Министерство образования  и науки  Российской федерации  ГОУ ВПО Магнитогорский Государственный  Технический Университет им. Г.И. Носова 
 
 
 
 

    Кафедра обогащения полезных ископаемых 
 
 
 
 
 

    Курсовая  работа по дисциплине

      «Проектирование обогатительных  фабрик» 
 
 
 
 
 
 

    Выполнила:

    студентка группы ГФ-06

    Кондратьева А.В.

    Проверила: доцент, к. т. н.

    Дегодя  Е.Ю. 
 
 
 

    Магнитогорск

    2010

содержание

Введение 3

1.Исходные данные для проектирования обогатительной фабрики...4

1.1Местоположение промплощадки фабрики…………………………………….……..…….4

1.2Сырьевая база Узельгинского месторождения 6

2.Режим работы обогатительной фабрики и определение производительности цехов 12

3.Выбор и расчет схемы рудоподготовки 13

4.Расчет качественно-количественной схемы 31

5.Расчет вводно-шламовой схемы 34

6.Выбор и расчет основного оборудования 38

7.Выбор и расчет питателей 44

8.Выбор и расчет контактных чанов 51

9.Выбор и расчет вспомогательного оборудования 52

Заключение 54

Список литературы 55

ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………………………………………56 
 

    Введение

    На  Учалинской обогатительной фабрике  перерабатываются медные и медно-цинковые, сплошные и вкрапленные руды Учалинского  месторождения, малосернистые медно-цинковые и медные руды Молодежного месторождения, медно-цинковые колчеданные и медные пирротиносодержащие руды Узельгинского  месторождения.

    В зависимости от обеспеченности фабрики  местным сырьем и целесообразности обогащения привозных руд на обогатительной фабрике возможна переработка николаевской, яман-касинской, карабашской, гайской  и александрийской руд, технологические  схемы и режимы на которые разработаны  в исследовательской лаборатории  и откорректированы в промышленных условиях..

    Руды, поступающие на переработку, должны соответствовать требованиям ТУ-1733-368-004-97 и СТП 4907-005-79 и характеризуются  сложным вещественным составом, тонким взаимным прорастанием сульфидов меди и цинка в пирите и пустой породе, что предопределяет необходимость  тонкого рудного измельчения  и доизмельчения промпродуктов.

    В связи со значительным суммарным  содержанием сульфидов длительное хранение руды в отвалах приводит к ее окислению и изменению  технологических свойств. Максимальный срок хранения руды в отвалах не должен превышать 30-45 дней, а в летний период не более 20-25 дней. В бункерах главного корпуса не рекомендуется  накапливать неподвижный большой  запас перерабатываемой руды в связи  с ее окислением, цементацией, зависанием и невозможностью выгрузки. В медно-цинковых рудах Учалинского месторождения  цинк в руде представлен двумя  разновидностями сфалерита (клейофан и марматит), с преобладанием темно-серой  железистой разновидности с низкой флотационной активностью. При флотации руд, содержащих марматит, требуется  тщательная пульпоподготовка путем  аэрации, агитации с медным купоросом  и ксантогенатом, расходы которых  должны быть оптимальными.

    Исходные  данные: Учалинская обогатительная фабрика; Учалинское месторождение;

    Q_год = 4 млн.  т/год;

    Плотность руды 3,5 т/м³; руда средней твердости. 
 

    1.Исходные  данные для проектирования  обогатительной фабрики

    1.1.Местоположение  промплощадки фабрики

    По  административному положению Учалинская обогатительная фабрика входит в  состав ОАО «УГОК» и находится  на территории г.Учалы Республики Башкортостан. Ближайшими железнодорожными станциями  являются ст.Учалы (10км к северу) с  выходом на станцию Миасс и  ст.Магнитогорск (120км к югу) Южно-Уральской  железной дороги.

    Площадка  обогатительной фабрики расположена  в 1км к востоку от г. Учалы.

    Учалинская  обогатительная фабрика в своем  составе имеет:

    -  дробильное отделение с корпусами  крупного и среднемелкого дробления;

    -  главный корпус с отделениями  измельчения, флотации и сгущения  концентратов;

    - фильтровально-сушильное отделение  со складами готовой продукции;

    - отделение приготовление реагентов  с участками приготовления реагентов  и выпуска извести.

    Учалинское  медно-цинковоколчеданное месторождение  расположено в черте города Учалы, между старой (рудничной) и новой (Учалы –1) его частями. Юго-восточный  фланг месторождения охватывал  северо-восточную часть акватории  озера Малые Учалы, которое впоследствии было частично занято отвалами вскрытия пород игравшими роль мощной дамбы. Оставшаяся основная часть озера  отведена под хвостохранилище, которая  с 1968 г действует одновременно и как объект оборотного водоснабжения Учалинской обогатительной фабрики.

    В районе широко развита сеть разно-категорийных автомобильных дорог, пригодных  для эксплуатации автомобильным  транспортом практически в течении  всего года. Кроме этого, железнодорожная  ветка связывает месторождение  Учалинское с железнодорожной станцией Комбинатской.

    Основным  источником снабжения района электроэнергией  являются «Башкирэнерго». Местная топливная  база «Башкирнефтепродукт».

    Строительные  материалы имеются в достаточном  количестве (песок, известняк, глина  гравий).

    Потребности в техническом и хозяйственно-бытовом  водоснабжении обеспечиваются за счет горизонта грунтовых вод, приуроченного  к толще рыхлых отношений; трещинных  вод коренных пород, развитых как  на площади самого месторождения, так  и в пределах всего рудного  поля; а также озеро Большие  Учалы.

    Климат  района резко-континентальный. Температура  воздуха летом доходит до +34 градусов, а зимой до –43 градусов. Средняя  температура самого теплового месяца – июля –(+19,5), самого холодного –  января (-17,3) градусов. Годовое количество осадков в среднем 350-400 мм. Роза ветров характеризуется резко выраженными южными и юго-западными направлениями со средней скоростью ветра 4 м/сек, максимальная скорость 14 м/сек. Мощность снежного покрова 30-40 мм, местами достигает и – 1 м толщины. Средняя глубина промерзания почвы 80 см, максимальная глубина – 150 см. устойчивый снежный покров образуется в середине ноября, средняя дата.

    1.2.Сырьевая  база

    Первично  вулканическая структура Учалинского  рудного поля представляет собой  базальтовую вулканическую гряду, осложненную риодацитовыми вулканическими аппаратами. Учалинское месторождение  приурочено к одному из них –  многофазовому палеовулкану, образованному  системой эффузивно-экструзивных куполов  в области продольного воздымания кровли базальтового основания. Колчеданная  залежь локализована межкупольных депрессиях и контролируется синвулканическими  разломами.

    Учалинская  рудная залежь имеет крутое залегание  и деформирована в локальную  складку излома. Рудное поле расположено  на западном крыле крупной (Буйдинской) антиклинальной складки север северо-восточного простирания, прослеживающейся вдоль  осевой зоны мегасинклинория на расстояние более 40 км. Антиклиналь сформировалась на месте палеовулканической гряды. В ее центральной части, соответствующей в современной структуре ядру складки, выделяется палеоподнятие, сложенное силурийскими и эйфельскими вулканогенными комплексами.

    В строении рудного поля участвуют  породы карамалыташской и улутауской свит. Разрез карамалыташской свиты  слагают снизу-вверх:

    1.диабазовые  порфириты и их брекчии перебуренной  мощностью 250 м;

    2.эффузивные, пирокластические и экструзивные  породы риодацитового, реже риолитового  состава мощностью 50-500 м;

    3.вулканомиктовые  и кремнистые отложения, содержащие  эффузивные и экструзивные тела  и линзы туфов основного и  кислого состава; мощностью 0-300 м;

    4.диабазовые, базальтовые и андезибазальтовые  порфириты и их туфы мощностью  0-1,5 км;

    5.эффузивные  и пирокластические породы риолитового  и риодацитового состава мощностью,  достигающей 600 м.

    К улутауской свите относятся преимущественно  вулканогенные образования среднего – андезибазальтового, андезитового и андезидацитового состава, содержащие пачки кремнистых и углисто-кремнистых сланцев и вулканомиктовых песчаников, гравелитов и конгломератов. Общая  мощность живетских пород составляет не менее 1 км.

    В рудном поле широко развиты субвулканические и интрузивные тела различного возраста. Субвулканические образования представлены мелкими штоками, лакколитами, дайками, телами сложной формы разнообразного – от базальтового до риолитового  – состава, последовательно сопровождавшими  накопление вулканогенных комплексов.

    Качественная  характеристика полезного ископаемого

    Типы  руд Учалинского месторождения: медные и медно-цинковые, сплошные и  вкрапленные руды.

    Медно-цинковая руда.

    Главным минеральным фоном сплошных руд  является пирит, в массе которого распределены халькопирит и сфалерит, являющиеся основными минеральными формами главных ценных компонентов  руд: цинка и меди. Другие минералы являются второстепенными или редкими  и их промышленное значение (за некоторым  исключением) обычно невелико.

    Характерной особенностью минералогии руд месторождения  является то, что многие из образующих минералов представлены сериями  разностей, различающихся не только по форме выделений построению агрегатов, но, судя по всем признакам, и по условиям и времени своего образования.

    Таблица №1

    Минеральный состав медно-цинковой руды приведен в таблице

    Из  текстур преимуществом пользуются массивные, пятнистые, брекчиевидные, полосчатые. Структура руды самая  разнообразная – мелкозернистая, интерстициальная, петельчатая, цементная, эмульсионная, реже коломорфная.

    Пирит является наиболее распространенным минералом  руды и составляет 75-78% от рудной массы, наиболее часто встречающиеся размеры  его выделений составляют 0,5-1,2 мм обилие тонкозернистых включений халькопирита и сфалерита в пирите, а также развитие нерудных минералов в интерстициях зерен пирита обуславливают сложные взаимопрорастания этих минералов и трудности их раскрытия при измельчении.

    Медные  минералы в руде представлены в основном халькопиритом, редко блеклой рудой  и борнитом, и в единичных случаях  – ковеллином и халькозином. Среднее  содержание халькопирита в медно-цинковых рудах не превышает 3-5%. В массивной  медно-цинковой руде халькопирит наблюдается  преимущественно в ассоциации с  пиритом, во вкрапленных – образует рассеянные, тонкозернистые и прожилково-зернистые  агрегаты среди нерудных минералов. Сложные срастания халькопирита со сфалеритом типичны, в богатых  цинком сплошных рудах зоны теснейших  срастаний этих минералов нередки. Значительно реже халькопирит и  сфалерит образуют в пирите обособленные прожилки, зерна, агрегаты.

    Наиболее  характерной формой халькопирита, ассоциирующего с пиритом, являются его интерстициальные выделения. Халькопирит, располагаясь в межзерновых пространствах  зерен пирита, образует различные  по форме, размерам включения: от тонких сетчатых прожилков с узловыми утолщениями  до мелких агрегатов и гнезд. Характер срастаний халькопирита и пирита усложняется в зонах развития мелко- и тонкозернистого пирита. Нередко халькопирит. Заполняя трещины  в пиритном агрегате, образуют линзовидные  прерывистые прожилковидные выделения, ассоциирующие с блеклой рудой, галенитом, нерудными минералами –  кварцем, хлоритом, серицитом. Мощность прожилков варьирует от 0,05-0,16 до 0,3-1,0 мм.

    Тонкие  прожилковые выделения блеклой  руды довольно часто наблюдаются  по трещинам и в межзерновых промежутках  агрегатов пирита или внутри зерен  халькопирита, ассоциирующего с пиритом. Нередко блеклая руда образует неравномерную  вкрапленность среди нерудных минералов  или в срастании с галенитом, сфалеритом и пиритом. Размер включений  блеклой руды в пирите от 0,006 до 0,15 мм., редко до 0,5 мм. сфалерит образует преимущественно теснейшие взаимные прорастания с пиритом и халькопиритом, часто отмечаются срастания сфалерита с нерудными минералами. Размер чистых полей сфалерита колеблется от 0,02 до 0,2 мм форма его выделений: неправильные агрегаты, зерна, прожилки.

    Сфалерит  в руде распределен крайне неравномерно по количеству, от долей до 25-30% в  типичных медно-цинковых рудах, в среднем, от 8-12%. В гипергенных условиях сфалерит в числе первых минералов начинает замещаться ковеллином. В отличии  от халькопирита, сфалерит совместно  с пиритом значительно чаще образует колломорфные агрегаты, где наблюдается  тончайшие взаимопрорастания этих минералов. Преобладающее количество сфалерита представлено высокожелезистым темно-серым мартитом и лишь в незначительных количествах встречается кремовато - коричневая его разновидность (клейофан).

    Нерудными минералами в массивных рудах  является кварц, серицит, хлорит, кальцит, реже эпидот; на флангах в висячем  боку рудных тел, в цементе брекчиевидных  руд широко развит барит – до 5-8%. Повышенные количества мягких нерудных минералов затрудняют осаждение  пирита в сгустителях фабрики.

    Медная  вкрапленная руда.

    Медная  лежалая некондиционная руда относится  к типу вкрапленных сульфидных руд. Главные рудообразующие минералы: пирит (18-35%), халькопирит (0,1-1,2%), сфалерит (1,3%). Нерудные минералы – кварц, серицит, хлорит, кальцит (всего 55-75%). В незначительных количествах присутствует теннатит, борнит, ковеллин.

    Сульфиды  в массе руды представлены пиритом  – от редкой неравномерно рассеянной до густой сплошной и прожилковой  вкрапленности в кварц-серицитовых  породах. Размеры выделений пирита от 5-300 микрон до 0,5-1,5 мм.

    Халькопирит и сфалерит в пустой породе представлены в основном в виде маломощных прожилков. Чаще эти минералы вместе или изолированно друг от друга заполняют межзерновые  промежутки пирита в виде прожилковидных и неправильных выделений, тесно  ассоциируя с нерудными минералами. Незначительная часть халькопирита и сфалерита образуют тесные срастания  с пиритом. Зерна халькопирита имеют  размеры от 10-20 до 130 микрон, выделения  сфалерита от 10-20 до 200 микрон.

    Руда  нижних горизонтов Учалинского месторождения.

    Южная часть месторождения представлена медно-цинковыми и цинковыми рудами с содержанием цинка от 0,30 до 6,50%, меди от 0,40 до 1,80%. В рудной залежи северной части содержание меди колеблется от 0,49 до 1,60%, цинка от 0,30 до 6,50%. В руде центральной части меди содержится от 0,4 до 1,20%, цинка от 1,30 до 8,5%. Содержание серы в массивных рудах на уровне 39%

    Для руд в целом характерна тонко  зернистость. Наибольшей тонко зернистостью. Наибольшей тонко зернистостью отличаются медно-цинковые и цинковые руды южной  части с содержанием цинка  от 5% и более.

    Текстура  руд – массивная, колломорфная, брекчиевидная, пятнистая, полосчатая: структура –  разнозернистая, тонкозернистая, идиоморфная, гипидиоморфная, аллотриоморфно-зернистая.

    Основные  рудообразующие минералы – пирит, сфалерит, халькопирит. Второстепенные – блеклые  руды, галенит, магнетит, гематит, редко  арсенопирит, борнит. Нерудные – кальцит, кварц, серицит, хлорит, барит. Доля нерудных в руде – до 8-20%. Основная масса  руд представлена пиритом, в среде  которого сфалерит, халькопирит, блеклые  руды и другие, рудные и нерудные минералы образуют выделения разнообразных  форм и размеров. Пирит образует разнозернистые агрегаты. До 10-20% пирита от общего количества в руде образуют укрупненные изометрические зерна  размером 0,05-0,2 мм, агрегаты гранобластической структуры размером от 0,3-0,4 до 1 мм. Остальная часть пирита образует тонко зернистые агрегаты, отделенные участки которых имеют колломорфное строение. Размер зерен пирита в среднем 0,01-0,2 мм.

    Халькопирит образует гнездовые и прожилковые  выделения среди агрегатов пирита. Размер зерен халькопирита в них  от 0,005 до 1,0-2,0 мм, в среднем от 0,005 до 0,1 мм. Часть халькопирита находится в тесном срастании с пиритом, размер выделений до тысячных долей мм. Халькопирит содержит включения сфалерита, блеклой руды, единичные зерна галенита, магнетита. Размеры включений от 0,005-0,02 до 0,05 мм.

    Сфалерит  распределен в рудах неравномерно, образует гнездовые, пятнистые и  прожилковые выделения размером от долей мм до нескольких мм. Сфалеритовые выделения содержат идиоморфные  вкрапленники пирита, в свою очередь, содержат большое количество микровключений сфалерита размером 0,001-0,01 мм.

    Блеклая руда, галенит, магнетит, кроме включений  в халькопирите и сфалерите, образуют симметричные единичные, и жило подобные выделения размером 0,005-0,02 мм и более. Гематит образует микровключения в магнетите. В некоторых пробах гематит и магнетит образуют тесные срастания с пиритом. Нерудные минералы распределены в массе руд, размер их зерен 0,01-0,1 мм.

    Медно-цинковые, сплошные медные и вкрапленные руды Учалинского месторождения, представляют собой комплекс сульфидов меди, цинка  и железа, отличающиеся трудной обогатитмостью.

    Труднообогатимость  перерабатываемых руд обусловлена:

    - тесной ассоциацией сульфидов  при весьма неравномерной вкрапленности  – наиболее полное раскрытие  минералов меди, цинка и железа  осуществляется только в самых  тонких классах – 0,030 мм;

    - большой многосортностью руд   в одном месторождении, с различным  содержанием полезных компонентов;

    - разнообразным характером форм  выделений меди, которая встречается  в виде первичных сульфидов  (халькопирита и блеклых руд)  и вторичных сульфидов (ковеллина,  халькозина и борнита).

    Для переработки указанных руд на фабрике действуют две развитых технологических схемы обогащения: коллективно-селективная и селективная  схемы флотации, которые более  подробно будут рассмотрены в  следующем разделе.

    2.Режим  работы обогатительной  фабрики и определение  производительности  цехов

    Определим производительность главного корпуса.

    Под производительностью обогатительной фабрики понимается производительность ее главного цеха, т.е. цеха обогащения, называемого главным корпусом фабрики. При непрерывной круглогодовой  работе часовая производительность оборудования главного корпуса определяется по формуле:

    где Q_ф.г. – годовая производительность фабрики, т/ч;

           к_н – поправочный коэффициент, учитывающий неравномерности тех свойств сырья, которые влияют на производительность оборудования данного цеха (к_н=1,0-1,1);

           к_в –коэффициент использования оборудования главного корпуса (к_в =0,91) [3, стр 6];.

    Определим производительность отделения крупного дробления.

    где - годовая производительность фабрики; т/год

    N – число рабочих дней в году;

    m – число рабочих смен в сутки;

    n – число рабочих часов в смену;

    Определим производительность отделения среднего и мелкого дробления.

    Режим работы отделения среднего и мелкого  дробления примем:

    -при  работе семь дней в неделю  коэффициент использования оборудования 0,83..

     ,

    где - годовая производительность фабрики; т/год

    N – число рабочих дней в году;

    m – число рабочих смен в сутки;

    n – число рабочих часов в смену. 
 
 

    3.Расчёт  схемы рудоподготовки

    Подготовительные  операции дробления и измельчения  полезных ископаемых перед обогащением  являются наиболее капитало- и энергоемкими. Поэтому выбор схемы дробления  и измельчения имеет важное значение для повышения технико-экономических  показателей по переработки минерального сырья.

    В данной курсовой работе рассматривается  одна схема рудоподготовки: предлагаемая схема к сравнению с действующей.

    Число стадий дробления определяется крупностью и физическими свойствами исходной руды, а также крупностью дробленого продукта, поступающего на измельчение.

    Окончательно  оптимальный вариант схемы дробления  и измельчения выбирается на основании  технико-экономического сравнения. Сравнение  вариантов производится по суммарным  капитальным и эксплуатационным расходам на дробление и измельчение. 

    Рис. 1 Схема рудоподготовки предлагаемая для сравнения с действующей  схемой.

    1. Определяем общую степень дробления

    S_общ= ,

    2. Выбираем степень дробления в  отдельных стадиях 

    Степень дробления по отдельным стадиям  S_i ориентировочно определяют через среднюю степень дробления S_ср

    если  , то