Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт Недропользования

Кафедра Обогащения полезных ископаемых и охраны окружающей среды им. С.Б. Леонова

Допускаю к защите: Руководитель В.В. Трусова

Курсовой проект по дисциплине: «Технологии обогащения полезных ископаемых»

Технология обогащения полиметаллических руд

Вариант 22 1.022.00.00 ПЗ

Выполнил студент ОП -16-1 Г.С. Шалтыкова

Иркутск 2020



Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

По курсу: Технологии обогащения полезных ископаемых

Студенту: Шалыковой Галине Сергеевне

Тема проекта: Технология обогащения полиметаллических руд. Вариант 22

Минерал	Химическая формула	Наименование компонента	Содержание компонента в исходной руде
Халькопирит	CuFeS2	Халькопирит (Cu)	9,5 (3,3)
Пирит	FeS2	Пирит	20,0
Кальцит	CaCO3	Кальцит	26,8
Пирротин	FenSn+1	пирротин (Fe)	13,2 (1,1)
Пентландит	(Fe,Ni,Co)9S8	пентландит (Ni)	2,1 (0,61)
Слюда	алюмосиликаты калия, магния и др.	слюда	28,4

Рекомендуемая литература:

1. Технологии обогащения полезных ископаемых: методические указания по выполнению курсового проекта. Составитель В.В. Трусова - Изд-во ИРНИТУ, 2018. - 15 с.

2. Абрамов А.А. Технология переработки и обогащения руд цветных металлов / А.А.Абрамов. - М.: Изд-во Моск. горн. ун-та. Т. 3 (В 2 кн.): Кн.: 1: Рудоподготовка и Cu, Cu-Py, Cu-Fe, Mo, Cu-Mo, Cu-Zn руды. - 2005. - 572 с.

Дата представления проекта руководителю “____” ___________ 2020 г.

Руководитель курсового проектирования Трусова Валентина Валерьевна



Содержание

Введение

1. Вещественный состав руд

2. Фабрики и технология обогащения медно-никелевых руд

3. Расчет принципиальной схемы обогащения

4. Технология обогащения руды

Заключение

Список использованных источников



Введение

Полиметаллические руды - это широкий класс руд, которые являются едва ли не основным источником цветных и благородных металлов. Эти руды формируются в разнообразных условиях и создают месторождения разных промышленных масштабов - от мелких до уникальных с запасами в миллионы тонн в пересчете на полезные металлы. Поэтому вопросы, связанные с изучением полиметаллических руд в настоящее время являются весьма актуальными.

Так как целью нашего курсового проектирования является расчет и обоснование технологии обогащения, то неслучайно важным аспектом является рассмотрение флотационных методов обогащения, как наиболее перспективных в грядущем будущем.

Заданием на курсовой проект предусматривается выполнение необходимых расчетов по определению технологических показателей при расчете принципиальной схемы обогащения руды, выбор технологических схем по литературным источникам, выбор реагентного режима обогащения полезных компонентов.



1. Вещественный состав руд

Для анализа приведенного наименования минералов сведем исходные данные в таблицу 1.

Таблица 1 - Состав исходного сырья

Минерал	Химическая формула	Наименование компонента	Содержание компонента в исходной руде
Халькопирит	CuFeS2	Халькопирит (Cu)	9,5 (3,3)
Пирит	FeS2	Пирит	20,0
Кальцит	CaCO3	Кальцит	26,8
Пирротин	FenSn+1	пирротин (Fe)	13,2 (1,1)
Пентландит	(Fe,Ni,Co)9S8	пентландит (Ni)	2,1 (0,61)
Слюда	алюмосиликаты калия, магния и др.	слюда	28,4

Анализируя данный состав можно сделать вывод, что это медно-никелевая руда

Полезные минералы:

сульфидные:

- Халькопирит, с содержанием меди 3,3 %;

- Пирротин, с содержанием железа 1,1 % ;

- Пентландит, с содержанием никеля, 0,61% .

Содержание пирита в исходной руде - 20,0 %, поэтому будем извлекать его в отдельный концентрат вместе с пирротином.

В природе насчитывается около 45 никелевых минералов. Однако промышленное значение имеет сульфид никеля - пентландит (Fe,Ni)₉S₈ (содержание Ni 22 %, плотность 5000 кг/м³ , твёрдость 3-4). Кроме пентландита никельсодержащими минералами являются никеленосный пирротин, миллерит NiS.

Основные медные минералы - халькопирит, кубанит CuFe₂S₃, талнахит Cu₉Fe₈S₁₆, борнит Cu₅FeS₄. Медно - никелевые руды делятся на вкрапленные и сплошные. Тонкое прорастание сульфидов меди и никеля не позволяет получить богатые никелевые концентраты (содержание никеля около 10 %). Медные концентраты получаются богатыми (20 -25 % меди). Рассмотрим полезные минералы подробнее.

Халькопирит (CuFeS₂) является одним из важнейших медных минералов. С ним ассоциирует золото, серебро. Халькопирит склонен к переизмельчению. Свежеобразованная поверхность халькопирита имеет некоторую гидрофобность. На воздухе халькопирит адсорбирует кислород, который повышает его флотационную активность. При продолжительном окислении поверхность халькопирита покрывается гидроокисью железа, при этом флотируемость его резко снижается. В нейтральной и слабощелочной средах остаётся в течении длительного времени гидрофобным. При pH > 10 начинает окисляться с образованием ионов SO₄^2- , S₂O₃^2- , S₄O₆^2- . В слабокислой среде при pH = 6 окисляется, при этом в раствор переходят ионы Cu₂ +, Fe₂ +, SO₄^2-. Халькопирит флотируется ксантогенатами, аэрофлотами, меркаптанами.

Депрессируется: 1. При Cu - Pb флотации цианидами; 2. При разделении Cu - Mo концентратов избытком сульфида натрия. Хроматы, сульфит (Na₂SO₃), гипосульфит (Na₂S₂O₃) не действуют на халькопирит, в связи с чем они применяются при разделении Cu - Pb концентратов для депрессии галенита (PbS)

Пентландит, или железоникелевый колчедан, (Fe,Ni)₉S₈ содержит 32,55 % Fe, 34,22 % Ni и 32,23 % S. В виде примеси может включать до 3 %. Co. Разновидность пентландита, содержащая 49 % Co, называется кобальт-пентландитом. Кристаллизуется пентландит в кубической системе и обладает совершенной спайностью по октаэдру. Кристаллическая решетка пентландита состоит из четырех октаэдров, имеющих общие ребра, четыре из которых содержат ионы двухвалентного железа, другие четыре - ионы двухвалентного никеля. Эти группы связаны общими вершинами и расположены в узлах гранецентрированной кристаллической решетки. По отношению к ионам серы ионы железа и никеля находятся в октаэдрической координации. Пентландит имеет светлый бронзово-желтый цвет и металлический блеск. Встречается в виде сплошных включений и зернистых агрегатов в сульфидных рудах, связан с основными и ультраосновными изверженными породами. Электропроводен, немагнитен.

Пирротин, или магнитный колчедан, имеет переменный состав с общей формулой Fe_1-хS, где х ? 0,2. В зависимости от состава содержит 58,8-61,8 % Fe и до 41 % S. Основные примеси - никель (никелистый пирротин), кобальт, медь, селен. Кристаллическая структура - плотнейшая гексагональная упаковка из атомов серы. В зависимости от содержания железа меняются параметры кристаллической решетки. Пирротин может быть в гексагональной и моноклинной модификаций, которые различаются электрическими, магнитными свойствами и окисляемостью, но обычно встречаются в виде тесных срастаний, не разделяемых при обогащении. Имеет бронзово-желтый цвет и металлический блеск. Является хорошим проводником, электрические свойства которого зависят от состава.

Магнитные свойства также зависят от состава: гексагональный пирротин парамагнитен, моноклинный - ферромагнитен. Широко распространен в гипогенных месторождениях медно-никелевых руд, где образует сплошные массы или зернистые выделения, связан с ультраосновными породами, встречается также в контактно- метасоматических месторождениях и гидротермальных телах. В зонах окисления переходит в пирит, марказит и бурые железняки.

2. Фабрики и технология обогащения медно-никелевых руд

ОАО ГМК "Норильский никель" - крупнейший в мире производитель никеля и палладия, один из крупнейших производителей платины и меди. Талнахская обогатительная фабрика (ТОФ) входит в состав Заполярного филиала «Норникеля». ТОФ перерабатывает богатые и медистые руды месторождений Талнахское и Октябрьское с получением никелевого, медного и пирротинового концентратов.

Медно-никелевые руды обогащаются по прямым селективным, коллективно-селективным и комбинированным схемам.

Прямая селективная флотация практикуется редко из - за трудной активации минералов после их депрессии. Поэтому в основном применяются схемы получения Cu - Ni коллективного концентрата.

Основная флотация проводится в щелочной среде при рН 9-10. В качестве собирателя применяется бутиловый (амиловый) ксантогенат с расходом 70-200 г/т. Пенообразователь Т-66. Депрессия минералов породы (флотоактивных силикатов) осуществляется жидким стеклом или КМЦ.

Разделение коллективного Cu-Ni концентрата осуществляется путём флотации медных и депрессии никелевых минералов. Депрессия достигается известью (рН 11-12), декстрином, пропаркой с известью при температуре 70^оС.

При соотношении меди и никеля меньше двух, коллективный концентрат подвергается плавке на файнштейн и разделяется по методу И.Н. Масленицкого и Л.А. Кричевского (1943 г).

В результате обжига Cu-Ni концентрата в электропечах происходит частичное удаление серы. После застывания массы образуется металлургический полупродукт, содержащий соединения Cu₂S и Ni₃S₂ и сплав металлических меди и никеля. При измельчении файнштейна достигается довольно полное раскрытие всех компонентов сплава.

Флотация ведётся в щелочной среде ксантогенатом и пенообразователем. В пенный продукт уходит сульфид меди. В камерный - сульфид никеля и сплав никеля и меди.

Рисунок 1 - Технологическая схема ТОФ

Так на ОАО «Кольская ГМК» перерабатывают вкрапленные медно-никелевые руды Печенгского рудного поля. В процессе обогащения руды получают коллективный медно-никелевый концентрат и отвальные хвосты.

На фабрике используется пенный процесс флотации, когда частицы минералов прилипают к пузырькам воздуха и отделяются от пульпы в виде пены.

Пенная флотация состоит из несколько этапов. Руда измельчается в воде, при этом достигается крупность частиц от 100-150 мкм до 5-10 мкм. Измельчение до такой крупности обычно обеспечивает достаточное раскрытие сростков ценных минералов с минералами пустой породы, что важно для последующей флотации.

Затем в пульпу добавляются органические реагенты (собиратели), сорбирующиеся на поверхностях кусочков ценных минералов и образующих на ней гидрофобную пленку. Гидрофобная пленка способствует прилипанию кусочков к пузырькам воздуха. Пузырьки воздуха образуются при аэрации пульпы, а их устойчивость повышается за счет подачи в пульпу пенообразователей.

Закрепившиеся на поверхности пузырьков воздуха зерна ценных минералов поднимаются к поверхности пульпы и образуют пену. Минерализованная пена отделяется от пульпы, содержащей, в основном, минералы пустой породы, поверхности зерен которых не покрыты собирателем и поэтому гидрофильные.

Пенная флотация, используемая на фабрике, концентрирует сульфиды никеля и меди в пенном продукте - коллективном концентрате, а минералы пустой породы в камерных продуктах флотации - хвостах.

Комбинированные схемы переработки окисленных никелевых руд, включающие сегрегационный обжиг («процесс сегрегации»), используются при переработке «упорных» окисленных низкожелезистых гарниеритовых (с содержанием железа до 10 %) и высокожелезистых латеритовых (с содержанием железа до 45 %) руд. Сущностью его является восстановление никеля до металлических частиц крупностью 40-- 120 мкм в процессе обжига измельченной (обычно до -0,3 мм) руды при температуре 900-- 1100 °С в течение 1-- 2 ч в присутствии хлористого кальция (3--10 % по массе) и твердого углеродсодержащего восстановителя (1--5 % по массе).

Извлечение частиц восстановленного до металла никеля в никелевые или ферроникелевые концентраты после охлаждения и измельчения огарка до 50-- 100 мкм осуществляется методами магнитной сепарации (поскольку металлический никель ферромагнитен), флотации или их сочетанием.

Для комплексной переработки латеритовых руд месторождения «Хомонхоф» (схема представлена на рисунке 1), содержащих 0,86 % никеля, 46,48 % железа, 0,31 % кобальта и 3,56 % хрома, фирмой «Фудаи Сейтецу» (Япония) позволяющая получать богатый никелевый концентрат (52 % никеля), железосодержащий никелевый концентрат (12,9 % никеля), хромовый и магнетитовый концентраты, содержащие соответственно более 30 % хрома и 60 % железа.

Рисунок 2 - Технологическая схема процесса обогащения месторождения «Хомонхоф»

3. Расчет принципиальной схемы обогащения

Ориентируясь на литературные источники, определяем содержание полезных компонентов в концентратах и извлечение полезных компонентов в родные концентраты. Заносим выбранные и принятые технологические показатели в таблицу 2.

Таблица 2 - Технологические показатели

Наименование продуктов	Выход,%	Содержание, %	Извлечение, %
		Cu	Fe	Ni	Cu	Fe	Ni
Концентрат Cu		20,14	5,11	1,1	78,0
Концентрат Fe		2,3	69,9	0,4		71,0
Концентрат Ni		2,4	1,3	50,0			61,0
Хвосты
Исходная руда	100,0	3,3	21,1	0,61	100,0	100,0	100,0

Рассчитываем недостающие показатели для заполнения таблицы 2. Определяем выходы продуктов принципиальной схемы обогащения по формуле:

(1)

где «к» - концентрат, «пк» - полезный компонент.

,

,

,

,

Далее проводим расчет извлечений полезных компонентов в не одноименные концентраты:

(2)

,

,

,

,

,

,

Определяем извлечения полезных компонентов в хвосты:

(3)

,

,

,

Рассчитываем содержание полезных компонентов в хвостах:

(4)

,

,

,

Заносим недостающие расчетные технологические показатели в табл.2

Таблица 3 - Технологические показатели

Наименование продуктов	Выход,%	Содержание, %	Извлечение, %
		Cu	Fe	Ni	Cu	Fe	Ni
Концентрат Cu	12,78	20,14	5,11	1,1	78,0	3,09	23,05
Концентрат Fe	21,43	2,3	69,9	0,4	14,29	71,0	14,05
Концентрат Ni	0,74	2,4	1,3	50,0	0,54	0,05	61,0
Хвосты	65,05	0,36	8,39	0,018	7,17	25,86	1,9
Исходная руда	100,0	3,3	21,1	0,61	100,0	100,0	100,0

Производим проверку составлением баланса по каждому полезному компоненту:

(5)

Баланс по меди:

,

Баланс по пириту:

,

Баланс по вольфраму:

,

Следовательно, расчеты проведены правильно.

4. Технология обогащения руды

Сплошные сульфидные руды после среднего и мелкого дробления направляются на измельчение, которое осуществляется в две стадии до крупности 80 % класса -0,05 мм. Содержание твердого в сливе гидроциклонов II стадии измельчения достигает 20 %, поэтому слив сгущается до 34 % твердого, при этом удаляется около 50 % воды. Сгущенный продукт затем идет в три контактных чана, куда подается воздух для окисления поверхности сульфидных минералов. После перемешивания в течение 15 мин никелевые минералы подавляются и несколько повышается флотоактивность медных сульфидных минералов. I основная флотация проводится в присутствии этилового дитиофосфата (7 г на 1 % Cu), Т-66 (12 г/т) и МИБК (6-10 г/т). После контрольной флотации, где в пенный продукт доизвлекаются сростки сульфидных минералов при подаче этилового дитиофосфата (1,5 г на 1 % Cu) и Т-66 (2 г/т), выделяются хвосты, направляемые на I флотацию пентландита, где ксантогенатом (25 г/т) извлекаются его крупные зерна. Хвосты I флотации пентландита доизмельчаются до крупности 92 % класса -0,044 мм с предварительной и поверочной классификацией для предотвращения его ошламования. Хвосты II пентландитовой флотации являются готовым пирротиновым концентратом, содержащим 2 % Ni и 0,4 % Cu.

Готовый никелевый концентрат - пенный продукт пентландитовой флотации и хвосты грубой медной флотации, питанием которой является концентрат I пентландитовой флотации. Полученный никелевый концентрат содержит 7,0-7,2 % Ni и 2,3 % Cu. руда месторождение никелевый

Медный концентрат извлекается из концентрата контрольной флотации после доизмельчения до 92 % класса -0,044 мм совместно с концентратом грубой медной флотации. После II основной и двух перечистных операций полученный медный концентрат содержит 26-28 % Cu и 1,7-1,9 % Ni. Общий никелевый концентрат содержит 8,0-8,5 % Ni и 4,4-4,7 % Cu. Для подавления пентландита в грубую медную флотацию подается известь, общий расход которой по схеме составляет 0,5 г/т.

Этиловый дитиофосфат - 7 г на 1% Сu;

Т-66 - 12 г/т;

МИБК - 6-10 г/т.

Этиловый дитиофосфат - 1,5 г на 1% Cu;

БКК - 25 г/т.

Т -66 - 2 г/т.CaO - 0,5 г/т.

Рисунок 3 - Технологическая схема обогащения медно-никелевой руды



Заключение

Обогащение полезных ископаемых - это ряд процессов переработки полезных ископаемых, конечным результатом которых является получение товарных продуктов или продуктов, пригодных для последующей химико-металлургической или другого рода переработки.

Переработка полезных ископаемых осуществляется на обогатительных фабриках, представляющих собой сегодня мощные высоко механизированные предприятия со сложными технологическими процессами.

Практика подтверждает принципиальную возможность применения флотации для разделение любых минералов, и область применения ее в различных отраслях хозяйства все время расширяется.

При выполнении курсового проекта были рассчитаны технологические показатели медно-никелевой руды. Подобрана технологическая схема и реагентный режим обогащения.



Список использованных источников

1. Абрамов А.А. Технология переработки и обогащения руд цветных металлов / А.А. Абрамов. - М.: Изд-во Моск. горн. ун-та. Т. 3 (В 2 кн.): Кн. 2.: Pb, Pb-Cu-Zn, Cu-Ni, Co-, Bi-, Sb-, Hg-содержащие руды. - 2005. - 469 с.

2. Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения / А.А. Абрамов. - М.: Недра, 1993. - 411 с.

3. Абрамов А.А. Технология переработки и обогащения руд цветных металлов / А.А. Абрамов. - М.: Изд-во Моск. горн. ун-та. Т. 3 (В 2 кн.): Кн.: 1: Рудоподготовка и Cu, Cu-Py, Cu-Fe, Mo, Cu-Mo, Cu-Zn руды. - 2005. - 571 с.

4. Технологии обогащения полезных ископаемых: методические указания по выполнению курсового проекта. Составитель В.В. Трусова - Изд-во ИРНИТУ, 2018. - 15 с.

Размещено на Allbest.ru

...