Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Флотационное отделение обогатительной фабрики производительностью 1,5 млн. т/год

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО

Уральский государственный горный университет

кафедра “обогащение полезных ископаемых”

курсовой проект

Флотационное отделение обогатительной

фабрики производительностью 1,5 млн. т/год

Руководитель Колтунов А.В.

Выполнил Коршунова А.С.

Группа ОПИ-08

Екатеринбург, 2012

Содержание

Стр.

Введение……………………………………………………………………………………….3

Обоснование схемы флотации……………………………………………………………….4
Режимная карта отделения флотации………………………………………………………..8
Расчет технологического баланса продуктов обогащения и принципиальной схемы флотации……………………………………………………………………………………….10
Расчет качественно-количественной схемы флотации……………………………………..12
Расчет водно-шламовой схемы и составление баланса по воде…………………………...17
Обоснование, выбор и расчет флотационных машин и реагентного оборудования………………………………………………….................................................22
Составление схемы движения пульпы, компоновка оборудования в отделении флотации………………………………………………………………………………………27

Список используемой литературы…………………………………………………………..28

Введение

Флотация - один из главных методов обогащения полезных ископаемых. С ее помощью обогащаются: все медные, молибденовые и свинцово-цинковые руды, значительная часть бериллиевых, висмутовых, железных, золотых, литиевых, марганцевых, мышьяковых, оловянных, ртутных, серебряных, сурьмяных, титановых и других руд; неметаллические ископаемые - апатит и фосфориты. барит. графит. известняк (для производства цемента), магнезит, песок (для производства стекла), плавиковый и полевой шпаты и т. д.

Флотационный процесс является наиболее универсальным методом обогащения полезных ископаемых.

В настоящее время более 95,0 % всех сульфидных руд, содержащих цветные, редкие и драгоценные металлы, обогащаются методом флотации.

Практически только флотационным методом обогащаются ценные несульфидные апатитовые, шеелитовые, флюоритовые и др.руды. Методом флотации осуществляется получение железных концентратов.

Флотацию широко используют в комбинации с такими обогатительными методами, как гравитационный процесс, гидрометаллургия, при переработке различных отходов металлургического и гидрометаллургического производства.

Флотация, как процесс обогащения, позволяет отделить частицы одних минералов от других за счёт селективного прилипания их к поверхности раздела двух фаз жидкой и газообразной.

Возрастающее значение использования флотационных методов обогащения, обусловлено вовлечением в переработку бедных, тонковкрапленных и труднообогатимых руд, проблему комплексного и более полного использования, которых другими методами обогащения без применения флотации решить невозможно.

ФЛЮОРИТОВЫЕ РУДЫ (а. fluorite ores; н. Fluoriterze; ф. minerais de fluorine; и. minerales de fluorina, minerales de fluorita) — природные минеральные образования, содержащие флюорит в таких концентрациях, при которых технически возможно и экономически целесообразно его извлечение. Выделяются собственно флюоритовые руды и комплексные. В собственно флюоритовых рудах флюорит представляет собой единственное полезное ископаемое (содержание его в рудах от 26 до 70%). В комплексных месторождениях флюорит (содержание 5-23%) извлекают попутно с минералами бериллия, редких металлов и земель, ртути, сурьмы, свинца, цинка и др.
Оловянные руды (касситерит)— природные минеральные образования, содержащие олово в таких соединениях и концентрациях, при которых их промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно. Известно более 90 минералов олова.
Есть 10 видов полезных ископаемых, которые содержат оловянной руды. Оно главным образом касситерита, которая промышленного значения, а затем станнина. Касситерит является основным минеральным для оловянных руд.

1. Обоснование схемы флотации

Характеристика основных минералов:

Касситерит SnO₂

Состав: Sn – 78,62 %

Примесь: Ti, Nb, Ta, Fe

Твёрдость: 6-7

Цвет: колеблется от бесцветного до тёмно-коричневых и чёрных оттенков

Плотность: 6,98-7,01

Блеск: алмазный, жирный, полуметаллический.

Флюорит CaF₂

Примеси: Fe, Y, Ce, Ci, Al и др .;

Твёрдость: 4;

Плотность: 3,18-3,6 кг/см³

Цвет: жёлтый,зелёный, фиолетовый, синий, голубой;

Т_пл - 1360ºС.

Кальцит Са₂СО₃

Твердость: 3;

Плотность: 2,6-2,8;

Примеси: Ni, Fe;

Цвет: белый или бесцветный, прозрачный или просвечивающий. Примеси окрашивают его в разные цвета.

Спайность совершенная по основному ромбоэдру, блеск стеклянный до перламутрового. Вскипает при взаимодействии с разбавленной соляной кислотой (HCl).

Кварц SiO₂

Состав: Si – 46,6% ;

Твердость: 7;

Цвет: белый, серый, бесцветный,фиолетовый, черный;

Плотность: 2,6;

Блеск: не обладает.

Пироэлектроик, пьезоэлектрик, хрупкий, диамагнитен, непроводник. Растворяется во фтороводороде.

Мусковит KAl₂(AlSiO₃O₁₀)(OH)₂

Состав: SiO₂-до 53%, Al₂O₃-до 46,2%, H₂O-до 7 %;

Твёрдость: 2-2,5;

Плотность: 2,76—3,10 г/см³;

Цвет: белый, серый, серебряный, коричневатый, бледно-зелёный;

Блеск: стеклянный;

Спайность: совершенная;

Ярко-зеленый мусковит, содержащий до 4 % Cr2О3, называют фукситом, мелкочешуйчатый агрегат — серицитом. Используют в электро- и радиотехнике, для изготовления смотровых оконцев в котлах, печах и др. В старину основным поставщиком слюды была Московия. Отсюда пошло и название минерала — мусковит. Существуют также и другие названия минерала и его разновидностей: московская звезда, калиевая слюда, белая слюда, серицит, антонит, лейкофиллит.

Руда характеризуется мелкой вкрапленностью; так как в соответствии с заданием содержание Sn в руде относительно низкое, то в схеме принято 4 платиновые перечистки.

Анализ вещественного состава минералов приведён в таблице 1.1. Флотируемость основных минералов, входящих в состав полезного ископаемого приведена в таблице 1.2

Таблица 1.1 – Физико-химические свойства минералов

Минералы	Химическая формула	Распределения компонентов		Примеси в минерале	Минералы спутники	Плотность, кг/м³
Минералы	Химическая формула	Наименование	Массовая доля	Примеси в минерале	Минералы спутники	Плотность, кг/м³
Касситерит	SnO₂	Sn	78,62 %	Ti, Nb, Ta, Fe	Сопутствует полевой шпат,слюда,амфиболы, топаз, флюорит, турмалины, берилл, и др	6100-7300
Флюорит	CaF₂	Са F	51,33% 48,67%	Fe, Y, Ce, Ci, Al и др .	Кальцит, цеолит, касситерит, пирит.	3100-3550
Кальцит	Са₂СО₃	CaO CO₂	56% 44%	Mg, Fe, Zn, Mn	Апатит, пирохлор, флогопит	2700-2730
Кварц	SiO₂	Si	46,7%	CO2, Н2О, углеводороды, газы, NaCI, СаСО3	Полевой шпат, слюда, амфиболы, топаз, флюорит	2650
Мусковит	KAl₂(AlSiO₃O₁₀)(OH)₂	K₂O SiO₂ Al₂O₃ H₂O	11,8% 45,2% 38,5% 4,5%	Fe, Cr, Na, F	Рутил, гематит,хлорит и др.	2700-3100

Таблица 1.2 – Флотируемость основных минералов, входящих в состав полезного ископаемого

Минералы	Собиратели	Вспениватели	Регуляторы среды	Активаторы	Депрессоры	Вспомогательные реагенты и операции
Касситерит	Жирные кислоты(pH 7-8), алкилсульфаты(pH<6), длинноцепочечные алкилсульфонаты, первичные амины	Спирты, крезол	Na₂SiO₃, смягчённая вода	Обтирка, обесшламливание, промывка кислотой	H₂PO₃, CaO, NaOH, метафосфат, нитраты, танин, соли железа, свинца, алюминия и меди	Na₂SiO₃, аэрозоль ОТ(дополнительный собиратель касситерита). Апрлярные масла.
Флюорит	Жирные кислоты и их мыла, алкилсульфаты, аэрозоль ОТ, аэрозоль МА, игепон Т-2-олниламиноэтан-1-сульфонат натрия, катионные реагенты.	Na₂CO₃	Na₂CO₃	Соли трёхвалентных металлов, NaF	Na₂Cl, CaCl₂, CuCl₂, соли аммония, BaCl₂*2H₂O, лимонная кислота	Na₂SiO_2, бихроматы, квебрахо, танин
Кальцит	Жирные кислоты и их мыла, алкилсульфаты, амины	Спирты, ОПСБ	NaF, Na₂CO₃	Нагревание пульпы, соли меди и свинца( при флотации с алкилсульфатами)	Растворимые силикаты, арсенаты, щёлочи, соли алюминия, хрома и окисленного железа; гексаметофосфат, Na₂SiO₃, хроматы и бихроматы	-
Кварц	Жирные и нафтеновые кислоты, амины первичные(доденциламин, гексадециламин), амины третичные	Сосновое масло, спирты	Na₂SiO₃, H₂SO₄, NaOH,HF, обтирка	Са²⁺ при флотации жирными кислотами, Al₂(SO₄)₃ или AlCl₃, Fe₂(SO₄)₃	Na₂SiO₃(для подавления активированного кварца), цианиды(при флотации окисленных руд карбоновыми кислотами)	Al³⁺, Fe³⁺
Мусковит	Жирные кислоты, амины(pH 4-6)	-	-	Pb(NO₃)₂, кислотная обработка	Крахмал, клей, молочная и таниновая кислоты	Al₂(SO₄)₃(для депрессии попутных силикатов при флотации с попутным собирателем), H₂SO₄

Схема флотации определяется во многом характером вкрапленности ценных минералов в породе. Например, руды с относительно равномерной вкрапленностью, не превышающей 0,25 – 0,3 мм, и не склонны к образованию шламов в процессе измельчения обычно обогащают в одну стадию. Если же вскрапленность неравномерная или извлекаемые минералы склонны к переизмельчению, применяют многостадиальные схемы флотации (чаще двухстадиальные).Находят применение и трехстадиальные схемы, включающие доизмельчение промпродукта и хвостов или концентрата, полученных в I стадии.

Если полезные минералы тонкой вкрапленности и проросли друг в друга, а их агрегаты представляют крупные включения во вмещающей породе и при грубом измельчении легко отделяются от породы, то измельчение таких руд сразу до конечной крупности, необходимой для раскрытия всех полезных минералов, может оказаться нерациональным. В подобных случаях целесообразно применение двухстадиальной схемы флотации с получением в I стадии отвальных хвостов и последующим доизмельчением и флотацией коллективного концентрата.

Количество перечистных операций в схеме флотации зависит от содержания ценного минерала в руде, его флотируемости и требований к качеству концентрата. При сравнительно высоком содержании и относительно невысоких требований к качеству число перечисток минимально (одна, две). Если же кондиции на концентрат высокие, а содержание ценного минерала невелико (например, молибденовые руды), то число перечистных операций возрастает до шести.

Число контрольных флотаций в схеме определяется флотируемостью минералов, обычно применяется одна, в редких случаях две.

Точки возврата промпродуктов в процесс могут находиться в различных местах схемы. В том случае, если к качеству концентратов не предъявлено высоких требований, промпродукты целесообразно подавать в предшествующие операции. Часто стремятся присоединить их к потокам пульпы с примерно равным содержанием ценных элементов. Если промпродукт представлен большим количеством сростков, его подвергают доизмельчению. В обоих случаях целесообразно обезвоживание продуктов в гидроциклоне или сгустителе.

В ряде случаев, когда для обогащения промпродукта требуется особый технологический режим, отличный от режима основных операций, или когда присутствие промпродукта ухудшает флотируемость извлекаемых минералов, его флотируют в отдельном цикле.

Иногда целесообразна раздельная флотация шламов и песков или раздельная обработка их флотореагентами.

Принимая во внимание вышеизложенные положения, детально проработав литературные данные по флотируемости основных минералов и практике переработки аналогичного сырья, мною была принята схема флотации

2. Режимная карта отделения флотации

Таблица 2.1 – Режимная карта отделения флотации оловянно-флюоритовой руды

Операция	Расход реагентов, г/т
Операция	Кислое жидкое стекло	ОПСБ	Лимонная кислота	NaF	Жирные кислоты
Основная оловянная флотация	300	80	150		250
Контрольная оловянна флотация	190	50	100	-	180
Основная флюоритовая флотация	300	65	-	350	250
Контрольная флюоритовая флотация	190	40	-	140	180

Режимная карта отделения флотации включает в себя следующие данные: крупность помола руды по отдельным стадиям процесса, ассортимент реагентов, их расход и точки подачи, продолжительность перемешивания (агитация) с ними пульпы, плотность пульпы по операциям.

Принята селективная схема флотации, первоначально выделяется оловянный концентрат, далее флюоритовый. Так как содержание полезных компонентов в руде невелико, то принята схема прямой флотации.

Извлечение олова пенный продукт производится с помощью жирных кислот .

Флотация флотация флюорита производится фтористым натрием.

Во избежании вывода в пенный продукт кальцита его депрессируют, подачей кислого жидкого стекла.

3. Расчёт технологического баланса продуктов обогащения и принципиальной схемы флотации

В соответствии с заданием, содержание в руде олова 0,6 %, а флюорита 18%. В результате обогащения должны быть получены: оловянный концентрат с содержанием олова 18 % и флюоритовый концентрат с содержанием флюорита 93%. Исходные данные и результаты расчётов приведены в таблице 3.1

При расчётах были использованы формулы, представленные ниже.

Используя формулу извлечения (1):

(1)

где α – содержание ценного компонента в исходной руде, %;

β - содержание ценного компонента в продукте обогащения, %;

γ – выход продукта обогащения, %,

были найдены выхода

оловянного концентрата:

флюоритового концентрата:

и отвальных хвостов:

В соответствии с уравнением баланса (2) определяется содержание олова и флюорита в концентратах:

(2)

Далее рассчитываются потери ценных компонентов с продуктами обогащения и с отвальными хвостами.

Таблица 3.1 – Технологический баланс продуктов обогащения

наименование продуктов	выход %	Содержание %		Извлечение %
наименование продуктов	выход %	Sn	Флюорит	Sn	Флюорит
Sn концентрат	0,912	50	32,2373	76	1,6334
Флюоритовый концентрат	16,645	0,618	93	17,131	86
Отвальные хвосты	82,443	0,050	2,700	6,869	12,366
исходная руда	100,000	0,6	18	100	100
невязки расчётов				0,000	0,000

4. Расчёт качественно-количественной схемы флотации

Расчёт принципиальной схемы флотации сводится к определению качества “узлового” продукта. “Узловым” продуктом в данной схеме являются хвосты флотации олова. Определяются его выход и содержание в нём олова и флюорита. Принципиальная схема флотации оловянно-флюоритовой руды приведена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Принципиальная схема флотации оловянно-флюоритовой руды

Цель расчёта заключается в определении выходов всех продуктов схемы флотации. Задаёмся содержанием ценных компонентов в продуктах флотации с учётом их степени концентрации i в каждой операции.

Далее выполняем расчёт схемы по циклам флотации, начиная с конечных операций.

Например, рассмотрим расчёт выходов в IV оловянной перечистке.

Для этого составляем и решаем систему уравнений баланса:

Аналогично рассчитываются все остальные операции.

После расчёта всех операций, выполняется проверка по узлам основной оловянной и флюоритовой флотаций, при этом выясняется невязка расчёта качественно-количественной схемы.

Проверка правильности расчётов основной оловянной флотации:

Невязка расчёта: ≈ 0,003

Проверка правильности расчётов основной флюоритовой флотации:

Невязка расчёта: ≈ 0,003

Результаты расчёта приведены в таблице 4.1 и на рисунке 4.2.

Таблица 4.1 – Результаты расчёта качественно-количественной схемы

Поступает				Выходит
Наименование продуктов	выход,%	Содержание, %		Наименование продуктов	выход,%	Содержание, %
Наименование продуктов	выход,%	Олово	Флюорит	Наименование продуктов	выход,%	Олово	Флюорит
Основная платиновая флотация
Слив классификатора	100	0,6		Концентрат основной оловянной флотации	9,0470	5,4
Пром. продукт 1-й оловянной перечистки	8,1350	0,4		Хвосты основной оловянной флотации	101,464	0,17
Концентрат контрольной оловянной флотации	2,3762	1,2
Всего	110,511	0,5982		Всего	110,511	0,5982
Первая оловянная перечистка
Концентрат основной оловянной флотации	9,0470	5,4		Пром. продукт 1-й оловянной перечистки	8,1350	0,4
Пром. продукт 2-й оловянной перечистки	6,1848	4,4		Концентрат 1-й оловянной перечистки	7,0968	10,26
Всего	15,2318	4,9940		Всего	15,232	4,9940
Вторая оловянной перечистка
Концентрат 1-й оловянной перечистки	7,0968	10,26		Пром. продукт 2-й оловянной перечистки	6,1848	4,4
Пром. продукт 3-й оловянной перечистки	3,3167	9,8		Концентрат 2-й оловянной перечистки	4,2287	18,47
Всего	10,4134	10,1135		Всего	10,4134	10,1135
Третья оловянная перечистка
Концентрат 2-й оловянной перечистки	4,2287	18,47		Пром. продукт 3-й оловянной перечистки	3,3167	9,8
Пром. продукт 4-й оловянной перечистки	1,1385	16,5		Концентрат 3-й оловянной перечистки	2,0505	31,4
Всего	5,3671	18,0521		Всего	5,3671	18,0521
Четвёртая оловянная перечистка
Концентрат 3-й оловянной перечистки	2,0505	31,4		оловянный концентрат	0,912	50
				Пром. продукт 4-й оловянной перечистки	1,1385	16,5
Всего	2,0505	31,4		Всего	2,0505	31,4
Контрольная оловянная флотация
Хвосты основной оловянной флотации	101,464	0,17		Концентрат контрольной оловянной флотации	2,3762	1,2
				Хвосты контрольной оловянной флотации	99,088	0,1453
Всего	101,464	0,17		Всего	101,464	0,17
Сгущение
Хвосты контрольной оловянной флотации	99,088	0,1453	17,869	Сгущёный продукт	99,088	0,1453	17,869
Хвосты контрольной оловянной флотации	99,088	0,1453	17,869	Слив	0	0	0
Всего	99,088	0,1453	17,869	Всего	99,088	0,1453	17,869

Продолжение таблицы 4.1

Основная флюоритовая флотация
Сгущёный продукт	99,088	17,869	Концентрат основной флюоритовой флотации	22,989	71,476
Пром. продукт 1-й флюоритовой перечистки	6,3438	15	Хвосты основной флюоритовой флотации	107,76	7
Концентрат контрольной флюоритовой флотации	25,322	21
Всего	130,753	18,336	Всего	130,753	18,336
Первая флюоритовая перечистка
Концентрат основной флюоритовой флотации	22,989	71,476	Пром. продукт 1-й флюоритовой перечистки	6,3438	15
Пром. продукт 2-й флюоритовой перечистки	7,6294	70	Концентрат 1-й флюоритовой перечистки	24,275	85,771
Всего	30,6184	71,1082	Всего	30,6184	71,1082
Вторая флюоритовая перечистка
Концентрат 1-й флюоритовой перечистки	24,275	85,7712	Пром. продукт 2-й флюоритовой перечистки	7,6294	70
			Флюоритовый коцентрат	16,645	93
Всего	24,2746	85,7712	Всего	24,2746	85,7712
Контрольная флюоритовая флотация
Хвосты основной флюоритовой флотации	107,765	7	Концентрат контрольной флюоритовой флотации	25,322	21
			Хвосты	82,443	2,7
Всего	107,765	7	Всего	107,765	7

5. Расчёт водно-шламовой схемы

Водно-шламовая схема рассчитывается с целью определения масс продуктов по операциям флотации и составления баланса по воде для обеспечения оптимальных плотностей во всех операциях флотации, определения объёмов пульпы, для определения потребностей воды по всему отделению флотации.

Часовая производительность () флотационного отделения составляет:

где - годовая производительность флотационного отделения по перерабатываемой руде, т.

т/ч

Расчёт водно-шламовой схемы приведён в таблице 6.1. После окончания расчёта водно-шламовой схемы флотации, рассчитывается баланс по воде (таблица 6.2).

Общий расход воды равен: Q_{В =} 566,659 т/ч.

Удельный расход воды равен:

q_уд м³/т,

где W – расход воды, принимаемый по балансу воды (таблица 6.2);

Q – производительность по твёрдому.

q_уд м³/т,

Таблица 5.1 – Результаты расчёта вводно-шламовой схемы

Поступает						выходит
Наименование продуктов	твёрдое		жидкое		всего	Наименование продуктов	твёрдое		жидкое		всего
Наименование продуктов	%	т/ч	%	т/ч	т/ч	Наименование продуктов	%	т/ч	%	т/ч	т/ч
Основная оловянная флотация
Слив классификатора	32,00	182,22	68,00	387,21	569,42	Концентрат основной оловянной флотации	37,00	16,49	63,00	28,07	44,55
Пром. продукт 1-й оловянной перечистки	17,56	14,82	82,44	69,60	84,42	Хвосты основной оловянной флотации	29,55	184,88	70,45	440,68	625,56
Концентрат контрольной оловянной флотации	35,00	4,33	65,00	8,04	12,37
Смывная вода	-	-	100,00	3,90	3,90
Всего	30,05	201,37	69,95	468,75	670,12	Всего	30,05	201,37	69,95	468,75	670,12
Первая оловянная перечистка
Концентрат основной оловянной флотации	37,000	16,485	63,000	28,069	44,554	Пром. продукт 1-й оловянной перечистки	17,558	14,823	82,442	69,601	84,424
Пром. продукт 2-й оловянной перечистки	20,228	11,270	79,772	44,444	55,713	Концентрат 1-й оловянной перечистки	40,000	12,931	60,000	19,397	32,329
Смывная вода	-	-	100,000	16,485	16,485
Всего	23,772	27,755	76,228	88,998	116,753	Всего	23,772	27,755	76,228	88,998	116,753
Вторая оловянная перечистка
Концентрат 1-й оловянной перечистки	40,000	12,931	60,000	19,397	32,329	Пром. продукт 2-й оловянной перечистки	20,228	11,270	79,772	44,444	55,713
Пром. продукт 3-й оловянной перечистки	21,972	6,043	78,028	21,462	27,506	Концентрат 2-й оловянной перечистки	42,000	7,705	58,000	10,641	18,346
Смывная вода	-	-	100,000	14,225	14,225
Всего	25,621	18,975	74,379	55,084	74,059	Всего	25,621	18,975	74,379	55,084	74,059
Третья оловянная перечистка
Концентрат 2-й оловянная перечистки	42,000	7,705	58,000	10,641	18,346	Пром. продукт 3-й оловянной перечистки	21,972	6,043	78,028	21,462	27,506
Пром. продукт 4-й оловянной перечистки	22,608	2,074	77,392	7,101	9,176	Концентрат 3-й оловянной перечистки	44,000	3,736	56,000	4,755	8,492
Смывная вода	-	-	100,000	8,476	8,476
Всего	27,168	9,780	72,832	26,218	35,997	Всего	27,168	9,780	72,832	26,218	35,997