Обогащение полезных ископаемых решение практических задач. Учебное пособие

Определить: gк, Aхвd . Решение

1.  Нарисуем схему обогащения рядового угля (рис.  2.2).

Рис.  2.2. Схема обогащения рядового угля

2.  Используя уравнение материального баланса и баланса по компоненту, рассчитаем зольность рядового угля A0:

Q0 =Q1 +Q2 +Q3;

Q0 A0d =Q1 A1d +Q2 A2d +Q3 A3d;

3.  Из уравнения материального баланса рассчитаем выход концентрата:

21

γ0 = γк +γхв =100 %;

γк =100– γхв =100–20 =80 %.

4.  Используя уравнение баланса по компоненту для схемы обогащения рядового угля

γ0 A0d = γк Aкd +γхв Aхвd ,

рассчитаем зольность хвостов обогащения:

Рассчитанные показатели обогащения нанесём на схему и запишем ответ.

Ответ: gк = 80 %; Aхвd = 60 %.

Контрольные вопросы

1.  Запишите уравнение материального баланса обогащения медной руды с получением медного концентрата и отвальных хвостов.

2.  Чему равно количество угольного концентрата q, т/ч, производимого обогатительной фабрикой в примере  2.3?

3.  Учитываются ли в технологическом балансе потери руды и компонента в производственном процессе?

4.  Какую информацию содержит таблица баланса металла при обогащении руды?

5.  Для каких периодов времени составляется технологический баланс на обогатительной фабрике?

22

3.  РАСЧЁТ КАЧЕСТВЕННОКОЛИЧЕСТВЕННОЙ СХЕМЫ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО

Обогащение полезных ископаемых проводят по технологическим схемам, включающим разные операции обогащения – основные, перечистные и контрольные.

Восновной операции обогащения в концентрат извлекают основное количество ценного компонента (> 60 %), но получают черновой концентрат, качество которого по массовой доле ценных компонентов и примесей невысокое.

Черновой концентрат направляют в перечистную операцию обогащения, в результате которой происходит повышение его качества до товарного концентрата.

Хвосты обогащения направляют на контрольную операцию обогащения, необходимую для снижения потерь ценных компонентов с отвальными хвостами.

Взависимости от технологии обогащения схема обогащения полезного ископаемого может содержать несколько перечистных и контрольных операций обогащения. На рис.  3.1 показаны операции основной, перечитной и контрольной флотации в схеме флотации руды, при этом промпродукты (хвосты перечистной

иконцентрат контрольной флотации) возвращают в операцию основной флотации.

Измельчённая руда (пульпа)

1

9

Основная флотация

Рис.  3.1. Операции флотации в схеме флотации руды

23

Более того, операции обогащения можно отнести к разделительным операциям и операциям смешения. В результате разделительной операции получают два и более продуктов, а в результате операции смешения наоборот – из двух или нескольких продуктов получают один. Существующие схемы обогащения полезных ископаемых могут содержать десятки операций обогащения, продукты разделения и смешения.

Расчёт качественно-количественной схемы обогащения руды сводится к расчёту количественных и качественных показателей обогащения руды по известным исходным данным. В качестве исходных данных для расчёта могут быть приняты массовые доли компонента в продуктах обогащения каждой операции и схемы в целом, полученные в результате балансового опробования продуктов обогащения на действующей обогатительной фабрике, извлечение компонента в концентрат и др. [12].

Сначала определяют число исходных показателей, необходимых для расчёта схемы [12]:

гдеnк – число компонентов;

nр – число продуктов разделения; nо – число операций разделения.

В свою очередь nк = 1 + m, где m – число дополнительных компонентов (для расчёта баланса только по твёрдому принимается m = 0 и nк = 1; для монометаллической руды, для которой расчёт проводится по твёрдому и по одному компоненту (металлу), m = 1 и nк = 2; для медно-цинковой руды расчёт проводится по твёрдому, по меди и цинку, поэтому m = 2 и nк = 3).

Затем рассчитывают число исходных показателей, которые относятся к продуктам обогащения [12]:

После этого для каждой операции, входящей в схему обогащения полезного ископаемого, и схемы в целом составляют уравнение материального баланса и баланса по ценному компоненту.

Рассмотрим пример расчёта качественно-количественной схемы флотации (см. рис.  3.1).

24

1.  Рассчитаем число исходных показателей по формулам (3.1) и (3.2):

Nи =2(1+6–3)–1=7;

Nп =2(6–3)=6.

2.  По данным действующей фабрики принимаем производительность по руде Q1 = 800 т/ч, а массовые доли ценного металлаврудеипродуктахфлотацииa=1%,b2 =15%,b3 =0,4%,

b4 = 20 %, b5 = 2 %, b6 = 0,7 %, b7 = 0,2 %.

3.  Запишем уравнение материального баланса и баланса металла для схемы в целом, учитывая, что в схему поступает измельчённая руда, а выходит концентрат и хвосты:

γ1 = γ4 +γ7;γ1α = γ4β4 +γ7β7.

Выразим из уравнения материального баланса выход для γ7 и подставим в уравнение баланса металла:

γ7 = γ1 −γ4;γ1α = γ4β4 +(γ1 −γ4 )β7.

Выход хвостов обогащения найдём из уравнения материального баланса:

γ7 =100–4,04 =95,96 %.

4.  Составим уравнения материального баланса и баланса

25

После этого из уравнения материального баланса рассчитываем выход концентрата основной флотации g2:

γ2 =4,04 +1,55 =5,59 %.

5.  Аналогично составляем уравнения технологического баланса для операции контрольной флотации:

γ3 = γ6 +γ7;γ3β3 = γ6β6 +γ7β7,

и, подставив выражение для g3 в уравнение баланса металла, рассчитаем выход концентрата контрольной флотации:

Выход хвостов основной флотации найдём из уравнения материального баланса:

γ3 =63,97 +95,96 =159,93 %.

6.  Проверим схождение технологического баланса для операции основной флотации:

γ9 = γ2 +γ3;γ9β9 = γ2β2 +γ3β3,

и продуктов смешения:

γ9 = γ1 +γ8;γ9β9 = γ1α+γ8β8;

γ8 = γ5 +γ6;γ8β8 = γ5β5 +γ6β6.

После подстановки выражений для продуктов смешения в уравнение материального баланса и баланса металла основной флотации получим уравнения для проверки технологического баланса операции основной флотации:

γ1 +γ5 +γ6 = γ2 +γ3;γ1α+γ5β5 +γ6β6 = γ2β2 +γ3β3.

7.  Используя выражение для расчёта выхода продукта обогащения, рассчитываем количество производимого продукта Qi, т/ч, в каждой операции флотации:

26

Qi = γiQ1 , 100 %

гдеQi – количество i-го продукта, т/ч; gi – выход i-го продукта, %.

8.  Используя уравнение связи между основными показателями обогащения, рассчитываем извлечение металла в каждый продукт флотации:

9.  Проводим проверку баланса по извлечению металла. Для основной флотации:

ε1 +ε5 +ε6 =ε2 +ε3; 100 +3,1+44,8 =83,9+64,0;

147,9 =147,9.

Для перечистной флотации:

ε2 =ε4 +ε5; 83,9 =80,8 +3,1; 83,9 =83,9.

Для контрольной флотации:

ε3 =ε6 +ε7; 64,0 =44,8 +19,2; 64,0 =64,0.

Для схемы флотации в целом:

ε1 =ε4 +ε7; 100 =80,8 +19,2; 100 =100.

Результаты расчётов качественно-количественной схемы флотации представляем в виде табл.  3.1 и табл. баланса металла (табл.  3.2).

Аналогично рассчитывают схемы обогащения руд, содержащие операции гравитационного, магнитного и электрического обогащения полезных ископаемых.

27

Таблица  3.1

Результаты расчёта качественно-количественной схемы флотации

Таблица  3.2

Баланс металла

28

Контрольные вопросы

1.  Какие результаты балансового опробования необходимы для расчёта технологического баланса обогащения руды на обогатительной фабрике?

2.  Какие данные нужны для расчёта выхода продукта смешения?

3.  Какие данные нужны для расчёта содержания компонента (металла) в продукте смешения?

4.  Как определить необходимое число исходных показателей для расчёта качественно-количественной схемы обогащения монометаллической руды?

5.  Как определить число исходных показателей, необходимое для расчёта качественно-количественной схемы обогащения полиметаллической руды?

6.  Как проверить правильность расчёта качественно-коли- чественной схемы обогащения полезного ископаемого?

7.  Каково назначение основной операции обогащения полезного ископаемого?

8.  Каково назначение перечистной операции обогащения полезного ископаемого?

9.  Каково назначение контрольной операции обогащения полезного ископаемого?

10.  К какой операции – разделения или смешения – можно отнести операцию основной флотации, представленную на рис.  3.1?

29

4.  ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ. ХАРАКТЕРИСТИКИ КРУПНОСТИ РУДЫ И ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ

Полезные ископаемые, поступающие на обогатительную фабрику, состоят из кусков разной крупности. В процессе обогащения руды её крупность, как правило, уменьшается. При этом в зависимости от операции обогащения под крупностью руды понимают разные показатели – крупность максимального куска руды, средний или средневзвешенный диаметр кусков руды, номинальную крупность, содержание готового класса крупности и др. [1, 13].

Классом крупности называют совокупность кусков руды или зёрен минералов, которая ограничена верхним и нижним пределами крупности. Наиболее полную информацию о крупности руды и продуктов её обогащения можно получить из анализа гранулометрического состава руды – массового содержания в руде (продуктах) разных классов крупности.

Гранулометрический состав служит важной характеристикой руды, он влияет на технологию и показатели обогащения. В процессе переработки руды гранулометрический состав может изменяться. Например, в результате операций дробления и измельчения содержание мелких классов в руде увеличивается, а крупных снижается, после грохочения и классификации получают продукты разной крупности. Также предъявляются требования к гранулометрическому составу товарных концентратов.

Среди способов определения гранулометрического состава выделяют ситовой анализ (для материала крупностью 0,04…25 мм), заключающийся в рассеве руды на стандартных ситах на классы крупности; седиментационный анализ (для материала крупностью 5…50 мкм), в основе которого лежит разделение материала на фракции по конечным значениям скорости падения частиц в воде; микроскопический анализ (для материала крупностью от долей микрометра до ~50 мкм), при котором крупность частиц руды и минералов измеряют

30