Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

Исследование обогатимости медного и никелевого концентрата методом флотации с применением ЭВМ

Количество меди в земной коре оценивается массовым содержанием 0,01% от массы земли. В отличие от железа, марганца, хрома, медь значительно рассеяна, и в виде оксидов CuО, Cu₂O встречается очень редко. Основная масса меди в земной коре находится в форме сульфидных минералов: CuFeS₂; CuS; Cu₂S. Медьсодержащие руды обычно, кроме меди, содержат Fe, Zn, Ni, Pb, а также примеси редких и благородных металлов (Ag, Au, Se, Te). Поэтому медьсодержащие руды представляют собой комплексное сырье. Извлечение из него попутных и примесных металлов целесообразно и повышает в целом рентабельность производства. Примерный химический состав медных руд представлен в таблице 1.

Таблица 1. Характерный химический состав медных руд, %

Как видно, минеральное сырье с содержанием 0,8 - 0,9% меди уже относится к медным рудам. Руды с таким содержанием меди в обязательном порядке подвергаются обогащению. Сульфидные минералы, как правило, плохо смачиваются водой, а оксиды пустой породы - хорошо. Это свойство используется для флотационного обогащения сульфидных руд. Для комплексных медных руд разработана схема обогащения с целью получения, кроме медных, еще и цинкового, никелевого, молибденового и др. концентратов. Схема обогащения представлена на рисунке 1.

В результате флотационного обогащения руды получают медные концентраты, примерный состав которых приведен в таблице 2.

Таблица 2. Химический состав медных концентратов, %

Как видно, в концентратах доля пустой породы достигает значительную величину. Для выделения металлической части концентрата от пустой породы используют плавку медных концентратов.

Собирателем в процессах флотации называются вещества (как правило органические), молекулы которых имеют полярную (гидрофильную) и неполярную (гидрофобную) части. Гидрофильная группа обеспечивает хорошую растворимость вещества в воде (обычная среда флотации). Гидрофобная группа - группировка атомов неполярной углеводородной молекулы. Наиболее распространенные собиратели:

1. Соли органических кислот (мыла)

СН₃ - СН₂ - (СН₂)_n - CH₂ - C

2. Ксантогенаты (органические тиоэфиры)

СН₃ - СН₂ - (СН₂)_n - О - C

В общем виде собиратель можно представить в виде и гидрофобного «хвоста» гидрофильной «головы»

Механизм действия собирателя заключается в том, что поверхность минерала имеет положительно заряженные ионы металла. Голова же собирателя заряжена отрицательно. Множество молекул собирателя адсорбируется на поверхности минерала. Органические хвосты же не дают возможности молекулам воды подойти к поверхности. Таким образом, поверхность частицы гидрофобизируется (не может быть смочена водой).

поверхность частицы

Различные собиратели в различной степени создают гидрофобную оболочку на поверхности минерала. В зависимости от того насколько прочна эта оболочка частицы минерала либо всплывают вместе с пузырьками газа, которые барботируют через ванну флотационной машины, либо смачиваются и оседают на дно. Степень извлечения металла в концентрат увеличивается с увеличением концентрации собирателя, но до определенной концентрации выше которой вся поверхность частиц полностью заполнена и дальнейшее увеличение количества собирателя не приводит к увеличению гидрофобности. Напротив избыточный собиратель может начать адсорбироваться на поверхности частиц пустой породы. За счет этого процесса содержание извлекаемого металла может понизиться. Так как это показано на рисунке 2.

Рисунок 2 Изменение показателей флотационного обогащения в зависимости от расхода собирателя в флотационную пульпу

бутиловый ксантогенат медный трансформаторный

Конечно удельный расход собирателя важный, но не единственный фактор влияющий на показатели флотации. Кроме того на показатели флотации влияет удельный расход вспенивателя, роль которого понятна из названия, удельный расход воздуха для аэрации флотационной ванны, число оборотов мешалки, конструкция импеллера, отношение Т:Ж, фракционный состав исходной руды и многое другое.

Экспериментальная часть

Описание экспериментальной установки

Установка представляет собой модель флотационной машины со сменными флотационными камерами различного объема 0,5; 1,0; 1,5; 3,0 литра, представленная на рисунке 3. Пульпа (смесь воды и измельченной руды), а также собиратель и вспениватель подается во флотационную камеру (3). Перемешивание производится мешалкой (2), которая приводится в действие двигателем (1). В установке предусмотрено регулирование числа оборотов мешалки. В камеру подается воздух из баллона (9) через редуктор (8) и расходомер (7). Пена из камеры удаляется пеногоном (11), который приводится в действие механизмом (12) через сливной порог (4). Все оборудование установки крепится на стойке (5).

Порядок выполнения работы

1. По указанию преподавателя приготовить пульпу с различным соотношением Т:Ж (твердое: жидкое) примерно - 1:1 - 1:5. Залить ее в флотационную камеру, туда же поместить собиратель (бутиловый ксантогенат). Сделать несколько опытов с различным расходом собирателя - примерно 10 - 70 грамм на тонну. Для трехлитровой камеры 0,03 - 0,3 грамм. Ксантогенат лучше вводить в виде свежеприготовленного 1% раствора. Вспениватель - трансформаторное масло добавить 1000 грамм на тонну (на три литра - 5 миллилитров)

2. Провести флотацию при нескольких числах оборотов мешалки примерно от 700 до 1400 об/мин. Баллон с воздухом не подсоединять, пользуясь естественным барботажем, который будет создаваться импеллером.

3. Выдержать установку в течении 10 мин для достижения устойчивого пенообразования и включить механизм пеногона, снять пену в специальную емкость.

4. Сбить водой пену в флотоконцентрате и отфильтровать пульпу. Твердый осадок просушить в муфельной печи при температуре 300С, взвесить и сдать на химический анализ на содержание меди (никеля). Занести условия опыта и его результаты в таблицу 3.

Обработка экспериментальных данных

1. Рассчитать массу металла в исходном сырье как произведение доли металла в исходной руде на массу исходной руды Ме = ((Ме, %)/100) * G_руды. Например масса медной руды 200 г., содержание меди в руде Сu, % = 1%. Ме = (1/100) * 200 = 2 грамма.

2. Аналогичным образом рассчитываем массу металла в флотоконцентрате. Например после флотации получили концентрат массой 18 грамм и содержанием меди 10%. Следовательно масса меди = 18 *0,1 = 1,8 грамм.

3. Рассчитать степень извлечения меди в флотоконцентрат как отношение массы извлеченного металла к массе исходного металла (1,8/2,0) * 100% = 90%

Рисунок 3 Экспериментальная установка для исследования обогатимости медного и никелевого сырья методом флотации

4. Построить график зависимости степени извлечения меди (никеля) от удельного расхода собирателя и содержания меди (никеля) от удельного расхода собирателя.

5. При помощи математического пакета статистической обработки данных вывести многофакторную зависимость типа: степень извлечения меди (никеля) = f (расход собирателя, расход вспенивателя, число оборотов мешалки, Т:Ж)

6. Используя полученную математическую модель найти оптимальные условия процесса флотации.

Таблица 3 Условия и показатели процесса флотации

Размещено на Allbest.ru