Содержание

Введение………………………………………..4

1Геологический раздел…………………………5

1. Краткая характеристика элементного и минерального состава медно-

никелевых руд……………………………………………..

1.2 Физические свойства исходного сырья

1.3 Физико-механические свойства богатых медно-никелевых руд и минералов

2.Выбор и обоснование принятых технологических решений

2.1. Физические основы процессов измельчения и флотации

2.2 Обзор известных аппаратов

2.3Обзор известных процессов и технологий

3. Технологические расчеты

3.1.Расчет схем измельчения

3.3. Расчет схем цепи аппаратов

4Конструкторский раздел

4.1. Конструкционные расчеты основного технологического оборудования

5.БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА5.1. Вредные производственные факторы

5.2Средства и методы защиты

5.3. Пожарная безопасность

ВВЕДЕНИЕ

Процессы измельчения и флотации издавна широко применя­ются в производственной деятельности человека.

Трудно назвать отрасль промышленности или народного хозяйства, в кото­рой в том или ином виде не применялись бы эти процессы. Подсчитано, что в на­стоящее время одна двадцатая часть электроэнергии, производимой в мире, рас­ходуется на дробление и измельчение твердых материалов.

Процесс обогащения полезных ископаемых можно подразделить на два этапа: разъединение минералов, т. е. высвобождение зерен ценного минерала от окружающих зерен других минера­лов и пустой породы; разделение минералов (собственно обогащение), т. е. выделение свободных зерен ценного минерала в концентрат.

Разъединение (раскрытие) минералов достигается уменьше­нием крупности кусков, т. е. с помощью операций дробления и измельчения, которые в обогаще­нии полезных ископаемых имеют важное технологическое и экономическое зна­чение.

Технологическое назначение операций дробления и измельчения заключа­ется в том, чтобы раскрыть минералы при макси­мально возможной крупности, при минимальном переизмельчение, т. е. осуществить принцип «не дробить ни­чего лишнего» [1].

Экономическое значение этих операций определяется тем, что на обогати­тельных фабриках на измельчение падает30- 50% общих капи­тальных затрат и такая же доля общих эксплуатационных расходов. При измельчение расходуется много энергии и стали. Удельный рас­ход энергии по фабрикам колеблется в пределах 7—20 кВт-ч/т руды, расход стали — от 1 до 3 кг/т руды.

Технологическое назначение операции флотации заключа­ется в том, чтобы разделить минералы максимально эффективно извлечь как можно больше минерала в одноименный концентрат. Экономическое значение флотации в том, что используются очень дорогостоящие реагенты, которые увеличивают себестоимость концентратов .

1. Геологический раздел

1.1 Краткая характеристика элементного и минерального состава медно-никелевых руд

По геолого-промышленным признакам руды всех месторождений разделяются на три группы:

• сплошные (количество сульфидов более 70%);

• вкрапленные и прожилково-вкрапленные в интрузии (количество сульфидов 10-20%);

• вкрапленные и прожилково-вкрапленные руды экзоконтактов (медистые руды), (количество сульфидов 20-30%).

К сплошным относятся руды, содержащие более 70% объемных процентов сульфидов.

Среди сплошных руд выделяется пять минеральных типов: пирротиновый, кубанитовый, халькопиритовый, талнахитовый, халькозин борнитовый.

Сплошные существенно пирротиновые руды распространены наиболее широко. В большинстве случаев они образуют самостоятельные тела различных размеров, иногда же совместно с другими типами они участвуют в строении зональных тел. Мощности тел пирротиновых руд изменяются от первых десятков сантиметров до 30 м и более.

Рассматриваемый тип охватывает два минеральных подтипа:

1) пентландит-халькопирит-пирротиновый;

2) пентландит-кубанит-пирротиновый.

Пентландит-халькопирит-пирротиновые руды являются наиболее типичными представителями богатых медно-никелевых руд. Состав их определяется присутствием пирротина, переменных количеств халькопирита и пентландита, сопровождаемых магнетитом.

Сплошные кубанитовые руды в различных количествах присутствуют во всех промышленных месторождениях Норильского района. Самостоятельных тел они не образуют, а совместно с пирротиновыми, халькопиритовыми и талнахитовыми рудами отмечаются в зональных сложно построенных телах. Наиболее часто кубанитовые руды располагаются между пирротиновыми и халькопиритовыми участками рудных тел в виде переходных зон различной протяженности и мощности.

По минеральному составу сплошные кубанитовые руды делятся на два подтипа:

1) пентландит-пирротин-кубанитовые;

2) пентландит-халькопирит-пирротин-кубанитовые.

Сплошные руды халькопиритового и талнахитового типов занимают по распространенности второе место после существенно пирротиновых, но встречаются они несравненно более редко. Обычно халькопиритовые и талнахитовые руды слагают отдельные участки в зональных рудных телах, характеризующихся высоким содержанием меди и являющихся в большинстве случаев секущими по отношению к плоскости контакта интрузии

1.2 Физические свойства исходного сырья

Плотность руд разного минерального состава колеблется от 4,2 до 4,5 т/м³; насыпной вес – 2,7 т/м³; влажность – 3,5-5,0%; твердость (по шкале Протодьяконов) – 8-10; плотность сульфидов – 4,0-5,0 т/м³; нерудных минералов – 2,5-3,2 т/м³; твердость нерудных минералов – 14-16.

1.3 Физико-механические свойства богатых медно-никелевых руд и минералов

Физико-механические свойства технологических сортов богатых руд зависят в первую очередь от наличия в них ксенолитов от твердости минералов. Твердость и ее эквивалент микротвердость являются свойствами обобщающими пластическую и разрывную деформацию.

В целом на ТОФ отгружается преимущественно три технологических сорта руд:

1-А1 – существенно пирротиновые мелкозернистые руды с ксенолитами вмещающих пород и магнетитом;

1-А2 – халькопирит-пирротиновые средне-крупно-гиганто-зернитстые руды петельчатой и массивной текстуры;

1-А3 – обогащенные халькопиритом пирротиновые руды средне-крупнозернистые структуры содержат некоторое количество силикатных включений, магнетита. По отношению содержаний меди к никелю в рудах () технологические сорта разделяются 1-А1 и 1-А2 – а = 1,15; 1-А2 и 1-А3, а = 2,10.

По геологоразведочным данным и материалам эксплуатации наиболее высокими физико-механическими свойствами обладают руды сорта 1-А1. Предел на одноосное сжатие (сж) достигает 170-180 МПа (МПа = 0,1 кг/см³), в среднем составляет 127 МПа (таблица 3.10). При этом сж ксенолитов вмещающих пород в среднем на 20-30 МПа выше, чем основной сульфатной массы. Слогая прослои и участки залежей мощностью до 2-2,5 м ксенолиты являются реальным фактором, осложняющим обогащение руд.

При некотором равенстве средних значений сж для руд сортов 1-А2 и 1-А3, для последнего сорта характерны наиболее низкие значения  сж = 56-60 Мпа.

Наиболее низкими показателями сж характеризуются кубанитовые руды сорта 1-В-85-90 Мпа; моихукитовые халькопиритовые руды сорта II-С имеют несколько повышенные значения сж - 100-105 МПа. Эти сорта руд на ТОФ не поступают.

Микротвердость рудных минералов изменяется в зависимости от состава сульфидов в ряду Fe1-xS(FeNi)9S8CuFeS2.В пределах минералов групп пирротина, пентландита и халькопирита прослеживается четкая зависимость микротвердости от насыщенности минеральных фаз железом, никелем, кобальтом и медью.

Для пирротина характерно общее повышение микротвердости по мере роста содержаний железа от моноклинного к гексагональному пирротину. Для пентландита и минералов группы халькопирита с повышенным содержанием никеля микротвердость возрастет, достигая микротвердости гексагонального пирротина.

Судя по общим закономерностям роста микротвердости пирротинов, халькопиритов и пентландитов с увеличением изоморфных примесей никеля в этих сульфидах логично предлагать:

- высокую измельчаемость малоникелистых пирротинов (микротвердость = 225 кг/мм²);

- более высокую измельчаемость железистого пентландита (микротвердость = 204-237 кг/мм²) и, в связи с низкой флотоактивностью, извлечением его в конечные продукты флотации – пирротиновый концентрат.

Тетрогональный халькопирит пирротиновых руд, имеющий наиболее низкую микротвердость (197-115 кг/мм²) в технологическом процессе измельчается стабильно.

Магнетит имеет наиболее высокие показатели микротвердости среди рудных минералов – 450-650 кг/мм². Хрупок и ведет в процессе измельчения двояко, т.е. в начале процесса измельчения концентрируется в мелких классах, в дальнейшем при переходе сульфидов в тонкие классы крупности его содержания снижаются.

Богатые руды пирротинового состава, направляемые на обогащение, представлены тремя технологическими сортами, различающимися не столько показателями обогащения, но, прежде всего массовой долей пирротина и халькопирита, количеством мелкозернистого (пламеневидного) пентландита и изоморфного никеля в пирротинах (табл. 3.17):

А1 - существенно пирротиновые руды с ксенолитами вмещающих пород и моноклинным пирротином;

А2 - халькопирит-пирротиновые руды с моноклинным и гексагональным пирротином;

А3 - халькопирит-пирротиновые, обогащенные халькопиритом и гексагональным пирротином.

А4 - четвертый технологический сорт – халькопирит – пирротин - кубанитовые руды с низконикелистыми пирротинами (гексагональный и троилит).

На Талнахскую ОФ поступают руды всех сортов, смесь которых разубоживается 10-12 % вмещающей породы и закладочного бетона. Содержания сортов по шахте 2 рудника "Октябрьский" составляют: 17-20 % - A1, 50-65 % - A2; 20-25 % - A3; по руднику "Таймырский": 15-25 % - A1, 75-85 % - A2. В смеси руд шахты 1 рудника "Октябрьский" практически отсутствует сорт А1, вместо которого отгружаются 17-20 % руды сорта А4.

Медистые руды, значительная часть которых вторично изменена, образуют три выдержанных горизонта в кровле интрузива (МК-1), в почве (МП-ОН) и кровле (МП-ОВ) залежей богатых руд. Руды чрезвычайно изменчивы по минералогии и составу рудных и нерудных минералов и сложены тремя технологическими сортами:

М3 - труднообогатимым валлериит - пирротиновым сортом, более чем на 70 % сложенным валлериитизированными серпентинитами, серпентинизированными скарнами и роговиками по породам девона;

М2 - рядовым сортом, более, чем на 50 % представленным халькопиритовыми рудами, содержит до 30 % валлериит - пирротиновых руд;

М1 - легкообогатимым халькопиритовым сортом, представленным халькопиритовыми рудами не менее, чем на 80 %.

Отмечается четкий структурный контроль вторичных процессов химизмом вмещающих пород, их проницаемостью и трещиноватостью.

Компоненты	Октябрьское месторождение (Рудник)			Талнахское месторождение (Рудник)				Среднее по ТРУ
	Октябрь ский	Комсомоль ский запад	Среднее	Комсомоль ский восток	Скалистый	Маяк	Среднее
Никель, %	1,10	0,76	1,01	0,79	0,74	0,65	0,78	0,93
Медь, %	4,95	2,19	4,18	1,97	2,06	3,21	2,04	3,5
Кобальт, %	0,041	0,023	0,036	0,024	0,021	0,022	0,023	0,022
Сера, %	13,51	9,28	12,19	7,86	7,02	5,73	7,64	10,73
г/т
Сумма Pt	11,61	8,75	10,76	9,39	7,08	9,96	9,27	10,28
Платина	2,24	1,74	2,11	2,00	1,68	2,30	2,00	2,07
Палладий	9,17	6,63	8,38	6,91	4,98	7,24	6,8	7,87
Родий	0,05	0,04	0,04	0,1	0,06	0,06	0,09	0,06
Иридий	0,02	0,02	0,02	0,03	0,03	0,03	0,03	0,02
Рутений	0,11	0,29	0,17	0,32	0,3	0,3	0,32	0,22
Осмий	0,02	0,03	0,04	0,03	0,03	0,03	0,03	0,04
Золото	0,72	0,49	0,64	0,41	0,28	0,5	0,4	0,56
Серебро	13,34	6,97	11,25	9,73	7,42	9,44	9,44	10,67
Селен	18,73	13,1	16,91	14,65	11,23	21,26	14,59	16,17
Теллур	6,59	4,82	6,03	6,66	5,77	3,31	6,38	6,14
%
Свинец	0,006	0,008	0,007	0,006	0,0015	0,006	0,006	0,007
Цинк	0,015	0,032	0,02	0,02	0,0123	0,02	0,018	0,019
Мышьяк	0,002	0,002	0,002	0,003			0,003	0,002
Висмут		< 0,005	< 0,002					0,002
Олово	0,01	<0,01	0,01					<0,01
Молибден	0,0016		0,0011					0,0011
%
SiO2	23,33	24,56	23,72	34,8	42,57	41,27	36,07	27,67
Al2O3	7,44	7,22	7,57	11,24	11,78	12,94	11,39	8,79
Fe	21,32	10,86	17,83	10,72	10,72	9,77	10,63	15,89
TiO2	0,65	0,44	0,58	0,54	0,54	0,76	0,53	0,57
Cr2O3	0,01	0,009	0,009	0,013		<0,01	0,012	0,009
MnO	0,082	0,16	0,11	0,07		0,1	0,07	0,1
MgO	7,96	13,24	9,67	8,33	5,89	7,05	7,97	9,13
CaO	13,13	18,39	14,83	16,67	10,93	9,38	13,6	15,08
Na2O	0,16	0,22	0,17	0,17		2,81	0,4	0,23
K2O	0,07	0,18	0,1	0,06		0,5	0,09	0,1
P2O5	0,1	0,26	0,15					0,15
F	0,05	0,003	0,036	0,008			0,008	0,028
Cl		0,07	0,07					0,07
CO2	0,21		0,21					0,21

Таблица 1.1 Средний химический состав медистых балансовых руд