Методические указания по самостоятельной работе, контрольноизмерительные материалы Техно логия обогащения руд цветных металлов. Банк тестовых заданий
 Скачать 2.26 Mb.
|
|
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 4. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 38 общего содержания, состава породообразующих минералов, наличия сопут- ствующих компонентов и других условий. Получаемые никелевые концен- траты (для последующей плавки на файнштейн) должны содержать никеля не менее 3,5 %, а оксида магния, повышающего тугоплавкость шихты, – не бо- лее 15–20 %. Массовая доля компонентов в коллективном концентрате, полу- чаемом на Норильском ГМК, в зависимости от кондиции на никелевый кон- центрат может колебаться в следующих пределах: никеля – от 3 до 4,5 %, меди – от 8 до 12 %, серы – от 23 до 27 %, сульфидной массы – от 56 до 67 % [ 1 , 3 , 4 ]. Материалы, приборы и оборудование Навеска медно-никелевой руды массой 100 г, мерный цилиндр объе- мом 500 мл, растворы флотационных реагентов заданной концентрации, кле- енки, совки, чашки емкостью 400 мл, резиновый шланг со стеклянной трубкой на концах, деревянная лопаточка, рН-метр, лабораторная флотационная ма- шина механического типа с вместимостью камеры 0,5 л (см. рис. 1.1 , табл. 1.5 ). Порядок выполнения работы 1. Получить навеску медно-никелевой руды и задание в виде перечня реагентов. Определить реагентный режим по схеме, изображенной на рис. 4.1 После согласования с преподавателем реагентного режима приступить к работе. 2. Промыть мельницу, загрузить в нее руду, реагенты. При этом долж- но выполняться соотношение Т:Ж:Ш = 1:0,5:8. Количество реагентов, кото- рые необходимо подать в процесс, вычислить по формуле ( 1.1 ). Измельчен- ную руду в виде пульпы загрузить в камеру флотационной машины, изме- рить значение рН и после подачи реагентов в соответствии с режимом осу- ществить флотацию, классификацию, доизмельчение по схеме, с обязатель- ным определением времени флотации в каждой операции и значения рН. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 4. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 39 Рис. 4.1. Технологическая схема обогащения медно-никелевой руды 3. Все продукты собрать в отдельные приемники, высушить, взвесить, отобрать пробы на химический анализ. Обработка результатов опытов 1. Осуществить расчет основных технологических показателей. 2. Составить баланс металлов, который оформить в виде табл. 1.6. Контрольные вопросы и задания 1. Назовите основные минералы меди и никеля, которые находятся в медно-никелевых рудах. 2. Охарактеризуйте схемы обогащения медно-никелевых руд. Пере- числите их достоинства и область применения. 3. Какие технологические показатели достигаются при обогащении медно-никелевых руд? 4. Назовите сопутствующие элементы, находящиеся в медно-никелевых рудах. 5. Чем обусловлены трудности обогащения медно-никелевых руд? 6. Перечислите способы интенсификации флотации пирротина. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 40 Лабораторная работа 5 ПРИМЕНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ СХЕМ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНО-НИКЕЛЕВО-ПИРРОТИНОВЫХ РУД С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕДНОГО, НИКЕЛЕВОГО И ПИРРОТИНОВОГО КОНЦЕНТРАТОВ Цель работы: получить медный, никелевый и пирротиновый кон- центраты из медно-никелево-пирротиновой руды. Краткие теоретические сведения Комбинированные магнитно-флотационные схемы переработки медно- никелевых руд ( рис. 5.1 ) применяются при наличии в рудах значительных количеств никеля и меди, обусловленных выделениями сильномагнитных (моноклинных) разновидностей пирротина. Магнитная сепарация может применяться для удаления крупных выде- лений пирротина из дробленой руды ( рис. 5.1, а ), разделения исходного пи- тания флотации на магнитную и немагнитную фракции, для переработки ка- ждой из которых могут быть созданы наиболее оптимальные условия после- дующей флотации ( рис. 5.1, б ), доизвлечения пирротина из различных про- дуктов флотации ( рис. 5.1, а ). Так, рассмотрение предложенных магнитно- флотационной, обжиг-магнитно-флотационной и флотационно-магнитной схем обогащения норильских медно-никелевых руд показало, что выделение пирротина в голове процесса позволит повысить качество медного и никеле- вого концентратов, уменьшить фронт флотации, сократить расход флотореа- гентов, улучшить экологические условия на металлургических заводах за счет выведения части пирротина из пирометаллургического производства. На фабриках «Фруд Стоби» и «Кларабелл» удаляют до 70 % пирротина магнитной сепарацией руды, измельченной до 15 % класса +0,2 мм. Немаг- нитную фракцию флотируют с получением коллективного медно-никелевого концентрата и концентрата контрольной флотации, который на фабрике «Кларабелл» объединяют с магнитным пирротиновым концентратом и пере- качивают на фабрику «Коппер Клифф». ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 5. ПРИМЕНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ СХЕМ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНО-НИКЕЛЕВО-ПИРРОТИНОВЫХ РУД Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 41 а б Рис. 5.1. Принципиальные схемы обогащения медно-никелевых руд на фабриках «Фалконбридж» (а) и «Камбалда» (б) На фабрике «Коппер Клифф» сначала удаляют магнитный моноклин- ный пирротин. После повторной магнитной сепарации и доизмельчения не- ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 5. ПРИМЕНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ СХЕМ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНО-НИКЕЛЕВО-ПИРРОТИНОВЫХ РУД Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 42 магнитной фракции с целью раскрытия зерен халькопирита и пентландита проводят двухстадиальную флотацию: на I стадии получают коллективный концентрат, а на II, проводимой в известковой среде, – никелевый концен- трат, удаляя пирротин с хвостами флотации. На фабрике «Фруд Стоби» име- ется свой цикл удаления пирротина. Во всех случаях комбинирование методов флотации и магнитной сепа- рации позволяет более эффективно решать проблемы комплексного использо- вания медно-никелевых руд с получением или коллективных медно-никелевых концентратов с оптимальным соотношением содержания меди и никеля в них ( рис. 5.1 а ), или одноименных медных и никелевых концентратов, или мед- ных, никелевых и пирротиновых концентратов. Полнота извлечения ценных компонентов при переработке вкраплен- ных медно-никелевых руд определяется не только извлечением сульфидов никеля и меди, но и полнотой извлечения никельсодержащего пирротина, с которым связана также иногда значительная часть сопутствующих металлов и элементов (кобальта, селена, теллура, металлов платиновой группы, се- ребра, золота и др.). Так, недоизвлечение 40–50 % пирротина на некоторых фабриках России приводит к потерям в хвостах флотации 4,7–5,5 % Ni, 0,9–1,3 % Cu, 3,0– 7,2 % металлов платиновой группы. Причинами недоизв- лечения пирротина являются трудности переработки низкосортных никель- содержащих пирротиновых концентратов наряду с отсутствием эффективной технологии их очистки от примесей легкофлотируемых минералов породы. Применение для этих целей магнитной сепарации осложняется наличием не- магнитных (гексагональных) разновидностей пирротина в рудах. Флотационное извлечение сульфидов меди и никеля и никеленосного пирротина в коллективный концентрат осуществляют с применением силь- ных собирателей. В коллективном цикле поддерживают рН, равное 8–9, ко- торую создают загрузками соды. Известь для этих целей не используют из-за депрессирующего действия катионов кальция на никельсодержащие минералы. Для активации никеленосного пирротина и никелевых минералов ис- пользуют медный купорос и сернистый натрий с медным купоросом. Однако слабокислая среда является более предпочтительной по сравнению со щело- чью для активации флотации пирротина медным купоросом. Слабокислая среда (рН = 5,5–6,0) может создаваться щавелевой, сернистой кислотами или продувкой сернистым газом. Коллективный медно-никелевый концентрат подвергают непосредствен- ному флотационному разделению, если отношение массовой доли меди и никеля больше на два. Селекция концентратов основана на депрессии флотации пент- лантида и пирротина в щелочной среде (рН = 9–12), создаваемой известью. Кубанит, талнахит депрессируют в сильно щелочной среде, поэтому их селекцию осуществляют в нейтральной или слабокислой среде (рН = 5,5–7,5) в присутствии сульфата натрия (до 700 г/т) после предварительной аэрации в течение 20 мин с целью окисления депрессии никелесодержащих минералов. На подавляющем большинстве фабрик разделение коллективного медно- никелевого концентрата ведут в сильнощелочной известковой среде (рН = 11). ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 5. ПРИМЕНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ СХЕМ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНО-НИКЕЛЕВО-ПИРРОТИНОВЫХ РУД Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 43 Иногда помимо извести загружают небольшое количество цианида (1 г/т), сульфит натрия, гексаметафосфат натрия, органические коллоиды [ 1 , 4 , 5 ]. Тре- бования, которым должны соответствовать медные концентраты, представ- лены в табл. 1.3 Материалы, приборы и оборудование Навеска медно-никелевой руды массой 100 г, мерный цилиндр объе- мом 500 мл, растворы флотационных реагентов заданной концентрации, кле- енки, совки, чашки емкостью 400 мл, резиновый шланг со стеклянной труб- кой на концах, деревянная лопаточка, рН-метр, флотационная машина меха- нического типа вместимостью камеры 0,5 л (см. рис. 1.1 , табл. 1.5 ), сепаратор электромагнитный валковый типа ЭВС-10/5 ( рис. 5.2 , табл. 5.1 ). Рис. 5.2. Сепаратор электромагнитный валковый типа ЭВС-10/5 Таблица 5.1 Техническая характеристика сепаратора электромагнитного валкового типа ЭВС-10/5 (для сухого разделения слабомагнитных руд и материалов на магнитные и немагнитные компоненты) Показатели Значения Крупность исходного материала, мм, не более 2 Магнитная индукция в рабочей зоне на выступах валка, Тл 1,7 Диаметр рабочей части валка, мм 100 ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 5. ПРИМЕНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ СХЕМ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНО-НИКЕЛЕВО-ПИРРОТИНОВЫХ РУД Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 44 Продолжение табл. 5.1 Показатели Значения Длина рабочей части валка, мм 50 Величина рабочего зазора, мм 7–10 Частота вращения валка, об/мин 70 Мощность привода валка, кВт 0,18 Мощность электромагнитной системы, А, не более 0,5 Сила тока в обмотке электромагнитной системы, А, не более 12 Габаритные размеры, мм (длина, ширина, высота) 540х340х50 Масса, кг 105 Порядок выполнения работы 1. Получить навеску медно-никелевой руды и задание в виде перечня реагентов. Определить реагентный режим по схеме, приведенной на рис. 5.3 , и после согласования с преподавателем приступить к работе. Рис. 5.3. Технологическая схема обогащения медно-никелево-пирротиновой руды 2. Промыть мельницу, загрузить в нее воду, руду, реагенты. При этом должно выполняться соотношение Т:Ж:Ш = 1:0,5:8. Количество подаваемых реагентов вычислить по формуле ( 1.1 ). Измельченную руду в виде пульпы за- грузить в камеру флотационной машины, измерить значение рН и после подачи реагентов в соответствии с режимом осуществить флотацию по схеме с обяза- тельным определением времени флотации в каждой операции и значения рН. 3. Все продукты собрать в отдельные приемники, высушить, взвесить, отобрать пробы на химический анализ. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 5. ПРИМЕНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ СХЕМ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНО-НИКЕЛЕВО-ПИРРОТИНОВЫХ РУД Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 45 Обработка результатов опытов 1. Осуществить расчет технологических показателей. 2. Составить баланс металлов, который оформить в виде табл. 1.6 Контрольные вопросы и задания 1. Почему циклы флотации никеля состоят из одной – двух, редко трех операций? 2. Какие операции технологической схемы позволяют снизить потери металлов в пирротиновом концентрате и отвальных хвостах? 3. Для каких целей вводятся операции магнитной сепарации в техноло- гические схемы переработки медно-никелевых руд? 4. Какой металл теряется при металлургическом переделе: медь в ни- келевом или никель в медном концентрате? 5. Назовите достоинства и недостатки «кислотной» технологии пере- работки медно-никелевых руд. 6. Если медь представлена талнахитом, кубанитом, каким будет реа- гентный режим? 7. Перечислите реагенты-депрессоры для пентландита. 8. Какие месторождения медно-никелевых руд вы знаете? По каким схемам работают обогатительные фабрики, перерабатывающие эти руды? 9. Перечислите факторы, определяющие сложность обогащения медно- никелевых руд. Лабораторная работа 6 ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ЦИНКОВО-ПИРИТНОЙ РУДЫ ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ С ПОЛУЧЕНИЕМ МЕДНОГО, ЦИНКОВОГО И ПИРИТНОГО КОНЦЕНТРАТОВ Цель работы: получить медный, цинковый и пиритный концентраты из сульфидной медно-цинково-пиритной руды. Краткие теоретические сведения В природе известно 66 минералов, в состав которых входит цинк, одна- ко его основными промышленными минералами являются в сульфидных ру- дах сфалерит, в окисленных – смитсонит и каламин ( табл. 6.1 ). ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 6. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ЦИНКОВО-ПИРИТНОЙ РУДЫ ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 46 Таблица 6.1 Характеристика основных цинковых минералов Минерал Формула Содержание цинка, % Плотность, г/см 3 Твердость по шкале Мооса Сфалерит Смитсонит Каламин Цинкит Виллемит Франкилит ZnS ZnCO 3 2ZnO 4 ·SiO 2 ·H 2 O ZnO 2ZnO·SiO 2 (Zn,Mn)O·Fe 2 O 3 67,1 59,5 53 80,3 59,1 – 3,5–4,2 3,58–3,80 3,4–3,5 5,7 4,1 5,0–5,2 3–4 2,5 4–5 5–6 4 6 Сфалерит, или цинковая обманка, ZnS – основной (промышленный минерал цинка. Он обычно присутствует в гидротермальных залежах всех видов. Содержит в виде изоморфных примесей железо (до 26 %), марганец, кадмий, галлий, германий, индий, кобальт, ртуть. Богатая железом разновид- ность сфалерита – мартит – отличается бурым, коричневым или даже черным цветом в зависимости от содержания железа. Бесцветная или слабоокрашен- ная разновидность (содержащая мало железа) называется клейофаном. Кроме того, различают две полиморфные модификации цинковой обманки – куби- ческую (сфалерит) и гексагональную (вюрцит). Структура сфалерита – плотнейшая кубическая упаковка из атомов се- ры, в тетраэдрических пустотах которой находятся атомы цинка. В природ- ных кристаллах цинковой обманки возможны чередования кубических и гек- сагональных разновидностей. Блеск сфалерита алмазный. Сфалерит – самый плохой проводник электричества среди обычных суль- фидов. Для чистого сфалерита удельное сопротивление составляет 10 12 Ом·м. Наличие электропроводности у сфалерита объясняется присутствием приме- сей и, прежде всего, железа, которое ввиду близости ионных радиусов с цин- ком может его изоморфно замещать в кристаллической решетке. Смитсонит ZnCO 3 (64,9 % ZnO) – типичный минерал зоны окисления месторождений первичных сульфидных руд цинка. Он относится к группе природных карбонатов; содержит в виде примесей железо, марганец, кадмий, кобальт, магний, свинец. Кристаллизуется в тригональной системе, но круп- ные кристаллы редки, обычно встречается ввиде зернистых или землистых масс и натечных агрегатов. Имеет окраску от белой до желтоватой и бурой. Каламин, или гемиморфит, галмей, 2ZnO·SiO 2 ·H 2 O относится к водным силикатам цинка. Образуется в зоне окисления свинцово-цинковых месторо- ждений. Кристаллизуется в ромбической системе, но кристаллы обычно мел- кие и встречаются только в пустотах. Чаще наблюдается в виде кристалличе- ских корок с радиально-лучистым строением, иногда в виде почковидных и сталактитовых масс. Цвет от белого до зеленоватого (с примесью железа) и голубоватого (с примесью меди). Иногда образует в зоне окисления значи- тельные скопления, имеющие промышленные значения (о. Сардиния). ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ Лабораторная работа 6. ОБОГАЩЕНИЕ СУЛЬФИДНОЙ МЕДНО-ЦИНКОВО-ПИРИТНОЙ РУДЫ ПО КОЛЛЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНОЙ СХЕМЕ Технология обогащения руд цветных металлов. Лаб. практикум 47 Трудности обогащения медно-цинковых руд обусловлены несколькими причинами. 1 . Сложное и довольно тесное взаимопрорастание части сульфидов, для раскрытия которых требуется очень тонкое измельчение. Например, для вкрапленных сульфидных руд Урала необходимая крупность измельчения составляет 90–96 % класса –0,074 мм, а для сплошных колчеданных руд – 90– 94 % класса –0,043 мм. Многообразие медьсодержащих минералов, обла- дающих различной измельчаемостью, также предопределяет некоторые труд- ности в выборе схемы измельчения и классификации. При существующей тех- нике измельчения половина потерь меди и цинка в хвостах и разноименных концентратах приходится на сростки, тогда как другая половина потерь сульфидов этих металлов связана с их переизмельчением. Недостаточная степень раскрытия сростков сульфидных минералов при переизмельчении их части на некоторых фабриках обусловлена также многосортностью и пере- менным составом смеси перерабатываемых руд, отличающихся своими фи- зическими свойствами и измельчаемостью. Необходимость сокращения по- терь требует дальнейшего совершенствования измельчительных и классифи- цирующих аппаратов и режимов их работы, развития стадиальности схем измельчения и флотации (учитывая полидисперсную вкрапленность минера- лов меди, цинка, пирита и наличие различных их генераций), совершенство- вания и оптимизации селективной флотации тонкоизмельченных материалов. 2 . Близость флотационных свойств сульфидов меди и активированных ионами меди сульфидов цинка. В обоих случаях на поверхности образуются медьсодержащие соединения собирателя. Избирательное разрушение и пре- дотвращение образования таких соединений на сульфидах цинка в условиях селективной флотации требует тщательной регулировки соотношения кон- центраций реагентов в пульпе. 3 . Неодинаковая флотируемость различных сульфидов меди и цинка. Вторичные сульфиды меди (ковеллин, борнит, халькозин), не затронутые про- цессами окисления, обладают обычно более высокой флотационной способно- стью, чем халькопирит, который, в свою очередь, флотируется лучше, чем тен- нантит или тетраэдрит. Причиной неодинаковой флотируемости разных суль- фидов меди являются различия в природе их поверхности, способности к окис- лению и в значениях необходимой концентрации собирателя при флотации. Одна из причин неодинаковой флотируемости разновидностей сфалерита – раз- личное содержание в них изоморфной примеси железа (от 0 до 20 %), кадмия (до 2,5 %), индия, галлия. Например, возрастание содержания изоморфного железа в сфалерите увеличивает его чувствительность к депрессирующему действию извести. Так как сфалерит активируется не только при загрузке медного купороса, но и под действием катионов тяжелых металлов, находя- щихся в равновесии с продуктами окисления или растворения других суль- фидов, то различная степень «природной» активации сульфидов цинка в раз- личных участках одного и того же месторождения также может послужить причиной неодинаковой флотируемости сфалерита. Особенно сильная акти- |