Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1.Разработка технологической схемы и реагентного режима флотации

1.1 Флотационные свойства данных минералов.

1.1.1 Флотационные свойства сульфидных минералов

1.1.2 Флотационные свойства несульфидных минералов

1.2 Характеристика основных реагентов-собирателей

1.3 Характеристика основных флотационных реагентов-модификаторов

2.Разработка реагентного режима флотации

3.Разработка системы автоматического контроля и дозирования флотационных реагентов.

3.1 Автоматический контроль и регулирование концентрации реагентов в пульпе

3.2 Описание основного оборудование флотационного передела

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Флотация является основным технологическим процессом обогащения многих полезных ископаемых. В настоящее время только в России работают сотни обогатительных фабрик, на которых флотируют руды цветных, редких и черных металлов, каменные угли, фосфатные руды, серу, полевой шпат, борные руды, плавиковый шпат, калийные соли и другие полезные ископаемые. Для многих руд, особенно руд цветных и редких металлов, нет другого технологического процесса обогащения, который был бы в состоянии конкурировать с флотацией.

Флотация представляет собой метод обогащения полезных ископаемых, основанный на различии физико-химических свойств поверхности минералов, выражающемся в различной способности минералов смачиваться водой. Находясь в тонкоизмельченном состоянии в водной среде, частицы одних минералов не смачиваются водой, а прилипают к содержащемся в воде пузырькам воздуха и всплывают на поверхность, в то время как частицы других минералов смачиваются водой и тонут в ней или находятся во взвешенном состоянии.

Флотационную способность минералов, т. е. степень смачиваемости минералов водой, можно изменять искусственно, обрабатывая их поверхность флотационными реагентами.

Флотационными реагентами называются химические вещества, которые вводятся в пульпу с целью регулирования и управления флотационным процессом. Они создают условия для избирательной флотации минералов, т. е. отделения полезных минералов друг от друга и от минерала пустой породы, а также обеспечивают насыщение пульпы прочными воздушными пузырьками, необходимыми для всплытия на поверхность флотируемых минеральных частиц.

Ассортимент флотационных реагентов, применяемых в настоящее время для флотации руд, весьма разнообразен. Среди них встречаются органические и неорганические вещества, естественные продукты и синтетические соединения, хорошо растворимые и не растворимые в воде.

Первоначально процесс флотации возник в виде масляной флотации, осуществляемой путем введения в пульпу большого количества масла, плотность которого меньше плотности воды. Частицы минералов, не смачиваемых водой, прилипают к всплывающим в воде каплям масла и скапливаются в слое на поверхности пульпы. Частицы минералов, смачиваемых водой, не прилипают к каплям масла и остаются в пульпе. В настоящее время для обогащения руд этот процесс не применяется.

Ни один из существующих методов обогащения полезных ископаемых не может конкурировать с флотацией, как наиболее универсальным и совершенным способом обогащения. В настоящее время список флотируемых минералов включает в себя практически все минералы, извлекаемые в промышленности при переработки минерального сырья.

В курсовой работе мы рассмотрим только наиболее распространенный в практике обогащения руд процесс пенной флотации, в котором для разделения минералов используется граница раздела вода-воздух, а также укажем некоторые новые направления в развитии флотационного процесса.

1.Разработка технологической схемы и реагентного режима флотации

1.1Флотационные свойства данных минералов

1.1.1Флотационные свойства сульфидных минералов

Большая ценность многих сульфидных руд определяется не только присутствующими в них сульфидов цветных металлов, но и наличием в них таких ценных минералов, золото серебро, кадмий, индий, рений, селен, теллур, таллий, сера (в виде пирита и пирротина). В связи с этим при флотации сульфидных руд весьма важное значение приобретает задача наиболее полного выделения из руды полезных компонентов в продукты, приемлемые по составу для дальнейшей переработки. В слабоокисленном состоянии сульфиды отличаются высокой флотационной способностью и их отделение от минералов пустой породы осуществляется легко [2]. Наиболее распространенный сульфидный минерал - пирит.

Пирит FeS2 . Его флотационные свойства зависят от генезиса минералов, определяющую физико-химическую неоднородность кристаллической решетки, различное соотношение серы и железа, наличие примесей и другое. Часто содержит золото, серебро, медь, кобальт, никель, которые увеличивают его ценность и присутствуют в виде тонких включений, изоморфных примесей или твердого раствора. В кристаллической решетке пирита ионы серы расположены в местах, легкодоступных действию кислорода, что является одной из причин его быстрой окисляемости. Наиболее эффективно пирит флотируется ксантогенатами и дитиофосфатами в слабокислой и нейтральной среде при рН 6-7. Наиболее распространенным подавителем пирита является известь, цианид, особенно при рН>7.

Практически наиболее важным депрессором пирита является известь ввиду ее дешевизны и доступности. Установлено, что депрессирующее действие оказывают при этом не только гидроксильные, но и кальциевые ионы. Последние с продуктами окисления сульфидов в щелочной среде образуют пленки сульфата кальция, образованию которых на поверхности пириту способствует высокая концентрация сульфат-ионов (возникающих при окислении пирита), особенно вблизи поверхности минерала [2].

Слабоокисленный пирит принадлежит к наиболее легкофлотируемым сульфидам. Его можно флотировать сульфгидрильными собирателями, жирными кислотами и мылами.

Активизируется пирит в кислой среде, когда избыточная щелочность нейтрализуется подачей кислоты или отмывается в сгустителе и гидроциклоне [4].

Тетрадимид Bi2Te2S. В некоторых рудах теллур и висмут присутствует не как примесь, а как самостоятельный минерал тетрадимид. В условиях коллективной флотации тетрадимид достаточно полно переходят в концентраты, однако при обжиге они практически полностью теряются. Извлечение теллура и висмута из коллективного концентрата в отдельный продукт можно осуществить селективной флотацией с активацией тетрадимида медным купоросом и депрессией остальных сульфидов цианидом натрия.

1.1.2 Флотационные свойства несульфидных минералов

Магнетит Fe3O4 - легко флотируются жирными кислотами и мылами, лучше всего в слабокислой среде. Известно 3 способа флотации железных руд: прямая анионная, обратная анионная и обратная катионная флотация. Прямая анионная флотация железных минералов проводится жирнокислотными собирателями (талловое масло).В качестве депрессоров минералов пустой породы используются жидкое стекло, кремнефтористый натрий. Обычно флотация ведётся в слабокислой среде при рН 5,5-6,5, создаваемом серной кислотой. Обратная анионная флотация, при которой в пену переходят минералы породы, проводится жирнокислотными собирателем (талловое масло) с использованием извести в качестве активатора породы (с едким натром или содой, рН 11-11,5). В качестве депрессора используется крахмал. Обратная катионная флотация проводится аминами при рН 7,5-9, создаваемом известью или содой. В качестве депрессора - крахмал.

Кварц SiO2 является предельно гидрофобным минералом. Неактивированный кварц, неспособный флотироваться без активации никакими анионными собирателями, активируется ионами железа, меди и других тяжелых металлов даже в условиях их ничтожной концентрации в пульпе, что позволяет ему полно флотировать при применении анионных оксигидрильных собирателей. Кварц при активации ионами тяжелых металлов не сульфидизируется и не флотируется сульфгидрильными собирателями. Кварц хорошо депрессируется жидким стеклом [1].

Слюда (мусковит) KAl[Al2Si3O10]•(OH) Благодаря особому строению кристаллической решетки, слюды представляют собой типичные слоистые минералы. При измельчении слюд расщепление чешуек происходит значительно легче, чем уменьшение размера в двух других направлениях. На обнаженных поверхностях вдоль плоскостей спаянности обнажаются связи, обуславливающие относительно небольшую гидратацию поверхности и достаточно высокую флотационную активность слюд. Неактивированные слюды плохо флотируются олеиновой кислотой. Введением свинцовых солей при низкой концентрации олеиновой кислоты можно флотировать слюды до начала полевого шпата. С. И. Митрофанов отмечает, что после кислотной обработки коллективного мусковит-сподуменного продукта олеат натрия флотирует мусковит. Гексадецилсульфат натрия при расходе 50-100 мг/л является хорошим собирателем для слюды при pH 4-6.

Флюорит CaF2 - довольно легко флотируется оксигидрильными собирателями: олеиновой кислотой, олеатом натрия, диалкилсульфосукцинатом натрия, алкилсульфатом. Максимальная сорбция собирателя и флотируемость минерала наблюдаются при рН 6. Жидкое стекло снижает адсорбцию анионного собирателя. Лимонная кислота депрессирует флотацию флюорита. Флюорит и кварц разделяются с применением катионного собирателя, причем при рН 1-3 флотируется флюорит, а при рН 11-14-кварц.

Таблица 1. Реагенты, применяемые при флотации минералов [4].

1.2 Характеристика основных реагентов-собирателей

Таблица 2.

Неионогенные собиратели

Катионные собиратели

Анионные (оксигидрильные) собиратели

Анионные (сульфгидрильные) собиратели

1.3 Характеристика основных флотационных реагентов-модификаторов

сульфидный минерал реагент флотация

Таблица 3.

Неорганические модификаторы флотации

Высокомолекулярные

2.Разработка реагентного режима флотации

Предложенная М. А. Эйгелесом классификация минералов по флотируемости позволяет сгруппировать их следующим образом (таблица 4).

Таблица 4.

Классификация минералов по флотируемости.

Самородное золото, а также сульфиды черных и редких металлов (пирит, пирротин, арсенопирит, антимонит, висмутин) и близкий к ним по флотационным свойствам тетрадимид легко флотируются сульфгидрильными собирателями.

Флиорит легко флотируется оксигидрильными собирателями без предварительной активации.

Оксиды железа (магнетит) флотируется без активации оксигидрильными собирателями, но значительно хуже, чем флюорит.

Кварц, ортоклаз и мусковит относятся к группе силикатов и алюмосиликатов. Многие из минералов этой группы флотируются анионными оксигидрильными собирателями. Иногда требуется предварительная активация, если на гранях или поверхностях разлома минерала не имеется достаточного количества катионов, способных образовывать с анионными собирателями трудно растворимые или прочные комплексные соединения. Такие минералы часто лучше флотируются катионными собирателями.

Слива классификатора поступает на коллективную флотацию сульфидных минералов. Для этого в качестве собирателя для сульфидных минералов подаётся амиловый ксантогенат для образования прочных труднорастворимых соединений с катионами тяжёлых металлов, а в качестве пенообразователя используется сосновое масло. В качестве активаторов сульфидных минералов используем медный купорос. Для создания оптимальной среды подаётся Na2CO3 (концентрация раствора 5-10%).

Доизмельченные сульфидные минералы поступают в следующую стадию флотации. Здесь в сильнощелочной среде (рН>9), созданной едким натрием, медный купорос будет депрессировать антимонит, для всех остальных он является активатором. В качестве собирателя используется бутиловый ксантогенат. Пенообразователь - Т-66. В камерный продукте остается антимонит, а остальные минералы идут на следующую стадию.

Тетрадимит-висмутиновая флотация. Пирит, пирротин, арсенопирит и золото хорошо депресируются цианидом, что позволяет с легкостью выделить тетрадимит и висмутин, активированные медным купоросом, в пенный продукт при рН>7,4 (создается содой). В качестве собирателя используют бутиловый ксантогенат, пенообразователь - сосновое масло.

Камерный продукт тетрадимит-висмутиновой флотации поступает на флотацию золота. Для осуществления селекции процесса можно использовать сернистый натрий для депрессии железосодержащих минералов (пирит, пирротин, арсенопирит), а для активации золота - Hg2(NO3)2·2H2O. Флотация происходит в щелочной среде рН=7-9 (Na2CO3), в качестве собирателя - бутиловый ксантогенат, вспениватель - ОПСБ.

Пирит-пирротиновая флотация. Соли аммония не защищают арсенотирита от депрессии известью, в то время как пирит может быть сфлотирован в сильнощелочной среде при загрузке пульпы 4-5 кг/т аммониевой соли. Для активации пирротина добавляем медный купорос. Собиратель - бутиловый ксантогенат, пенообразователь - ОПСБ.

Отделение пирита от перротина осуществляется в содовой среде в присутствии медного купороса: при рН=6,5-7 пирит флотируется этиловым ксантогенатом, а пирротин остается в хвостах. Пенообразователь - ОПСБ.

Хвосты коллективной флотации сульфидов отправляются на магнетитовую флотацию. Прямая анионная флотация проводится жирнокислотными собирателями (талловое масло). В качестве депрессоров минералов остальных минералов используется жидкое стекло. Обычно флотация ведется в слабокислой среде при рН = 5,5-6,5, создаваемой серной кислотой. В качестве пенообразователя применяются спирты.

Хвосты магнетитовой флотации отправляются на мусковит-ортоклаз-кварцевую флотацию с выделением флюорита в камерный продукт. Флотация проводится в кислой среде рН=4-6 с применением в качестве собирателя олеиновой кислоты, а в качестве пенообразователя - спирты. Активатор кварца, ортоклаза и мусковита - Pb(NO3)2, а флюорит депрессируется лимонной кислотой.

Мусковитная флотация. Гексадецилсульфат натрия при расходе 50 - 100 мг/т является хорошим собирателем для слюды при рН 4-6 (создается серной кислотой). Для депрессии кварца применяем цианид, а для ортоклаза сернистый натрий.

Отделения ортоклаза от кварца проводится с помощью катионных собирателей, после активации первого обработкой флористоводородной кислотой. Процесс проходит в кислой среде (рН = 2,1).

Принципиальная схема флотации данных минералов представлена на схеме 1. Эта схема включает принципиальную схему и реагентный режим флотации разделения сульфидных минералов черных и редких металлов с получением одноимённых концентратов, и принципиальную схему и реагентный режим флотационного извлечения в одноимённые концентраты несульфидных минералов, в том числе и породообразующих, из хвостов флотации сульфидных минералов.

3.Разработка системы автоматического контроля и дозирования флотационных реагентов

Схема системы автоматического контроля и дозирования ксантогената при флотации

Совершенствование режима флотации достигается в первую очередь осуществлением автоматического контроля и регулирования ионного состава жидкой фазы пульпы, регулированием составом продуктов и скорости взаимодействие реагентов на минеральной поверхности и в объеме пульпы, применением электрохимической, магнитной, ультразвуковой, термической обработки пульпы и растворов реагентов, использованием режимов скоростной, флокулярной флотации, пенной сепарации и др.

3.1 Автоматический контроль и регулирование концентрации реагентов в пульпе

Основной причиной, не позволяющей получать на обогатительных фабриках максимально возможные технологические показатели при флотации, является изменение вещественного состава перерабатываемых руд по общему содержанию в них металла, поглотительной способности минеральной поверхности всех компонентов руды по отношению к реагентам, содержание растворимых солей, примесей в промышленной воде

Принципиальная схема автоматического регулирования уровня пульпы в камерах флотационных машин.

и т. д. Изменения вещественного состава компенсируется изменением расхода реагентов.

Осуществляемое в настоящее время на многих предприятиях дозирование реагентов по производительности или объему пульпы является всего лишь средством упорядочения расхода реагентов на фабрике. Основанная на этом система автоматического регулирования расхода реагентов не учитывает изменений вещественного состава руды и поэтому не может быть достоверной. Система регулирования расходов реагентов по содержанию металлов в руде должна быть более эффективной. Однако надежность такой системы регулирования довольна низка, так как в ней не учитывается основная причина изменения расхода реагентов--изменение поглотительной сорбционной емкости минеральной поверхности всех компонентов измельченной руды по отношению к загружаемым реагентам.

3.2 Описание основного оборудование флотационного передела

Для флотационного обогащения созданы сотни машин и аппаратов, из которых лишь несколько десятков нашли широкое промышленное применение. Общее для всех современных конструкций флотационных машин - использование в качестве рабочего агента воздуха в виде мелких пузырьков, образуемых в пульпе тем или иным способом. Воздушные пузырьки минерализуются при непосредственном столкновении их с частицами, скольжении частиц по поверхности пузырьков, выделении пузырьков на поверхности частиц и сочетании этих способов. Относительная роль способов минерализации зависит от применяемых способов аэрации и конструкций флотационных машин.

Флотационные машины различаются по конструктивным признакам, способу аэрации и технологическому назначению. В большинстве случаев для их классификации за определяющий признак принимают способ аэрации.

По этому признаку флотационные машины могут быть разделены на следующие группы:

механические флотационные машины, в которых аэрация пульпы осуществляется вследствие засасывания воздуха из атмосферы мешалками различных конструкций;

пневмомеханические, обеспечивающие аэрацию пульпы сжатым воздухом, подаваемым в машину от вентиляторов, воздуходувок или компрессоров, диспергирование которого осуществляется мешалками или виброустройствами различной конструкции;

пневмогидравлические с самоаэрацией или принудительной подачей сжатого воздуха, в которых для диспергирования применяются различные гидравлические устройства;

пневматические с аэрацией пульпы сжатым воздухом, подаваемым через патрубки или пористые перегородки;

электрофлотационные машины с аэрацией жидкости пузырьками, выделяющимися при электролизе;

флотационные машины с изменяемым давлением, аэрация в которых обеспечивается вследствие выделения растворенных газов из пульпы при снижении давления над ней;

комбинированные флотационные машины, в которых пульпа аэрируется несколькими способами.

Аэрирующие устройства устанавливаются в емкостях корытного, колонного и камерного типов.

Флотационные машины корытного типа представляют собой ванну, вытянутую в длину. Исходная пульпа поступает с одного конца ее и выходит с другого в виде хвостов. Пену удаляют в желоба по всей длине ванны через ее боковые борта. Уровень пульпы регулируют скоростью разгрузки хвостов.

Флотационные машины колонного типа представляют собой вертикальные устройства круглого, прямоугольного или элипсовидного сечения. Концентрат удаляется с верхней, а хвосты-с нижней частей колонны; исходное питание поступает обычно в среднюю ее часть.

Флотационные машины камерного типа состоят из отдельных камер, в каждой из которых устанавливаются один или несколько аэраторов. В зависимости от способа продвижения пульпы из предыдущей камеры в последующую, машины подразделяются на камерные, прямоточные камерные или камерно-прямоточные.

В камерных машинах уровень пульпы регулируется в каждой камере. Пульпа из одной камеры в другую попадает через специальный разгрузочный карман. Образующийся в полости работающего импеллера небольшой вакуум обеспечивает возможность подсоса в аэратор промежуточных продуктов флотации. Благодаря этому в одной машине можно осуществить несколько технологических операций. Недостатки камерных машин - более сложный надзор из-за необходимости регулировки уровня пульпы в каждой камере; производительность флотомашины по потоку ограничена производительностью импеллера; непостоянство аэрации при колебаниях потока пульпы. В прямоточных камерных машинах, в которых пульпа течет по длине машины самотеком, уровень пульпы регулируется только в последней камере. Это исключает недостатки, присущие камерным машинам. Для прохода пульпы междукамерные перегородки по ширине всей камеры имеют большие отверстия, нижний уровень которых находится на уровне надимпеллерного диска, а верхний - на 300- 400 мм ниже уровня пульпы. Недостатком прямоточных машин является понижение уровня пульпы вдоль машины, из-за чего для каждой камеры устанавливается своя высота пенного порога и своя высота лопастей пеносъемника.

Камерно-прямоточные машины собираются из секций, состоящих из нескольких камер. Первая камера называется всасывающей. Пульпа в нее подается непосредственно на импеллер, а остальные работают как прямоточные. Уровень пульпы регулируется в последней камере каждой секции.

Кроме того, существует монокамерные флотационные машины, состоящие из одной камеры, устанавливаемые на сливе мельницы, между ней и классифицирующим устройством, или перед основным фронтом флотации.

Камерными обычно бывают машины механического и пневмомеханического типа, корытными - машины всех других типов, колонными -машины пневматического типа [1].

Заключение

Дальнейшее развитие флотационного процесса обусловлено возрастающими потребностями народного хозяйства в минеральном сырье. Для повышения степени комплексности его использования необходимы дальнейшие совершенствование технологии, интенсификации флотационного процесса, применение нового и модернизированного оборудования, механизация и автоматизация обогатительных фабрик.

Решение перечисленных задач невозможно без развития теоретических представлений флотации.

В области теории флотации наблюдается стремление перейти от качественных представлений к количественным закономерностям. При проведении исследований ставятся цели: обнаружить закономерности протекания реакций в процессе гидрофобизации и флотации минералов ксантогенатами, дитиофосфатами, жирными и алкилгидраксамовыми кислотами, алкилсульфатами и другими собирателями; дать количественное описание процесса разрыва гидратной прослойки между пузырьками и поверхностью частицы; дать количественное описание кинетики процесса флотации. Необходимость перехода от качественных представлений к количественным закономерностям обусловлено стремлением разработать теоретически обоснованные принципы синтеза новых эффективных флотационных реагентов, оптимизации и автоматического регулирования флотационного процесса.

Из теоретических методов исследования следует особо отметить более широкое использование термодинамического метода. Его применяют, например, для исследования реакций между различными собирателями и ионами металлов при различных значениях рН и в присутствии реагентов -депрессоров; исследования состояния твердой поверхности при различных значениях рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора; изучения механизма действия собирателей при флотации различных минералов. В результате термодинамических исследований получен целый ряд необходимых констант, сделан вывод о перспективности применения при флотации сочетаний собирателей, дана объективная оценка возможного состояния поверхности многих минералов, которая существенно отличается от общепринятых представлений. Термодинамический метод исследования совершенно необходим при разработке количественной физико-химической модели процессов селективной флотации, которая позволит коренным образом решить проблему оптимизации флотации, повышения технико-экономических показателей работы обогатительных фабрик и комплексности использования сырья.

Из экспериментальных методов исследования особого внимания заслуживают методы, основанные на измерении электрохимических характеристик поверхности твердого в жидкой среде. В отличие от других методов, они позволяют исследовать непосредственно поверхность раздела твердое - жидкость, а не поверхность твердое - газ (как при обычной методике использования радиоактивных изотопов), твердое - твердое или твердое - органическая жидкость, как при использовании инфракрасной спектроскопии ИКС или в растворах растворителя как при использовании электронного парамагнитного резонанса ЭПР или ИКС и т.д. Из электрохимических методов наиболее перспективны методы измерения емкости двойного электрического слоя, вольтамперометрия, метод спада потенциала.

Работы по флотационным реагентам направлены на изыскание нетоксичных новых более избирательных собирателей, пенообразователей, депрессоров и автиваторов для различных типов минералкою сырья, чтобы расширить ассортимент и повысить качество применяемых реагентов. Перспективно применение ионообменных смол для регулирования ионного состава пульпы.

Конечной целью совершенствования флотационных процессов является разработка «безотходной» технологии, обеспечивающей полное и комплексное использование перерабатываемого минерального сырья в условиях полного водооборота.

Количество и ассортимент сырья, подвергаемого флотационному разделению на отдельные слагающие его минеральные компоненты, будет увеличиваться и расширяться. Флотация найдет еще более широкое применение для разделения промежуточных продуктов металлургического и химического производства, извлечения ценных компонентов из разбавленных растворов, очистки сточных вод, извлечения органических веществ из растений и горючих сланцев, очистки и сортировки семян, очистки растворов сахара, бумажных пульп, виноградных вин, текстильных волокон и решения других народнохозяйственных задач [1].

Список использованной литературы

1. Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения. - М.: Недра, 1993г.

2. Глембоцкий В.А., Классен В.И. Флотационные методы обогащения. - М.: Недра, 1981г.

3. Богданов О.С. Теория и технология флотационных руд. - М.: Недра 1990г.

4. Барский Л.А., Данильченко Л.М. Обогатимость минеральных комплексов. - М.: Недра, 1977г.

5. Бергер Г.С. Флотируемость минералов. Москва, Госгортехиздат, 1962г.

6. Глембоцкий В. А., Анфимова Е.А. Флотация окисленных руд цветных металлов. - М.: Недра, 1966г.

7. Справочник по обогащению руд. Основные процессы. Под редакцией Богданова О.С., 2-е изд., Москва, Недра, 1983г., 381 стр.

8. Юшина Т.И. «Материаловедение. Флотационные реагенты» 1,2 части, Москва, 2002г.

Размещено на Allbest.ru