Разработка комбинированной технологии обогащения кианитовых руд Карабашского месторождения
Для достижения поставленной цели в работе были использованы метод инфракрасной спектроскопии, микроскопический метод, химические и фотоколориметрические методы определения остаточной концентрации олеиновой кислоты и олеата натрия, флотационные опыты на беспенном приборе и на лабораторных флотомашинах, опыты на гравитационных аппаратах. Исследования на обогати-мость проводились с «чистыми… Читать ещё >
Содержание
- 1. Анализ литературных данных по обогащению кианитовых руд
- 1. 1. Типы кианитовых руд
- 1. 2. Анализ исследовательских работ
- 1. 3. Практика обогащения кианитовых руд за рубежом
- 2. Характеристика объектов исследования и методики проведения экспериментов
- 2. 1. Вещественный состав кианитовой руды
- Карабашского месторождения
- 2. 2. Характеристика используемых реагентов
- 2. 3. Методики проведения экспериментов
- 3. Изучение закономерностей флотации кианитовой руды
- 3. 1. Флотационные свойства основных минералов
- 3. 2. Изучение особенностей взаимодействия олеиновой кислоты с поверхностью кианита
- 3. 3. Определение оптимального реагентного режима флотации кианитовой руды Карабашского месторождения
- 4. Исследование гравитационных процессов обогащения кианитовой руды
- 4. 1. Изучение процесса разделения минералов в гидроциклонах
- 4. 1. 1. Современные взгляды на процесс разделения материала в гидроциклоне
- 4. 1. 2. Оценка и параметры работы гидроциклонов
- 4. 1. 3. Оптимизация работы гидроциклона
- 4. 2. Исследование процесса разделения минералов на винтовом шлюзе и концентрационном столе 67 4.2.1 Моделирование процесса разделения минералов в рабочей зоне винтового шлюза
- 4. 2. 2. Оптимизация параметров работы винтового шлюза и концентрационного стола при обогащении кианитовой руды
- 4. 1. Изучение процесса разделения минералов в гидроциклонах
- 5. 1. Обогащение руды по магнито-флотационной схеме
- 5. 2. Обогащение руды по магнито-гравитационной схеме
- 5. 3. Обогащение руды по магнито-флотационно-гравитационной схеме
- 5. 4. Испытания на непрерывно действующей установке
Разработка комбинированной технологии обогащения кианитовых руд Карабашского месторождения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Необходимость освоения месторождений кианитовых руд, связана, прежде всего с резким сокращением сырьевой базы алюминиевой промышленности страны, обусловленной распадом СССР. Кроме того, для огнеупорной промышленности требуются новые виды сырья, использование которых позволит увеличить механическую, термическую стойкость и долговечность огнеупоров. Таким видом сырья, в частности, является кианит. Однако кианитовые руды в России не обогащаются, в то время как за рубежом объем производства концентратов из минералов группы дистена составляет более 2,5 млн. т. в год и непрерывно увеличивается [1 — 3].
Необходимость обогащения кианитовых руд обусловлена тем, что руды с невысокой массовой долей кианита не могут быть непосредственно использованы для получения огнеупоров, так как, они содержат вредные для технологической переработки компоненты. За рубежом при обогащении данного типа руд наиболее часто используют флотационный метод и обогащение в тяжелых средах, что предопределяет высокие эксплуатационные и капитальные затраты, значительную долю которых составляют затраты на обеспечение экологической безопасности производства [4].
Кианитовые руды, как правило, содержат ряд других ценных минералов: магнетит, рутил, кварц, которые могут использоваться в других отраслях промышленности. Поэтому разработка высокоэффективной и экологически малоопасной технологии комплексной переработки кианитовых руд, позволяющей получать высококачественные кианитовые концентраты для огнеупорной промышленности, весьма актуальна.
В свете поставленной задачи была сформулирована цель работы — установление закономерностей флотируемости кианита и математическое моделирование процессов гравитационного обогащения для разработки комбинированной технологии обогащения кианитовых руд Карабашского месторождения.
Основная идея данной работы заключается в изучении и использовании оптимальных условий извлечения кианита различной крупности гравитационным и фло4 флотационным методами для разработки рациональной технологии обогащения кианитовых руд Карабашского месторождения.
Для достижения поставленной цели в работе были использованы метод инфракрасной спектроскопии, микроскопический метод, химические и фотоколориметрические методы определения остаточной концентрации олеиновой кислоты и олеата натрия, флотационные опыты на беспенном приборе и на лабораторных флотомашинах, опыты на гравитационных аппаратах. Исследования на обогати-мость проводились с «чистыми» мономинеральными фракциями кианита, кварца и магнетита, а также с пробами кианитовой руды Карабашского месторождения.
В аналитических исследованиях использованы методы математического моделирования процессов разделения в короткоконусном гидроциклоне и желобе винтового шлюза, основные положения теории флотационного и гравитационного методов обогащения, а также процесса классификации частиц в поле центробежных сил.
Основное отличие данной работы от наиболее часто встречающихся отечественных работ по обогащению кианита заключается в вещественном составе кианитовой руды. Хорошо известные и наиболее детально изученные месторождения кианитовых руд на Кольском полуострове содержат, в основном, графитизирован-ный кианит, что обуславливает различие флотационных свойств с кианитами других месторождений [24].
Результаты работы предполагается использовать для проектирования и строительства обогатительной фабрики по переработке кианитовых руд Карабашского месторождения.
6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
1. Анализ практики обогащения кианитовых руд за рубежом показал, что используемые процессы и технологии требуют высоких капитальных и эксплуатационных затрат на рудоподготовку и регенерацию применяемых тяжелых сред. Вместе с тем, применяемые технологии не обеспечивают требуемую в современных условиях экологическую безопасность.
2. Изучением вещественного состава кианитовой руды Карабашского месторождения установлено, что основные минералы находятся преимущественно в сростках и для их раскрытия требуется измельчение руды до крупности 0,3 — 0,25 мм. Трудность переработки кианитовых руд гравитационным методом обусловлена в первую очередь незначительным различием в удельном весе кварца и кианита, а также формой зерен последнего.
3. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что основное собирательное действие при флотации кианита оказывают физически сорбировавшиеся на его поверхности и на олеатах алюминия молекулы олеиновой кислоты.
4. Установлено, что мелкие классы крупности кианита обладают более высокой сорбционной активностью по сравнению с крупными, что обусловлено наличием большего числа адсорбционно-активных центров в виде координационно и валентно ненасыщенных атомов алюминия на их поверхности. Соответственно мелкие классы крупности обладают более высокими флотационными свойствами, что подтверждается экспериментально: выход в концентрат класса -0,14+0,074 мм составил 69,4%, а более крупных классов — 31−33%. Рассчитанный максимальный размер зерен кианита, флотирующихся при пенной флотации, составил 0,18 мм, а результаты эксперимента показали, что он не превышает 0,14−0,15 мм.
5. Анализ исследовательских работ по изучению скорости частиц в гидроциклоне показал, что большинство авторов в расчетных формулах не учитывают стесненности движения зерен. Предложена методика для расчета диаметра граничного зерна, позволяющая учитывать конструктивные параметры гидроциклона, гранулометрический состав питания и условия разделения минералов по плотности.
6. Предложена математическая модель процесса разделения минералов в желобе винтового шлюза, позволяющая прогнозировать показатели разделения. Установлено, что процесс винтовой сепарации подчиняется массовостатическим закономерностям и предложено локальное уравнение массопереноса материала в желобе винтового шлюза.
7. Определен оптимальный реагентный режим флотации кианитовой руды Кара-башского месторождения. При использовании 600 г/т олеиновой кислоты, 600 г/т кальцинированной соды и 150 г/т кислого жидкого стекла достигнуты наилучшие показатели флотации: извлечение А1203 в концентрат достигло 95,6%б, а массовая доля его в концентрате составила 45,6%.
8. Определены оптимальные параметры работы короткоконусного гидроциклона, винтового шлюза и концентрационного стола при переработке кианитовой руды.
Для гидроциклона наилучшими параметрами оказались угол конусности равный.
0 2 75, давление питания на входе — 1,4 кгс/см и содержание твердого в питании.
25%. Оптимальными технологическими параметрами работы винтового шлюза являются: расход транспортирующей воды — 2*10″ 5 м3/с, выход концентрата.
35−40%. Для концентрационного стола — угол наклона деки 10°, а расход воды.
С Л.
5,5*10″ м /с. При оптимальных параметрах работы аппаратов извлечение кианита в зернистый концентрат для различных схем составило 36,4 — 44,1%, а массовая доля глинозема — 54,1 — 51,2%.
9. На основании проведенных исследований разработаны три комбинированные технологии обогащения кианитовых руд Карабашского месторождения. Установлено, что наиболее экономически эффективной является магнито-флото-гравитационная, позволяющая получать кондиционные кианитовые, магнетито-вый концентраты и продукт с высоким содержанием кварца, который может быть использован в качестве строительного песка. Экономический эффект от внедрения разработанной комплексной комбинированной технологии по сравнению с традиционной составит 5,3 млн руб. в год. Проведены испытания на непрерывно действующей установке, которые подтвердили рациональность предложенной технологии. Получены опытные партии кондиционных концентратов.
Список литературы
- Бетехтин Л.Г. Минералогия/М.: Госгеолтехиздат, 1950.
- Лазаренко Е.К. Курс минералогии/ М.: «Высшая школа», 1971.
- Бельков И. В Кианитовые сланцы свиты кейв/ М. — Л.: Изд-во геол. лит., 1947.
- Hopefull future seen for kyanit industry. — Pit and Quarry, 1938, 30, № 7.
- Mattson V.L. Disseminated kyanite. Eng. Min. J., 1937, 138, № 9.
- Sawyer I.P., Whittemore I.W. Characteristics of Virginia kyanite. — Bull. Amer. Cer. Soc., 1940, 19, № 12.
- Классен В.И. Флотация андалузита/ Цветная металлургия, 1941, № 22.
- Engel A.L., Chelton S.A. — U.S. Bur. Mines, Rept. Investigation, 3364,1941.
- Espershade G.H., Potter D.B. Kyanite, sillimanite and andalusite deposits of the Southeastern States. Washington, U.S. Government Printing Office, 1960.
- Dean R.S., Hersberger A.B. New flotation reagents. — Milling Methods, 1939.
- Haw V.A. Kyanite in Canada. Canad. Min. Metall. Bui., 1954, 47, № 501.
- Wyman R.A. Flotation of a Canadian kyanite. — Min. Eng., 1958, 10, № 1.
- Никольская Н.И., Скобелев И. К. К вопросу флотационной селекции алюмосиликатных минералов/ Hayчн. труды Иркутск, политехи, ин-та, вып. 19, М.: Госгортехиздат, 1963.
- Breaning S. Flotation of Southeastern kyanit ore. — Trans. Soc. Min. Eng. AIME, 1969, vol. 244, № 3, September.
- Taggart A.F. Handbook of mineral dressing, vol. 3. New York, Yohn Willy and Sons, 1947.
- Данилов В.Г. Обогащение кианитовых руд/ Труды ин-та Механобр, вып. 102, Л., 1957.
- Данилов В.Г. Флотация кианитовой руды Кейвского месторождения Кольского полуострова/ Науч. — информ. бюл. ин-та Механобр, 1940, №№ 3−4.
- Dong, Chen. Quantum chemistry on flotation behavior of kyanite-group polymerphous minerals. Trans. Nonferrous Metals Soc. China. 1994, № 4 — P. 47−51.
- Mao Jufan, Diao Yanyan, Sun Baogi. The effect of combined regulating agents on the separation of kyanite from quartz by flotation. Jinshu kuangshan = Metal Mine, 1995, № 8 P. 30−33.
- Ли Гао Йонг, Ванг Ксинг Тонг. Исследование технологии обогащения кианита месторождения Тангбай провинции Хенань/ Фейцзиншу куан, 1989, № 1. С. 23−28.
- Crozier Ronald D. Non metallic mineral flotation. Reagent technology. Ind. Miner. (Gr. Brit.), 1990, № 269 P. 55 — 65.
- Amanullah, Rao G.M., Satyanarayana K. Benefication of mica-quartz bearing Indian kyanites. 17th Jnt. Miner. Process. Congr., Dresden, sept. 23−28, 1991: Prepr. Vol. 4, № 4 P. 47−51.
- Li J. Method flotation of kyanite. Metal Mine, 1995, № 2 P. 4951.
- Алексеев B.C. Теория и практика обогащения кианитовых руд/Л.: Наука, 1976.
- Краснов Г. Д., Лопатин А. Г., Усачев П. А. Переработка труд-нообогатимых руд (теория и практика)/ М.: Наука, 1987.
- Берт P.O. Технология гравитационного обогащения: Пер. с англ./ М.: Недра, 1990.
- Heavy medium cyclone cleans coal// «Coal Age». — 1980. — 85. -№ 6.-P. 119−120.
- Hall S.T. Mineral and Coal Hrocessing//"Mining Annu. Rev." -1991. P. 245−262.
- The desing construction and comissioning of a heavy medium plant for silver-load-zinc ore treatment// «14-th Int. Mines Process. Congr.» 17−23 oct.'- Toronto, 1982. P. 5−6.
- Итоги науки и техники. Обогащение полезных ископае-мых./М.: Наука, 1984. Т. 18.
- Gonzales V. A oficina de pre concentracaoda Barroca Grande// «Bol. Minas». — 1984. — 21. № 1. — P. 12−22.
- Delorme E. Enrichissement des mineraux par gravite// «Ind. Miner Ser. Miner». 1979. — № 3. — P. 169−176.
- Arthur C., Zordan D., Pole C. The commercial retreatment of small mineral deposits by a mobil processing plant// 6-th Ind. Miner. In’t. Congr. Toronto 21−24 May 1984. London, 1984. — P. 355−367.
- Шохин B.H., Лопатин А. Г. Гравитационные методы обогащения/М.: Недра, 1993
- Kelsall D. F. A study of the motion of solid particles in hydraulic cyclone. Recent development in mineral dressing. — London. — 1953.
- Михайлов П.М., Роменский A.A. К расчету гидродинамики потока в гидроциклонах/ Изв. ВУЗов «Энергетика». — 1973. № 8. -С. 85−90.
- Фомин И.К., Демиденко Ф. Я., Ивашко В. Г. Результаты исследования гидродинамических характеристик гидроциклона с тяжелой суспензией/ Изв. ВУЗов «Горный журнал». — 1975. -№ 10. С. 159−163.
- Исследование и промышленное применение гидроциклонов/ Тезисы докладов 1-го симпозиума. — Горький, 1981.
- Леванов В. В'. Разработка технологии и моделирование процесса обогащения окисленных железных и хромовых руд в суспензионных гидроциклонах: Автореф. диссерт. к.т.н. — Магнитогорск, 1996.
- Мустафаев A.M., Гутман Б. В. Теория и расчет гидроциклонов/ МААРИФ, 1969.
- Practical and theoretical Aspects of Dense-Flow Classification/ «Aufberent. Techn.». 1991. — 32. — № 9. — P. 459−466.
- Гольдин E.M., Поваров А. И. О гидродинамической картине потока и вычислении крупности разделения в гидроциклоне/ Тр. Механобр. Л., 1971.-Вып. 136. — С.56−72.
- Косой Г. М., Сапешко В. В. Некоторые закономерности движения твердых частиц и жидкости в гидроциклонах/ «Обогащение руд». 1980. — № 4. — С. 13−16.
- Косой Г. М., Сапешко В. В. Вихревая модель движения жидкости в гидроциклоне/ «Обогащение полезных ископаемых», рес-публ. межвед. науч. тех. сб. — М., 1977. — Вып. 21. — С. 78−85.
- Поваров A.M., Пронер А. А. Исследование скоростей и состава пульпы в гидроциклоне с различными углами конусности/ «Обогащение руд». 1980. № 6. — С. 21−25.
- Теория гидроциклонов. Области их применения и практика эксплуатации/ «ВИНИТИ». Сер. Обогащение полезных ископаемых: Экспресс-информация. — М., 1977. № 12.
- Иофа М.Б., Зарубин Л. С., Хайдакин В. И. Обогащение мелкого угля в тяжелосредных гидроциклонах./ М.: Недра, 1978.
- Jail N.A. Parameters for cyclone selections/ «Canadian Mining J.» v. 93. — № 6. — P. 64−86.
- Поваров А.И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках./ М.: Недра, 1978.
- Ширяев А.А. Некоторые вопросы теории и технологии обогащения железных и марганцевых руд в суспензионных сепараторах: Автореф. диссерт. к.т.н. — Кривой Рог, 1973.
- Лопатин А.Г. Турбулентность гидроциклонных потоков и основы массопереноса в них/ Интенсификация процессов обогащения минерального сырья. — ML: Наука, 1981. — С. 35−40.
- Лопатин A.F., Сергеев Ю. Л. О механизме гравитационного обогащения в гидроциклоне с водной средой/ «Обогащение руд». Иркутск, 1975. — Вып. 3. — С. 21−28.
- Rao Т.С., Lynch A.J./ J. Mines, Metall and Fuels. 1971. — 19. -№ 8.-P. 232−236.
- Xu J.R. Reserch in preseparation space in hudrocyclones/ «Int. J. Miner. Process.» 1991. — 31. — № 1−2. — P. 1−10.
- Шохин B.H. Вопросы теории и технологии процесса обогащения полезных ископаемых в минеральных суспензиях: Автореф. диссерт. д.т.н. — Магнитогорск, 1971.
- Vistra D.D., Roy N.K., sen P. Effective separation density in coal washing using heavy media/ «Ind. Mining and Eng. J.» — 1979. — 18. № 2. — P. 17−21.
- Богданов A.B. Оптимизация формы гидроциклона по его технологическому назначению/ «Обогащение руд». — 1987. № 1. -С. 32−35.
- Классен В.П., Литовко В. И. Некоторые вопросы разделения минеральных зерен в водной среде/ Научные сообщения ИГД АН СССР. М., 1960. — 6. — С. 38 — 45.
- Шуберт X., Нессе Т. Расчет гидроциклонов на основе турбулентной модели/ Обогащение полезных ископаемых: Экспресс-информация, ВИНИТИ, М., 1976. — № 6. — С. 17−12.
- Пилов П.И. Исследование процесса разделения зернистых материалов в гидроциклонах с помощью турбулентной диффузионной модели: Автореф. диссерт. к.т.н. — Днепропетровск, 1976.
- Ледерер Э.Л. Коллоидная химия мыл, под ред. и с доп. П. А. Ребиндера / т.1, Гизлегпром, 1964.
- Эйгелес М.А. Основы флотации несульфидных минералов/ Металлургиздат, 1950.
- Данилов В.Г. Некоторые особенности олеиновой кислоты как флотационного реагента/ Научно-информационный бюллетень института Механобр, 1968, № 3.
- Митрофанов С.И., Барский Л. А., Самыгин В. Д. Исследование полезных ископаемых на обогатимость/ М., «Недра», 1974.
- Брегг У.Л., Кларингбул Г. Ф. Структура минералов/ М.: «Мир», 1967.
- Дир У.А., Хаул Р. А., Зуеман Дж. Породообразующие минералы/т. 1, М.: «Мир», 1965.
- Долженкова А.Н., Стрельцин Г. С. Изменение дзета-потенциала кварца в присутствии модификаторов и катионного собирателя/ Труды института Механобр, вып. 131, Л., 1962.
- Крылов О.В. Координационные механизмы в гетерогенном катализе/ в кн.: Комплексообразование в катализе/ М.: Наука, 1968.
- Айлер Р.К. Коллоидная химия кремнезема и силикатов/ М.: Госстройиздат, 1959.
- Ревнивцев В.И. Обогащение полевых шпатов и кварца/ М.: Недра, 1970.
- Теория и технология флотации руд/ под общей редакцией О.С. Богданова/М.: Недра, 1980.
- Поваров А.И. Гидроциклоны/ М.: Госгортехиздат, 1961.
- Тихонов О.Н. Введение в динамику массопереноса процессов обогатительной технологии/ Л.: Недра, ленинградское отделение, 1973.
- Аникин М.Ф., Иванов В. Д., Певзнер МЛ. Винтовые сепараторы для обогащения руд/М.: Недра, 1970.
- Иванов В.Д. О выборе покрытия для винтового шлюза/ «Обработка золотых, алмазных и редкометальных руд и россыпей», научн. тр. Иргиредмет, вып. 16, М.: Недра, 1968.
- Соломин К.В. Винтовые сепараторы/ М.: Металлургиздат, 1956.
- Романова Л.С. и др. Исследование процессов обогащения и обогатимости полезных ископаемых/ лабораторный практикум, Магнитогорск, 1995.
- Меринов Н.Ф. Закономерности падения минеральных частиц в среде разделения и методика расчета шкалы гидравлической классификации/ Известия ВУЗов «Горный журнал», № 4, 1994, С.121−124.
- Технологическая оценка минерального сырья. Методы ис-следования./М.: Недра, 1990.
- Меринов Н.Ф. Расчет конечных скоростей падения твердых частиц./ Известия ВУЗов «Горный журнал», № 8, 1993, С. 130 133.
- Рожнева В.К., Бояршинов В. В. Теоретические исследования структуры потока в гидроциклоне/ Известия ВУЗов «Горный журнал», № 10, 1977, С. 126−130.
- Фоминых А.Г. Теоретическое определение диаметра граничного зерна в гидроциклонах/ Известия ВУЗов «Строительство и архитектура», № 2, 1973, С. 110−113.
- Лопатин А.Г. Влияние некоторых конструктивных параметров на процесс гравитационного обогащения в короткоконусных гидроциклонах/ Известия ВУЗов «Цв. металлургия», № 2, 1974, С. 21−24.
- Тратч Т.Ю., Тисменецкий Л. Р., Хорольский В. П. Принципы управления процессом разделения в гидроциклоне/ «Обогащение руд», 1991, № 3, С. 34−37.
- Райвич И.Д. Взаимосвязь разрыхленной взвеси и флуктуации минеральных зерен в процессах гравитационного обогащения/ Изв. ВУЗов «Горный журнал», 1984, № 8, С. 124−126.
- Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул/М.: «Высшая школа», 1982.
- Плаксин И.Н., Чаплыгина Е. М. Флотационное обогащение несульфидных минералов с применением газов/ Издательство академии наук СССР, М., 1962.
- Ревнивцев В.Д. Обогащение полевых шпатов и кварца/М.:1. Недра", 1970.
- Богатов А.Д., Зубынин Ю. Л. Разделение минералов во взве-сенесущих потоках малой толщины/М.: «Недра», 1973.
- Разумов К.А., Перов В. А. Проектирование обогатительных фабрик/М.: «Недра», 1982.
- Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы./М.: «Недра», 1982.
- Тихонов О.Н. Закономерности эффективного разделения минералов в процессах обогащения полезных ископаемых/ М.: «Недра», 1984.
- Технологическая оценка минерального сырья. Методы исследования./М.: «Недра», 1990.
- Шохин В.Н. Новое в теории и технологии обогащения руд в суспензиях/М.: «Недра», 1977.
- Соболев Д.С., Фишман М. А. Практика обогащения руд цветных и редких металлов/ т. З, М., 1961.
- Небера В.П., Соболев Д. С. Состояние и основные направления развития флотации за рубежом/ М., 1968.
- Гаррелс P.M., Крайст 4.JL Растворы, минералы, равновесия/ М.: «Мир», 1968.
- Плаксин И.Н. Избранные труды. Обогащение полезных ископаемых./М.: «Наука», 1970.
- Митрофанов С.И. Селективная флотация/М.: «Недра», 1967.
- Глембоцкий В.А. Физико-химия флотационных процессов/ М.: «Недра», 1972.
- Чантурия В.А., Шафеев Р. Ш. Химия поверхностных явлений при флотации/ М.: «Недра», 1977.
- Лейя Ж.О. О механизме адсорбции собирателей/ в кн.: 8 Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых. Т.2. Л., 1969, С.- 215−233.
- Вайншенкер И.А., Хайнман В. Я. Применение инфракрасной спектроскопии для определения характера взаимодействия флотационных реагентов с минералами/ в кн.: Исследование действия флотационных реагентов с минералами. Л., 1965, вып. 135, С. 182−203.
- О.С. Богданов, И. А. Вайншенкер, А. К. Поднек и др. О гид-рофильности поверхности минералов и формах закрепления собирателей/ Обогащение руд, 1969, № 4 С. 23−28.
- Справочник по обогащению руд/ М.: «Недра», 1974.