Технологические показатели обогащения
Основными технологическими показателями процессов обогащения полезных ископаемых являются качество и выход продуктов, извлечение ценных компонентов. Технологические показатели обогащения позволяют рассчитать различные параметры.
Качество продуктов обогащения определяется содержанием ценных компонентов, вредных примесей, гранулометрическим составом и должно отвечать требованиям, предъявляемым к ним потребителями. Требования к качеству концентратов называются кондициями, регламентируются они ГОСТами, техническими условиями (ТУ) и временными нормами.
Кондиции устанавливают среднее и минимально или максимально допустимое содержание различных компонентов в конечных продуктах обогащения и, если необходимо, содержание классов определенной крупности в получаемых продуктах или их гранулометрический состав.
Содержание компонентов в исходном полезном ископаемом (α), полученных концентратах (β) и хвостах (θ) обычно дается в процентах, а содержание драгоценных металлов — в граммах на тонну продукта (г/т).
Выход продукта обогащения (γ) — количество полученного продукта (концентрата, хвостов), выраженное в процентах или долях единицы к исходному. Суммарный выход всех продуктов обогащения должен соответствовать выходу исходного материала, принимаемому за 100 %. При разделении обогащаемого сырья на два конечных продукта — концентрат (с выходом γк) и хвосты (с выходом γхв) — это условие записывается в виде следующего равенства, которое называется уравнением баланса продуктов:
Считая, что количество ценного компонента в исходном (100 α) равно его суммарному количеству в концентрате (γк β) и хвостах (γхв θ), можно составить с учетом равенства (2.1) уравнение баланса компонента по исходному материалу и продуктам обогащения:
Решая уравнение (2.2) относительно γк (%), получаем зависимости для расчета выхода концентрата и хвостов:
Извлечение (ε) — показатель, обозначающий, какая часть извлекаемого компонента, содержащегося в исходном материале, перешла в концентрат или другой продукт обогащения. Извлечение выражается в процентах, реже — в долях единицы и определяется как отношение массы компонента в данном продукте (γi,βi) к его массе в исходном материале (100 α).
Извлечение компонента в концентрат составляет:
Если выход концентрата неизвестен, то извлечение компонента в концентрат можно рассчитать по уравнению полученному подстановкой в уравнение (2.4) выражения для ук из уравнения (2.3). ;
Суммарное извлечение каждого компонента во все полученные конечные продукты обогащения составляет 100 %. Извлечение ценных компонентов в концентрат при обогащении полезных ископаемых составляет от 60 до 95 % и выше.
Степень концентрации (К) — показатель, обозначающий, во сколько раз увеличилось содержание полезного компонента в концентрате по сравнению с его содержанием в исходном материале. Определяется как отношение содержания полезного компонента в концентрате (βк) к содержанию его в исходном материале (α):
Степень концентрации при обогащении полезных ископаемых может быть от 2 до 100.
Степень сокращения (R) — показатель, обозначающий, во сколько раз масса полученного концентрата (γк) меньше массы переработанного полезного ископаемого. Степень сокращения при обогащении полезных ископаемых может составлять от 2 до 50 и более.
Эффективность обогащения (η) полезного ископаемого при разделении его на два продукта обычно определяется по формуле Ханкокка—Луйксна:
Процесс весьма эффективен, если (η) > 75 %, эффективен при (η) > 50 % и неэффективен — (η) < 25 %.
Уровень комплексности использования минерального сырья оценивается обобщающим показателем — коэффициентом комплексности (Кк), представляющим отношение стоимости извлеченных в товарную продукцию полезных компонентов к стоимости полезных компонентов в исходном сырье по единым ценам.
где Mт.пi и Mсi — массовая доля ценных компонентов соответственно в товарной продукции и сырье; Цо.пi — единые оптовые цены, установленные на компоненты в товарном виде.
Эффективность обогащения определяется с учетом того, что в исходной руде содержится один извлекаемый минерал — магнетит (Fe304). Для данной руды αмин равно отношению содержания железа в исходной руде к содержанию железа в минерале Fе304. Последнее в долях единицы равно 0,724 (подсчитано по атомным массам элементов Fе и О в Fe304). Таким образом,
Качественно-количественные показатели характеризуют техническое совершенство технологического процесса обогащения. При прочих равных условиях чем выше содержание ценного компонента в концентрате, его извлечение и показатели степени сокращения и концентрации, тем выше эффективность обогащения (более подробно в основы обогащения полезных ископаемых).
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
ОБРАЖЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СИБИРСКИЙ
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ИНСТИТУТ
ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗОЛОТА
РАСЧЕТЫ
ПРОЦЕССОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ В
МЕТАЛЛУРГИИ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Учебное
пособие для практических занятий
студентам специальности «Металлургия
цветных металлов»
Красноярск
2007
УДК
669.213.266.79
Расчет процессов
и технологических схем в металлургии
благородных металлов. Учебное пособие.
Цель
количественных расчетов операций
обогащения (гравитация, флотация) –
определение для всех образующихся
продуктов численных значений основных
технологических показателей: масс
твердого в продуктах (Qn),
выходов (n),
содержания ценного компонента (n),
общего от исходного (n)
или частного от операции (Еn)
извлечения отдельных компонентов в n-й
продукт.
Количественные
определения производят пользуясь
методом составления уравнений – балансов
для отдельных операций по твердому:
n=n+1+n+2
и по массе золота: nn=n+1n+1+n+2n+2,
а также применения уравнения, связывающие
выход продуктов, содержание в них ценных
компонентов и извлечение:
Рассмотрим принцип
расчета на примере ряда схем гравитации.
ПРИМЕР
1. Руду с
содержанием золота 0
8 г/т обогащают методом отсадки. Масса
перерабатываемой руды Q0
– 120 т/сут. Продуктами обогащения являются
гравитационный концентрат с содержанием
золота 1
320 г/т и хвосты, одержащие 2
3,25 г/т золота. Требуется определить
выходы и массы концентрата 1,
Q1
и хвостов 2,
Q2
гравитации и извлечение золота в
концентрат 1.
РЕШЕНИЕ. Представим
процесс обогащения в виде схемы, рисунок
1.1. пронумеруем продукты и проставим
около них условные обозначения их
характеристик Q,
,
:
Руда
0
Qо,
о,
о
Отсадка
1
Q1,
1,
1
2
Q2,
2,
2
гравиконцентрат
хвосты
Рис.
1.1.
Составим
уравнение – балансы по операции
«отсадка»:
о
= 1
+ 2;
о
о
= 1
1
+ 2
2.
Решаем
уравнения и получаем:
Поставляем
абсолютные значения известных величин
(выход исходного продукта принимают
всегда равным 100%, или в долях равным 1):
или
1,5%;
или
98,5%.
Q1
= Qo
1;
Q1
= 120
0,015 = 1,75 т.
Q2
= Qo
2;
Q2
= 120
0,985 = 118,25 т.
ПРОВЕРКА:
1
+ 2
= о;
0,015 + 0,985 = 1,0.
Извлечение
золота в гравиконцентрат находим по
формуле:
или
60%.
ПРИМЕР
2. Руда с
содержанием золота о
8 г/т обогащается отсадкой. В качестве
исходных данных задано извлечение
золота в гравиконцентрат Е1
= 60% и содержание золота в нем 1
= 320 г/т. Требуется определить выходы
концентрата и хвостов, и содержание
золота в хвостах гравитации.
Решение:
Схема
обогащения аналогична приведенной в
примере 1, рисунок 1.1.
Составляем
уравнения – балансы по операции отсадка:
Для
определения
используем известные значенияЕ1
и 1
и формулу
.
Откуда
.
или
1,5%.
Из
балансовых уравнений находим 2
и 2:
;
или 98,5%.
г/т.
Проверку
правильности выполненных расчетов
произведем по балансу массы золота,
поступившего на операцию и вышедшего
с продуктами:
1
8 = 0,015
320 + 0,985
3,25;
8
= 4,8 + 3,2. Расчет выполнен верно.
ПРИМЕР
3. Произвести
расчет схемы гравитационного обогащения
золотосодержащей руды с перечисткой
концентрата отсадки. Рисунок
0
Руда
Отсадка
1
2
Перечистка
Хвосты
3
4
Промпродукт
Концентрат
Рис. 3.1
Известны:
1;
о;
2;
3;
4.
Требуется
определить: 1;
2;
3;
4;
4;
2.
РЕШЕНИЕ:
Составляем
уравнения балансов по операциям отсадки
и перечистки, связывающих выходы
продуктов и содержания в них ценных
компонентов:
;
;
;
В
эти уравнения входят 10 показателей, из
которых два всегда известны – о
и о.
Из остальных восьми решением четырех
уравнений можно определить четыре, если
известны четыре других показателя.
Следовательно, при известных содержаниях
золота в продуктах схемы 1,
2,
3,
4
решением
балансовых уравнений можно определить
выходы продуктов – 1,
2,
3
и 4.
Более
простой путь расчета данной схемы, как
и других сложных схем, состоит в том,
что составление уравнений балансов и
определение выходов продуктов производится
в направлении от конечных концентратов
и хвостов к исходному материалу.
Сначала
определяем выходы готового концентрата
4
и хвостов 2,
рассматривая всю схему как одну простую
операцию разделения на концентрат и
хвосты. Тогда,
о
= 2
+ 4;
.
Решая уравнения, находим
;
.
Затем
расчленяем схему на отдельные операции
и для каждого из них составляем уравнения
балансов и находим выходы неизвестных
продуктов.
Применительно
рассматриваемому примеру составляем
балансовые уравнения для перечистки
концентрата:
1
= 3
+ 4
;
.
Решая
уравнения, получим:
;
.
Извлечение
золота в конечные продукты находим по
формулам:
;
.
Частные
извлечения золота в концентраты по
операциям:
;
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Технологические показатели обогащения
Выход продукта (γ) – количество полученного продукта (концентрата, хвоста), выраженное в % или в долях единицы к исходному. Суммарный выход всех продуктов обогащения должен соответствовать выходу исходного материала, принимаемому за 100%.
Два конечных продукта: концентрат и хвосты
Считая, что количество ценного компонента в исходном (100α) равно его суммарному количеству в концентрате (γкβ) и хвостах (γхвθ), можно составить с учетом равенства уравнение Валенса компонента по исходному материалу и продуктам обогащения.
Решая уравнение относительно получаем зависимости для расчета выхода концентрата и хвостов:
Извлечение ( ) – показатель, обозначающий какая часть извлекаемого компонента, содержащегося в исходном материале, перешла в концентрат или другой продукт обогащения. Извлечение выражается в % реже – в долях единицы и определяется как отношение массы компонента в данном продукте ( ) к его массе в исходном материале (100 ).
Извлечение компонента в концентрат составляет:
Если выход концентрата неизвестен, то извлечение компонента в концентрат можно рассчитать по уравнению:
Суммарное извлечение каждого компонента во все полученные конечные продукты обогащения составляет 100%.
Извлечение ценных компонентов в концентрат при обогащении полезных ископаемых составляет от 60% до 95% и выше.
Степень концентрации (К) – показатель который показывает во сколько раз увеличивалась содержание полезного компонента в концентрате по сравнению с его содержанием в исходном материале( ):
Степень концентрации при обогащении полезных ископаемых может быть от 2 до 100 .
Степень сокращения(R)– показатель, обозначающий, во сколько раз масса полученного концентрата ( ) меньше массы переработанного полезного ископаемого. Степень сокращения при обогащении полезных ископаемых может составлять от 2 до50 и более.
Эффективность обогащения ( ) полезного ископаемого при разделении его на продукта обычно определяется по формуле Ханкокка – Луйкена:
.
Процесс весьма эффективен, если , эффективности при >50% и неэффективен –
Любой магнитный сепаратор состоит из следующих основных конструктивных узлов: магнитной системы; питателя для подачи руды в рабочую зону сепаратора; устройства для транспортирования магнитного продукта из зоны действия магнитных сил; привода и кожуха или ванны. Конструкция отдельных узлов и режим работы различных типов сепараторов характеризуются большим разнообразием.
Разделение минералов осуществляется в рабочей зоне магнитных сепараторов. Исходный материал при верхней подаче поступает непосредственно на рабочий орган — барабан, валок, диск и др., при нижней — в зазор между ним и питающим лотком, дном ванны или полюсным наконечником. Магнитные частицы под действием магнитного поля притягиваются к поверхности рабочего органа и выносятся за пределы действия магнитных сил, где разгружаются в приемники для магнитного продукта. Немагнитные частицы скользят под действием центробежных сил и сил тяжести по поверхности рабочего органа, полюсного наконечника, лотка или дну ванны и разгружаются в приемники для немагнитного продукта.
Технологический и товарный баланс продуктов обогащения
Для учета и технической отчетности на фабрике определяются следующие основные показатели: количество переработанной руды и полученных концентратов; содержание металлов в руде, концентратах и хвостах; извлечение металлов в концентраты и потери его с отвальными хвостами; время работы и простоев оборудования; расход электроэнергии; реагентов; воды и других материалов; себестоимость получаемых концентратов и производительность труда. Кроме того, на фабрике осуществляется оперативный контроль правильности ведения процесса для своевременного выявления отклонений от установленного режима, управления процессом и его совершенствования.
С целью оперативного руководства технологическим процессом, составления технологического и товарного баланса, количественно-шламовой схемы, определения эффективности работы отдельных циклов обогащения и основного оборудования, эффективности реагентного режима производится опробование руды и продуктов обогащения.
Для учета качественных и количественных показателей работы обогатительной фабрики за определенный период времени составляются балансы металла, которые являются основным документом технического отчета фабрики.
Под балансом металлов на обогатительной фабрике подразумевается отчет о поступлении и переработке руды, составленный по определенной форме и отражающий работу фабрики, ее отдельных цехов за смену, сутки, декаду, месяц, квартал и год. Составленный баланс металлов за отчетный период дает представление о техническом уровне работы фабрики, о степени извлечения металлов, а также о культуре производства, точности учета и контроля. Он является основой всех технико-экономических расчетов как при анализе работы фабрики за отчетный период, так и при планировании дальнейшей ее работы.
На обогатительных фабриках различают два вида балансов: технологический и товарный.
Технологический баланс металлов составляется по данным химических анализов руды и продуктов обогащения и сухой массы переработанной руды за данный период времени (смену, сутки, декаду, месяц, квартал и год).
Технологический баланс необходим для:
оперативного контроля и управления ходом технологических процессов, соблюдения кондиций на получаемые концентраты и хвосты, и определения извлечения металлов в концентраты;
оценки работы отдельных смен, секций, бригад и фабрики в целом по качественным и количественным показателям;
начисления заработной платы рабочим фабрики.
Результаты расчета технологического баланса оформляются в виде таблицы.
Технологический баланс металлов
| Продукт | Выход | Содержание, % | Извлечение, % | ||
| т | % | свинца | цинка | свинца | цинка |
| Концентрат: Свинцовый Цинковый Хвосты Исходная руда | 69,0 4,0 0,3 7,65 | 4,0 45,0 1,2 7,1 | 90,2 6,8 3,0 100,0 | 5,57 81,6 12,83 100,0 |
где a1 — содержание металла в исходной руде, %; g1 — выход концентрата, %; g2 — выход пром. продукта, %; g3 — выход хвостов, %; b1— содержание металла в концентрате, %; b2— содержание металла в пром. продукте, %; b3— содержание металла в хвостах, %.
Товарный баланс составляется по фактическому количеству переработанного сырья, выданных концентратов и отвальных хвостов, количеству продуктов, оставшихся в незавершенном производстве, количеству механических потерь, по химическим анализам руды, концентратов, хвостов и продуктов незавершенного производства. Таким образом, товарный баланс отражает результаты фактической деятельности фабрики. Составляют товарный баланс за декаду, месяц, квартал и год.
Товарный баланс необходим для:
учета и анализа количества и качества переработанных руд, полученных концентратов и хвостов, а также для учета и анализа конечных показателей обогащения — извлечения металлов в товарные концентраты;
учета остатков руды, концентратов, хвостов и продуктов незавершенного производства за отчетный период;
определения количества механических потерь металлов в процессе производства с целью дальнейшего устранения или снижения этих потерь;
финансовых, хозяйственных и арбитражных расчетов фабрики с поставщиками руды и потребителями концентратов;
начисления заработной платы руководящему составу фабрики и установление премиальной системы оплаты труда.
Для составления товарного баланса необходимо знать:
массу и влажность руд, поступающих на фабрику за отчетный период;
массу и влажность концентратов, отгруженных потребителям;
массу и влажность остатков руды, концентратов и продуктов незавершенного производства на начало и конец отчетного периода;
содержание металлов в руде, поступающей на фабрику за отчетный период;
содержание металлов в концентратах, отгруженных потребителям за отчетный период;
содержание металлов в отвальных хвостах;
результаты учета механических потерь руды, концентратов и. других продуктов по обогатительной фабрике (пылеобразование, слив сгустителей и т. п.);
итоговые данные технологического баланса за отчетный период.
Товарный баланс составляется по уравнению:
где Qc-масса переработанного за отчетный период сырья, т; αc-содержание в нем ценного компонента, %; Qсн, Qкн— масса остатков на складах соответственно сырья и концентрата, перешедших с предыдущего отчетного года, т; αcн, βкн – содержание металла в остатках соответственно руды и концентрата, %; Qк – масса концентрата, отправленного потребителям за отчетный период, т; βк – содержание ценного компонента в концентрате, %; Qск, Qкк – остатки на складах соответственно сырья и концентрата, перешедшие на следующий отчетный период, т; αcк, βкк— содержание ценного компонента в остатках соответственно сырья и концентрата, %; Qх – масса ценного компонента в хвостах, %; М- масса ценного компонента в механических потерях (за отчетный период).
Таким образом, принципиальное различие между технологическим и товарным балансом состоит в том, что в технологическом балансе не учитываются механические потери в различных стадиях обогащения. Поэтому технологическое извлечение бывает, как правило, выше товарного. Причинами такого несоответствия могут быть также неправильная организация опробования, ошибки при анализе на влажность руды и продуктов обогащения, ошибки химических анализов, неточность учета остатков концентратов и продуктов незавершенного производства.
Сопоставление и анализ технологического и товарного балансов позволяет обнаружить источники потерь, ошибки при взвешивании, опробовании и различных анализах.
Расчет качественно-количественной схемы флотации монометаллической руды
НИТУ «МИСиС»
В.А. Игнаткина
_____________
ОСНОВЫ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Методические рекомендации для выполнения
Части домашнего задания
Москва 2017
Методические рекомендации по выполнению домашнего задания часть 3 по дисциплине «Основы обогащения полезных ископаемых». Самостоятельная работа студентов в форме выполнения домашнего задания позволяет закрепить знания по дисциплине, получить умения, навыки расчетов баланса ценного компонента, качественно-количественной схемы флотации.
3Расчет баланса металлов и качественно-количественной схемы флотации
1. Основные данные:
— технологические показатели процесса обогащения: содержание металла в исходной руде и продуктах обогащения, выход продуктов, извлечение металла;
— уравнение баланса металла;
— особенности принципиальных схем флотации моно- и полиметаллических руд.
2. Расчет баланса металла и качественно-количественной схемы флотации монометаллической руды.
Расчет баланса металла монометаллической руды
Технологический баланс металлов составляется по данным химических анализов руды и продуктов обогащения и сухой массы переработанной руды за определенный период времени. Технологический баланс необходим для оперативного контроля и управления ходом технологических процессов, соблюдения кондиций на получаемые концентраты и хвосты, и определения извлечения металлов в концентраты.
Баланс металла рассчитывается по технологическим показателям руды и конечных продуктов обогащения (концентрата и хвостов). Введем следующие обозначения:
α, β, θ — соответственно содержание металла в исходной руде, в концентрате и хвостах;
γисх., γк, γхв. — соответственно выход исходной руды (γисх.=100%) концентрата и хвостов, % ε — извлечение металла в руде равно 100%;ε — извлечение металла в концентрат, %;
ε — потери металла в хвостах, %.
Количество металла в руде равно его количеству в концентрате, и хвостах:
Выход концентрата для однокомпонентной руды :
.
Извлечение металла в концентрат рассчитывается по формуле
,
а если выход концентрата неизвестен, то
.
Потери металла в хвостах составят:
Пример расчета
Рассчитать баланс металла при обогащении медно-порфировой руды, содержащей 0,5% меди (αCu=0,5%); медный концентрат, полученный в результате обогащения этой руды по схеме, представленной на рис.1, содержит 18% меди (βCu= 18%) при извлечении меди в концентрат εCu=92%; производительность фабрики равна 10000 т/сут. На рисунке 1 приведена схема с показателями обогащения меди по конечным продуктам флотации.
Рисунок 1 — Схема с исходными данными для расчета баланса
Баланс по конечным продуктам монометаллической руды можно рассчитать из схемы, представленной на рисунке 1, либо в табличной форме. Исходные данные вносим в соответствующие графы таблицы баланса металлов (табл.1).
Определяется выход медного концентрате:
Тогда выход хвостов:
Извлечение меди в хвосты (потери меди):
Содержание меди в хвостах:
Затем определяется масса полученных продуктов — медного концентрата и хвостов — по заданной производительности фабрики.
Масса медного концентрата:
Mхв= 10000 — 255 = 9745 т/сут.
Таблица 1 — Баланс металла
| Продукты | Выход продукта | Содержание меди βCu, % | Извлечение меди εCu, % |
| % | т/сут. | ||
| Cu — концентрат | 2,6 | 18,00 | 92,0 |
| Хвосты | 97,4 | 0,041 | 8,0 |
| Исходная руда | 0,5 |
Из рассчитанного баланса металла технологические показатели по исходному и конечному продуктам переносятся на схему (рис. 2). Нумеруются все операции, продукты. Исходя из практики обогащения медных руд принимаются следующие значения содержаний меди в продуктах разделения: β1=8%; β2=0,2%; β4=2%; β5 =0,8%.
При назначении содержания металла в продуктах разделения следует пользоваться допустимыми значениями степени обогащения (степени концентрации) К=β/α, которые могут быть достигнуты в различных операциях флотации. Степень обогащения в основных операциях составляет 5-20 (при расчете принципиальных схем флотации бедных руд можно принять К=100-200); в перечистых -1,2-3, причем в каждой последующей операции перечистной флотации степень обогащения должна уменьшаться.
Рисунок 2 — Принципиальная схема флотации медно-порфировой руды
Расчет качественно-количественной схемы флотации монометаллической руды
Расчет схемы ведется снизу вверх, т.е. от последних операций к первой. После составления и решения системы линейных уравнений для каждой операции разделения, определяются выходы всех продуктов.
Для каждой операции разделения составляются уравнения баланса по массе продуктов и по ценному компоненту.
Перечистная флотация
Уравнение баланса по массе продуктов
Уравнение баланса по ценному компоненту
Решается система линейных уравнении
γ1= γ3+ γ4,
Из таблицы 1 баланса металла известно, что
После подстановки в уравнение значений γ1, β1, β3и β4 получается:
Это уравнение решается относительно γ4, в результате чего находится γ4=4,3; γ1=6,8.
Контрольная флотация
Аналогичным путем составляются уравнение баланса для операции III:
γ2= γ5+ γ6,
γ6=97,5 (из таблицы баланса металла)
Системе уравнений (6) решается относительно γ5:
По известным значениям γ3и γ4определяется γ1 :
Затем рассчитывается значения извлечения металла в каждом продукте по формуле
http://helpiks.org/1-126262.html
http://poisk-ru.ru/s40998t6.html