Исследования гидродинамических и аэрационных параметров процесса флотации, разработка эффективных режимов и внедрение комбинированных схем обогащения сложных медно-цинковых руд на Жезкентской и Николаевской фабриках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.13, кандидат технических наук Арустамян, Михаил Армаисович

• Арустамян, Михаил Армаисович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Арустамян, Михаил Армаисович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ

МЕДНО-ЦИНКОВЫХ РУД.

1.1. Технология обогащения фабрик РФ и ближнего зарубежья.

1.2. Технология обогащения зарубежных фабрик.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ, ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ

И АЭРАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ФЛОТАЦИИ.

2.1. Соотношение концентрации ионов ксантогената и щелочности пульпы основа селективной флотации сульфидов.

2.2. Экспериментальная флотационная установка. Методики определения гидродинамических и аэрационных параметров.

2.3. Исследование гидродинамических параметров флотации во взаимосвязи с ее результатами.

2.3.1. Изучение скоростей потоков по высоте камеры.

2.3.2. Определение энергии диссипации в объеме пульпы.

2.3.3. Распределение твердой фазы по объему камеры в зависимости от гидродинамики процесса.

2.3.4. Дисперсность воздушных пузырьков и флотируемость пирита.

2.3.5. Изучение взаимосвязи извлечения пирита и сообщаемой системе энергии.

2.3.6. Определение взаимосвязи энергии, сообщаемой пульпе и критической концентрацией ионов ксантогената для совершения акта флотации.

2.3.7. Селективность процесса флотации и характеристика пенного слоя.

2.4. Обоснование рациональных гидродинамических и аэрационных условий в различных циклах и операциях технологических схем.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследования гидродинамических и аэрационных параметров процесса флотации, разработка эффективных режимов и внедрение комбинированных схем обогащения сложных медно-цинковых руд на Жезкентской и Николаевской фабриках»

Современная промышленная флотация на большинстве фабрик протекает в нестабильных условиях. Основной причиной нестабильности и непостоянства технологических показателей флотации является непостоянство и неоптимальное физико-химическое состояние флотационной пульпы, вызываемое переменным составом руды и технологической воды, несовершенством существующих флотационных машин и недостаточной специфичностью флотационных реагентов.

На основе законов электрохимической кинетики реакций, протекающих в пульпе и на минеральной поверхности, а также экспериментальных исследований разработаны теоретически обоснованные физико-химические и математические модели флотации полиметаллических руд, которые были апробированы в промышленных условиях на Зыряновской и других обогатительных фабриках.

При обогащении полиметаллических и медно-цинковых руд наиболее низкие показатели часто обусловлены активацией сульфидов цинка и железа ионами меди еще в самом месторождении, а также высоким содержанием сульфидов железа, интенсифицирующих электрохимическое окисление сульфидов меди. Обычные методы подготовки таких руд к флотации не обеспечивают дезактивацию сульфидов железа и цинка. Поэтому селективность процесса в цинке коллективной свинцово-медной флотации резко ухудшается. Одним из перспективных методов дезактивации сульфидных минералов является электрохимическая обработка минеральной поверхности.

Недостаточная изученность гидродинамики существующих флотационных машин не позволяет получать высокие технологические показатели обогащения даже при условии оптимизации реагентного режима флотации. Поэтому в работе, изучено влияние основных гидродинамических факторов на показатели флотации и их связь с ионным составом жидкой фазы пульпы. Существенный возможности улучшения технологических показателей флотаз ции заложены в подборе наиболее оптимальной для данных конкретных условий селективной флотации рецептуры флотационных реагентов, особенно эффективности и селективности действия собирателей.

Настоящая работа посвящена решению отмеченных задач на примере медно-цинковых руд Николаевского и Шемонахинского месторождений, а также полиметаллических руд Зыряновского, Орловского месторождений. В работе изложены результаты проведенных исследований в СП ЗАО «ИВС» и в Гинцветмете (в лабораториях в соответствии с контрактом по НИР № 14-2/3/6120С от 14 июля 2000 г.): по исследованию и физико-химическому моделированию процесса цианидного разделения медно-свинцовых концентратов; исследованию закономерностей тепловой обработки цинк-циритной пульпы; разработки математической модели процесса флотации; теоретическому обоснованию методов конструирования обогатительных аппаратов; изучению причин сокращения времени флотации с увеличением скорости потока пульпы во флотомашинах, рациональный выбор гидродинамических условий в различных циклах и операциях флотационного процесса.

Разработана и подтверждена экспериментально в промышленных условиях «кинетическая» физико-химическая модель ионного состава жидкой фазы пульпы в «критических» условиях депрессии флотации халькоцинка цианидами.

Изложенное показывает, что теоретическое обоснование и разработка технологии переработки полиметаллических и медно-цинковых руд с учетом генетико-морфологических особенностей является актуальной проблемой, решение которой - один из существенных резервов повышения уровня извлечения полезных компонентов и качества конечной продукции при улучшении санитарно-гигиенических условий производства.

Заключение диссертации по теме «Обогащение полезных ископаемых», Арустамян, Михаил Армаисович

Общие выводы

1. Исследована, разработана и внедрена новая комплексная технология обогащения медно-цинковых руд, обеспечивающая повышение извлечения и качества концентратов на Жезкентской и Николаевской обогатительных фабриках и основанная на сочетании гидродинамических и аэрационных характеристик новой флотационной техники, ионного состава пульпы в различных циклах и операциях схемы.

2. Доказано, что гидродинамические и аэрационные характеристики флотомашин, свойства пенного слоя являются решающими факторами флотации в сочетании с концентрацией ксантогената и щелочностью пульпы.

3. Установлено, что скорость потоков пульпы и распределение твердой фазы по флотокамере, дисперсность пузырьков воздуха определяют заданную флотируемость сульфидов и, прежде всего, - пирита и различны для операций и стадий флотации.

4. Исследованиями установлена зависимость извлечения пирита и других сульфидов от расхода воздуха при различных соотношениях ,

К* 3 необх. обеспечивающая максимально возможное в данных условиях извлечение сульфидов.

5. Показано, что для совершения акта флотации необходима определенная энергия, сообщаемая пульпе, во взаимосвязи с критической концентрацией ксантогената.

6. На основании исследований установлено, что сочетание указанных параметров флотационного процесса позволяет достигать в различных операциях технологические схемы максимального извлечения полезных компонентов при высокой селекции от пирита.

7. Разработанное сочетание параметров флотации было реализовано по стадиям схемы и операциям на Жезкентской и Николаевской фабриках.

8. Методики регулировки режимов флотации позволяют осуществлять корректировку гидродинамических и аэрационных параметров флотомашин по стадиям обогащения.

9. В сочетании с новой флотационной техникой внедрен бесцианидный режим селективного разделения сульфидов меди, цинка и железа, основанный на депрессии сфалерита цинковый купоросом и сернистым натрием в известковой среде.

10. Разработан и внедрен проект реконструкции Жезкентской и Николаевской обогатительных фабрик, позволивший повысить извлечение цинка в цинковый концентрат на 20% и 10%, соответственно, и получить экономический эффект 2,5 млн. долл. США только на Николаевской обогатительной фабрике.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Арустамян, Михаил Армаисович, 2004 год

1. Нагирняк Ф.И. Технологическая классификация медно-цинковых руд Урала с учетом их геолого-минералогических особенностей:Сб.науч.трудов Уралмеханобра.-Вып. 6.

2. Бочаров В.А., Вершинин Е.А., Козлов Г.В. Технология обогащения медно-цинковых руд Урала: 5-я научно-техн. сессия.- -Л.: Ин-т «Меха-нобр»,1965.

3. Бочаров В.А., Разработка и внедрение прогрессивной технологии обогащения медно-цинковых руд зоны цементации Учалинского месторождения: Сб. науч.трудовУралмеханобра.-1963 .-Вып. 10.

4. Кисляков Л.Д., Бочаров В.А. и др. Комплексное использование колчеданных медно-цинковых руд Урала и дальнейшее развитие технологии их обогащения: Сб.науч.трудовУралмеханобра.-1965.-Вып. 12.

5. Филимонов В.Н, Бочаров В.А. Резервы повышения цинковых концентратов на Сибайской обогатительной фабрике//Бюлл. Цветная металлургия.-1970.-№22.

6. Филимонов В.Н., Бочаров В.А. и др. Влияние подавителей флотации на реакцию окисления в процессе измельчения сульфидных минералов//Бюлл. Цветная металлургия.-1969.-№ 8.

7. Филимонов В.Н., Вершинин Е.А., Бочаров В.А. О влиянии сульфита натрия при бесцианидной флотации сульфидных минералов на реакции окисления кислородом/ЛДветные металлы.-1968.-№ 7.

8. Бочаров В.А., Филимонов В.Н. и др. Эффективность и перспектива бесцианидной флотации медно-цинковых руд Урала//Бюлл. Цветная металлургия.-1970.-№ 10.

9. Кисляков Л.Д., Ручкин И.И. и др. Разработка конструкций и промышленные испытания пневмомеханической флотомашины ПМ-1 на Красно-уральской обогатительной фабрике//Бюлл.Цветная металлургия.-1967.-№ 23.

10. Нагирняк Ф.И., Кисляков Л.Д. и др. Разработка технологии комплексного использования медных и медно-цинковых руд Урала:Сб.науч.трудов Уралмеханобра.-1968.-Вып. 14.

11. О некоторых особенностях разновидностей сфалерита / С.Ю. Семида-лов., Э.К. Штерн, Б.М. Корюкин, Ю.А. Максимова // Изв. Вузов. Горный журнал.-1984.-№ 1.-С. 101-105.

12. Околович A.M., Фигуркова Л.И. Особенности флотации сфалерита из полиметаллических сульфидных руд.-М.: Наука, 1977.-116 с.

13. Mining annual review.-1980.

14. Canadian Mining Journal's Refertnce Manual and Buyars' Guide, 1979.

15. Canadian Mining Journal's Reference Manual and Buyars* Guide, 1978.

16. Canadian Mining Journal.- 1980.- V. 101.- № 5.- P. 23-30.

17. Canadian Mining Journal.- 1980.- V. 100.- № 2.- P. 70.

18. Состояние процессов рудоподготовки и внедрение самоизмельчения руд на зарубежных обогатительных фабриках. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1980.

19. Реагенты, применяемые при флотации сульфидных руд за рубежом. -М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1981.

20. Canadian Mining Journal.-1980.-Мау.- Р.56-65.

21. Комплексное использование медно-цинковых руд за рубежом.-М.: Цветметинформация, 1976.

22. Автоматизация предприятий цветной металлургии Канады (горнообогатительные предприятия). М.: Цветметинформация, 1979.

23. Transactions of Society of Mining Engineers of AIME.-1977.-V.262.-№ 2.-P. 140-147.

24. Milling practice in Canada // CIM special.- 1978.- V. 16.- chapter 13.-P. 21-44.27. Митрофанов С.И. Селективная флотация.- M.: Металлургиздат.-1958.

25. Абрамов А.А. Теоретические основы оптимизации селективной флотации сульфидных руд.-М.:Недра, 1978.- 279 с.

26. Абрамов А.А., Авдохин В.М., Журавлев В.Ф., Ненадов В.Д., Нефедов М.М. Оптимизация расхода собирателя в коллективных циклах флотации сульфидных руд // Цветные металлы.-1979.-№ 8.-С. 112-114.

27. Швиденко А.А., Сорокер Д.В., Марасанова J1.B., Околович A.M. Ав-ф томатическая оптимизация расхода ксантогената с учетом его концентрации врудной пульпе // Контроль ионного состава рудной пульпы при флотации. -М.: Наука, 1974.-С. 183.

28. Марасанова JI.B. Оптимальное содержание ксантогената при флотации галенита и закономерности его изменения в условиях мономинеральной рудной и промышленной пульпы // Контроль ионного состава рудной пульпы при флотации.-М.: Наука, 1974.-С. 183.

29. Абрамов А.А. Физико-химическое моделирование флотационных сис-тем.-М.: МИСиС, 1977.

30. Дамаскин Б.Б., Петров О.Е. Введение в кинетику электродных процес-сов.-М.: Высшая школа ,1975.-305 с.

31. Богданов О.С., Поднек А.К. Вопросы теории и технологии флотации: Сб.науч.трудов Механобра.-1959.-Вып.14.-С. 389.

32. Белоглазов К.Ф. Закономерности флотационного процесса.-М.: Ме-таллургиздат, 1947.-143 с.

33. Глембоцкий В.А., Классен ВЛ., Плаксин И.Н. Флотация. М.: Госгор-техиздат, 1961.-547 с.

34. Классен В.И., Мокроусов В.А, Введение в теорию флотации. М.: Ме-таллургиздат, 1953.

35. Бергер Г.С. Флотируемость минералов. М.: Госгортехиздат, 1962.

36. Goudin Flotation Me Grow-Hill Book Company, INC New-York, Toronto, London, 1957.

37. Гмурман B.E. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высшая школа, 1977.-479 с.

38. Рабинович Е.З. Гидравлика. М.: Недра, 1980.-278 с.

39. Neese Т., Schubert Н., Liepe F., Mickel Н.-О. Turbulenzmessungen in der Mehrasenstrumung fest-fltissing eines Ruhrapparates // Chem. Techn.-1977.-29.-Heft lO.-Oktober.

40. Краснов Н.Ф. Аэродинамика. M.: Высшая школа, 1980.- 495 с.-ч.1.

41. Hinze I.O. Turbulence Me Graw-Hill-Series in Mechanical Engineering Me Graw-Hill Book Сотр., Inc., New-York, 1959.

42. Liepe F. Schubert H. u.a. Mechanische Verfarenstechnik 1. Leipzig VEB Deutscher Verlag fur Genudstoggindustrie, 1977.

43. Кремер E. Б. Модель флотационного процесса в колонной флотома-шине // Обогащение руд.-1979.-№ З.-С. 31-35.

44. Кремер Е. Б., Нагаев Р. Ф. Механико-математическое описание флотационного процесса: 17-й Междунар. симпозиум по применению ЭВМ мат. методов в горн, отраслях пром-сти (Москва, 20-25 окт. 1980 г.).-М., 1980.-Т. 7.-С. 176-189.

45. Теория и технология флотации руд / О.С. Богданов, И.И. Максимов, А.К. Поднек, Н.А. Янис.- М., 1980.- 431 с.

46. Самыгин В.Д. Физические основы элементарного акта минерализации пузырьков при флотации // Современное состояние и перспективы развития теории флотации.-М., 1979.-С. 5-27.

47. А.с. 1372717 СССР Способ флотации шламистых руд цветных металлов / М.А. Арустамян, П.М. Якименко, Д.К. Кайпаев, A.M. Молов, Л.П. Кири-чук; 27.01.86.

48. А.с. 1655015 СССР Способ управления подачей сульфата меди при флотации сфалерита и устройство для его осуществления / М.А. Арустамян, А.В. Асланиди, Г.Н. Машевский, З.С. Пахридинов, МЛ. Ханин, Г.И. Шоршер; 28.06.89.

49. А.с. 1612410 СССР Способ разделения цинксодержащих продуктов флотации полиметаллических руд / Г.И. Шоршер, Г.Н. Машевский, М.А. Арустамян, С.И. Горловский, Т.О. Ничипоренко; 07.12.90.

50. А.с. 1489840 СССР Устройство для кондиционирования пульпы / М.А. Арустамян, Э.М. Ли, Ю.А. Маритьянов, A.M. Молов, Д.К. Кайпбаев; 27.07.87.

51. Пат. 2179891 РФ Способ автоматического управления флотационной машиной и устройство для автоматического управления флотационной машиной / А.В. Зимин, М.А. Арустамян; 27.02.2002.

52. Заявка 2002114909 Флотационная машина / А.В. Зимин, М.А. Арустамян, П.П. Шульц, М.В. Полянский, В.Н. Кирилловых.

53. Пат. 2162371 РФ Флотационная машина / А.В. Зимин, П.П. Шульц, М.А. Арустамян, М.В. Полянский; 27.01.2001.

54. Пат. 2095155 РФ Флотационная машина / М.А. Арустамян, А.В. Зимин, П.П. Шульц, Р.А. Кашавгалиев; 10.11.97.

55. Пудов В.Ф., Арустамян М.А. Разработка бесцианидной технологии обогащения колчеданных медно-цинковых руд Николаевского месторождения // Обогащение руд.-2001.- № 3.- С. 19-21.

56. Зимин А.В., Арустамян М.А., Ягудин Р.А., Калинин С.П., Хаймиду-лина Ф.Г. Совершенствование технологии обогащения медно-цинковых руд на обогатительной фабрике Учалинского ГОКа // Обогащение руд.- 2003.-№ 1.- С. 14-16.

57. Черных С.И., Столяров Д., Кайпбаев, Арустамян М.А. Новые конструкции аэраторов для флотационных пневматических машин чанового (колонного) типов // Цветные металлы.- 1990.- № 10.

58. Косиков Е.М., Елисеев Н.И., Аржанников Г.И., Поспелов Н.Д. и др. Аэрационное кондиционирование пульпы с подогревом улучшает извлечение цинка//Цветные металлы.- 1978.-№ 10.- С. 104-106.

59. Косиков Е.М., Попов С.И., Гармс А.Я., Поспелов Н.Д, и др. Внедрение аэрационно-теплового кондиционирования пульпы на Кировградской обогатительной фабрике //Цветные металлы.- 1983.- № 16.- С. 83-84.

60. Аржанников Г.И. и др. Внедрение предварительной обработки пульпы паром при селекции сульфидов цинка и железа на Гайской фабрике // Изв. ВУЗов Цветная металлургия.- 1973.- № 10.- С. 13-14.

61. Бочаров В.А., Сапожников. В.П., Ручник И.И. и др. О селективной флотации цинково-пиритных пульп с подогревом // Цветные металлы.- 1972.-№4.- С. 79-80.

62. Бочаров В.А., Копылов В.М. Тепловое кондиционирование сульфидных пульп // Цветные металлы.- 1979.- №11.- С. 102-105.

63. Елисеев Н.И., Курчавова JI.B. Исследование устойчивости ксантоге-натов при повышенных температурах // Обогащение руд.- 1979.- № 2.- С. 1720.

64. Копылов В.М., Бочаров В.А. Формирование ионного состава жидкой фазы флотационной пульпы при окислительно-тепловом кондиционировании // Цветные металлы.- 1980.- № 5.- С. 96-99.

65. Пудов В.Ф., Арустамян М.А., Ромазанов Б.Ф. и др. Совершенствование технологии обогащения полиметаллических руд на предприятиях корпорации «Казахмыс» // Горный журнал.- 2003.- Спец. выпуск.- С. 29-31.

66. Арустамян М.А., Калинин Е.П., Хамидуллина Ф.И. и др. О влиянии окислительной пропарки на показатели цинковой флотации // Горный журнал.- 2003.- Спец. выпуск.- С. 39-41.

67. Арустамян М.А., Калинин Е.П., Хамидуллина Ф.И. и др. Разработка технологии обогащения пирротинсодержащих медно-цинковых руд Узель-гинского месторождения // Горный журнал.- 2003.- Спец. выпуск.- С. 36-38.