Обогащение полезных ископаемых. Учебное пособие для выполнения домашнего задания

№ 4244 М И Н И С Т Е РС Т В О Н АУ К И И В ЫС Ш Е ГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра обогащения и переработки полезных ископаемых и техногенного сырья

В.А. Игнаткина

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Учебное пособие для выполнения домашнего задания

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета

Москва 2020

УДК 622.7 И26

Р е ц е н з е н т д-р техн. наук, проф. В. В. Морозов

Игнаткина В. А.

И26 Обогащение полезных ископаемых : учеб. пособие для выполнения домашнего задания / В. А. Игнаткина. – М. : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2020. – 87 с.

ISBN 978-5-907226-87-6

Самостоятельная работа студентов в форме выполнения домашнего задания позволяет закрепить знания по дисциплине «Обогащение полезных ископаемых», получить умения расчета схем дробления и обогащения на примере флотации, выбора и расчета основного оборудования рудоподготовки, навыки расчетов баланса ценного компонента.

Учебное пособие предназначено для организации самостоятельной работы по дисциплине «Обогащение полезных ископаемых» для студентов направления подготовки 21.05.04 «Горное дело», может быть использовано для организации самостоятельной работы студентов в области переработки минерального сырья направления подготовки 22.03.02, 22.04.02 «Металлургия».

УДК 622.7

3

4

Предисловие

Ухудшение минерально-сырьевой базы способствует повышению роли процессов обогащения при подготовке сырья к металлургической переработке. В обогащении рудоподготовка состоит из дробления, технологическое назначение которого состоит в уменьшении кусков руды после добычи открытым или подземным способом, и измельчения, основное технологическое назначение которого состоит в раскрытии минеральных ассоциаций перед операциями обогащения или гидрометаллургии.

Выполнение самостоятельной работы позволяет получить умение расчета производительности корпусов обогатительной фабрики, выбора оборудования в зависимости от режима работы оборудования.

Специалист в области переработки твердых полезных ископаемых должен уметь выбирать и рассчитывать оборудование рудоподготовки. Учебное пособие позволяет получить навык расчета простых схем обогащения на примере флотации. Этим целям служит выполнение домашнего задания.

5

1 Определение производительности обогатительной фабрики

1.1 Факторы, влияющие на выбор производительности обогатительной фабрики

Традиционно обогатительная фабрика связана с рудником, где производится добыча полезного ископаемого, и металлургическим заводом; с рудника фабрика получает сырье, а завод – потребитель ее готовой продукции. Производительность проектируемой фабрики зависит в основном от производительности рудника, определяется запасами месторождения, а также потребностью в товарных минеральных концентратах.

Принимаем запасы полезного ископаемого в месторождении Qм, годовую производительность предприятия (рудника, обогатительной фабрики) Qп, следовательно, продолжительность эксплуатации месторождения Т определяется по формуле

При проектировании рудников и обогатительных фабрик обычно выбирается такая производительность, чтобы срок существования предприятия был не менее 30…50 лет. В особых случаях при ограниченных запасах месторождения и дефицитном сырье допускается уменьшение срока существования до 10…15 лет.

1.2 Расчет производительности корпусов обогатительной фабрики

Под производительностью обогатительной фабрики понимается производительность ее главного корпуса, корпуса, в котором располагаются отделение измельчения и отделение обогащения либо находится только отделение обогащения, если существует отельный корпус самоизмельчения.

Годовая производительность фабрики по исходному сырью определяется по формуле

6

где Qф – годовая производительность обогатительной фабрики по сырью, т;

Qз – годовая производительность металлургического завода по металлу, т;

b – содержание полезного компонента в готовом продукте металлургического завода;

a – содержание полезного компонента в исходном сырье, поступающем на обогатительную фабрику;

eф – извлечение полезного компонента на фабрике в концентрат;

eз – извлечение полезного компонента при переработке концентрата на металлургическом заводе;

a, b, e– в формуле даны в долях единицы по отношению к сухому веществу.

1.2.1 Режим работы корпусов обогатительной фабрики

Производительность корпусов рудоподготовки и главного корпуса различаются, что определяется различным режимом работы корпусов, логистикой доставки руды в главный корпус – наличием склада крупнодробленой, мелкодробленой руды, типом оборудования корпуса дробления и отделения измельчения. Для предварительной оценки производительности корпусов по оборудованию целесообразно применять методику института «Механобр» [1].

Основные термины. Машинное время tм – расчетное время работы оборудования при полной производительности, ч/год.

Время принятого режима tк – расчетное (календарное, рабочее) время обслуживания оборудования технологическим персоналом в году. При непрерывном режиме работы корпуса tк = 365 ∙ 24 = 8760, ч.

Коэффициент использования оборудования во времени (Kв, доли единиц) определяется как отношение машинного времени к календарному:

Kв = tм . tк

Коэффициент использования оборудования Kв зависит от многих условий: качества и надежности оборудования; способа ремонта; числа установленных агрегатов; межремонтных сро-

7

ков, определяемых условиями работы оборудования; крепости перерабатываемой руды.

При выборе рудоподготовительного оборудования важное значение имеют физико-механические свойства руды. Классическим приемом учета физико-механических свойств руды является применение шкалы М. М. Протодьяконова, согласно которой по крепости руды классифицируются на весьма твердые, твердые, средней твердости и мягкие (таблица 1.1).

Таблица 1.1 – Показатели крепости руды

В настоящее время для определения физико-механиче- ских свойств руды инжиниринговыми компаниями применяются специальные стенды и методики для определения энергии, затрачиваемой на разрушение руд.

1.2.2 Производительность корпуса крупного дробления, корпуса среднего и мелкого дробления

Отделения крупного дробления стремятся располагать как можно ближе к руднику. Обычно руда подается самосвалами или железнодорожным транспортом. При значительном удалении рудника от обогатительной фабрики, что обычно бывает при расширении минерально-сырьевой базы, применяют крупное дробление на борту карьера и радиометрическую сепарацию для выведения в отвальные хвосты горной породы с минимальными потерями целевого металла, что в большинстве случаев позволяет сократить массу перевозимой руды с одновременным увеличением исходного содержания целевых компонентов.

На территории фабрики может предусматриваться склад крупнодробленой руды, позволяющий для цеха среднего и мелкого дробления выбрать режим работы независимо от графика подачи руды. В таблицах 1.2 и 1.3 приведены режимы работы дробилок крупного, среднего и мелкого дробления.

8

Таблица 1.2 – Режим работы дробилок крупного дробления

Примечание. Для руд другой крепости Kв = а ∙ Kв, для мягких руд а = 1,05…1,08; для крепких руд а = 0,95; для весьма твердых а = 0,90.

Таблица 1.3 – Режим работы дробилок среднего и мелкого дробления

Примечание. Для руд другой крепости Kв = а ∙ Kв, для мягких руд а = 1,05…1,08; для крепких руд а = 0,95; для весьма твердых а = 0,90.

Часовая производительность корпуса крупного дробления и корпуса среднего и мелкого дробления, т/ч, рассчитывается по годовой производительности фабрики с учетом механических свойств руды и продолжительности работы корпусов:

где Qо.др – часовая производительность оборудования соответствующего корпуса дробления, т/ч;

Qф.г – годовая производительность фабрики, т/год; tк – расчетное (рабочее) время (см. таблицы 1.2, 1.3); tм – машинное время, ч/год (см. таблицы 1.2, 1.3);

Kв – коэффициент использования оборудования (см. таблицы 1.2, 1.3);

9

Kн – коэффициент неравномерности питания, принимают 0,98 при наличии автоматического регулирования загрузки склада и 0,95 во всех других случаях.

1.2.3 Производительность главного корпуса

Расчетная часовая производительность главного корпуса, т/ч, определяется по формуле

где Qф.ч – расчетная часовая производительность главного корпуса фабрики, т/ч;

Qф.г – годовая производительность фабрики (главного корпуса), т/год;

tк – расчетное (календарное, рабочее) время.

Часовая производительность оборудования главного корпуса, т/ч, определяется по формуле

где Qгл.к – часовая производительность оборудования измельчения главного корпуса фабрики, т/ч;

Qф.г – годовая производительность фабрики (главного корпуса), т/год;

tк – расчетное (рабочее) время (таблица 1.4);

Kв – коэффициент использования оборудования (см. таблицу 1.4);

Kн – коэффициент неравномерности питания, принимают 0,98 при наличии автоматического регулирования загрузки склада и 0,95 во всех других случаях.

В таблице 1.4 приведен режим работы измельчительного оборудования.

По абсолютному значению расчетная часовая производительность главного корпуса меньше, чем часовая производительность корпуса по измельчительному оборудованию.

10