Обогащение

30

Лабораторная работа № 7

ФЛОТАЦИОННЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ УГОЛЬНОЙ МЕЛОЧИ

Цель работы: изучение процесса флотации угольной мелочи с применением флотационных реагентов.

Общие сведения. Флотация – процесс обогащения полезных ископаемых, основанный на различии их способности смачиваться водой. Из всех разновидностей флотационного обогащения наибольшее распространение получил процесс пенной флотации, в котором для разделения минералов используется граница раздела вода

– воздух.

Процесс флотации в настоящее время занимает ведущее положение и применяется для обогащения самых различных полезных ископаемых. Изучение химических и физико-химических явлений, лежащих в основе флотационного процесса, и освоение его технологии позволяют подвергать флотационному разделению все новые и новые минералы, а также продукты металлургического и химического производства.

Флотационную способность минералов, т.е. степень смачиваемости минералов водой, можно изменить искусственно, обрабатывая их поверхность флотореагентами. Это вещества, способные избирательно адсорбироваться на поверхности минералов и уменьшать или увеличивать их смачиваемостъ. По характеру воздействия на процесс флотации реагенты подразделяются на три группы:

собиратели – органические вещества концентрируются на поверхности минеральных частиц, повышая их гидрофобность, и способствуют прилипанию их к пузырькам газа. Действие собирателя должно быть избирательным;

вспениватели – органические вещества, повышающие прочность воздушных пузырьков в пульпе, препятствуют их слиянию (коалесценции) и обеспечивают образование пены;

31

активаторы способствуют закреплению собирателя на поверхности минерала;

депрессоры или подавители предназначаются для повышения избирательности при разделении при разделении минералов, обладающих близкими флотационными свойствами;

регуляторы среды применяют для упорядочения взаимодействия собирателей, депрессоров и активаторов с минералами и создания кислотных или щелочных свойств пульпы.

Процесс флотации угля осуществляется во флотационных машинах и состоит из следующих операций: приготовление пульпы, добавление в пульпу реагентов, аэрация пульпы (введение в пульпу воздушных пузырьков), удаление из флотационной машины минерализованной пены (концентрата) и невсплывающих породных частиц (хвостов).

Оборудование и материалы: уголь крупностью 0 0,5 мм; флотационная машина; фарфоровые кружки, емкости для продуктов флотации; флотационные реагенты; весы и разновесы; фильтровальная установка.

Порядок выполнения работы

1.Изучить конструкцию и составить эскиз флотомашины со спецификацией (рис. 4).

2.Определить полезный объем флотационной камеры. Для

этого вначале определить объем воды V1, который надо поместить в камеру флотомашины, чтобы уровень воды дошел до сливного порога 2 при помощи мерной посуды 1. После этого включить мотор, вращающий импеллер 4, при закрытом кране подачи воздуха 5. Следует отметить, что при вращении импеллера в закрытом кране 5 число пузырьков в камере должно быть небольшим и непрерывно убывать. Обратное свидетельствует о том, что через подшипники, сальники и уплотнения вдоль вала просасывается воздух (а вместе с ним и смазка). По понятным причинам и то, и другое должно быть исключено.

Мензуркой 1 определить объем V2 воды, которая выльется в противень 3 при вращении импеллера. Разность V1 – V2 = V3 называется полезным объемом камеры.

32

5

8 7

Рис. 4. Схема установки

1 – мерная посуда; 2 – сливной порог камеры флотомашины; 3 – противень для сбора пенного продукта; 4 – импеллер; 5 – трубка для подачи воздуха; 6 – реометр;

7 − камера флотомашины; 8 полый неподвижный вал

3.Подготовка пульпы.

3.1.Вычислить массу угольной мелочи.

Для приготовления пульпы определяем массу угольной мелочи с отношением твердого к жидкому Т:Ж = 1:8Ì1:10 (задается преподавателем). Полезный объем камеры слагается из объема, занимаемого углем, и объема, занимаемого водой, т.е.

V3 = Vт + Vж ,

где Vт объем угольной мелочи; Vж объем воды.

Выразив объемы через массу и плотности, и учитывая соотношение Т:Ж, найти массу навески. Плотность угля 1,4 г/см3, воды1,0 г/см3.

33

3.2. Взвесить угольную мелочь. Навеску поместить в стакан и залить двух или трехкратным объемом воды и выдержать 10 минут при слабом перемешивании.

Для оценки влияния аполярного реагента-собирателя и вспенивателя на процесс флотации угольных частиц один опыт проводят без добавления реагентов (за счет природной гидрофобности угля), а во втором опыте в пульпу подают аполярный реагент и вспениватель в виде капель. Расход реагента задается преподавателем.

4. Опыты пров ести в следующем порядке:

4.1.Залить приготовленную пульпу в камеру флотомашины, включить импеллер при закрытом кране 5 и долить в камеру воду до уровня ниже сливного порога на 3 см.

4.2.Открыть кран подачи воздуха 5. При поступлении в камеру воздуха будет наблюдаться образование минерализованных пузырьков (пены) на поверхности пульпы флотомашины, что указывает на начало флотационного процесса. Оценить степень минерализации пены без реагентов.

4.3.Выключить подачу воздуха.

Ввести в пульпу реагент-собиратель в виде капель, а через одну минуту вспениватель . (Расходы реагентов задаются преподавателем.) После ввода реагентов производится перемешивание их

спульпой в течение двух минут.

4.4.Открыть кран подачи воздуха. Сравнить степень минерализации пены с реагентами и без него, согласно п. 4.2.

Для съема пены флотоконцентрата используют пеносъемник, которым убирают пену в противень 6. В том случае, если уровень пены низок, необходимо его повысить добавлением чистой воды в камеру, не нарушая пену, осторожно добавлять воду из промывалки в участок камеры за валом машины.

Во время съема концентрата необходимо промывалкой смывать пену со стен камеры и с центральной трубы, в которой вращается вал.

Окончание флотации определяют по характеру пены. Она становится неминерализованной (крупнопузырчатой).

34

4.5.После окончания опыта (1 2 минуты после начала флотации) машину выключить закрыть кран 5, камерный продукт (отходы флотации) перелить в емкость.

4.6.Флотоконцентрат и флотоотходы обезвоживают на установке для фильтрования под давлением.

В полученные продукты добавить заданное количество раствора флокулянта, осторожно перемешать до образования флокул. Затем весь объем суспензии быстро перевести в камеру фильтрации при закрытом кране.

После 90 с фильтрования центрирующую втулку осторожно вынуть и визуально оценить стабильность образованного осадка. Затем на образовавшийся слой осадка установить груз массой 10 кг

ипродолжить процесс фильтрования в течение 180 с. По истечении заданного времени осадок снять с элемента и поместить в сушильный шкаф. После высушивания пробы до состояния сыпучести, ее охладить до комнатной температуры и взвесить.

5. Определить качественные и количественные показатели процесса флотации.

Выход продуктов флотации γ, %, определяют из выражения

γ Gпр / Gн ,

где Gпр , Gн − масса продукта и масса навески соответственно, г.

Рассчитать зольность исходного угля и извлечение горючей массы (зольность продуктов флотации задается преподавателем):

35

где к , γхв − выход концентрата и хвостов, соответственно, %;

³исхd , Aкd , ³хвd − зольность исходного продукта, концентрата и хво-

стов, соответственно, %.

Обработка и оформление результатов работы

Необходимо провести все исследования и расчеты согласно пунктам 1 5. Полученные результаты внести в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Результаты флотации

Контрольные вопросы

1.На каких свойствах поверхности минералов основано обогащение методом флотации?

2.Какова роль реагентов в процессе флотации?

3.Какие реагенты применяют при флотации полезных ископаемых?

4.Назвать типы флотационных машин.

5.Объяснить устройство и принцип действия механической флотационной машины.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Шилаев, В. П. Основы обогащения полезных ископаемых: учеб. пособие для вузов. М.: Недра, 1986. 296 с.

2.Абрамов, А. А. Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Т. 1. Обогатительные процессы и аппараты: учебник для вузов. – М.: Изд-во Моск.

гос. горного ун-та, 2001. 411 с.

3. Абрамов, А. А. Переработка, обогащение и комплексное

36

использование твердых полезных ископаемых. Т. 1. Обогатительные процессы и аппараты: учебник для вузов. 2-е изд. – М.: Издво Моск. гос. горного ун-та, 2004. 470 с.

4. Бедрань, Н. Г. Переработка и качество полезных ископаемых / Н. Г Бедрань, Л. П. Скоробогатова. – Киев; Донецк: Вища школа. Головное изд-во, 1984. 189 с.

5.Бедрань, Н. Г. Переработка и качество полезных ископаемых: учебник для вузов / Н. Г. Бедрань, Л. П. Скоробогатова. – М.: Недра, 1986. – 271 с.

6.Бедрань, Н. Г. Машины для обогащения полезных ископаемых: учеб. пособие для вузов / Н. Г. Бедрань. – Киев. – Донецк: Вища школа. Головное изд-во, 1980. – 416 с.

7.Евменова, Г. Л. Технология обогащения полезных иско-

паемых: практические занятия: учеб. пособие / ГУ КузГТУ. Кемерово, 2006. 75 с.

Составители Галина Львовна Евменова

Татьяна Евгеньевна Вахонина

ТЕХНОЛОГИЯ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Методические указания к лабораторным работам для студентов специальности 080502 šЭкономика и управление

на предприятиях (в горной промышленности)Ÿ очной и заочной форм обучения

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 25.05.2010. Формат 60 84/16. Печать офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 80 экз. Заказ

ГУ КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.