Комплексное использование сырья и утилизация отходов. Сборник задач. Учебное пособие

Найдем, какому количеству железа это соответствует:

Ответ: массовая доля железа в руде 62 %.

Задача 2.

Сколько дисульфида железа FeS2 (%, мас.) содержится

Решение. Определим массовую долю серы в FeS2:

В этой формуле Ar(S) – относительная атомная масса серы, Mr(FeS2) – относительная молекулярная масса FeS2. Множитель 2 в числителе показывает, что в FeS2 содержится 2 атома S.

Рассмотрим колчедан массой 100 кг. Если массовая доля серы в нем равна 42 % (по условию), то в 100 кг колчедана будет 42 кг серы. Это позволяет найти массовую долю FeS2 в при-

родном колчедане:

Ответ: 78,75 %.

11

Задача 3.

Вычислите процентное содержание фторапатита 3Ca3(PO4)2·CaF2 и примесей в хибинской руде, если, по дан-

ным анализа, в ней содержится 32 % мас. P2O5.

Решение. Определим массовую долю P2O5 во фторапатите:

Здесь Мr(3Ca3(PO4)2 · CaF2) и Мr (Р2О5) – относительные молеку-

лярные массы фторапатита и Р2О5.

В 100 кг руды будет содержаться 32 кг Р2О5 (подробнее, см. задачу 1 и 2). Зная массовую долю Р2О5 в апатите найдем, сколько фторапатита будет содержаться в руде:

Если мы брали для рассмотрения 100 кг руды, то эта масса фторапатита будет составлять 76,2 %.

Значит, примесей будет 100 – 76, 2 = 23,8 %.

Ответ: содержание фторапатита 76,2 %, содержание при-

месей 23,8 %.

Задача 4.

Сколько тонн бурого железняка потребуется для выплавки 5000 т чугуна, содержащего 92 % мас. железа? По аналитическим данным, бурый железняк сдержит 80 % мас.

лимонита 2Fe2O3 · 3H2O.

Решение. Определим содержание железа в 5000 т чугуна: в 100 т чугуна содержится 92 т железа Fe,

в 5000 т чугуна – х т железа Fe.

x = 50010092 = 4600 т.

12

Зная количество чистого железа, определяем количество лимонита, в котором содержится 4600 т железа. Аналогично примерам, описанным в задачах 1 – 3, находим, что массовая доля железа в лимоните ω(Fe)2Fe2O3·3H2O равна 0,60 или 60 %. Значит, 4600 т железа будут содержаться в 4600/0,60 = 7667 т лимонита.

По условию задачи бурый железняк содержит 80 % лимонита, следовательно, бурого железняка потребуется

7667/0,80 = 9583 т.

Ответ: необходимо 9583 т бурого железняка.

Задача 5.

Сколько серной кислоты с массовой долей 68 % потребуется для переработки 125 т природного фосфорита, если содержание фосфата кальция Ca3(PO4)2 в нем после флотационного обогащения составляет 92 % мас.

Решение. Определим, сколько тонн фосфата кальция содержится в 125 т руды:

в 100 т фосфорита содержится 92 т фосфата кальция, в 125 т фосфорита – х т фосфата кальция.

x =12510092 =115 т.

Зная молярную массу Ca3(PO4)2 определяем, что 115 т Ca3(PO4)2 соответствуют 371 кмоль этого вещества. Реакция образования суперфосфата из фосфорита протекает по уравнению:

Ca3(PO4)2+2H2SO4+2H2O=Ca(H2PO4)2H2O+2(CaSO40,5H2O).

13

Для разложения 371 кмоль Ca3(PO4)2 необходимо 2 371 = = 742 кмоль H2SO4 (по уравнению реакции). Это соответствует 72 716 кг H2SO4 с массовой долей 100 %. Рассчитаем массу серной кислоты с массовой долей 68 %:

Ответ: 106,9 т серной кислоты, содержащей 68 % мас. H2SO4.

Задача 6.

На обогатительной фабрике флотации подвергается руда, содержащая 1,3 % мас. меди. При флотации 1 т руды получается 110,5 кг концентрата, содержащего 9,6 % мас. меди. Определите выход концентрата и степень извлечения полезного компонента (меди).

Решение. По формуле (1) найдем выход концентрата:

ηК = 110,51000 = 0,115 или11,5 %.

Для расчета степени извлечения полезного компонента (меди) по формуле (2) нам необходимо знать массы меди в сырье и концентрате:

m(Cu)руда = ω(Cu)руда m(руды) = 0,0131000 = 13 кг, m(Cu)конц = ω(Cu)конц m(конц) = 0,096110,5 = 10,6 кг,

Хu (Сu) = m(Cu)конц = 10,6 = 0,815 или 81,5 %. m(Cu)руда 13

Ответ: выход концентрата 11,5 %; степень извлечения меди 81,5 %.

14

Задача 7.

При флотации 3 т медной руды, содержащей 5 % мас. сульфида меди CuS, получено 200 кг концентрата, содержащего 30 % меди. Определите степень обогащения сырья.

Решение. Определять степень обогащения сырья будем по формуле (3). Для этого нам необходимо знать массовые доли меди в исходной руде и концентрате.

Массовая доля меди в концентрате известна. Найдем массовую долю меди в руде ω(Cu)руда :

m(Cu)руда = ω(Сu)CuS m(CuS)руда = 0,67 150 кг =100,5 кг,

ω(Cu)руда = m(Cu)m(рудыруда) = 100,53000 = 0,0335 или 3,35 %.

Посчитаем степень обогащения сырья:

ХО = 3,3530 =9 (раз).

Ответ: степень обогащения сырья равна 9.

Задача 8.

Определите количество флотируемой руды (в т) и процентное содержание металла в руде, если выход концентрата равен 5,5 %, количество полученного концентрата 275 кг; степень извлечения металла из руды составляет 85 %; содержание металла в концентрате 95 кг.

Из формулы (2) выражаем mKC –массу металла в руде:

15

mKС = mKК = 95 =111,8 кг. Хu 0,85

Массовую долю металла в руде находим следующим образом:

ω (Me)руда = m(mрудыKC ) = 111,85000 = 0,022 или 2,2 %.,

Ответ: масса флотируемой руды 5 т; содержание металла в руде 2,2 %.

Задачи для самостоятельного решения

1.При обогащении 8,0 т медной (сульфидной) руды, содержащей 1,6 % мас. меди, получено 400 кг концентрата, содержащего 24 % мас. меди. Определите степень извлечения меди и степень обогащения сырья.

2.При обогащении 6 т руды, содержащей 2 % мас. цинка, получено 350 кг концентрата, содержащего 25 % мас. цинка. Определите выход концентрата, степень извлечения цинка и степень обогащения сырья.

3.При флотации свинцовой руды, содержащей 1,3 % мас. свинца, получено 380 кг концентрата, содержащего 18 % мас. свинца. Выход концентрата равен 5,5 %. Определите количество флотируемой руды, степень извлечения свинца, степень обогащения сырья.

4.Магнитный сепаратор горно-обогатительного предприятия перерабатывает в час 160 т измельченного титаномагнетита. При этом получается магнитный продукт с выходом 38,1 % и степенью извлечения железа 72,1 %. Массовая доля железа в руде 16,9 %, а в продукте – 32 %. Определите массу концентрата и массу отходов, а также массовую долю железа в них.

5.Из 100 т полиметаллической руды было получено

2240 кг медного концентрата (степень обогащения сырья 35,7 %), и 84 кг молибденового концентрата (степень обогащения сырья 8,33 %). Массовые доли меди и молибдена в кон-

16

центратах равны соответственно 25 и 50 %. Определите выход медного концентрата, выход молибденового концентрата и степень извлечения металлов.

6. Белая глина, в составе которой 44,5 % мас. SiO2 и

3,31 % мас. Al2O3, предназначенная для получения тонкой керамики, подвергалась отмучиванию. После обогащения массовая доля SiO2 повысилась на 3,37 %, а Al2O3 – на 4,82 %. Оп-

ределите массовую долю минерала каолина Al2O3·2SiO2·2H2O в концентрате. Насколько сократилось содержание примесей

врезультате обогащения?

7.На некоторых обогатительных предприятиях действуют установки для обогащения угля в тяжелых средах со следующими показателями: производительность установки 250 т/ч сырья и 150 т/ч концентрата; зольность концентрата 20 % мас.; зольность сырья – 40 % мас. Определите массу концентрата; выход концентрата; степень извлечения угля; массу отходов и массовую долю угля в них.

8.Из 200 т полиметаллической руды было получено 5620 кг медного концентрата. Степень обогащения сырья при этом составила 27,8 %. Также было получено 189 кг молибденового концентрата (степень обогащения 10,22 %). Массовые доли

меди и молибдена в концентратах равны соответственно 50 и 75 %. Определите выход медного концентрата, выход молибденового концентрата и степень извлечения металлов.

9.При флотации медной руды, содержащей 1,5 % мас. меди, получено 420 кг концентрата, содержащего 21 % мас. меди. Выход концентрата равен 6,7 %. Определите количество флотируемой руды, степень извлечения меди, степень обогащения сырья.

10.Белая глина, в составе которой 47,8 % мас. SiO2 и 5,61 % мас. Al2O3, предназначенная для получения тонкой ке-

рамики, подвергалась отмучиванию. После обогащения массовая доля SiO2 повысилась на 4,22 %, а Al2O3 – на 4,82 %. Оп-

ределите массовую долю минерала каолина Al2O3·2SiO2·2H2O

17

в концентрате. Насколько сократилось содержание примесей

врезультате обогащения?

11.В пустых квадратах схемы (рис. 2) напишите названия продуктов, которые получают при комплексной переработке апатито-нефелиновых руд. С помощью стрелок покажите генетическую связь получаемых продуктов. Какие вещества используются дополнительно для их получения?

Рис. 2.

12. На основе схемы комплексного использования сырья (рис. 3) определите, какой вид его необходимо взять, чтобы осуществить процессы, указанные в схеме, и в результате получить три целевых продукта.

18

16. Выполните схему грохочения от «крупного к мелкому» на качающемся грохоте с несколькими ситами. При этом получаются следующие классы кусков диаметрами: а) -30, +15; -15, +4; -4, +1 (три класса «просева») и +30 мм (неотсеянный остаток на верхнем сите – «отсев»); б) +5; -5, +3; -3, +1; и -1 мм; в) +60; -60, + 30; -30, +5; -5, +1 мм. На схеме укажите число сит и размеры их ячеек.

17.Определите выход концентрата, степень извлечения меди и степень обогащения сырья, если при обогащении руды массой 5 т, содержащей 1,5 % мас. меди, получается 200 кг концентрата, содержащего 25 % мас. меди. Составьте материальный баланс процесса подготовки сырья.

18.Составьте технологическую схему подготовки к переработке апатито-нефелиновой руды с массовой долей апатита 0,44, нефелина 0,46 и других минералов в виде кусков размером

20-30 см с примесью 10 % мас. мелочи (диаметр частиц 0,5- - 1 см). Схема должна включать грохочение, измельчение в три ступени (с грохочением после каждой из них и возвращением неизмельченной части на повторное измельчение), флотацию для получения апатитового концентрата (с содержанием апатита 97 % мас.), повторную флотацию, получение «хвостов» с образованием нефелинового концентрата (с содержанием нефелина 90 % мас.). Аппараты на схеме изобразите прямоугольниками, соедините их линиями со стрелками, укажите названия этих аппаратов, покажите перемещение сырья и продуктов его переработки.

19.По данным задачи 18 определите выход концентрата, степень обогащения и извлечения, если из руды массой 1 т получили апатитовый концентрат массой 410 кг и нефелиновый концентрат массой 392 кг. Установите тип флотации.

20.Определите степень извлечения и степень обогащения сырья, если при обогащении медной сульфидной руды массой 10 т с массовой долей меди 0,015 получается концентрат массой 400 кг с массовой долей меди 0,30. Составьте материальный баланс процесса подготовки сырья.

20