Содержание дисциплины
1. Введение. Цель и задачи обогащения минерального сырья. Методы обогащения, их физические и физико-химические основы. Показатели обогащения и зависимости между ними.
2. Классификация по крупности. Закономерности свободного и стеснённого падения частиц в водной и воздушной средах. Гравитационные и центробежные классификаторы, воздушные сепараторы Способы. Характеристики крупности руды. Грохочение. Типы грохотов.
3. Дробление и измельчение. Назначение. Гипотезы дробления. Стадии дробления и измельчения. Классификация и особенности конструкций дробилок и мельниц. Режимы работы мельницы. Роль циркулирующей нагрузки. Схемы дробления и измельчения.
4. Гравитационные методы обогащения. Разделение частиц в вертикальном потоке жидкости и в потоках малой толщины. Промывка. Промывочные машины.
5. Разделение минералов в тяжёлых жидкостях и суспензиях. Особенности процесса. Используемые аппараты.
6. Отсадка. Обогащение на концентрационных столах, винтовых сепараторах, в желобах, шлюзах. Особенности разделения частиц и используемое оборудование.
|
|
7. Флотация. Физико-химические основы. Флотореагенты. Состав и свойства основных типов собирателей, пенообразователей, активаторов, депрессоров и регуляторов среды. Основные типы флотомашин и особенности их применения.
8. Радиометрическое обогащение – сепарация и сортировка. Методы. Показатели, определяющие эффективность радиометрической сепарации.
9. Магнитное обогащение. Физические основы. Магнитные свойства минералов. Сепараторы для обогащения сильно- и слабомагнитных руд.
10. Электрическое обогащение. Физические основы. Методы электрической сепарации и способы зарядки частиц. Классификация сепараторов.
11. Обезвоживание (сгущение, фильтрование, сушка).
12. Очистка сточных вод. Оборотное водоснабжение.
13. Хвостохранилища.
14. Контроль и опробование технологического процесса.
Самостоятельная работа студента предусматривает проработку контрольных вопросов по данной дисциплине и выполнение контрольной работы.
Контрольно-расчетная работа выполняется с целью закрепления знаний студента по изучаемому предмету и умения пользоваться учебной и специальной литературой.
Контрольно-расчетная работа должна быть напечатана или написана разборчиво от руки на листах бумаги формата (210×297) с полями 20мм с каждой стороны. В работе следует привести расчётные формулы (с их выводом), таблицы и схемы, ссылки на них и используемую литературу, список которой (в соответствии с ГОСТ 7.80-2000) приводится в конце работы. Объём работы от 15 до 20 страниц.
На титульном листе работы указываются наименование ВУЗа, специальность и учебная дисциплина, Ф.И.О. студента, номер зачётной книжки и варианта контрольной работы, дата её выполнения.
|
|
Каждый студент выполняет один из пяти вариантов контрольно-расчетной работы. Выбор варианта определяется значением последней цифры зачетной книжки студента (см. таблицу):
0-1 | 2-3 | 4-5 | 6-7 | 8-9 |
Тема 1. Определение технологических показателей обогащения
Технологические результаты обогащения того или иного полезного ископаемого нельзя оценить при помощи одного какого-либо показателя. Необходимо учитывать несколько основных показателей, характеризующих процесс обогащения в целом. К основным показателям относят: содержание компонента в исходном сырье; выход продуктов обогащения; извлечение компонентов в продукты обогащения и качество продуктов обогащения.
Содержанием компонента называется отношение массы компонента к массе продукта, в котором он находится. Содержание компонентов обычно определяется химическими анализами и выражается в процентах, долях единицы или для драгоценных металлов в граммах на тонну (г/т). Содержание компонентов принято обозначать греческими буквами: α — содержание в исходной руде; β — содержание в концентрате, промпродукте или отходах, соответственно.
Выходом продукта обогащения называется отношение массы полученного продукта к массе переработанного исходного сырья. Выход выражается в процентах или долях единицы и обозначается греческой буквой γ.
Извлечением компонента в продукт обогащения называется отношение массы компонента в продукте к массе того же компонента в исходном полезном ископаемом. Извлечение выражается обычно в процентах или долях единицы и обозначается греческой буквой ε. Извлечение полезного компонента в концентрат характеризует полноту его перехода в этот продукт в процессе обогащения.
Качество продуктов определяется содержанием ЦК, вредных примесей, грансоставом и должно отвечать требованием, предъявляемым потребителем. Требования к качеству концентратов называются кондициями и регламентируются ГОСТами, ТУ и временными нормами.
Все технологические показатели обогащения взаимосвязаны. Поэтому, зная значения одних, можно расчетным путем получить значения других. Если нам известно содержание полезного компонента в исходном сырье и продуктах обогащения, то можно подсчитать выходы продуктов обогащения, извлечение полезного компонента в концентрат и т.д.
Если обозначим массу исходного сырья Q исх, массу полученных продуктов обогащения концентрата QК и отходов - хвостов Qхв, то выход концентрата γ к (%) и отходов γхв (%) можно определить по формулам:
Так как сумма выходов конечных продуктов обогащения равна выходу исходного сырья, принимаемому обычно за 100 %, можно составить баланс переработанного материала (для концентрата и отходов):
.
Зная, что γ исх = 100 %, запишем γ к + γ хв=100.
Суммарная масса ценного компонента в продуктах обогащения должна соответствовать массе его в исходном сырье. Это условие принято называть балансом ценного компонента:
Суммарная масса ценного компонента в продуктах обогащения должна соответствовать массе его в исходном сырье. Это условие принято называть балансом ценного компонента:
,
где извлечение полезного компонента в концентрат ε к (%) определяется по формуле
или .
Из уравнения баланса следует, что
Пример 1. Определить выход хвостов и извлечение в концентрат полезного компонента, если при обогащении 0,5%-ной руды получают 3,5%-ной концентрат и 0,2%-ные хвосты.
? Запишем уравнение баланса
?
Контрольные задания 1
Вариант 1. Определить выход концентрата и извлечение в него ценного компонента, если при обогащении 15%-ной руды получают 39,5%-ной концентрат и 1,5%-ные хвосты.
|
|
Вариант 2, Определить выход концентрата и извлечение в концентрат ценного компонента, если обогатительная фабрика перерабатывает в сутки 5000 т руды, содержащей 1,5% ценного компонента, и получает 200 т 33%ного концентрата.
Вариант 3 Определить содержание ценного компонента в хвостах,если при обогащении 1,5%-ной руды выход концентрата равен 5%, а извлечение в него ценного компонента равно 90%.
Вариант 4. Определить количество тонн концентрата, получаемого в сутки на фабрике производительностью по руде 2000 т/4ч, если содержание ценного компонента в руде 2%, в концентрате - 30%, а извлечение равно 90%.
Вариант 5. Два продукта в соотношении 2:1 (по массе) и содержащие соответственно 2,4 и 2,7% ценного компонента поступают на доводочную фабрику, где из них получают 40%-ный концентрат и 0,4%-ные хвосты. Определить выход концентрата.
Тема 2. Определить выход концентрата и хвостов, извлечение в них ценного компонента и эффективность обогащения по Ханкоку-Луйкену
Эффективность процессов обогащения характеризуется степенью обогащения, или степенью концентрации
.
Степень сокращения
Для количественной оценки эффективности обогащения ПИ при разделении его на два продукта обычно используется формула Ханкока-Луйкена
.
Процесс обогащения будет весьма эффективен, если η >75%, эффективен – при η >50% и неэффективен – при η <25%.
Пример 2. Определить выходы продуктов обогащения, степень концентрации ПК и эффективность процесса обогащения, если при обогащении 0,5%-ной руды получают 3,5%-ной концентрат и 0,2%-ные хвосты.
? Запишем уравнение баланса
Следовательно, судя по значению показателя эффективности процесс обогащения является неэффективным.?
Контрольные задания 2
Определить выход концентрата γк и хвостов γхв, извлечение ε в них ценного компонента и эффективность обогащения по Ханкоку-Луйкену, если известно содержание ценного компонента в руде α, концентрате β и хвостах Θ:
|
|
№ варианта | Содержание ценного компонента в продуктах обогащения, % | ||
Руда α, % | Концентрат, β, % | Хвосты, Θ, % | |
12,0 | 39.5 | 1,4 | |
7,2 | 13,5 | 2,6 | |
2,0 | 40,0 | 0,3 | |
1,4 | 18,0 | 0,2 | |
1,5 | 29,0 | 0,4 |
Тема 3. Характеристики крупности по плюсу и минусу дроблёной руды по результатам её ситового анализа
Гранулометрический состав характеризуется количественным распределением зерен ПИ по крупности.
Средний размер частиц рассчитывается по одной из формул
где l – длина, b – ширина и h – высота частицы.
Класс крупности обозначают как, например, -50+20 мм, т.е. в этот класс крупности входят куски размером от 20 до 50 мм.
Разделение материала на класс крупности производят рассевом на ситах (до +0,04 мм), гидравлической (-0,04 мм) или воздушной (-0,074 мм) классификацией в восходящих потоках, а также микроскопическими и др. методами.
Иногда для рассева используют седиментационный анализ, основанный на том, что частицы различного удельного веса и крупности, находящиеся в вязкой среде, оседают с различной скоростью.
Результаты гранулометрического анализа представляют в форме таблицы или графически в виде суммарной характеристики крупности материала «по плюсу» или по «минусу».
Пример 3. Построить суммарную характеристики крупности по плюсу и минусу дроблёной руды по результатам её ситового анализа, представленному в таблице
Класс крупности, мм | Выход | |||
По массе, кг | Частный,% | Суммарный, % | ||
«по плюсу» | «по минусу» | |||
-16+12 | 4,5 | |||
-12+8 | ||||
-8+4 | ||||
-4+2 | 4,5 | |||
-2+0 | ||||
ИТОГО | - | - |
?
Рис. 1. Суммарная (а) и суммарная полулогарифмическая (б) характеристики крупности материала «по плюсу» (1) и «по минусу» (2)
Суммарные выходы «по плюсу» (+) или «по минусу» (-) представляют собой сумму выходов всех классов соответственно крупнее или мельче отверстий данного сита. По данным ситовых анализов (на оси ординат откладывают суммарный выход классов (в процентах), на оси абсцисс - размеры отверстий сит в миллиметрах. На основании суммарных выходов материала крупнее диаметра отверстий сита строится кривая «по плюсу» (1), мельче — «по минусу» (2). Сумма выходов по обеим кривым должна всегда равняться 100 %. Поэтому обе кривые характеристик «по плюсу» и «по минусу» являются зеркальным отражением одна другой. Они всегда пересекаются в точке, соответствующей суммарному выходу 50 %. Точка пересечения кривой с осью абсцисс показывает максимальный размер куска в данной пробе. По суммарной характеристике крупности можно определить выход любого класса. Для этого находят на оси абсцисс размер нужного класса. И из этой точки перпендикулярно к оси проводят прямую до пересечения с кривой, откуда проводят параллельную оси абсцисс прямую до ее пересечения с осью ординат. Точка пересечения определяет суммарный выход искомого класса. По таким кривым можно установить теоретически возможный выход класса любой крупности, что необходимо как для определения наиболее рационального метода переработки ПИ, так и оценки количественного соотношения сортов или марок возможной продукции, различающейся по крупности.
Суммарные характеристик крупности («по плюсу») могут быть:
-выпуклыми –при преобладании в материале крупных зерен;
- вогнутыми- при преобладании в материале мелких зерен;
- прямолинейными – при равномерном распределении зерен в материале.
?
Контрольные задания 3
Построить частную и суммарную характеристики крупности по плюсу и минусу дроблёной руды по результатам её ситового анализа и определить выход класса указанной крупности:
№ варианта | Выход класса крупности (мм), % | Крупность определяемого компонента, мм | |||||||||
-30+20 | -20+10 | -10+5 | -5+2 | -2 | -1,0+0,4 | -0,4+0,2 | -0,2+0,1 | -0,1+ 0,074 | -0,074 | ||
16-8 | |||||||||||
- | - | - | - | - | 14-8 | ||||||
- | - | - | - | - | 0,3-0,1 | ||||||
- | - | - | - | - | - | 0,3-0,1 | |||||
- | - | - | - | - | - | 0,2-0,04 |
Тема 4. Эффективность грохочения дроблёного продукта по классу меньше отверстий сита
Основным показателем грохочения является его эффективность Е г(%), характеризующая точность разделения материала по крупности. Численно она определяется отношением количества подрешетного продукта к общему количеству его в исходном продукте, т. е. представляет собой извлечение нижнего класса в подрешетный продукт.
Если обозначим через α, β и Θ содержание нижнего класса соответственно в исходном, подрешетном и надрешетном продуктах, то на основании уравнения
эффективность грохочения можно рассчитать по следующей формуле:
В случае, когда зерна крупнее заданного размера не попадают в подрешетный продукт и β = 100%, получаем:
Так как в производственных условиях непосредственное определение массы полученного подрешетного продукта затруднено, на практике пользуются другой формулой для расчета эффективности (или КПД) грохочения:
где η — КПД грохочения, %; а и b — содержание нижнего класса соответственно в исходном и надрешетном продукте, %.
Значения а и b определяют на основании тщательного рассева проб исходного материала и надрешетпого продукта, проведенного на ситах с тем же размером и формой отверстий, что и на сите грохота.
Пример 4. Определить эффективность грохочения руды -50+20 мм, если содержание нижнего класса в исходном продукте 15%, в подрешетном 70%, а надрешетном 5%.
? Эффективность грохочения руды определим по формуле:
%.
Следовательно, эффективность грохочения составляет 71,8%.?
Контрольные задания 4
Определить эффективность грохочения дроблёного продукта по классу меньше отверстий сита в зависимости от содержания нижнего класса в исходном продукте и замельчённости надрешётного продукта (см. таблицу).
Исходные данные | № варианта | ||||
Содержание нижнего класса в питании грохота | |||||
Замельчённость надрешётного продукта |