ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Минералды шикізатты байыту технологиясы»

Флотомашиналар келесі типтерге бөлінеді:

1. 
   механикалық, онда араластыру мен аэрация импеллерлер (араластырғыш) көмегімен іске асады,
   
2. 
   пневмомеханикалық, араластыру импеллерлер (араластырғыш) көмегімен іске асады, ал ауа воздуходувкалардан беріледі
   
3. 
   пневматикалық, онда араластыру мен аэрация қысылған ауаның берілуімен іске асады.
   

қатарынан тұрады

Флотореагенттер – белгілі минералдардың бөлшектерін флотациялауға арналған шарттарды тандайтын химиялық заттар.

таңдалмалы гидрофобизациясына қолданылады, ол минерал бетіндегі су молекулаларын ығыстырып шығарады. Минерал бетіндегі иондармен химиялық реакцияласады немесе бетінде физикалық бекітіледі.

Көптеген жинағыштар беттік активті заттар болып табылады (БАЗ). Әр түрлі БАЗ молекула құрылысының ұқсастығы мыныда, олардың молекулалары екі бөліктен – аполярлы көмірсутек радикалы және полярлы функционалдық топтан тұрады.

Жинағыштар былай таңдалады, функционалдық группасы селективтілікті қамтамасыз ету керек немесе оның таңдалмалығы минералмен әрекеттесуі керек. Басқаша айтқанда, жинағыш бөлініп алынатын минерал бетінде ғана бекітілуі қажет.

Осылайша, жинағыштың аполярлы радикалы минерал бетінің гидрофобизациясын қамтамасыз етсе, ал функционалдық группа минералдағы таңдалмалы бекітілуді етеді.

Жинағыштардың функционалдық группасының құрамына байланысты көптеген түрі бар (рис. 31).

Олар анионды, катионды және амфолиттық жинағыштар деп аталады. Анионды жинағыштарда аполярлы радикал анионды функционалдық группа құрамына кірсе, ал катиондықта - катионды құрамға кіреді.

Аниондцы жинағыштар, функционалдық группасының құрамына оттек кірсе оксогидрильді, ал күкірт кірсе сульфгидрильді деп аталады.

Анионды,катионды және амфолитті жинағыштар ионогенді жинағыштар группасын құрайды.

Көбіктендіргіштің молекулалары полярлы (гидрофильді) және аполярлы (гидрофобты) группалардан тұрады. Флотациалық пульпада көбіктендіргіштің молекулалары ауа көбігінде (пузырьки) былай адсорберленеді (закрепляются), аполярлы гидрофобты группасы ішке кіріп тұрады (обращена внутрь), гидрофильдісі – сұйық фазада және су молекулаларымен активті түрде әрекеттеседі. Бұл көбік (пузырьки) сыртының (оболочек) механикалық тұрақтылығын жоғарылатады, және де соқтығысуы кезінде олардың бұзылуына немесе көбіктердің қосылуына төтеп береді.

Көбіктендіргіш қасиетке БАЗ құрамындағы полярлы бөлігінде -ОН, -СООН, -С-О, NH_2, - ОSО₂ОН группасы және т.б бар ие. Көбіктендіргіштің құрылысы жинағыштармен бірдей болғандықтан, көптеген жинағыштар көбіктендіргіш қасиетке ие.

Депрессорлар – бос породалы минералдар флотациясына кедергі жасайтын реагенттер. Бұл реагенттердің әсер ету механизмі руданың құрамымен және қолданылатын депрессордың қасиетімен анықталады.

1) минерал бетіндегі орналасқан жинағыш қабатын еріту және осындай қабатты әрі қарай болдырмау үшін шарттарды жасау болып табылады.

2) Иондарды бөліп шығару және минерал бетінде иондармен гидрофильді пленка түзе отырып әрекеттесу.

Флотация кезінде депрессорлар ретінде сілтілер, цианидтер, цинк купоросы, күкіртті натрий,сұйық шыны, кейбір органикалық қосылыстар.

Олардың әсері минералдардың бетінде пленкалардың пайда болуымен жүреді, ол жинағышты оңай адсорберлейді. Активаторлардың мұндай әсері, минералды флотациялау кезінде оның жинағышпен әрекеттеспегенде немесе әлсіз әрекеттескен кезде қолданылады.

Активаторлар минералды дәндерден (зерен) депрессорларды жоюға қолданылады.

Реагент – активаторлар ретіде келесілер қолданылады: мыс купоросы, күкірт қышқылы, ерігіш сульфидтар, сілтілер, бейорганикалық тұздар және басқа да қосылыстар.

Флотацияның нәтижесі бірқатар факторларға байланысты. Олардың арасынан екі топты ажыратуға болады:

1. 
   минерал мен кеннің қасиеті (кеннің химиялық және минералды құрамы, ұсақтаудың ірілігі, минералдың кристаллохимиялық құрылысы, изоморфты қосылыстар және т.б);
   
2. 
   технологиялық процесстердің ерекшелігі (флотация схемасы, реагенттік режим, реагенттерді енгізу реті және оның минералдармен әрекеттесу(время их контактирования) уақыты, пульпаның темпераурасы мен тығыздығы, флотация ұзақтығы, аэрация мен көбік алу интенсивтілігі).
   

Флотациялық қасиеттері ұқсас минералдарды флотациялау қиынырақ болып келеді (апатит және кальцит, әр түрлі металлдардың сульфидты минералдары). Бұл жағдайда әр түрлі ұиын схемалар мен қиын реагент рецептурасын қолданған жөн.

1. 
   алынытын минерал мен бос породаның өскіндері көрініп тұру керек. Өскіндер болған кезде беттердің әр бөліктерінде әртүрлі минералдар ұсынылады, олар реагенттермент әр түрлі әрекеттеседі, нәтижесінде флотация болжамсыз жүреді. Өскін – дән түпке тұнбаланады. Ол пайдалы компонеттің жоғалуына әкеледі. Өсімшелер көбіктік өнімге өтіп кетеді, бұл жағдайда ол бос породамен ластанады.
   
2. 
   Ұсақталған кеннің құрамында өте ірі дәндер болмау керек. Алынатын минералдың дәндері Өте үлкен болса ауа көбігінде тұрақты бекітілмейді және бетке қалқып шықпайды. Олар көбіктен үзіліп түпке тұнады. Флотацияланатын дәндердің максималды ірілігі – 0,2-0,3мм;
   
3. 
   Ұсақталған кен құрамында жұқа бөлшек – шлам болмау керек (0,01мм аз). Флотацияға шламның зиянды әсері келесіде:
   

• 
  беті ұлкен болғандықтан, олар жинағыштың артық мөлшерін сіңіреді;
  
• 
  бос породаның шламы алынатын минерал бетіне жабысып флотациялығын кемітеді;
  
• 
  флотацияланған минералдың шыламы породасы бос минерал дәніне жабысып, оларды керексіз көбікті өнімге айналдырады;
  
• 
  шламдар агрегацияға бейім, ол селективті емес жүреді: әр түрлі минералдардың жұқа бөлшектері агрегирленеді (слипаются). Мұндай агрегаттардың флотация кезіндегі және өскіншенің әрекеті болжамсыз.
  

• 
  активаторлар,депрессорлар, регуляторлар мельницаға барады; - жинағыштар контактілік қазанға (чан), кондиционерге немесе пульпаны флотацияға жіберетін насос зумпфна немесе флотомашинаға жіберіледі;
  
• 
  көбіктендіргіштер – флотомашинаға барады;
  

Мазмұны:

а/ дренирлеу

ә/ қоюландыру

б/ фильтрлеу

в/ кептіру

2. Шаңдыұстау процестері.

3. Байытқыш фабрикалардың ағынды суларын тазарту:

а/ байытқыш фабрикалардағы су айналымдары

ә/ ағын суларды конденцирлеу

б/фильтрлеу

в/ Кептіру.

4.Байыту фабрикаларындағы бақылау және сынамалау

а/ сынамалау

ә/
1.Сусыздандыру – байыту өнімдерінен суды алу процессі. Екі сатыдан тұрады - суды механикалық алу(дренирлеу, қоюландыру, центрифугалау, фильтрлеу) және термиялық құрғату.

Дымқыл тәсілдермен байыту кездерінде судың үлкен шығыны жұмсалады. Одан басқа, су байыту өнімдерін құбырлар, желобтар және пульпопроводтар арқылы тасмалдануында қолданылады. Байытылатын кеңнің бір тоннасына судың шығыны, м³:

• 
  флотациия кезінде-2,5-3,5
  
• 
  гравитациялық байыту кезінде – 3.5 -6,5;
  

• 
  магнитті байыту кезінде -3,0-3,5.
  

а/ Дренирлеу – кесек материалдардан суды алу, өздігінен ауырлық күшінің әсерімен судың өтіп кетуі жолымен. Дренирлеумен сусыздандыру кеңді классификатор немесе ұрғының түбімен транспорттауы арқылы жүзеге асады.

Процессті жеделдетдіру үшін арнайы заттарды қосады – коагулянттар, олар бөлшектердің бір-біріне жабысуына және үлкендірек агрегаттар түзіліуіне себепкер болады, бұндай агрегаттар тезірек тұңбаға түседі. Коагулянттар ретінде ізбестас, сілтілер, судаерігіш силикаттар қолданылады.

Радиальді қоюландырғыштар коникалық түбі бар цилиндрлік ыдыс. Бастапқы пульпа жүктегіш воронкаға келіп түседі. Қатты бөлшектер түбіне тұңады, ал мөлдірленген су қабылдағыш табалдырығы арқылы сақиналы переферикалық желобқа құйылады.

Магниттік қасиеттерге ие бөлшектерді тұңбаландыру үшін, магнитті дешламаторларды қолданады. Жұмыс істеу принципі бойынша олар қоюландырғыштарға ұқсас, бірақ жүктегіш тесікке магнитті жүйе қойылады. Магниттік өрістің әсерінен бөлшектер магнитталып, бір-біріне жабысады, флоккулдар түзеді, олар тез тұңбаланады.

б/Фильтрлеу – кішкентай тесіктері бар тосқауылдан пульпаны өткізу арқылы сусыздандыру операциясы, бұл тосқауылдар ретінде мақтадан жасалған мата, капрондыбұл, нейлонды фильтрлі мата қолданады, сонымен қатар тесіктері бар металлитикалық торды қолданады 0,15-0,25мм. Фильтрлеу процессі вакуум-фильтрлерде жүзеге асыралады, фильтрлейтін беткі қабаттың екі жақтағы қысымның құлауының тудыру арқылы. Фильтрлейтін беткі қабатының формасына тәуелділіктен барабанды, дискілі және ленталы вакуум-фильтрлерін айырады.

в/ Кептіру. Термиялық кептіру тауарлы концентраттардағы ылғалдылықты азайту үшін қолданылады. Ылғалдылықта алу жылу беру арқасында буланудың жолымен жүзеге асады.Кептіру үшін барабанды газды кептіргіштерді қолданады. Онда материалдар барабан арқылысы транспортталады. Материалдың ағынына қарсы ыстық газ жібіріледі. Барабанның айналуы кезінде концентрат араластырылады және кептіріледі.

Фабрикалардағы шаңдануды төмендету үшін келесі іс-шаралар қолданылады:

а/арнаулы қаптарда қондыру арқасында құрылғыны герметизациялау;

ә/бөлшектеу, қайта себу кезінде құрғақ кеңді тыңайту;

б/қаптардан шаңдалған ауаны сору (сорғышты қондыру);

в/құрғақ әдістермен байытуға түсетін кеңді алдын ала шаңсыздандыру.

Байыту фабрикаларында шаңданған ауаны тазарту үшін шаңұстапқалудың механикалық және электрлік әдістерін қолданады.

Шаңды ұстаудың механикалық аппараттарда ауырлық күші қолданылады (жай ылғал шаңұстағыш), центрлік күш (шаңтұңбалағыш циклон, оның жұмыс істеу принципі гидроциклонға ұқсас, тесік тосқауыл арқылы фильтрлеу және шаңдалған газды сумен тыңайтады).

Жай ылғалды шаңұстағыш цилиндрлік ыдыс ретінде жасалған, сумен толтырылған, сол су арқылы шаңдалған ауаны барботирлейді. Ауа ауажүктегіш вентиляция жүйесімен беріледі. Су қабатынан өткен кезде ауа шаңнан тазартылады және аппараттан шығарылады.

Шаңды ауа

Тазарған ауа

Сурет. Жай ылғалды шаңұстағыш арнаулы қондырғы

Қатты бөлшек

а/ Байытқыш фабрикалардағы су айналымдары.

Байыту процесстерінде қалдықтар қалыптасады, олар ағын сулармен бірге қалдық қоймаларына түседі.Қалдық қоймасы – арнайы қоршалған аймақ, байыту қалдықтарын қабылдауға және сақтауға арналған. Қалдық қоймалары әдетте рельефтердің төмеңгі жағында – құздарда, котловандарда, байытқыш фабрикалардан бірнеше километр алшақта орналасақан. Байыту қалдықтары қалдық қоймаларына пульпоқұбырлары арқылы түседі. Қалдыққоймасы дамба арқылы қоршалады, ол қалдықтардан суланады және қосымша нығайтылады. Себебі қалдық тасталымдар құрамында көбінесе жұқа бөлшектер бар, олар эрозиоқауіпті және шаңданғыш болып келеді, сондықтан да оларды нығайту үшін стабилизацияның физко-химиялық және биологиялық әдістері қолданылады.

Физико-химиялық стабилизация нәтижесінде дамбаның шаңдатқыш бетін арнайы заттармен өңдейді, ол заттар тоқығыш жамылғы түзеді. Биологиялық стабилизация дамбаның беткі қабатында өсетін шөптен төсегіш жасауды қарастырады.

Құрамы бойынша байыту фабрикаларындағы тасталымдар келесі өнімдермен көрсетілген:

- минералдардың ұсақталған бөлшектерімен,

- эмульсия және коллоидтар ретіндегі реагенттар;

- реагенттердің өз-өздерімен және минералдармен әрекеттер өнімдері,

- минералдар мен реагенттердің еруі нәтижесінде түзілетін, органикалық және неорганикалық иондар.

Жазғы-көктемдік мезгілде, қар еритін және жаңбыр жауатын кездерде ағындық сулардың өздігінен тазаруы болады. Бұл процесс 10-15 күн аралығында жүзеге асады.

Ағынды суларды кондиционирлеу үшін тазартудың химиялық, механикалық, биологиялық әдістері қолданылады. Кондиционирлеу әдісі химиялық құрамына байланысты таңдалады.

Ауыр металлдардың иондарын тұңдыруы ізбестас көмегімен іске асырылады, ауыр металлдардың иондарын ерімейтін гидроқышқылдарға байланыстырады, олар тұңбаға түседі.


4. Байыту фабрикаларындағы бақылау және сынамалау

а/ Сынамалау – сынама алу және сынамалардың технологиялық өңдеуі (кеңнің және байыту өнімдерінің порциялары), олардың құрамы мен қасиеттерін анықтау үшін.

Сынамалау берілген фабрика немесе цехке арнайы құрастырылғын сызбанұсқаларға сәйкес жүргізіледі. Сынамалау схемасы - сынамаларды алу нүктелері көрсетіліп басылған және алынып жатқан сынамалардың қандай мақсатқа жұмсалатыны (минералогиялық, химиялық, гранулометриялық, магниттік анализдер үшін) көрсетілген технологиялық схемасы.

Сынама алу кезіндегі міндетті шарттың бірі – ол оның алынылып жатқан кеңнің және байыту өнімінің бір ағымының барлық мінездемесіне толықтай сәйкестілігі. Бұл сәйкестілік оның массасына, бөлшектелініп алынған сынамалардың санына, сонымен қатар оның алыну әдісіне тәуелді.

Ортақ сынаманың минималды массасы келесі формуламен анықталады

М=kd², кг,
мұңдағы k=0,6:3,0 - коэффициент, кеңнің вкрапленностің ескеретін.

Құрғақ өнімдердің сынамаларын ағымнан алу үшін, мысалға конвейрдің лентасынан, қиғашынан кесу әдісі қолданылады. Әдістің негізі периодикалық түрде бірдей уақыт аралығында қолмен немесе механикалық сынамаалғышпен бөлшектенген сынама алыпнып отырады. Сонымен де материалдың ағымы бөлшектелінген сынама болып табылатын параллельді жолақтарға созылады.

Қозғалмайтын себілмелі материалдардан сынаманы алу үшін сүщіп алу әдісі қолданылады. Бөлшектелінген сынамалар терең емес ойықтардан сүзіліп алынады, сыналып жатқан материалдың барлық ауданы бойынша.

Пульпалардан сынамаларды қиғашынан қию әдісі арқылы алады.

технологиялық процестерді бақылау

Байытқыш фабрикалардағы негізгі бақыланатын көрсеткіштері болып келесілер жатады:

технологиялық процесстің жүруін мінездейтін, көрсеткіштер: кеңнің және байытылу өнімдерінің гранулометриялық құрамы; кеңнің және байытылу өнімдерінің заттық (химиялық, минералдық) құрамы; пульпаның тығыздығы; аэрация деңгей, пульпаның флотация кезіндегі рН; реагенттер шығындары; пульпаның температурасы.

Көрсеткіштер, байыту нәтижесін мінездейтін: алынатын өнімдердің ірілігі және гранулометриялық құрамы; концентраттардағы және байыту өнімдеріндегі пайдалы компонентер мен қоспалар үлесі.

Заманауи фабрикаларда негізгі көрсеткіштер бойынша бақылау үздіксіз жүргізіледі. Бұл үшін оперативті-диспетчерлік қоңдырғылар қолданылады: датчиктер, регуляторлар, механизмдер орындағыш, регистрация және индикация құралдары, минералды материалдың құрамын анализдеу құралдары. Средства контроля устанавливают непосредственно в потоках пульпы. Бақылау құралдарын пульпаның ағымында қояды.

Үзіліссіз оперативті баұқылау осындай мүмкіндіктер береді: