Максимальная крупность кусков руды для рудообогатительных фабрик( по данным Механобра)

ЮШИНА Т.И.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению домашнего задания по дисциплине «Обогащения полезных ископаемых» для студентов специальности 130400 «Горное дело»

МОСКВА 2013

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ

Рассчитать качественно-количественные показатели подготовительных и основных операций обогащения железной руды

1. Расчет качественно-количественной схемы подготовительных операций дробления, грохочения руды (выбор и обоснование схемы, расчет выхода продуктов).

2. Расчет качественно-количественных показателей по двум предлагаемым варрантам технологии обогащения:

– выход коллективного, магнетитового и гематитового концентратов, а также хвостов обогащения;

– содержание компонентов (общее и по отдельным минералам) в продуктах обогащения;

– извлечение компонентов в продукты обогащения;

– степень сокращения и концентрации;

– технологическая эффективность процессов обогащения (точная и приближенная).

Перечень исходных данных, необходимых для выполнения задания, приведен в таблице 1.

Исходные данные для выполнения курсового проекта:

– железосодержащая руда добывается открытым способом;

– характеристику крупности исходной руды, поступающей на грохочение можно принять прямолинейной;

– Q – производительность фабрики, т/сут;

– С – циркулирующая нагрузка в замкнутом цикле операции дробления, %;

– содержание железа в руде:

αм – магнетитового, %

αг – гематитового, %

породообразующий минерал – кварц;

– содержание железа в концентрате:

βм – магнитного обогащения, %,

βг – гравитационного обогащения, %,

βф – флотационного обогащения, %;

– εм – извлечение магнетитового железа при магнитном обогащении, %;

– εг – извлечение гематитового железа при гравитационном обогащении, %;

– εф – извлечение железа магнетитового и гематитового при флотации, %.

Таблица 1

Исходные данные для выполнения курсового проекта

Как известно, минералы, входящие в состав рассматриваемой руды, могут быть разделены методами магнитного, гравитационного и флотационного обогащения.

При этом возможны два принципиальных варианта технологической схемы:

Магнитное обогащение исходной руды (с получением магнетитового концентрата) и последующее гравитационное обогащение хвостов магнитной операции (с получением гематитового концентрата и отвальных хвостов).

Флотационное обогащение исходной руды (с получением коллективного магнетит-гематитового концентрата и отвальных хвостов).

Условно принимаем:

- Извлечение магнетита и гематита при флотации одинаково, т.е. относительное количество магнетита и гематита, перешедшее в пенный продукт флотации, пропорционально их количеству в исходной руде.

- При магнитном обогащении из железосодержащих минералов в концентрат переходит только магнетит.

- При гравитационном обогащении из железосодержащих минералов в концентрат переходит только гематит, а оставшийся после магнитной сепарации магнетит полностью уходит в отвальные хвосты.

Результаты расчетов основных технологических показателей представить в виде табл. 2.

Таблица 2

Результаты расчетов основных технологических показателей обогащения железосодержащей руды по 2-м вариантам

ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ

Содержание домашнего задания:

1. Задание

2. Введение.

3. Расчет качественно-количественной схемы подготовительных операций дробления, грохочения железной руды (выбор и обоснование схемы, расчет выхода продуктов).

4. Расчет качественно-количественных показателей по двум предлагаемым вариантам технологии обогащения железной руды (магнитно-гравитационная технология и флотационное обогащение).

5. Заключение (основные выводы).

6. Список использованной литературы.

7. Графическое представление предлагаемых технологических схем рудоподготовки и обогащения железной руды.

Текстовый и графический материал должен по ходу работы подкрепляться соответствующими таблицами.

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авдохин В.М. Основы обогащения полезных ископаемых: Учебник для вузов: В 2т. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2006. – Т.1. Обогатительные процессы. – 417 с.

2. Справочник по обогащению руд, т. 3, Изд-во "Недра", 1974, 36 стр. с илл.

3. Разумов К.А., Перов В.А. проектирование обогатительных фабрик. М., Недра, 1982 г.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ДОМАШНЕГО ЗАДАНИЯ

РАСЧЕТ КАЧЕСТВЕННО-КОЛИЧЕСТВЕННОЙ СХЕМЫ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ (ДРОБЛЕНИЕ И ГРОХОЧЕНИЕ РУДЫ)

Выбор схемы дробления

Схема рудоподготовки, включающая операции дробления, грохочения и измельчения, намечается исходя из свойств руды на основе результатов исследований обогатимости, технологических характеристик оборудования, которое возможно применить, и опыта переработки аналогичных по свойствам и составу руд. Крупность материала подаваемого на фабрику, определяется про­ектом горной части, крупность материала, поступающего в пер­вый прием обогащения, и сам способ обогащения устанавливаются в зависимости от испытаний на обогатимость. Физические свойства руды: крепость, гранулометрический состав, влажность, содер­жание глины, дробимость, грохотимость, измельчаемость опреде­ляют способ дробления, грохочения и измельчения и тип аппара­тов для выполнения этих операций. На выбор схемы оказывают влияние и общие условия проектирования: климатические условия района, производительность предприятия, способ разработки ме­сторождения, способ подачи руды на фабрику и многие другие, например, при глинистой, влажной руде, липкой и нетранспорта­бельной, возможно, потребуется промывка руды, а иногда, по усло­виям смерзаемости и подсушка руды. Иногда требуются выделение мелочи и отдельное складирование кусковой руды. Для проек­тировщика очень важно знать данные эксплуатации обогатитель­ных фабрик, работающих на рудах, подобных исследуемым. Применение в проекте проверенных решений позволит избежать ошибок, которые трудно исправить на построенной фабрике, а перестройка некоторых технологических узлов потребует боль­ших затрат и вызывает потерю времени на освоение производствен­ной мощности предприятия.

Приводимые ниже обоснование и разбор схем относятся в ос­новном к рудам крепким и средней крепости, для дробления которых можно применить щековые и конусные дробилки, а для измельчения — барабанные мельницы.

Операции дробления применяются для подготовки полезного ископаемого к измельчению в мельницах или подготовки его непосредственно к операциям обогащения, в случае, если руда с крупной вкрапленностью полезных минералов. На дробильно-сортировочных фабриках операции дробления имеют са­мостоятельное значение.

В схемы дробления обычно включают операции предваритель­ного и поверочного грохочения. Их принято относить к той опе­рации дробления, в которую поступает верхний продукт грохота.

Операция дробления вместе с относящимися к ней операциями грохочения составляет стадию дробления, а совокупность стадий дробления - схему дробления (рис. 1).

Стадии дробления (рис. 2) имеют четыре разновидности:

А’ – операции предваритель­ного грохочения, дробления и поверочного грохочения;

Б – операции предвари­тельного грохочения и дробления;

В’ – операции дробления и поверочного грохочения;

Г – операции дробления.

Разновидность стадии дроб­лении А’имеет вариант с совме­щенными операциями предва­рительного и поверочного грохочения,обозначаемый А (рис. 3). Крупность получаемых при дроблении продуктов и нагрузка на аппараты в обоих вариантах остаются одинаковыми, но транспортные потоки – разные.

Схемы дробления включают одну, две, три и более стадий дробления.

Число одностадиальных схем равно числу разновидностей стадий дробления, т. е. равно четырем. Число возможных вариантов двухстадиальных схем дробления значительно больше. Каждый вариант одностадиальной схемы дробления может быть развит в двухстадиальную схему путем дополнения его любой из четырех разновидностей стадии дробления. Например, одностадиальную схему разновидности Б можно дополнить любой из разновидно­стей А, Б, В, Г и, таким образом, получить четыре возможных варианта двухстадиальной схемы дробления БА, ББ, БВ и БГ (рис.4).

Общее число возможных вариантов двухстадиальных схем дробления будет 4² = 16 (АА, АБ, АВ, АГ, БА, ББ, БВ, БГ, ВА, ВБ, ВВ, ВГ, ГА, ГБ, ГВ, ГГ).

Число возможных вариантов трехстадиальных схем дробления 4³ = 64. число же возможных вариантов схем, включающих n стадий дробления, N_n = 4ⁿ.

Для выбора рациональной схемы дробления из боль­шого числа возможных схем необходимо решить следующие вопросы: о числе стадий дробления; о необходимости операций предварительного и поверочного грохочения в отдельных стадиях дробления.

Максимальная крупность кусков руды для рудообогатительных фабрик( по данным Механобра)

Табл. 3

Число стадий дробления определяется началь­ной и конечной крупностью дробимого материала.

Наиболее крупная руда получается при открытых работах и большой производительности, а наименее крупная — при под­земных работах и малой производительности рудника.

Размер максимального куска руды устанавливается проектом горной части. Ориентировочная зависимость крупности куска от производительности рудника и способа добычи приведена в табл. 3. Крупность максимального куска руды, поступающей на измельчение, определяется возможностями применяемых в по­следней стадии дробления конусных дробилок мелкого дробления (КМД или «Гидрокон»).

В настоящее время принята оптимальная крупность макси­мального куска руды, поступающей в отделение измельчения:

для стержневых мельниц 15 – 20 мм

При рудах, легко разрушаемых в начальной стадии измель­чения, а также при глинистых и влажных рудах, крупность ма­териала, поступающего в стержневые мельницы, можно увеличить до 20—25 мм.

При заданных размерах максимальных кусков в руде и в дроб­леном продукте пределы общей степени дробления будут:

 ;

,

где S – общая степень дробления; D и d – размеры кусков соответственно в исходной руде и в дробленном продукте, мм.

Общая степень дробления равна произведению степеней дроб­ления в отдельных стадиях. Дробилки крупного, среднего и мел­кого дробления позволяют получить за один прием следующие степени дробления:

дробилки крупного дробления — до 5;

конусные дробилки для среднего приема дробления при ра­боте без поверочного грохочения — до 6;

те же, дробилки при работе в замкнутом цикле с поверочным грохотом — до 8;

конусные дробилки мелкого дробления при работе без пове­рочного грохота — до 3—5;

те же дробилки при работе в замкнутом цикле — до 8.

Минимальная степень дробления S_max = 12,5 не может быть достигнута в одну стадию в дробилке первого приема, поэтому число стадий сухого дробления перед измельчением должно быть не менее двух.

Максимальная степень дробления S_max = 120 может быть получена при трех стадиях дробления, например,

S_max = 120 = 4∙5∙6

S_max = 120 ≈ 4,5∙4,5∙6

Отсюда следует первое правило выбора схемы дробления: число стадий дробления при подготовке руд к измельчению должно равняться двум или трем . ( Это правило относится к установке стандартных щековых и конусных дробилок. Опытные инерционные дробилки института Механобр, молотковые и роторные дробилки дают высокие степени дробления.)

Исключения из этого правила могут быть сделаны для обога­тительных фабрик очень большой (свыше 40—60 тыс. т/сут) производительности, при поступлении на фабрику крепких руд, при дроблении которых получаются куски плитняковой формы (например, типа магнетитовых кварцитов Кривого Рога). В этом случае применяются четырехстадиальные схемы дробления.

Операции предварительного грохочения применяются для сокращения количества материала, поступа­ющего в дробление, (за счет отсева мелочи) и увеличения подвиж­ности материала в рабочей зоне дробилки. Последнее особенно необходимо при дроблении в конусных дробилках среднего и мел­кого дробления, подверженных забиванию рудной мелочью.

Введение в схему дробления операций предварительного гро­хочения вызывает увеличение капитальных затрат и усложняет цех дробления. Поэтому предварительное грохочение следует применять при достаточно высоком содержании отсеваемого класса в исходном материале, а также при высокой влажности этого класса, когда значительно понижается производительность дробилки. В первой стадии при больших размерах выпускной щели (>100 мм) мелкая руда свободно проходит через дробилку и предварительное грохочение имеет значение только для повы­шения пропускной способности всего узла грохот — дробилка. Поэтому, если дробилка, выбранная по размеру поступающего куска, обеспечивает заданную производительность без установки грохота, то предварительное грохочение не предусматривается. Если же отказ от грохочения предопределяет установку двух дробилок, крупного дробления, то следует остановиться на ва­рианте установки одной дробилки с предварительным грохоче­нием, поскольку установка второй дробилки почти удваивает капитальные затраты на строительство отделения крупного дроб­ления.

Во второй стадии дробления предварительное грохочение предусматривается в большинстве случаев. Но, если дробилки среднего дробления, связанные с дробилками мелкого дробления, имеют больший запас производительности по сравнению с послед­ними и обеспечивают производительность без отсева мелочи, то предварительное грохочение не предусматривается. При решении этого вопроса следует учесть и свойства руды в отношении влаж­ности и возможной подпрессовки дробилки мелкой рудой.

В третьей стадии дробления при малых выходных щелях (6—7 мм) предварительное грохочение должно применяться во всех случаях. Вышесказанное подтверждается анализом схем дробления фабрик, построенных после 1965 г. Из 17 фабрик для полиметаллических руд предварительное грохочение перед круп­ным дроблением применяется только на двух. На фабриках для железных руд большой производительности нет предваритель­ного грохочения перед первой стадией дробления. То же можно сказать и относительно фабрик для медных руд.

Из тех же 17 фабрик для полиметаллических руд предваритель­ное грохочение перед дробилками второй стадии применяется на 10 фабриках. На большинстве фабрик для железных руд предусмо­трено предварительное грохочение перед дробилками второй ста­дии. При этом часто устанавливаются двухситные грохоты, и в подрешетный продукт выводится готовый по крупности продукт (минус 15—20 мм).

Дробилки третьей стадии на современных фабриках работают с предварительным и поверочным грохочением. Эти операции включаются в схемах или раздельно или в совмещенном варианте.

Второе правило выбора схемы:

а) предварительное грохочение перед первой стадией приме-
няется редко и в случае применения требует специального обосно-
вания;

б) предварительное грохочение перед второй стадией, как
правило, предусматривается; отказ от него должен обосновываться;

в) предварительное грохочение перед третьей стадией преду-
сматривается всегда.

Типовые характеристики крупности про­дуктов дробления необходимы для расчета схем дроб­ления и выбора дробилок и грохотов. Графики типовых характе­ристик крупности дробленых продуктов щековых и конусных дробилок крупного дробления приведены на рис. 5 и 6.

Здесь по оси абсцисс отложена относительная, т. е. безразмер­ная крупность зерен z, равная отношению размера зерен к ширине выходной щели дробилки: z = d : i, а по оси ординат – содержание классов крупнее z – слева и мельче z – справа.

Графики составлены дляусловий, когда в дробление поступает материал, не содержащий зерен размером менее ширины выходной щели дробилки, т. е. когда размер отверстий сита предварительного грохота соответствует ширине выходной щели дробилки a = i,а эффективность грохочения Е = 100 %. Такой режим может быть осуществлен при испытаниях дро­билок, при этом характеристика крупности дробленых продуктов будет определяться только свойствами руды и эффективностью работы самой дробилки.

При режимах, в которых работают дробилки на обогатительных фабриках (a ≈ i; E < 100 %), характеристика, крупности дробленого продукта зависит не только от эффективности работы самой дробилки, но и от эффективности работы грохота. Для обозначения содержания классов в продукте, разгружаемом из дробилки, работающей в режиме a = i и Е = 100%, принят символ b, а для всех прочих режимов та же величина обозначается символом β.

Условной максимальной крупностью d_нкусков в дроб­леном продукте принято счи­тать размер отверстий сита, через которое проходит 95 % материала. Соответственно условная относительная мак­симальная крупность кусков в дробленом продукте z_н = d_н:i.

Горизонтали на рис. 5 и 6 соответствуют содержанию отсе­ваемого класса 95 %. Точки пересечения горизонталей с кривыми определяют условную относительную максимальную крупность дробленого продукта z_н.

Пунктирные прямые АВ лежат в большинстве случаев выше кривых. Это означает, что в дробленых продуктах содержание мелких классов будет больше, чем в материале, имеющем прямолинейную характеристику крупности и максимальную крупность, равную z. По сравнению с конусными и щековыми дробилками крупного дробления, конусные дробилки среднего и мелкого дробления имеют другое отношение размера выходной щели к эксцентриситету качаний конуса. В конусных дробилках среднего и мелкого дробления эксцентриситет превышает размер выходной щели и в большой степени влияет на крупность максимального куска, выходящего из дробилки. Поэтому характеристики крупности меняются не только в зависимости от ширины вы­ходной щели, но также и от размера дробилки. Специальные исследования показали, что характеристики крупности, в ко­торых на оси абсцисс отложены относительные размеры зерен (по отношению к максимальному куску), получаются одинаковы­ми для одной руды при разных размерах дробилок и разных щелях. Для построения конкретной типовой характеристики (т. е. полученной при дроблении материала, не содержащего зерен меньше размера щели, для дробилки данного размера, при заданном размере выходной щели) нужно по табл. 4 и 5 найти размер максимального куска для руды заданной прочности и, пользуясь рис. 7, по нескольким размерам зерен определить выход классов (пример построения см. ниже).

Операции поверочного грохочения имеют целью возвратить в дробилку избыточный продукт. (Избыточным продуктом называются крупные куски, содержащиеся в дробленом продукте, размер которых больше ширины выходной щели дро­билки).

При дроблении без поверочного грохочения руд средней твердости в конусных дробилках мелкого дробления выход избыточного продукта достигает 65 %, а максимальная условная крупность дробленого продукта превышает в 4,5—5 раз ширину вы­ходной щели. При твердых рудах выход избыточного продукта увеличивается до 85 %, а максимальная условная относительная крупность составляет 5,5 (см. рис. 7 и табл. 5 для щели 5 мм и дробилки КМД – 2200).

Таблица 4

Расчетный размер максимального куска руды d_н в продукте конусных дробилок среднего дробления

При поверочном грохочении в последней стадии дробления крупность конечного дробленого продукта может быть уменьшена в 3 раза для руд средней твердости и в 3,5 раза для твердых руд (при щели 10 мм по табл. 5).

Крупность дробленого продукта 10—20 мм, оптимальная для измельчения в шаровых и стержневых мельницах, может быть получена на конусных дробилках мелкого дробления только в замкнутом цикле с грохотами. Поэтому при подготовке руд к измельчению в стержневых и шаровых мельницах в последней стадии дробления необходимо включать операцию поверочного грохочения.

Таблица 5

Расчетный размер максимального куска руды d_н в продукте конусных дробилок мелкого дробления

Крупность дробленого продукта 10—20 мм, оптимальная для измельчения в шаровых и стержневых мельницах, может быть получена на конусных дробилках мелкого дробления только в замкнутом цикле с грохотами. Поэтому при подготовке руд к измельчению в стержневых и шаровых мельницах в последней стадии дробления необходимо включать операцию поверочного грохочения.

Замкнутый цикл дробления с грохочением, конечно, сложнее открытого с предварительным грохочением. Включение поверочного грохочения вызывает необходимость установки большего числа грохотов, конвейеров и питателей. В цехе появляются дополнительные перегрузки, в которых происходит пылеобразование. Все это приводит к увеличению затрат, вызывает усложнения в конструктивном решении цеха дробления и в его эксплуатации. Но отказаться от замкнутого цикла возможно лишь при условии увеличения крупности питания мельниц. А при этом общая себестоимость дробления и измельчения на фабрике возрастает.

Из изложенного следует третье правило выбора схем дробления: для получения дробленого продукта оптимальной крупности, обеспечивающего экономичную работу стержневых и шаровых мельниц и всего комплекса дробления и измельчения в последней стадии дробления, должна быть операция поверочного грохочения.

В соответствии со сформулированными правилами выбора схем рациональными следует признать две группы схем — одну для получения продукта крупностью не более 25 мм и другую— для продуктов мельче 10—20 мм. Схемы изображены на рис. 8.

Двухстадиальная схема ББ применима для кусков малой крупности исходной руды и трехстадиальная БББ – для крупных кусков. Обе схемы обеспечат продукт крупностью мельче 25 мм. Грохочение перед первой стадией показано пунктиром, как необязательное и применяемое по специальному обоснованию.

Схемы с замкнутым циклом в последней стадии с получением продукта крупностью 10 – 20 мм. Двухстадиальная БА – для мелкого исходного и ББА – для крупного (до 1200 мм) исходного материала.

При выборе оптимальной крупности дробленого продукта можно руководствоваться данными табл. 6.

Таблица 6