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:

1. Выбор и объяснение схемы флотации руды.
2. Расчет качественно-количественной и водно-шламовой схем.
3. Выбор и расчет основного оборудования.
4. Графическая часть.
5. 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.

 

1. 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:

1. Ценные минералы: галенит, сфалерит.
2. Породные минералы представлены кварцем.
3. 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.

 

2. 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:

 

αPb = 2,1 %;

αZn = 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, %
		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].

1. 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

.

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

3. 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.

4. 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 %.