , ч= (0,2?0,7)
- 10—6 см3 /г;
- поведение при нагревании — экзотермический эффект окисления до гематита в интервале 380-700 ?С, в инертной атмосфере эндотермический эффект диссоциации в интервале 650-750?С, tпл =1150 ?С;
- 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 SiO 2 . Название происходит, вероятно, от нем. Querklufterz, 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-C 6 -C18 (при рН 7-9,8), аэрофлоты, ксантагенаты. |
ОПСБ, Ди-(б-изобуток-си-) этиловый эфир диэтано-ламина (замени-тель соснового масла и крезола), циклогек-санол (замени-тель соснового масла и крезола), диметил-фталат, Т-80 |
As 2+ , цикла-гексанол (обладает собира-тельны-ми свойст-вами).
|
Na 2 S2 O3 , ЭКОФ Р-82 (натрий цинкпиро-сульфат), H 2 SO4 , цинкциа-нидный аммоний-ный комплекс, эфиры целлюлозы |
— |
||
|
Халькопирит CuFeS 2 |
Ксантогенаты, диксантогенид, тиокарбанилид, тиофосфаты,алкил-сульфаты, дитиокарбаматы, додецилсульфат, CЦМ-2, углеводороды (для флотации крупных сростков). Минереки этинилвинилагки-ловые эфиры С 3 Н2 СНОR и алкиловые ацетами тетролового альдегида С3 Н3 СН(ОR)2 , где R-углеводородный радикал С4 -Hg-C16 H33 , 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, H 2 SO3 , H 2 SO4 . |
H 2 SO3 , AgNO 3 (при флотации медно-пирит- ных и медно-цинково- пирит-ных руд в извест- ковой среде).
|
Na 2 S, NaCN, Zn(CN) 2- Fe(CN) 3- Fe(CN) 6 4- , OH — , SO2 с NaCN, сочетание ZnSO4 , Na2 CO3 и Na2 S2 O4 (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 FeS 2 |
Ксантогенаты, аэрофлоты, жирные кислоты (в кислых средах) |
Сосновое масло, ОПСБ, ОПСМ, аэрофросы, дауфрос 250, Т-80 и др. |
Na 2 CO3 , CaO, H 2 SO4 . |
Na 2 S, Na 2 CO3 , H 2 SO4 , Na 2 SiF6 . |
NaCN, CaO, Na 2 S, Na 2 Cr2 O7 , KMnO 4 , K2 CrO4 , Na2 H, AsO 3 , эфиры целлюло-зы. |
CuSO 4 ; |
|
|
Кварц SiO 2 |
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);
|
Сосновое масло, спирты. |
NaOH, Na 2 SiO3 , H 2 SO4 , HF, обтирка. |
Са 2+ при флотации жирными кислота-ми, полига-ло-идалки-латы поливи-нилпи-ридинов при флотации анион-ными собира-телями, Al 2 (SO4 )3 или AlCl 3 , Fe2 (SO4 )3 и FeSO4 * 7H2 O; |
Na 2 SiO3 (для подавле-ния активиро-ванного кварца), цианиды (при флотации окислен-ных руд карбоно-выми кислота-ми); |
Al 3+ , 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.
2. 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/м 3 |
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 |
___ |
|
3. 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:
Cu =Cu *Cu /Cu (1)
Cu =85*1,5/18=7,17%;
выход цинкового концентрата:
Zn =Zn *Zn /Zn (2)
Zn =60*2,3/47=2,94%;
выход хвостов:
хв =исх —Cu —Zn (3)
хв =100,00-7,17-2,94=89,89%;
содержание меди в хвостах:
С u /хв =(100*Cu —Cu *Cu —Zn *С u / Zn )/ хв , (4)
С u /хв =(100*1,5-7,17*18-2,94*0,3)/89,89=0,22%;
содержание цинка в хвостах:
Zn /хв =(100*Zn —Cu *Zn /С u —Zn *Zn )/ хв , (5)
Zn /хв =(100*2,3-7,17*7,82-2,94*47)/89,89=0,40%;
Zn /Cu =Cu *Zn / С u /Zn , (6)
Zn /Cu =7,17*7,82/2,3=24,37%;
Cu/ Zn =Zn *С u/ Zn /Cu , (7)
Cu/ Zn =2,94*0,3/2,3=0,59%;
Cu/ хв =хв *С u/ хв /Cu , (8)
Cu/ хв =89,89*0,22/2,3=13,41%;
Zn / хв =хв *Zn / хв /Zn , (9)
Zn /хв =89,89*0,4/2,3=15,63%.
«Узловым» продуктом в данной схеме являются хвосты медной флотации. Выход «узлового» продукта:
у.п. =100-Cu =100-7,17=92,83%;
Затем определим содержание меди и цинка в хвостах медной флотации:
Cu у.п. =100*Cu —Cu * С u /у.п. =100*1,5-7,17*18/92,83=0,23%;
Zn у.п. = 100*Zn —Cu *Zn /у.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.
1. Расставляем по схеме показатели (г, б, в) относящиеся к исходной руде, конечным продуктам флотации, к узловому продукту.
2. Пронумеровываем продукты обогащения.
3. 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:
;
;
180,77% = 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:
;
231,72% = 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 |
1,63 |
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 |
м 3 /ч |
Наименование продуктов и операций |
м 3 /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, м 3 /т:
q уд. =W/Q=905,44/242,95=3,73 м3 /т,
где W-расход воды, принимается по балансу воды, м 3 /ч;
- Q-производительность по твердому, т/ч.
6. 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/м 3 :
г =100/(г х/п /сх/п. +гсф /ссф +гпир /спир +гкв /скв ),
где г х/п , гсф , гпир , гкв , — выхода соответственно халькопирита, сфалерита, пирита, кварца %;
с х/п, ссф, спир, скв, -плотности соответственно халькопирита, сфалерита, смитсонита, малахита, азурита, пирита, кварца, г/см3 .
Если содержание меди в руде-1,5 %, а в халькопирите-34,6 %, то:
г х/п =1,5 * 100/34,6 =4,33 %;
Найдем содержание сфалерита в руде-2,3%,, если в нём содержится 67,1% цинка, то:
г сф = 2,3 * 100/67,1 =3,42 %;
Находим породу:
г породы = 100 — (4,33+3,42+4,42+2,71+2,61+40) = 42,51 %;
Тогда плотность руды, кг/м 3 :
с =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/м 3 .
Таблица 7- содержания минералов в руде
|
Наименование минералов |
Плотность д, кг/м 3 |
Выход г, % |
|
|
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, м 3 /мин
W п =(Q/сс +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, м 3 /мин:
W п =(Q/сс +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 (W п ), поступающей в операцию флотации и максимальной производительности камеры по потоку пульпы (Vп ) для выбранного типоразмера (табл.10):
N = W п / Vп ;
N = W п / Vп =13/25,00=0,5?1секция.
Необходимое количество камер (n), шт. определяют по формуле:
n = W п * t /(Vк * з),
где W п — объём пульпы, поступающей в данную операцию, м3 /мин; t — продолжительность (время) флотации, мин; Vк — геометрический объём камеры, м3 ; з — коэффициент заполнения камеры, равный отношению полезного объёма камеры к геометрическому (з = 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:
t к = 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 (V ч ) рассчитывается по формуле, м3 :
V ч =Q?(R+1/R)?t/1440,
где R-отношение Ж:Т.
Для основной медной флотации:
V ч =289,67*(70,52/29,48+29,48/70,52)*3/1440=1,70,
принимается чан КЧ-1,6.
Для основной цинковой флотации:
V 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 |
Тип питателя |
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
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/na-temu-flotatsiya/
1. Барский Л.А., Данильченко Л.М. Обогатимость минеральных комплексов. — М: Недра, 1977, с. 59-77.
2. Богданова О.С. Теория и технология флотации руд. — М: Недра, 1990, с. 358-363.
3. Клебанов О.Б. Реагентное хозяйство обогатительных фабрик. — М: Недра,1989, с.191.
4. Годовиков А.А. Минералогия. — М: Недра, 1983, с. 89-90-109- 229-518.
5. 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.
6. Богданова О.С. Справочник по обогащению руд. Обогатительные фабрики. — М: Недра, 1984, с. 39-46-50.
