Флотация

Жоспар
Кіріспе

КІРІСПЕ
НЕГІЗГІ БӨЛІМ
ФЛОТАЦИЯ түсінігі
Флотацияны өткізу
Зерттеу әдістері
Полиметал кенін байытудың заманаи жағдайы
Полиметал кендерін флотациялауға қолданылатын жинағыштар.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 18 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе
Жұмыстың өзектілігі. Флотация түсті металдардың жұқа таңбаланған минералдарын бөліп алудың анағұрлым эффективті технологиялық процесі болып қала береді. Қиын байытылатын шикізаттың үлкен көлемін өңдеу, жаңа технологиялық қабылдаулар мен реагентті режимдерді пайдалануды қажет етеді.
Сульфидті минералдардың флотациясы кезінде реагентті режимнің селективтілігін жоғарылату бәрінен бұрын жинағыш ретінде молекулалық құрылысы күрделі органикалық қосылыстарды немесе жинағыштардың үйлесімдерін қолдану арқылы жүзеге асады.
Ионогенді және аз полярлы ионогенсіз қосылыстардан тұратын жинағыштар композицисын таңдаудың жалпы принципін жасауда, бөлінетін минералдардың селективті флотациясы үшін селективті реагенттік режимдерді ионогендігі әр түрлі болатын жинағыштарды қолдану негізінде өңдеу өзекті мәселе болып қалады.
Жұмыстың мақсаты. Флотация әдісін мыс құрамды кендерді изобутил флотореагенттерін қолдану арқылы байытуда жалпы принциптерді өңдеу. Күрделі минерал құрамынан флотациялық процесте изобутил флотореагентін қолдану арқылы алынатын бағалы компоненттердің заңдылықтарын анықтау.
Жұмыстың идеясы жинағыш композиция компоненттерінің әрекеттесуінің Пирсон принципіне негізделіп сульфид қосылыстары мысалында қосарланған қышқыл - негізді жұптың сандық бағасын болжау; жеке сульфигидрид жинағыштарын таңдаудағы әдістемені жасау мен олардың үйлесімдерін физика - химиялық қасиеттері жақын минералдардың флотациясын бөлу кезіндегі селективті реагентті өңдеп шығару.
Жұмыстың міндеті.
- флотацияны өткізу
- көбіксіз флотация әдісімен Нұрқазған, Жезқазған, Ақбастау және Аяқ Қоджа кен орындарын зерттеу
- көбікті флотация әдісімен Нұрқазған, Жезқазған, Ақбастау және Аяқ Қоджа кен орындарын зерттеу
- электромагниттік флотация әдісімен мыс құрамды кеннің флотациялануын зерттеу
- бекітілген механизм бойынша (ионогенді және ионогенсіз компоненттерінің бірлескен әрекеті) изобутил жинағыштарын селективті реагентті режимде жасау және Нұрқазған, Жезқазған және Ақбастау кен орындары мыс кендерін флотациялаудың технологиялық схемасын құру. Комплексті зерттеу негізінде (адсорбция, бөлшектердің өлшемі) селективті үйлесетін компоненттерді таңдауды дәлелдеу.
Ғылыми жаңалық.
- минералды бөлшектердің ауадағы көпіршіктермен және олардың диссипация энергиясының әр түрлі мәндерінде ірілігі арасындағы қармау коэффициенттерінің экстремалды тәуелділіктері анықталды;
- пульпа әуелік ағысын күшейту кезінде сына тәрізді қосымшаның кедергісімен көбік өніміндегі алынатын компоненттің құрамының эффектісінің жоғарылауы анықталды. Әлсіз гидрофобты механикалық түсуі айтылған және ерікті ұстап алынған минерал бөлшектерінің аудағы көпіршіктермен бастапқы ағын жылдамдығы 2,5 мс жоғары;
- кварцтың жұқа кластарының бөлуінің селективтілігін жоғарылату құбылысы және далалық шпаттың түрлі молекулалық құрылысы бар реагенттерінің флотация процесіне комплекті әсерін байқадық: катионды және ионогенсіз және гидродинамикалық режимдер: ауадағы көпіршіктердің қалыптасу және минералдану жағдайлары мен пульпа әуелік ағынның қатпарлануы.
Зерттеу әдістері.
Зерттеу әдістері: сынамалардың химиялық құрамының талдауы үшін бірқатар анализдер қолданылды, олар, атомдық - адсорбциялық анализ; рентген - флюоресцентті анализ (портативті OlimpusDeltaXRF рентгенфлуоресцентті анализатор) және т.б. Құрамның сандық фазалық анықтау рентген фазалық анализ (кобальтты антикатоды бар AXS D8 Advance) әдісімен келесідей EVA және Topas немесе химиялық құрамды есептейтін CIPW сияқты арнайы бағдарламалардың көмегімен дифрактограммамен өңдеп жүзеге асырамыз.
Сол сияқты жұмыс процесінде электронды микроскопия (JEOL JSM - 5010) қолданылды. Дала шпатының минералдары бетіндегі реагенттерін адсорбциялауда диффузиялық бейнелі ИҚ спектроскопия қолданылды, ол келесідей реагентті шыңдарының жылжыту анализін ИҚ спектрлерінде байқауға болады (BRUKER EQUINOX55). Минералдардың беткі меншікті көлемін анықтау реагенттердің қажетті концентрациясында азоттың көлемдік адсорбциясымен жүзеге асады.
Флотациялық сынақтар түрлі конструкциялы және көлемде лабораторлы флотомашиналарда өткізілді (Механобр, WEMCO, MineMet, AgitAir) және түрлі модификацияда өнімділігі пульпа бойынша 5м 3 сағ дейін көпзоналы флотомашиналар пайдаланылды. Флотациялық тәжірибелер циркуляциялық және ағынды режимдерде лабораториялық және тәжірибелік - өнеркәсіптік масштабта өткізілді.
Келесі минерал объектілері қолданылды: магнетиттің, кварц, альбит пен микросынаның мономинералдары; халькопирит пен кварцтың минералды қоспасы; сульфидті мыс флотациясының камералық өнімі (Aitik, Швеция кен орындары) және пегматитті кен орнының кварц - дала шпатының өнімі.
Зерттеу нәтижелерін компьтерлік өңдеу ПО MS Office қолданумен өткізілді, жұмыс көп көлемді тәжірибелік мәліметтердің қолданылуына негізделген, заманауи аналитикалық әдістерді қолдануда және тәжірибелерді қайта - қайта таңдаулы қайталауда оларды жаңғырту мен статистикалық өңдеуге негізделген.
І БӨЛІМ Полиметал кенін байытудың заманаи жағдайы

0.1. Полиметал кендерін байыту әдістері. Флотация.

Соңғы жылдары өңдеуге қиын байытылатын түсті, сирек металдар мен алтын, сол сияқты эмульсиялық жұқ сеппелік, бөлінетін минералдардың физика - химиялық және технологиялық қасиеттері төмен қарама - қайшылыққа келетін дәстүрлі емес минералды шикізаттар қызықтыра түскенней кейін, зерттеушілердің алдында олардың эффективті және комплексті өңдеуін қамтамасыз ететін жаңа процестер мен әдістердің іргетас ғылымдарының соңғы жетістіктерінің негізінде мақсатты орындау мәселесі тұрды [1].
Қиын байытылатын шикізаттың типтік мысалы ретінде сульфидті полиметал кендері болып табылады, соның ішінде мыс - мырыш колчеданы, оны өңдегенде алтын ілеспе компонент ретінде шығарып алынады. Кендерде алтын табу формасын жеткілікті зерттемегендіктен, оның минералды фаза мен ассоциация бойынша анықталуы бейімделмеген технологиялардың көрсеткіштері алтын бойынша аз болады. Орал алтын құрамды мыс - мырыш кен орнында байыту кезінде 10-20 % - дан аспады.
Сирек металдарды төмен алу түпкілікті сирек металды кенді байыту кезінде олардың құрамының күрделі екені, жұқа - таңбаланған кен минералдарының жоғары массалық үлесі және оның дезинтеграция кезінде ашылуын, тау - жыныс түзуші минералдар кенінің физика - химиялық қасиеттеріне жақындығы, силикат пен оксидтің бір класына жатуы, ажыратылатын минералдардың бетінің қаттылығына шартталған [2].

Берілген сирек металдар мен алтын кендерін өңдеу кезінде туатын мәселелер табиғатпен байланысқан, және оларды шешу үшін зат құрамы мен шикізаттың минералдық - технологиялық сипатын жете зерттеу керек. Алынған білімнің жиынтығын ғылымның, техника және технологияларын заманауи жетістіктерімен бірге технологиялық процестер мен осындай кендерді комплексті өңдеудің схемаларын жоғары эффективті дәстүрлі емес құрамдастыруға болады.
Технологиялық қасиеттері жақын минералдарды бөлу мақсатында оларды эффективті қолданудың бөлгіш белгілерін анықтау және физика - химиялық жағдайларын жасау керек, сонымен бірге, технологиялық қасиеттерінің кереғарын жасап немесе күшейту керек болады.
Бөлініп алынатын минералдардың (немесе минералды комплекстердің) технологиялық қасиетінің қарама - қайшылығын жоғарылату үшін алдын - ала физика - химиялық және энергетикалық әсерін байқау керек. Параметрлерді таңдау мен физика - химиялық схема немесе энергетикалық әсері дезинтеграция процесі мен шикізатты байыту әсерінің механизмін анықтау, технологиялық - минерологиялық зерттеу сатысындағы минералды шикізаттың заттық құрамы мен технологиялық қасиетін терең зерттеу керек [3].
Минералдардың түрлі периодтағы технологиялық қасиеттерінің қарама - қайшылығын жоғарылату бағытын дамытуда үлкен үлес қосқандар: И.Н. Плаксин, Р.Ш. Шафеев, В.И. Ревнивцев, В.А.Чантурия, С.Б. Леонов, В.И. Классен, В.А. Глембоцкий, А.А. Абрамов, Р.И. Стуруа, В.В. Кармазин, В.Е. Вигдергауз, В.М. Авдохин, В.А. Бочаров, Г.В., М.И. Манцевич, Г.В. Седельникова, Л.А. Глазунов, И.И. Максимов, А.В. Курков, Т.С. Юсупов, В.П. Мязин, Г.А. Сидоренко, В.М. Изоитко, Л.Б. Чистов, Н.Д. Тютюнник, Н.В. Петрова және тағы басқалары.
Дегенмен, бөлінетін минералдардың қоспаларының кристаллографиялық формасы, кристалдың сыртқы морфологиясының жетілуі, құрылысының гетерогенділігі, түрі мен атомдардың концентрациясының оның технологиялық қасиеттерімен байланысының нақты тәуелділіктері анықталды. Осы негізде кеннің күрделі зат құрамын эффективті зерттеуді қамтамасыз ету үшін физика - химиялық және энергетикалық модификациялау әдісі арқылы минералдардың түрін, параметрін және режимдерін ғылыми дәлелдеуге болады [4].
Флотация - беттік меншікті энергиялардың айырмашылығына келісіліп, фаза аралық беттегі минералдардың түрлі қабілетіне негізделген пайдалы қазбаларды байытудың бір түрі. Минералдардың гидрофобты (сумен нашар дымқылданатын) бөлшектері фаза бөлгішінің шакарасында бекітіледі, әдетте газ бен су шекарасында, және гидрофильді (сумен жақсы дымқылданатын) бөлшектерінен ажыратылады. Флотация кезіндегаз көпіршіктері мен май тамшылары нашар дымқылданатын сумен бөлшектерге жабысып оны бетке көтереді. Флотация суды органикалық заттардан және қатты заттардан тазарту үшін, қоспаларды бөлу, химиялық, мұнай өңдейтін, тамақ және т.б. өнеркәсіп орындарында тұнбалануды күшейту үшін қолданылады.
Флотация теориясын дамытуда орыс физика - химия ғалымдары - XIX ғасырдың соңында алғаш қалыптасқан И. С. Громектің дымқылдану процесінің негізгі құрылысы және ХХ ғасырдың басында зерттелген Л. Г. Гурвичтің гидрофобты және гидрофильді жағдайы маңызды рөл атқарады. Флотацияның заманауи теориясының дамуына елеулі әсер ететін еңбектер А. Годен, А. Таггарт (АҚШ) және И.Уорк (Австралия), совет ғалымдары П. А. Ребиндер, А. Н. Фрумкин, И. Н. Плаксин, Б. В. Дерягин, профессор В. Р. Кривошеин және т.б. еңбектерінде кездеседі.
Флотация әдістері.
Көбікті флотация - майлы және жұқа қабатты флотацияға қарағанда анағұлым өнімді процес. Бұл әдіс кеңінен қолданылады [5].
Электрофлотация - электролитикалық газдың бөлінуі мен флотациялық эффектінің есебінен дисперсті ластың сұйықтықтық бетіне қалқып шығуымен жүзеге асатын химиялық өнеркәсіпте қолданылатын перспективті әдіс болып саналады [6].
Суды тазалау, сол сияқты сұйылтылған ерітінділерден компоненттерді алу үшін 1950 - ші жылдарда өнеркәсіптік ағын, термалды жерасты минералданған және шахталық суды, сол секілді теңіз суын тазалауда перспективті қолданылатын ионды флотация әдісі жасалды. Ионды флотация кезінде жеке иондар, молекулалар, жұқа дисперсті тұнбалар мен коллоидты бөлшектер флотациялық реагентті - жинағыштармен, жиірек катион типті жинағыштармен әрекеттесіп, ерітіндінің бетіне көпіршікпен көбік немесе жұқа қабықша түрінде алынады. Флотация үшін жұқа дисперсті көпіршіктер ерітінділерден газ тәрізді оттегі мен сутегі (электрофлотация) түзуде судың электролитикалық ыдырауы арқылы алынады. Электрофлотацияда реагенттердің шығыны аз болады, ал кейбір жағдайларда олар мүлдем қажет болмайды.
Пайдалы қазбаларды байытуда флотацияны кеңінен қолдану өнімділігі жоғары үлкен көлемді камерасы бар ( 10-30 м³ дейін) түрлі конструкциялы флотациялық машиналарды жасауға әкелді.
Флотациялық машина пульпа үшін қабылдағышы мен жүк түсіретін құралы бар қатар орналасқан камералардың қатарынан тұрады. Әрбір камера аэрирленетін және көбікті түсіретін құрылыммен қамтамасыз етілген [7].
Химиялық флотация әдісі ағын судың реагенттермен өңделуіне негізделген. Химиялық реакциялардың нәтижесінде газ көпіршіктері түзіледі: сутегі, көмірсутегі газы, хлор және судан флотацияланатын басқа да қоспалар. Химиялық флотацияда қолданылатын қондырғының конструкциясы көбінесе екі камерадан тұрады. Бірінші камерада, күректі араластырғышпен жабдықталған, тазаланатын су мен реагенттік араласуы жүреді. Екінші камерада - флотореакторда флотокомпоненттердің түзілуімен химиялық реакциялар өтеді. Түзілген қож қырнауыш көмегімен қож қабылдағышқа жойылады.
Вакуумды флотация. Ф. Элмор (Ұлыбритания, 1906 жыл) ұсынған әдіс бойынша, қатты бөлшектері бар сұйықты газбен қанықтырып, кейін қысымды төмендеткен кезде гидрофобты бөлшектердің бетіне ұсақ көпіршік түрінде бөлінеді.
Флотогравитация - пайдалы қазбаларды флотациямен бірге және ауырлық күшін немесе орталық тартқыш күштерін пайдаланып ұсақ қатты бөлшектерді бөлу арқылы жүреті комбинирленген байыту процесі. Процесті арнайы аппараттарда (концентрационды күштер, бұрандамалы сепараторлар, ленталық шлюздер, концентраторлар, тұнбалы машиналар) өткізеді. Пульпаны флотореагенттермен өңдеп оған ауа көпіршіктерін енгізген кезде әуе көпіршіктерімен әрекеттеспейтін, бөлшекке қарағанда тығыздығы аз болатын минералдардың анықталған аэрофлокулалары түзіледі. Бұл кезде тығыздықтың әртүрлігі минерал бөлшектерінің анағұрлым эффективті бөлінуіне мүмкіндік туғызады, соның ішінде қалыпты гравитациялық байтытуға қарағанда ірілігі аз болған жағдайда да бөлінеді. Өнеркәсіпте флотограавитацияны вольфрам мен қалайы концентраттардан сульфид минералдарын бөліп алуда, сол сияқты цирконды пирохлордан, шеелитті касситериттен бөліп алу үшін қолданылады [4]. Ионды флотация 20 ғасырдың 50 - ші жылдары суды тазарту (ф. Себба, ОАР) және сол сияқты сұйылтылған ерітінділерден пайдалы компоненттерді алу үшін зерттелген. Жеке иондар, молекулалар, жұқа дисперсті тұнбалар мен коллоидты бөлшектер флотациялық реагентті - жинағыштармен, жиірек катион типті жинағыштармен әрекеттесіп, ерітіндінің бетіне көпіршікпен көбік немесе жұқа қабықша түрінде алынады. Өнеркәсіптік ағын, термалды жерасты минералданған және шахталық суды, сол секілді теңіз суын тазалауда перспективті қолданылатын ионды флотация әдісі жасалды [8].
Электрофлотация. Оны өткізу үшін судың электролитикалық ыдырауынан бөлінетін сутегі мен оттегінің көпіршік беттерін қолданады.
Сол секілді химиялық реакциялардың нәтижесінде түзілетін пульпаға CO2 көпіршіктерін енгізетін флотация әдісі де ұсынылған.
Флотацияның басқа да түрлері. Бұл әдістердің ішінде ең алғаш ұсынылғаны (1860) майлы флотация (В. Хайнс, Ұлыбритания). Оны жүзеге асыру үшін ұсақталған кенді минералды май мен сумен араластырады; осылайша сульфид минералдары маймен селективті дымқылданады да онымен бірге су бетінен жойылып кетеді, ал бос жыныстар (кварц, дала шпаты және басқалары) тұнбаға түседі. Ресейде майлы флотация графит рудасын байыту үшін пайдаланылған (Мариуполь, 1904). Келесіде бұл әдіс жетілдірілді: майды эмульсиялық күйге дейін диспергирлейді. Ол арқылы мысалы марганец кені сияқты жұқа қождарды алуға мүмкіндік береді [9].
Гидрофобты минералды бөлшектердің су бетінде ұсталып тұру қабілеті, гидрофильді бөлшектер оған батқан кезде А. Нибелиус (АҚШ, 1892) пен А. Мак-Куистеннің (Ұлыбритания, 1904) жұқа қабықшалы флотациясын өңдеу қолданылды. Бұл процесте су ағынының бетіндегі ұсақталған кеннің жұқа қабатының гидрофильді бөлшектері тұнбаға түседі.
Қазіргі таңда флотацияның майлы, жұқа қабықшалы және кейбір басқа да әдістері қолданылмайды.
Процесті жетілдірудің негізгі бағыттары:
1. Қаттылығы жоғары суда минералдарды бөлуді қамтамасыз ететін селективті флотореагенттерді қолданудың негізінде ағынсыз жүйелерді жасап шығару.
2. Минералдар қасиетін флотациялық өзгертуге бағытталған электрохимиялық активтендіру әдісін кеңінен пайдалану, тотығу - тотықсыздну потенциалы мен пульпаның сұйық фаза құрамын ионды реттеу.
3. Кедей және қиын байытылатын кендерді шикізатты комплексті қолдану мақсатында және қоршаған ортаны қорғау үшін флотациялық - химиялық технологияларды өңдеу.
4. Үлкен көлемді камерасы бар флотациялық машиналардың конструкциясын келесі жетілдіру капиталды және энергетикалық шығынның азайтылуын машиналардың аэрационды қасиетін жақсарту жолымен қамтамасыз ететін тозуға тұрақты материалдарды, автоматтандырылған негізгі түйіндерді қолданады.
Бұдан басқа, флотацияны дамыту жаңа флотореагенттерді синтездеу жолымен, ауаны басқа газдармен алмастыру (азот, оттегі), сол секілді флотациялық пульпаның сұйық фазасының басқару жүйесіне параметрін енгізу арқылы жүреді [10].
Әдебиетте МЫС ҚҰРАМДЫ СУЛЬФИД КЕНДЕРІНІҢ ФЛОТАЦИЯ ПРОЦЕСТЕРІН ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ ГЕНЕРИРЛЕУДІ зерттеуге арналған мақалалар бар [11]. Қазіргі таңда зерттеудің көбісі минералды шикізатты комплексті өндіру, тау - байытқыш мекемелерінің ағынды суларын тазарту мәселелерін шешуге бағытталған. Осы жоспарда электрохимиялық әдіс анағұрлым перспективті әдіс болып саналады. Бұл жағдайда құрамында пайдалы компоненттері жоғары болатын өнімдерді минималды энергетикалық шығынсыз алуға мүмкіндік береді [12]. Негізінен бұған темір құрамды және жоғары және орташа мәнді магниттік қабылдағышы бар басқа да кендерді өндіру жатады. Бірақ, темір, мыс және басқа да полиметал ірі кен орындарының таусылуынан құрамында орташа мәннен төмен болатын кендердің екінші жоспарын өңдеу қажет болады. Экологиялық көзқарас бойынша анағұлым қауіптісі тау - кен өндірісі компексінің сұйық қалдықтары: кен дайындайтын цехтердің шайылған және ағынды сулары, қоймадағы құрамында көп ауыр уытты металдары бар ағынды сулар [13]. Мысалы, қорғасын, қоршаған ортаға адамның шаруашылық процесі әсерінен белсенді шашырайды. Бұл қалдықтар өндірістік және тұрмыстық ағындар, өнеркәсіптік мекемелердің түтіні мен шаң - тозаңы, ішкі жану двигателінің газының шығуы болып табылады. Қорғасынның континенттен мұхитқа миграциялық ағыны тек өзендік ағынмен ғана емес, сол секілді атмосфера арқылы жүреді [14].
Тепе - теңсіз жүйелердің тұрақтылығы, бізге белгілі, олардың құрылуына себепші болады, ол критикалық жағдайда кинетикалық фазалық ауысу түрінде болады және процестердің жоғары селективтілігін анықтайды.
Ереже бойынша, флотация эффективтілігін арттыру үшін бөлінетін минералдардың флотореагентпен немесе қандай да бір сыртқы энергетикалық әсерлерді пайдалану арқылы бет қасиетін реттеумен айналысу керек. Бұл бағытты дамытудың мақсатында минералды селекцияның жоғарылауын үлкен мүмкіндігін ескерген жөн. Дисперсті орта жағдайының реттеуінен, яғни, оның құрылысының өзгеруі және құрылуы дисперсті ортада сұйық фаза өзі құрылып отырады, өзінің біртектілігіне ұмтылады және өз ортасынан су құрылысына салынатын бізге қажетті минералды бөлшектерді итеріп тастайды [15].
Тепе - теңсіз дисперсті жүйелерде энергиялардың жиналуы өтеді, бұл өз кезегінде барлық элемент жүйесінің макроскопиялық масштабта кооперативті қозғалысына әкеледі және барлық жүйенің диссипативті жағдайға ауысуын қамтамасыз етеді.
Осылайша, кооперативті қозғалыс үшін құрылыстың ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.