Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Флотационные методы обогащения полезных ископаемых

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

Кафедра обогащения полезных ископаемых

ФЛОТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Методические указания по выполнению курсового проекта

для студентов очной и заочной форм обучения специальности 090300 «Обогащение полезных ископаемых»

Составитель А.А. Байченко

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № 3 от 06.10.03

Рекомендованы к печати учебно-

методической комиссией

специальности 090300

Протокол № 1 от 06.10.03

Электронная копия находится

в библиотеке главного корпуса

ГУ КузГТУ

Кемерово 2004

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Курсовой проект выполняется после изучения курса «Флотационные методы обогащения полезных ископаемых».

Объем расчетно-пояснительной записки 20–25 страниц рукописного текста; графической части – два листа формата А: один лист – качественно-количественная и водно-шламовая схемы; второй – аппаратурное оформление технологической схемы флотации с указанием направленности потоков продуктов обогащения и точек подачи реагентов.

Пояснительная записка состоит из разделов:

Выбор и объяснение схемы флотации руды.
Расчет качественно-количественной и водно-шламовой схем.
Выбор и расчет основного оборудования.
Графическая часть.
Список рекомендуемой литературы.

В данных методических указаниях приведен пример расчета схемы флотации полиметаллической руды и порядок оформления пояснительной записки. Методические указания рассчитаны на студентов, подготовленных к выполнению курсового проекта, и ни в коем случае не могут заменить рекомендуемую литературу.

Курсовой проект по курсу «Флотационные методы обогащения» содержит элементы научных исследований и дает студенту навыки расчета качественно-количественных и водно-шламовых схем флотационного процесса рудной обогатительной фабрики. В процессе выполнения проекта студент творчески подходит к выбору схемы обогащения и приобретает опыт подбора технологических показателей для флотации полезных минералов по литературным данным.

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ФЛОТАЦИИ

При разработке и выборе схем флотации принимают во внимание характер вкрапленности полезных минералов, их содержание в руде и флотируемость, требования к качеству концентратов, необходимость комплексного использования сырья.

Исходными показателями для расчета схем флотации являются выходы продуктов, содержания и извлечения в них полезных компонентов. Предпочтение отдают более важным и стабильным показателям – извлечению и содержанию компонентов в концентратах.

Показатели извлечения колеблются в более узких пределах по сравнению с выходами, т.е. являются более стабильными. При изменении, например, содержания меди в руде с 3 до 0,6 % извлечение уменьшается только на 7 %, в то время как выход снижается более чем в пять раз.

Показатели содержания компонентов в руде или в продуктах обогащения определяются тем, что они характеризуют качество продуктов, а оно регламентируется стандартами и техническими условиями. По этим причинам следует пользоваться извлечениями и содержаниями компонентов в окончательных концентратах и концентратах отдельных операций. Показатели, характеризующие выходы продуктов и содержание в отходах, в число исходных показателей включать не стоит.

В зависимости от свойств руды, принятой технологии флотации схемы могут быть простыми и сложными с различным количеством операций перечистки концентратов и очистки отходов (контрольные). На основании вышеизложенного выбирается схема флотации руды. Для выбранной схемы флотации подробно описывается реагентный режим (расход и точки подачи реагентов, механизм их действия) на основании опыта работы обогатительных фабрик, перерабатывающих аналогичное сырье.

Пример: Запроектировать отделение флотации свинцово- цинковой руды производительностью 2000 т/сут.

Основные исходные данные:

Ценные минералы: галенит, сфалерит.
Породные минералы представлены кварцем.
Содержание полезных компонентов в руде: свинца –
2,1 %, цинка – 1,91 %.

На основании литературных источников [3, с.21] и анализа практических данных принимаются качественные показатели концентратов флотации: в свинцовом содержание Рb –
60,05 %, Zn – 2,0 %, извлечение Pb – 78,0 %; в цинковом содержание Pb – 6,0 %, Zn – 39,0 %, извлечение Zn – 81,0 %.

Принимаем число операций в свинцовом цикле – 1 основная, 2 перечистки, 1 контрольная; в цинковом цикле – 1 основная, 2 перечистки, 2 контрольные.

РАСЧЕТ КАЧЕСТВЕННО-КОЛИЧЕСТВЕННОЙ

И ВОДНО-ШЛАМОВОЙ СХЕМ

2.1. Порядок расчета

1. На основании задания студент выбирает и вычерчивает схему флотации, которая представлена на рис.1.

На схеме нумеруются все продукты, получаемые в результате разделения (флотации), и все продукты, получаемые в результате объединения с возвращенными в перечистную или контрольную флотации.

2. При расчете количественной схемы обогащения определяют для всех продуктов схемы численные значения основных технологических показателей: Q, γ, β, ε. Эти показатели называются искомыми показателями.

Численные значения некоторых искомых показателей устанавливаются результатами исследовательских работ и показателями обогатительных фабрик, разрабатывающих аналогичные руды. Эта часть показателей называется исходными показателями.

Исходными показателями могут быть: выходы конечных продуктов флотации, содержания и извлечения в концентрат расчетных компонентов.

В схеме обогащения большое значение имеют показатели извлечения и содержания не только в окончательных продуктах, но также в концентратах отдельных операций (чем выше последние, тем меньше будут циркулировать оборотные продукты в технологическом процессе, тем стабильнее окончательные результаты обогащения). При расчете можно пользо-

ваться частными извлечениями (извлечение от операции)
[3, с. 148].

Показатели, характеризующие выход отходов и содержание в них полезных компонентов, в число исходных показателей включать не следует.

Численные значения остальных искомых показателей определяются расчетом схемы.

3. При расчете схемы обогащения первоначально рассчитывается по всем компонентам принципиальная схема, которая в данном примере имеет строение, представленное на рис. 2.

Рис. 2. Компоненты принципиальной схемы

2.2. Расчет принципиальной схемы

Определяем общее число исходных показателей для расчета принципиальной схемы по формуле

где С – число расчетных компонентов; n_p – число продуктов разделения; а_р – число операций разделения.

Схему рассчитываем по трем компонентам: твердому, свинцу и цинку, т.е.

С = 3; n_p = 4; а_р = 2.

Определяем число исходных показателей, относящихся к продуктам обработки, по формуле [3, формула (79)]:

В качестве этих показателей следующие:

;

Число исходных показателей, относящихся к исходному продукту:

N_u= N – N_n;

N_u= 9 – 6 = 3.

В качестве этих показателей следующие:

α^Pb= 2,1 %;

α^Zn= 1,91 %;

Q₁= 2000 т/сут.

Определяем выходы продуктов принципиальной схемы обогащения по формуле

Проверка:

Определяем неизвестные извлечения полезных компонентов в продукты обогащения по формуле

Затем определяются по разности.

Например,

Определяем содержание полезных компонентов (%) во всех продуктах принципиальной схемы по формуле

т.е. определяем

В результате расчета принципиальной схемы флотации можно составить технологический баланс по каждому циклу и по всей схеме в целом.

Таблица 1

Баланс по конечным продуктам флотации

Наименование продуктов	Выход, %	Содержание, %		Извлечение, %
Наименование продуктов	Выход, %	Pb	Zn	Pb	Zn
Концентрат
Концентрат
Отходы
Исходная руда	100,0	2,1	1,91	100,0	100,0

2.3. Расчет первого цикла (в данном случае цикла

свинцовой флотации)

Расчет схемы обработки многокомпонентных руд при прямой селективной флотации удобнее производить отдельно для каждого цикла.

Расчет каждого цикла ведется по главному для этого цикла компоненту, т.е. цикл свинцовой флотации – по свинцу, цикл цинковой флотации – по цинку.

Для расчета первого цикла приводится его схема с ранее обозначенными продуктами.

При выборе исходных показателей для данного цикла следует учесть, что показатели, относящиеся к исходному продукту цикла, ε и β, относящиеся к окончательному концентрату, были уже назначены при расчете принципиальной схемы (рис. 3).

Расчет схемы ведем по двум компонентам: твердому и полезному металлу – свинцу, т.е. С = 2 [3, с. 145].

Определяем необходимое и достаточное число исходных показателей, относящихся к продуктам обработки.

= 2(8 – 4) = 8.

Определяем отдельные составляющие числа N_n.

Для материала с одним полезным компонентом

Определяем максимальное число исходных показателей извлечения [3, формула (95) ],общих и частных:

Определяем максимальное число исходных показателей содержаний полезного компонента N_β из формулы [3, формула (86)]

при условии, что т.е.

N_β = N_n – N_γ – N_ε = 8 – 4 = 4.

Таким образом, в приведенном примере для расчета цикла свинцовой флотации исходными показателями должны быть:

а) два показателя, относящиеся к исходной руде (Q₁ и α^Pb);

б) четыре показателя извлечения полезного компонента в продукты флотации;

в) четыре показателя содержания полезного компонента в концентратах отдельных операций.

На основании практики работы обогатительных фабрик, обогащающих аналогичные руды, принимаем следующие численные значения исходных показателей [3, с.146]:

а) извлечение в окончательный концентрат от руды
ε₈ = 78,0 %;

б) частное извлечение в этот же продукт Е₈ = 85,0 %;

в) частное извлечение в концентрат 1-й перечистки
Е₆ = 93,0 %;

г) частное извлечение в концентрат основной флотации
Е₈ = 85,0 %;

д) содержание полезного компонента в концентрате
60,0 %;

е) то же, в концентрат первой перечистки 45,0 %;

ж) то же, в концентрат основной флотации 30,0 %;

з) то же, в пенном продукте контрольной флотации 5,0 %.

Затем для каждого продукта схемы определяются показатели, необходимые для их полной характеристики, т.е. ε, γ, β, Q.

Определяем извлечение полезного компонента из исходной руды, например:

=91,8%;

=91,8-78,0=13,8%

и т.д. для всех продуктов схемы.

Затем необходимо провести проверку правильности расчетов, например: .

Определяем выходы продуктов с известными значениями . В нашем примере определяем γ у продуктов 3, 6, 8 и 10 (%) по формуле

Определяем выходы всех остальных продуктов схемы по уравнениям баланса, например: и т.д.

Затем необходимо произвести проверку правильности расчетов, например, проверка: .

Определяем содержание полезного компонента в продуктах флотации (%) по формуле

Определяем вес продуктов флотации (т/сут) по формуле

Рассчитанную количественную схему флотации сводим в табл. 2.

Таблица 2

Баланс продуктов обогащения

Наименование операций и продуктов	Q, т/сут	γ, %	β, %	ε, %
1. Основная флотация
П о с т у п а ю т:
1. Слив классификатора	Q₁	γ₁	α₁	ε₁
2. Объединенный промпродукт	Q₁₁	γ₁	β₁₁	ε₁₁
Итого:	Q₂	γ₂	β₂	ε₂
В ы х о д я т:
3. Концентрат основной флотации	Q₃	γ₃	β₃	ε₃
4. Отходы основной флотации	Q₄	γ₄	β₄	ε₄
Итого:	Q₂	γ₂	β₂	ε₂

Затем, аналогично вышеуказанному расчету первого цикла, производится расчет второго цикла флотации (в данном случае цинковой флотации).

Рассчитанную количественную схему флотации сводим в таблицу по форме табл. 2.

2.4. Расчет водно-шламовой схемы флотации

Целью расчета водно-шламовой схемы является: обеспечение оптимальных отношений Т:Ж в продуктах схемы; определение объемов пульпы для всех продуктов схемы; определение расхода свежей воды по фабрике и составление баланса по воде.

Принимаем следующие обозначения:

R_n – весовое отношение жидкого к твердому в операции или в продукте (м³ воды на 1 т твердого);

W_n – количество воды в операции или в продукте (м³ в единицу времени);

L_n – количество воды, добавленной в операцию или к продукту (м³ в сутки);

V_n – объем пульпы в продукте (м³ в сутки).

Пример шламовой схемы флотации представлен на рис. 4.

Для удобства расчета все операции нумеруются.

Схематично показывается, в какие операции добавляется свежая вода, и после расчета подписывается L м³/сут.

Устанавливаем численные значения исходных показателей по данным обогатительных фабрик (устанавливаются значения R_n), обрабатывающих аналогичное сырье, и используем их для расчета водно-шламовой схемы флотации [3, с. 202].

В основных операциях R = 3–3,5.

В перечистках концентрата R = 4–5.

Концентраты основной и контрольной флотации R = 2,5–3.

Концентраты перечисток R = 1,5–2,5.

В табл. 3 записываем вес твердого в отдельных продуктах и операциях, найденный при расчете количественной схемы. Значения W_n подставляются для продуктов и операций с известными значениями R_n по формуле

W_n=Q_n·R_n.

Определяем количество воды, добавляемой в отдельные операции, и количество воды в отдельных продуктах (подсчеты производятся по уравнению баланса воды для каждой операции схемы).

Расчет производится с конца цикла схемы флотации, например:

L₃= W₃ – W₆;

W₉= W₃ – W₈;

L₂= W₂ – W₃ – W_9.

Если значение L₂ получилось отрицательным, то следует воду не добавлять, а удалять, т.е. ввести операцию сгущения.

Подсчитываем неизвестные значения R_n по формуле
[3, с.97]

Рассчитаем объем пульпы V_n по формуле [3, с.100]

где – плотности продуктов (так как объем твердого обычно невелик по сравнению с объемом пульпы, то при определении с достаточной степенью точности принимаем плотность продуктов постоянной = 3,0 т/м³).

Результаты расчета водно-шламовой схемы оформляем в виде табл. 3.

Таблица 3

Результаты расчета водно-шламовой схемы

Наименование операций и продуктов	Q, т/сут	R	W, м³/сут	V, м³/сут
1. Основная флотация
П о с т у п а ю т:
1. Слив классификатора	Q₁	R₁	W₁	V₁
2. Промпродукт	Q₁₁	R₁₁	W₁₁	V₁₁
Итого:	Q₂	R_I	W_I	V_I
В ы х о д я т:
3. Концентрат	Q₃	R₃	W₃	V₃
4. Отходы	Q₄	R₄	W₄	V₄
Итого:	Q₂	R_I	W_I	V_I

Затем приводится табл.4 баланса по воде.

Таблица 4

Баланс воды в схеме флотации

Поступает воды в процесс	м³/сут	Уходит воды из процесса	м³/сут
Слив классификатора	W₁	Со свинцовым концентратом	W₈
Свежая вода:
в перечистку, опер. II	L₂	С цинковым концентратом	W₂₃
в перечистку, опер. III	L₃	С отвальными отходами	W₂₆
в перечистку, опер. IV	L₄
в перечистку, опер.VIII	L₈
Всего поступает:	W₁+ΣL	Всего уходит:	ΣW

Табл. 4 должна подтверждать правильность расчета водно-шламовой схемы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА КАМЕР

И РАЗМЕРА ФЛОТАЦИОННОЙ МАШИНЫ

Необходимое число камер механической флотационной машины подсчитаем отдельно для каждой операции флотации по формуле [3, с.289]

где N – требуемое число камер для данной операции; V_n – суточный объем флотируемой пульпы, м³/сут; t – продолжительность флотации в рассматриваемой операции, мин; v_к – геометрический объем камеры, м³; К – отношение объема пульпы в камере при работе флотационной машины к геометрическому объему камеры (К = 0,7+0,8).

Продолжительность флотации в отдельных операциях принимается по практическим показателям обогатительных фабрик, перерабатывающих аналогичные руды (в основной и контрольной – 20 мин; на перечистках концентратов – 10 мин).

После определения необходимого числа камер для каждой операции необходимо осуществить компоновку флотационных машин, предварительно установив необходимое число секций при заданной производительности фабрики [3, с. 420; 1,
с. 342].

При компоновке флотомашин в соответствии с принятой схемой флотации необходимо стремиться к тому, чтобы перечищаемые продукты засасывались импеллерами соответствующих камер, т.е. чтобы путь следования этих продуктов был бы возможно малым.

В том случае, когда это условие не выполнимо, необходимо в схеме предусматривать зумпфы и насосы для перекачки продуктов. Длина секции флотации в направлении, параллельном оси бункеров, должна равняться длине секции измельчения, а длина каждой флотационной машины в ряду была бы одинаковой, т.е. в каждой машине должно быть одно и то же число камер (четное). Желательно, чтобы длина одной флотационной машины не превышала 25 метров. Для больших машин с камерами объемом 12,5 м³ в прямоточной машине число камер не должно превышать 6 [3, с. 420–427].

Задание на курсовой проект

Для выполнения курсового проекта студент берет один из нижеследующих вариантов в соответствии с последней цифрой своего шифра.

Задание. Запроектировать флотационное отделение производительностью … т/сут на базе …………… руд.

Варианты:

Руда свинцово-медная с содержанием свинца 2,5 %, меди 1,1 %, полезные минералы: галенит, халькопирит, борнит. Производительность – 2000 т/сут.
Руда свинцово-цинковая с содержанием свинца 2,1 % и цинка 2,8 %; полезные минералы: галенит, сфалерит. Производительность – 1700 т/сут.
Руда медно-молибденовая с содержанием меди 1,4 %, молибдена 0,3 %, полезные минералы: халькозин, халькопирит, молибденит. Производительность – 2400 т/сут.
Руда медно-никелевая с содержанием меди 0,8 %, никеля 0,3 %, полезные минералы: ковеллин, пентландит. Производительность – 3000 т/сут.
Руда цинково-боритовая с содержанием цинка 2,2 %, барита 17,3 %, полезные минералы: сфалерит, барит. Производительность – 3500 т/сут.
Руда свинцово-боритовая с содержанием свинца 1,6 %, барита 18,8 %, полезные минералы: галенит, барит. Производительность – 3200 т/сут.
Руда фосфоритовая с содержанием Р₂О₅ 19,3 %, полезные минералы: фосфаты (месторождение Каратау). Производительность – 4000 т/сут.
Руда медно-цинково-пиритная с содержанием меди
0,7 %, цинка 1,5 %, пирита 7,2 %, полезные минералы: сфалерит, халькопирит, пирит. Производительность – 4400 т/сут.
Руда медно-шеелитовая с содержанием меди 0,5 %, WО₃ 1,8 %, полезные минералы: халькопирит, шеелит. Производительность – 4800 т/сут.
Руда апатитовая с содержанием Р₂О₅ 17,2 %, полезный минерал – апатит. Производительность –
5200 т/сут.

Недостающие данные взять из литературных источников [3, с. 20; 2, с. 270–300].

Список рекомендуемой литературы

Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения. – М.: Недра, 1985. – 383 с.
Глембоцкий В.А. Флотационные методы обогащения / В.А. Глембоцкий, В.И. Классен – М.: Недра, 1981. – 304 с.
Разумов К.А. Проектирование обогатительных фабрик / К.А. Разумов, В.А.Перов – М.: Недра, 1982. – 518 с.
Полькин С.И. Обогащение руд цветных и редких металлов / С.И. Полькин., Э.В. Адамов. – М.: Недра, 1975. – 461 с.
Митрофанов С.И. Исследование руд на обогатимость. – М.: Недра, 1954. – 494 с.
Справочник по обогащению руд. – М.: Недра, 1982. – 1983. – 381 с.
Справочник по обогащению руд. – М.: Недра, 1984. – 614 с.

Составитель

Арнольд Алексеевич Байченко

ФЛОТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ

ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Методические указания по выполнению курсового проекта

для студентов очной и заочной форм обучения

специальности 090300 «Обогащение полезных ископаемых»

Редактор З.М. Савина

Подписано в печать 28.10.03. Формат 60×80/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 1,00.

Тираж 100 экз. Заказ