Кафедра обогащения полезных ископаемых

Имени Т. Ф. Горбачева»

Кафедра обогащения полезных ископаемых

 

ФЛОТАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ОБОГАЩЕНИЯ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

методические указания к курсовому проекту

для студентов специальности «21.05.04 Горное дело»,

специализации «06 Обогащение полезных ископаемых»

очной и заочной формы обучения

 

Составитель Л. А. Суслина

 

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № 37 от 27.05.2019

Рекомендованы к изданию

учебно-методической комиссией

направления подготовки (специальности) 21.05.04 «Горное дело»

Протокол № 13 от 03.06.2019

 

Электронная версия

находится в библиотеке КузГТУ

 

Кемерово 2019

 

Введение

Курсовой проект выполняется в 8 семестре параллельно с изучением курса «Флотационные процессы обогащения полезных ископаемых».

Цель курсового проекта заключается в приобретении студентами навыков проектирования флотационного цеха рудной обогатительной фабрики.

Задачами курсового проекта являются:

­ построение технологических схем флотационного процесса рудной обогатительной фабрики;

­ расчет качественно-количественных и водно-шламовых технологических показателей; 

­ расчет оборудования в отделении флотации;

­ подбор типов и расходов реагентов для каждой операции флотации;

­ составление технологического баланса по схеме флотации руд.

Пояснительная записка к проекту должна содержать не менее 20-25 страниц. При наборе страниц основного текста необходимо применять шрифт Times New Roman с размером в 14 пунктов с полуторным межстрочным интервалом. Страницы текста должны иметь поля: верхнее – 20 мм, правое – 15 мм, нижнее – 20 мм, левое – 30 мм. Оформление графической части: листы формата А4: один лист – качественно-количественная, один лист – водно-шламовая схемы и один, два или три листа – аппаратурное оформление технологической схемы флотации с указанием направленности потоков продуктов обогащения и точек подачи реагентов.

Пояснительная записка состоит из разделов:

1. Выбор и обоснование технологической схемы флотации руды.

2. Расчет качественно-количественной и водно-шламовой схем.

3. Выбор и расчет оборудования для флотационного цеха.

4. Описание конструкции, принципа действия флотационных машин и технических характеристик.

5. Выбор реагентного режима.

6. Список литературы.

7. Приложение: графическая часть.

Выбор и обоснование

Расчет качественно-количественной

И водно-шламовой схем

Порядок расчета

 

1.

1

22

Перечистка II

Контрольная II

Перечистка I

14

15

16

18

19

23

24

Концентрат Zn

20

21

26

Контрольная I

Основная флотация Zn

17

25

Отходы

Перечистка I

2

3

4

5

6

7

8

9

Концентрат Cu

10

11

12

13

Перечистка II

Контрольная

Основная флотация Cu

Необходимо выбрать схему флотации, образец которой представлен на рис. 1.

 

Рис.1. Технологическая схема флотации

 

Выбираем упрощенную схему – селективную. На рудных обогатительных фабриках обычно схемы более сложные. Зачастую полиметаллические сульфидные руды флотируют, начиная с коллективной флотации, затем разделяя металлы селективной флотацией. К тому же часто есть необходимость изначально получить черновые концентраты, особенно, если вкрапленность ценного компонента агрегатная, при этом зачастую преследуется цель избавится от основной части породы. Для этого используются стадиальные схемы, т. е. устанавливаются мельницы для измельчения промпродукта.

Порядок размещения циклов выбирается с учетом используемого для разделения металлов депрессора. Например, при использовании в качестве депрессора цианидов, необходимо руководствоваться рядом Каковского:

1. Свинец, висмут, олово, сурьма, мышьяк, рубидий не образуют комплексных ионов с цианидами (не депрессируются цианидами);

2. Ртуть, кадмий, медь образуют комплексные ионы средней прочности с цианидами (депрессируются цианидами при больших загрузках);

3. Цинк, палладий, никель, золото, железо образуют растворимые комплексные ионы с цианидами (депрессируются цианидами).

В нашем примере, при условии использования цианидов в качестве депрессора, первый цикл должен быть медным.

Обратите внимание на число перечисток, которое при обогащении некоторых руд, например, молибденовых может достигать восьми и даже одиннадцати.

Таким образом,

Внимание!

 прежде чем проводить расчеты необходимо изучить обогащение соответствующих руд, согласно варианту и произвести выбор схемы. Определиться с особенностями обогащения руд, числом перечисток и контрольных операций и, обязательно, изучить реагентный режим.

Выбранная схема должна отличаться от приведенной в качестве образца!

2. Далее необходимо пронумеровать все продукты флотационных процессов и все продукты, получаемые в результате объединения с возвращенными в операции перечистки или контрольной флотации.

Расчет количественной схемы обогащения предполагает определение для всех продуктов схемы численных значений основных технологических показателей: Q, γ, β, ε не только в окончательных продуктах, но также в пенных и камерных продуктах флотационных машин для всех операций с последующим занесением их в качественно-количественную технологическую схему и составлением технологического баланса. Надо учесть, что чем выше технологические показатели концентратов, тем меньше будут циркулировать оборотные продукты в технологическом процессе, что стабилизирует качество продуктов обогащения и повышает экономические показатели процесса флотации. При расчете необходимо задать частные извлечения (извлечение от операции). Необходимо учесть, что они определяют эффективность операции, следовательно, не должны быть малыми. Численные значения остальных показателей определяются расчетом схемы.

 

3.   Необходимопроизвестирасчет принципиальной схемы. В приведенном примере:

Концентрат Cu

Флотация Cu

Флотация Zn

1

8

12

Концентрат Zn

Отходы

23

26

Рис. 2. Компоненты принципиальной схемы

 

Для этого необходимо

1) определить общее число исходных показателей принципиальной схемы флотации по формуле:

где  – число расчетных компонентов;  – число продуктов разделения;  – число операций разделения;

2) рассчитать общее число показателей, которые необходимо иметь заданными для расчета схемы по трем компонентам: твердому, меди и цинку (для трехцикловой флотации по четырем):

3) определить общее число исходных показателей, относящихся к концентратам, по формуле:

 

в качестве этих показателей выбираем следующие:

		;

4) определить число показателей, относящихся к исходному продукту:

 

данные показатели взять из задания на курсовой проект:

Q 1 = 2300 т/сут;

Результатом расчета принципиальной схемы флотации будет составление технологического баланса. Заносим в таблицу известные показатели.

Таблица 1

Баланс по конечным продуктам флотации

Номер продукта	Наименование  продуктов	Выход, %	Содержание, %		Извлечение, %
			Cu	Zn	Cu	Zn
8	Концентрат С u		31,0	2,0	79,0
23	Концентрат Zn		0,25	50,0		80,0
26	Отходы
1	Исходная руда	100,0	2,5	1,7	100,0	100,0

 

Рассчитываем остальные показатели согласно принципиальной схеме.

5)  необходимо определить выходы продуктов принципиальной схемы обогащения по формуле:

6) произвести проверку:

7) определить неизвестные извлечения полезных компонентов в продукты обогащения по формуле:

8) рассчитать  по разности:

9) произвести проверку:

по меди:

по цинку

 

10) определить содержание полезных компонентов во всех продуктах принципиальной схемы по формуле:

 

т.е. определить

 

Согласно расчету принципиальной схемы флотации составляем технологический баланс.

Таблица 2

Баланс по конечным продуктам флотации

 

Номер продукта	Наименование  продуктов	Выход, %	Содержание, %		Извлечение, %
			Cu	Zn	Cu	Zn
8	Концентрат С u	6,37	31,0	2,0	79,0	7,49
23	Концентрат Zn	2,72	0,25	50,0	0,272	80,0
26	Отходы	90,91	0,57	0,234	20,73	12,51
1	Исходная руда	100,0	2,5	1,7	100,0	100,0

 

11) произвести проверку:

по меди:

по цинку:

4. Далее производится расчет первого цикла (в данном случае цикла медной флотации).

Расчет каждого цикла необходимо проводить по главному для этого цикла компоненту, т.е. в нашем случае цикл медной флотации рассчитывается по меди, цикл цинковой флотации – по цинку.

При выборе исходных показателей для данного цикла следует учесть, что показатели по содержанию, в нашем случае, меди в концентрате и исходном продукте, а также извлечению меди в концентрат нам уже известны по условию и при расчете принципиальной схемы.

Расчет первого цикла необходимо приводить согласно распределению продуктов по схеме (рис. 3).

 

 

Перечистка I

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Концентрат Cu

10

11

12

отходы

Перечистка II

Контрольная

Основная флотация Cu

 

Рис. 3. Цикл медной флотации.

Расчет схемы ведем по двум компонентам: твердому и полезному компоненту – меди, т.е. С = 2 [3, с. 146].

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

Определяем отдельные составляющие числа N_n. Для материала с одним полезным компонентом

Определяем максимальное число показателей извлечения

Определяем число показателей содержания при условии, что

Следовательно, исходными показателями для расчета цикла медной флотации являются:

а) один показатель, относящиеся к исходной руде – α ^Cu;

б) четыре показателя извлечения полезного компонента в концентраты;

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

Таким образом, в качестве исходных показателей выбираем: извлечение от руды в окончательный концентрат, частные извлечения в концентрат основной флотации и перечисток, содержание меди в концентратах всех операций цикла.

Принимаем на основании анализа результатов испытаний обогащения аналогичных руд (в нашем случае, медных), численные значения исходных показателей принимаем равными [3, с.146]:

1) извлечение в окончательный концентрат от руды

2) частное извлечение в этот же продукт

3) частное извлечение в концентрат 1-й перечистки

4) частное извлечение в концентрат основной флотации

5) содержание полезного компонента в кондиционном концентрате

6) то же, в концентрате первой перечистки

7) то же, в концентрате основной флотации

8) то же, в пенном продукте контрольной флотации

При подборе технологических характеристик необходимо учесть, что частное извлечение в концентрат основной флотации  не может быть много меньше извлечения в окончательный концентрат от руды , так как количество полезного компонента в продукте втором не на много больше количества полезного компонента в исходной руде. Еще необходимо учесть, что ценный компонент теряется в процессах перечисток. Важно помнить, что перечистки концентрата осуществляются с целью повышения их качества, следовательно, содержание полезного компонента в кондиционном концентрате  не может быть меньше содержания полезного компонента в концентрат первой перечистки  а содержание полезного компонента в концентрат первой перечистки  не может быть меньше содержания полезного компонента в концентрате основной флотации

Для каждого продукта схемы определяются показатели, необходимые для их полной характеристики, т.е.  все показатели записываются в таблицу для подведения баланса.

Таблица 3

Баланс продуктов обогащения по медному циклу флотации

 

№ операций и продуктов	Наименование операций и продуктов	Q, т/сут	γ, %	β, %	ε, %
I	Основная флотация
	П о с т у п а ю т:
1	Слив классификатора	Q 1	γ1	α1	ε1
11	Объединенный промпродукт	Q 11	γ11	β11	ε11
2	Итого:	Q 2	γ2	β2	ε2
	В ы х о д я т:
3	Концентрат основной флотации	Q 3	γ3	β3	ε3
4	Отходы основной флотации	Q 4	γ4	β4	ε4
	Итого:	Q 2	γ2	β2	ε2

 

Данные по балансу продуктов заносим в таблицу для всех операций цикла.

Расчеты производим от концентратов, ориентируясь на выбранную схему. В приведенном примере сначала определяем значения извлечения полезного компонента из исходной руды, например,

 

 

Затем необходимо провести проверку правильности расчетов, например,

Определяем выходы продуктов 3, 6, 8 и 10 с известными значениями  по формуле:

.

Определяем выходы всех остальных продуктов схемы по уравнениям баланса, например,

и т.д. по всей схеме.

Проверку правильности расчетов производим по формуле:

Определяем содержание металла (в нашем случае меди) в продуктах 2, 4, 5, 7, 9, 11, 12 по формуле: 

.

Произвести проверку по каждой операции флотации, например

 и т. д. по всей схеме.

Определяем массу продуктов флотации (т/сут) по формуле

Значения выходов продуктов необходимо принимать в долях единиц.

Значения  выражаем в долях единиц.

Баланс продуктов обогащения по рассчитанной качественно-количественной схеме флотации сводим в табл. 4.

Таблица 4

Баланс продуктов обогащения по медному циклу флотации

 

№ операций и продуктов	Наименование операций и продуктов	Q, т/сут	γ, %	β, %	ε, %
I	Основная флотация
	П о с т у п а ю т:
1	Слив классификатора	2300,0	100	2,50	100
11	Объединенный промпродукт	287,27	12,49	4,47	22,31
2	Итого:	2587,27	112,49	2,72	122,31
	В ы х о д я т:
3	Концентрат основной флотации	365,7	15,90	15,0	95,4
4	Отходы основной флотации	2221,57	96,59	0,697	26,91
2	Итого:	2587,27	112,49	2,72	122,31
II	Первая перечистка
	П о с т у п а ю т:
3	Концентрат основной флотации	365,7	15,90	15,0	95,4
9	Отходы второй перечистки	120,75	5,25	6,64	13,94
5	Итого:	486,45	21,15	12,92	109,34
	В ы х о д я т:
6	Концентрат первой перечистки	267,26	11,62	20,0	92,94
7	Отходы первой перечистки	219,19	9,53	4,30	16,4
5	Итого:	486,45	21,15	12,92	109,34
№ операций и продуктов	Наименование операций и продуктов	Q, т/сут	γ, %	β, %	ε, %
III	Вторая перечистка
	П о с т у п а ю т:
6	Концентрат первой перечистки	267,26	11,62	20,0	92,94
	В ы х о д я т:
8	Концентрат второй перечистки	146,51	6,37	31,0	79,0
9	Отходы второй перечистки	120,75	5,25	6,64	13,94
	Итого:	267,26	11,62	20,0	92,94
№ операций и продуктов	Наименование операций и продуктов	Q, т/сут	γ, %	β, %	ε, %
IV	Контрольная флотация
	П о с т у п а ю т:
4	Отходы основной флотации	2221,57	96,59	0,697	26,91
	В ы х о д я т:
10	Концентрат контрольной флотации	68,08	2,96	5,0	5,91
12	Отходы контрольной флотации	2153,49	93,63	0,561	21,0
	Итого:	2221,57	96,59	0,697	26,91

 

5. Расчет второго цикла флотации, в нашем случае для цинковой флотации, производится аналогично расчету медного цикла.

Рис. 4. Цикл цинковой флотации.

 

Расчет схемы ведем по двум компонентам: твердому и полезному компоненту – цинку, т.е. С = 2 [3, с. 146]. Число операций в цинковом цикле флотации  а число продуктов

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

Определяем отдельные составляющие числа N_n. Для материала с одним полезным компонентом

Определяем максимальное число показателей извлечения

Определяем число показателей содержания при условии, что

Таким образом, исходными показателями для расчета цикла цинковой флотации являются:

а) один показатель, относящиеся к исходной руде – α ^Cu;

б) пять показателей извлечения полезного компонента в концентраты;

в) пять показателей содержания полезного компонента в концентратах отдельных операций.

В качестве исходных показателей выбираем: извлечение от руды в окончательный концентрат, частные извлечения в концентрат основной флотации, первой контрольной и перечисток, содержание цинка в концентратах всех операций цикла.

Принимаем на основании анализа результатов испытаний обогащения аналогичных руд (в нашем случае, цинковых), численные значения исходных показателей принимаем равными:

1) извлечение в окончательный концентрат от руды

2) частное извлечение в этот же продукт

3) частное извлечение в концентрат 1-й перечистки

4) частное извлечение в концентрат основной флотации

5) частное извлечение в концентрат 1-й контрольной флотации

6) содержание полезного компонента в кондиционном концентрате

7) то же, в концентрате первой перечистки

8) то же, в концентрате основной флотации

9) то же, в пенном продукте первой контрольной флотации

10) то же, в концентрате второй контрольной флотации

Расчеты производим, согласно схеме цинкового цикла флотации. Сначала определяем значения извлечения полезного компонента из исходной руды:

 

Внимание!

Необходимо помнить, что расчет второго цикла ведем по цинку, а также, что часть цинка потеряно в медном концентрате, поэтому расчет второго цикла флотации начинается с извлечения цинка в 12 продукт, который не равен 100%! Значение извлечения цинка в 12 продукт находилось при расчете принципиальной схемы. Поэтому в нашем примере для расчета  величину  принимаем равной  что следует из расчетов принципиальной схемы.

Затем необходимо провести проверку правильности расчетов:

что соответствует расчетам принципиальной схемы.

 

Определяем выходы продуктов 14, 18, 20, 23 и 25 с известными значениями  по формуле

 

.

Определяем выходы всех остальных продуктов схемы по уравнениям баланса, например,

и т.д. по всей схеме.

Проверку правильности расчетов производим по формуле:

Определяем содержание металла (в нашем случае цинка) в продуктах 12, 13, 15, 16, 17, 19, 21, 22, 24, 26 по формуле

.

 

Произвести проверку по каждой операции флотации, например

 и т. д. по всей схеме.

Определяем массу продуктов флотации (т/сут) по формуле

Значения  выражаем в долях единиц.

Результаты расчета второго цикла качественно-количественной схемы флотации сводим в табл. 5.

Таблица 5

Баланс продуктов обогащения по цинковому циклу флотации

 

№ опера-ций и проду-ктов	Наименование операций и продуктов	Q, т/сут	γ, %	β, %	ε, %
V	Основная флотация цинка
	П о с т у п а ю т:
12	Отходы первого цикла флотации	2153,49	93,63	1,68	92,51
22	Объединенный промпродукт	311,88	13,56	4,63	36,90
13	Итого:	2465,37	107,19	2,05	129,41
	В ы х о д я т:
14	Концентрат основной флотации цинка	269,79	11,73	15,0	103,53
15	Отходы основной флотации	2195,58	95,46	0,461	25,88
13	Итого:	2465,37	107,19	2,05	129,41
VI	Первая перечистка
	П о с т у п а ю т:
14	Концентрат основной флотации	269,79	11,73	15,0	103,53
24	Отходы второй перечистки	42,55	1,85	12,98	14,12
16	Итого:	312,34	13,58	14,72	117,65
№ опера-ций и продук-тов	Наименование операций и продуктов	Q, т/сут	γ, %	β, %	ε, %
	В ы х о д я т:
18	Концентрат первой перечистки	105,11	4,57	35,0	94,12
19	Отходы первой перечистки	207,23	9,01	4,44	23,53
16	Итого:	312,34	13,58	1472	117,65
VII	Вторая перечистка
	П о с т у п а ю т:
18	Концентрат первой перечистки	105,11	4,57	35,0	94,12
	В ы х о д я т:
23	Концентрат второй перечистки	62,56	2,72	50,0	80,0
24	Отходы второй перечистки	42,55	1,85	12,98	14,12
18	Итого:	105,11	4,57	35,0	94,12
VIII	Первая контрольная флотация
	П о с т у п а ю т:
15	Отходы основной флотации	2195,58	95,46	0,461	25,88
25	Концентрат второй контрольной флотации	59,11	2,57	5,0	7,55
17	Итого:	2254,69