пояснительная записка. Флотационные методы
 Скачать 176.46 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный горный университет» Курсовая работа по предмету: ФЛОТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ Преподаватель: И. Х. Хамидулин Студенты гр ОПИ-12: В.В. Чех Екатеринбург, 2015 г. Содержание: ВВЕДЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Для эффективного разделения меди от цинка в медно-цинковых рудах используют метод флотации, т.к. эти металлы сложно, а иногда экономически не целесообразно разделить по другим признакам. Они стоят радом в таблице Менделеева, у них схожий электрический потенциал, у них слабая магнитная восприимчивость. Плотность меди 8,92 г/см³, цинка 7,133 г/см³, поэтому разделить при помощи гравитации их невозможно. Сульфидные руды хорошо взаимодействует с ксантогенатами, поэтому метод флотации обусловлен экономически. Медно-цинковые руды являются наиболее сложным объектом для флотационного обогащения. Объясняется это сложностью их вещественного состава, характером вкрапленности минералов меди, цинка, пирита, близостью флотационных свойств сульфидов меди, цинка и железа. Основным сульфидным минералом цинка является сфалерит или цинковая обманка ZnS. Медно-цинковые руды, перерабатываемые на уральских обогатительных фабриках (Гайская, Учалинская, Сибайская и др) являются в основном колчеданными. Эти руды сильно различаются по минеральному составу, характеру вкрапленности ценных минералов, содержанию меди, цинка , серы, их соотношением. Для них характерно преобладание сульфидов железа (пирита, пирротина, марказата, суммарное содержание которых может достигать 90%. В рудах помимо халькопирита и сфалерита могут содержаться борнит, халькозин, ковеллин, блеклые руды. Минералы пустой породы представлены серицитом, хлоритом, кварцем, баритом. Медно-цинковые руды в зависимости от вещественного состава и особенно содержания в них сульфидной серы обогащаются по схеме прямой селективной флотации или коллективно-селективной флотации. На Сибайской обогатительной фабрике перерабатываются колчеданные и вкравпленныемедно-цинковые руды, отличающиеся тонкой взаимной вкрапленностью сульфидных минералов. Отделение их возможно лишь при измельчении до крупности 95…100% класса минус 0,044. Руды этого месторождения обогащаются по трехстадиальной прямой селективной флотации. Для подавления сфалерита в мельницы подается сульфат натрия ( 50 г/т) и цинковый купорос ( 50 г/т), для депрессии пирита- известь. Медная флотация проводится в присутствии бутилового ксантогената (90…150 г/т) и пенообразователя. В цинковую флотацию для активации сфалерита подается медный купорос (400 г/т). Щелочность пульпы для депрессии пирита в основной циоковой флотации составляет 800…900 г/м3 свободной СаО и в перечистных повышается до 1300 г/м3. Цинковый концентрат с содержанием цинка до 30…40% цинка подвергается операции обезмеживания и обезжелезнения, которая включает сгущение до 75% твердого, десорбцию ксантогената сернистым натрием и перемешивание с железным или цинковым купоросом. Медно-пиритная флотация осуществляется с подачей ксантогената ( до 570 г/т). Получаемый при этом цинковый концентрат в виде камерного продукта содержит до 52% цинка при содержании в нем меди до 0,6%. Трудности при обогащении флотационным методом обусловлены:
Неодинаковой флотируемостью разновидностей сфалерита, причиной которой могут быть: А) Различное содержание в них изоморфной примеси железа, кадмия, индия, галлия. Б) Различная степень «природной» активации сульфидов цинка в различных участках одного и того же месторождения. Применение меди: В электротехнике: Из-за низкого удельного сопротивления медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых и других кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках электроприводов и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость почти на 10 %. Теплообмен: Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводныхустройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования отопления, компьютерных кулерах, тепловых трубках. Для производства труб: В связи с высокой механической прочностью и пригодностью для механической обработки медные бесшовные трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах, а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП 40-108-2004. Кроме того, трубопроводы из меди и сплавов меди широко используются в судостроении и энергетике для транспортировки жидкостей и пара. Сплавы:
Медь является важным компонентом твёрдых припоев — сплавов с температурой плавления 590—880 градусов Цельсия, обладающих хорошей адгезией к большинству металлов, и применяющихся для прочного соединения разнообразных металлических деталей, особенно из разнородных металлов, от трубопроводной арматуры до жидкостных ракетных двигателей.
В ювелирном деле часто используются сплавы меди с золотом для увеличения прочности изделий к деформациям и истиранию, так как чистое золото — очень мягкий металл и нестойко к механическим воздействиям. Соединения меди:Оксиды меди используются для получения оксида иттрия бария меди YBa2Cu3O7-δ, который является основой для получения высокотемпературных сверхпроводников. Медь применяется для производства медно-окисных гальванических элементов и батарей. Другие сферы Медь — самый широко употребляемый катализатор полимеризации ацетилена. Из-за этого трубопроводы из меди для транспортировки ацетилена можно применять только при содержании меди в сплаве материала труб не более 64 %. Прогнозируемым новым массовым применением меди обещает стать её применение в качестве бактерицидных поверхностей в лечебных учреждениях для снижения внутрибольничного бактериопереноса: дверей, ручек, водозапорной арматуры, перил, поручней кроватей, столешниц — всех поверхностей, к которым прикасается рука человека. Пары меди используются в качестве рабочего тела в лазерах на парах меди, на длинах волн генерации 510 и 578 нм. Применение цинка: Чистый металлический цинк используется для восстановления благородных металлов, добываемых подземным выщелачиванием (золото, серебро). Кроме того, цинк используется для извлечения серебра, золота (и других металлов) из чернового свинца в виде интерметаллидов цинка с серебром и золотом (так называемой «серебристой пены»), обрабатываемых затем обычными методами аффинажа. Применяется для защиты стали от коррозии (оцинковка поверхностей, не подверженных механическим воздействиям, или металлизация — для мостов, емкостей, металлоконструкций). Цинк используется в качестве материала для отрицательного электрода в химических источниках тока, то есть в батарейках и аккумуляторах. Очень важна роль цинка в цинк-воздушных аккумуляторах, которые отличаются весьма высокой удельной энергоёмкостью. Они перспективны для пуска двигателей (свинцовый аккумулятор — 55 Вт·ч/кг, цинк-воздух — 220—300 Вт·ч/кг) и для электромобилей (пробег до 900 км). Цинк вводится в состав многих твёрдых припоев для снижения их температуры плавления. Теллурид, селенид, фосфид, сульфид цинка — широко применяемые полупроводники. Сульфид цинка — составная часть многих люминофоров. Фосфид цинка используется в качестве отравы для грызунов. На разные применения цинка приходится:
Технические требование флотационных концентратов Содержание меди в медном концентрате – 22%, цинка до 4% (согласно ГОСТ Р 52998-2008. Концентрат медный. Технические условия); содержание цинка в цинковом концентрате 55%, меди – 1% (согласно ГОСТ Р 54922-2012). 1. Обоснование схемы флотации. 2. Режимная карта отделения флотации. 3. Расчёт технологического баланса продуктов обогащения и принципиальной схемы флотации. 4. Расчёт качественно-количественной схемы флотации. 5. Проектирование и расчёт водно-шламовой схемы. 6. Выбор и расчёт оборудования для флотационного обогащения. 7. Составление схемы движения пульпы. 1. Обоснование схемы флотации Медно-цинковые руды являются наиболее сложным объектом для флотационного обогащения. Объясняется это сложностью их вещественного состава, характером вкрапленности минералов меди, цинка, пирита, близостью флотационных свойств сульфидов меди, цинка и железа. Данное месторождение представлено следующими минералами: 1) рудные: сфалерит, халькопирит, пирит 2) нерудные: хлорит, серицит. Таблица. 1 Флотируемость основных минералов, входящих в состав ПИ
2. Режимная карта отделения флотации Промышленные способы разделения сульфидных минералов меди и цинка базируются в основном на депрессии сульфидов цинка. Для этого используют определенное сочетание реагентов. Применяемые сочетания реагентов обеспечивают депрессию и сульфидов железа.
Повышение селективности процесса при флотации сульфидов меди способствуют:
Флотация сульфидов цинка в циклах разделения цинковой флотации предшествует аэрация пульпы в известковой среде при рН не ниже 11 с целью депрессии сульфидов железа. Повышению извлечения цинка и качества цинкового концентрата способствует подогрев пульпы до температуры 40-65 градусов Цельсия. При наличии в руде сильно активированного пирита целесообразно добавлять после активации сульфидов цинка медным купоросом небольшое количество цианистой соли. В этих условиях флотируемость активированного сфалерита не только снижается, но и может возрасти. 3. Расчёт технологического баланса продуктов обогащения и принципиальной схемы флотации Исходными данными для расчета являются:  ;  . По этим показателям были приняты следующие примеси в готовых концентратах  , (согласно ГОСТ Р 52998-2008. Концентрат медный и согласно ГОСТ Р 54922-2012 Концентрат цинковый).Продукты, выпускаемые отделением флотации: КЦ-12 – цинковый концентрат, где содержание цинка не менее 53%, меди не более 1,0%; КМ-4 - медный концентрат, где содержание меди не менее 23%, цинка не более 6%
Используя формулу извлечения  , (1)где – выход продукта обогащения, %; – массовая доля ценного компонента в продукте обогащения, %; – массовая доля ценного компонента в исходной руде, %, находим выход: медного концентрата:  цинкового концентрата:  и отвальных хвостов:  Затем в соответствии с уравнениями баланса определяют массовую долю меди и цинка в отвальных хвостах:    Далее выполняется расчёт извлечения ценных компонентов в продукты обогащения и отвальные хвосты. Например, извлечение (потери) цинка в медный концентрат составляет 3,182 %. Выбранная принципиальная схема флотации приведена на рисунке 11. Расчёт данной принципиальной схемы сводится к определению показателей (выхода, массовой доли и извлечения ценных компонентов) для хвостов медной флотации. Найдём их выход: Медная флотация Хвосты отвальные Цинковая флотация Медный концентрат Цинковый концентрат , % Cu, % Zn, % 100 1,00 2,50 100 1,00 2,50 96,909 0,145 2,5 Руда Измельчение, классификация (2 стадии) Рис. 11. Принципиальная схема флотации медно-цинковой руды Затем определим массовую долю в них меди и цинка: ,40 0,103 1,925 3,182 1 55 Руда Измельчение, классификация (2 стадии) Рис. 11. Принципиальная схема флотации медно-цинковой руды Затем определим массовую долю в них меди и цинка: ,15 52,00 1,30 1 2 4 5 3,909 22 2,7 3 92,909 0,014 0,765 Руда Измельчение, классификация (2 стадии) Рис. 11. Принципиальная схема флотации медно-цинковой руды Затем определим массовую долю в них меди и цинка: 3,25 0,06 0,23 6  Руда Измельчение, классификация (2 стадии) Рис. 11. Принципиальная схема флотации медно-цинковой руды Затем определим массовую долю в них меди и цинка:   Затем проверяем полученные значения содержаний меди и цинка в узловом продукте по их содержаниям в отвальных хвостах По меди: 96,909*0,145=3,182*1+92,909*0,014 14=14 По цинку: 96,909*2,5=3,182*55+92,909*0,765 240,227=240,227 4. Расчет качественно-количественной схемы флотации Целью расчёта качественно-количественной схемы флотации является определение для всех продуктов схемы численных значений основных технологических показателей:  – производительность т/ч;  – выход i-го продукта;  – массовая доля j-го компонента в i-ом продукте, %;  – извлечение j-го компонента в i-ый продукт. Зададимся степенью концентрации для каждой отдельной операции и определим содержание ценного компонента в пенных продуктах схемы. В основной медной флотации приняли i=9, тогда в пенном продукте будет содержание меди равно 9%. В первой перечистке i=1,8, что позволяет найти содержание меди в 5-м продукте:  Во второй перечистке i=1,4, то  что позволяет нам получить продукт с содержанием меди не менее 22 %Содержание меди в 6-м продукте принимаем равным 1,25%. Степень концентрации в медной контрольной флотации принимаем i=5, то  .Таким же образом считаем цинковую флотацию, недостающие массовые доли считаем по уравнению баланса.
Целью проектирования водно-шламовой схемы является: обеспечение оптимальных разжижений R (отношение Ж:Т) в операциях схемы; определение количества воды, добавляемой в операции или выделяемой из продуктов при обезвоживании; определение R в продуктах схемы; определение общей потребности воды по обогатительной фабрике и составление баланса по воде. Исходными показателями для расчета водно-шламовой схемы являются: требуемые оптимальные значения R в операциях обогаще ния; значения R продуктов, которые будут иметь постоянные или ко леблющиеся в узких пределах значения; нормы расхода дополнитель ной воды на единицу обрабатываемого продукта. Порядок расчета шламовой схемы 1. Назначаются численные значения исходных показателей: необходимые значения R, нерегулируемые значения R, нормы расхода дополнительной воды в отдельных операциях.
Задаем  только для конечных концентратов или промпродуктов основных, перечистных и контрольных операций. 2. Определяется количество воды Wiдля тех продуктов и опера ций, для которых известны по исходным показателям значения W=  3. Определяем количество воды, добавляемое в отдельные операции или в отдельные продукты Li, и подсчитывается количество воды во всех продуктах схемы. L = l ·  , где l =0,5 до 1,5Эта вода нам потребуется для смыва разделяемых продуктов. 4. По уравнению баланса считаем производительности и содержания твердого и жидкого в хвостах каждой из операций. 5. Для всех продуктов рассчитываются объёмы пульпы Vi:  , (26)где  – плотность твердого в i-ом продукте, кг/м3.6. Составляется баланс воды по обогатительной фабрике, определяется общий расход воды и ее удельный расход на 1 т исходного материала. Баланс воды выражается равенством  , (27)где  – количество воды, поступающее с исходным питанием; – суммарное количество воды, добавляемой в процесс; – суммарное количество воды, уходящей из процесса с конечными продуктами. Расход воды на обогатительной фабрике:
∑ Wоб– суммарное количество оборотной воды. Полученные значения расхода воды относятся к воде, потребляе мой для технологических целей. Общая потребность воды на обогатительных фабриках включает еще расход ее на смыв полов, промывку аппаратов и другие нужды. При проектировании обычно принимают, что общее потребление воды на фабрике на 10–15 % превышает потребление воды для технологических целей. С учетом расхода на смыв полов, промывку аппаратов и другие нужды (примем 10%) общая потребность воды: 387,48860*1,1=426,24  .Результаты проектирования и расчета водно-шламовой схемы оформлены в виде таблицы и отражаются на совмещенной качественно-количественной и водно-шламовой схеме. I III Рис. 15. Количественная схема флотационного обогащения руды к расчету шламовой схемы: 1–20 номера продуктов; I–VIII – номера операций IV V Пески Измельчение Классификация Классификация Измельчение Основная флотация Контрольная флотация I перечистная флотация II перечистная флотация 100 200 200 400 1 2 200 400 3 Слив 100 200 5 4 100 200 3000 600 6 Пески 8 Слив 200 400 9 200 400 120 240 10 7 100 200 К. Хв. 95 190 11 25 50 13 30 60 К. 19 10 20 85 170 Хвосты Хв. 18 15 10 20 20 40 20 К. 20 40 14 15 30 16 Хв. 17 5 10 Концентрат Вода LI LII LIII LIV L18 L11 L14 L16 12 γ, % Q,т/ч \ч Заключение: В данной работе было спроектировано отделение флотационного обогащения, а именно, рассчитана принципиальная схема обогащения с узловыми продуктами, качественно-количественная схема, водно-шламовая, определен объем дополнительной воды, проверен баланс и невязки. Достигнуты качественные значения по медному и цинковому концентрату с учетом примесей по действующим ГОСТам. Выбрано оборудование: флотационные машины, оборудование для кондиционирования пульпы, питатели реагентов. Составлена схема движения пульпы. Список использованных источников:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||