Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Разработка проекта отделения по переработки файнштейна с получением медного и никелевого концентрата с минимальным их загрязнением

Содержание:

Введение. 4

1.
Общая часть. 5

1.1 Географо-экономическая
характеристика района проектируемого предприятия. 5

1.2 Характеристика месторождения и
добываемого сырья. 5

1.3 Характеристика готовой
продукции. 7

2.
Технологическая часть. 8

2.1 Выбор и обоснование принятой
схемы.. 8

2.1.1 Технология
обогащения медно-никелевых руд. 8

2.1.2. Способ флотации сульфидных минералов меди
из халькопиритаубанитовых пирротинсодержащих медно-никелевых руд. 11

2.1.3. Аэрозольная колонная флотация Cu-Ni руд и россыпного золота. 11

2.1.4…………. Новая технология
обогащения руды месторождения Норильск-1. 12

2.1.5
Интенсификация флотации вкрапленных медно-никелевых руд. 12

2.1.6 Исследование, разработка и внедрение
селективно-колективной технологии обогащения богатых медно-никеливых руд
месторождений Норильского промышленного района. 12

2.1.7 Способ
флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых медистых руд  13

2.1.8 Новые
реагенты.. 13

2.1.9 Новые
флотационные машины.. 17

2.1.10 Отечественные фабрики, перерабатывающие медно-никелевую руду. 20

2.1.11 Зарубежные фабрики, перерабатывающие медно-никелевую руду. 28

2.2 Расчет
качественно-количественной и водно-шламовых схем (полностью технологии) 34

2.2.1
Расчет принципиальной схемы.. 34

2.2.2 Расчет
выходов и массы продуктов. 36

2.2.3 Расчет
водно-шламовой схемы. 40

2.2.4.
Расчет воды.. 40

2.3 Расчет основного
технологического оборудования. 45

2.3.1
Выбор и расчет флотационных машин. 45

2.3.2
Выбор и расчет оборудования для измельчения. 48

2.3.3 Выбор
и расчет оборудования для обезвоживания. 54

2.3.4…………. Выбор и расчет
оборудования для сушки в медном цикле. 55

2.3.5 Выбор
и расчет сгустителей в никелевом цикле. 56

2.3.6 Выбор
и расчет оборудования для фильтрования в никелевом цикле. 57

2.3.6. Выбор и расчет оборудования для сушки в никелевом цикле. 57

3.
Специальная часть. 59

3.1 Расчет оборудования. 59

3.2 Описание пылегазового тракта. 61

4
Электроснабжение обогатительной фабрики. 63

4.1 Расчет электрических нагрузок
по предприятию.. 63

4.2 Построение схемы
электроснабжения. 67

4.3 Выбор и описание устройств
релейной защиты и автоматики. 79

5
Организационно — экономическая часть. 82

5.1 Организация производства,
штатное расписание и фонд заработной платы.. 82

5.2 Калькуляция себестоимости. 83

5.3 Технико-экономические
показатели. 84

6.
Охрана труда. 86

6.1 Мероприятия по охране труда. 86

6.2 Какие требования предъявляются к освещению, к ТБ. 87

7.
Охрана окружающей среды.. 89

Заключение. 92

Список
использованной литературы.. 94

Введение:

Обогащение полезных ископаемых
представляет совокупность процессов механической переработки минерального сырья
с целью извлечения ценных компонентов и удаления пустой породы и вредных
примесей, не представляют практической ценности в данных технико-экономических
условиях.

Предварительное обогащение полезных
ископаемых позволяет

— увеличить промышленные запасы сырья
за счет использования месторождений бедных полезных ископаемых с низким
содержанием ценных компонентов;

— повысить производительность труда на
горных предприятиях и снизить стоимость руды, добываемой за счет механизации
горных работ и сплошной выемки полезного ископаемого вместо выборочной;

— повысить технико-экономические
показатели металлургических и химических предприятий при переработке
обогащенной сырья за счет снижения расхода топлива, электроэнергии, флюсов,
химических реактивов, улучшения качества готовых продуктов и снижение потерь
полезных компонентов с отходами;

— осуществить комплексное использование
полезных ископаемых, так как предварительное обогащение позволяет исключить из
него не только основные полезные компоненты, но и сопутствующие, содержащихся в
малых количествах;

— снизить затраты на транспортировку
потребителям более богатых продуктов, а не всего объема добытого полезного
ископаемого;

— выделить из минерального сырья
вредные примеси, при дальнейшей его переработке могут ухудшать качество
конечной продукции, загрязнять окружающую среду и угрожать здоровью людей.

Сульфидные медно-никелевые руды
являются главным источником производства никеля. На переработке этих руд
основано около 90 % мирового производства
никеля. Главный никелевый минерал — пентландит — (Fe, Ni)9S8.

В данном дипломном
проекте за аналог проектируемой обогатительной фабрики по переработке
медно-никелевых руд взят ГМК «Печенганикель», который 
расположен в Печенгском районе Мурманской области в 3-4 км от Ждановского
рудника. Обогатительная фабрика предназначена для переработки вкрапленных
сульфидных медно-никелевых руд рудников «Центральный», «Северный»,
«Каула-Котсельваара». В результате переработки руды на фабрике получают
коллективный медно-никелевый концентрат и отвальные хвосты. Коллективный
концентрат после сгущения перекачивается в цех обжига для получения обожженных
окатышей и далее в плавильный цех в плавку на файнштейн.

Сплавы никеля и меди, характеризующиеся
высокой коррозийной стойкостью и легкой обрабатываемостью, используются в
приборостроении, точном машиностроении и других отраслях [1].

Потребителем готовой продукции является
цех обжига в городе Заполярном, где получают окатыши, которые направляются в
плавильный цех комбината (г. Никель) для получения файнштейна с последующей переработкой
его на готовый никель и медь на комбинате «Североникель».

При выполнении дипломного проекта будут
использованы данные и опыт в переработке данного вида руды полученного в
комбинате  «Печенганикель».

Целью дипломного проекта является разработка
проекта отделения по переработки файнштейна с получением медного и никелевого
концентрата с минимальным их загрязнением.

При выполнении проектирования решались
следующие задачи:

1. Географо-экономическая характеристика района
проектируемого предприятия

2. Анализ состояния сырьевой базы

3. Обозначение необходимых технических требований

4. Расчет качественно-количественной схемы

5. Расчет основного технологического оборудования

Заключение:

В работе использовались труды и
наработки многих исследователей и ученых в течение ряда лет.

Предложена обогатительная фабрика на
базе медно-никелевых руд месторождения Талнахского Норильского промышленного
региона.

Никель в рудах представлен двумя
формами пентландита: в виде самостоятельных зерен преимущественно размером
0,01-0,08мм,находящихся между зернами медных минералов и пирротина, в виде
продукта распада твердого раствора сульфидов (мельчайшие включения в пирротине
и других минералах).

Медь в сплошных сульфидных рудах
представлена халькопиритом, кубанитом, талнахитом и моихукитом.

Поэтому на основании работы действующей
обогатительной фабрики и научно-исследовательских работ в работе принята
следующая принципиальная схема обогащения руды: селективное выделение меди а из
хвостов меди выделение никеля.

В медном цикле принимаем две операции
основной медной флотации, две операции контрольной медной флотации и три
операции перечистной медной флотации.

В результате основной флотации обычно
не удается получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты из-за близости
флотационных свойств разделяемых минералов, недостаточного раскрытия их
сростков, совершенства флотационных аппаратов и технологий.

Хвосты основной флотации направляются
на контрольную флотацию с целью доизвлечения ценного компонента и получения
бедных по содержанию хвостов.

Концентрат первой контрольной медной
флотации крупностью 72% класса -0,045мм подвергается измельчению до крупности
80-95% класса -0,045мм с последующей классификацией с целью раскрытия
сростков.  Классификация необходима для
контроля крупности измельченного продукта. Слив классификатора направляется на
вторую основную медную флотацию с целью флотации раскрытых сростков медных
минералов.

Полученный некондиционный концентрат
направляется на перечистные операции с целью повышения его качества до
необходимого по содержанию основных компонентов и загрязняющих примесей.

В никелевом цикле для выделения никеля
предусмотрены операции основной никелевой флотации, контрольной никелевой
флотации и перечистных никелевых флотаций.

В данной схеме обезвоживание связано с
технологией металлургической переработки. Металлургическая переработка на ГМК
«Норильский никель» представлена пирометаллургическими процессами (плавка на
штейн, плавка на шлак, плавка на файнштейн, плавка Ванюкова) и концентраты
должны содержать влаги не более 10 – 8%. Поэтому для обезвоживания применяем
схему, которая включает сгущение, фильтрование и сушку.

Для повышения технико-экономических
показателей вносим изменения в существующий реагентный режим. В цикле
медной  флотации применяем новый
эффективный собиратель SF – 239, который представляет собой смесь
трис(пропенил)фосфинооксидов, специально разработанный для флотации
медно-никелевых руд. Использование реагента 
SF – 239 в качестве собирателя взамен бутилового ксантогената позволяет
увеличить  извлечение меди  в концентрат на 1,82% потери никеля с
хвостами на 0,55%. Отношение меди к никелю (медное отношение) в бедном
концентрате по сравнению с базовым 
возросло с 12,75 до 16,03, что показывает о повышении селективности
медной флотации. Вместо реагента-вспенивателя применяем ФРИМ – 2ПМ. Реагент был
испытан на медно-никелевых рудах и по селективности не уступает МИБК,
причем  дает повышение извлечения меди в
концентрат до 0,32% и имеет меньший расход, чем применяемый МИБК вместо 20 г/т
до 10 – 15 г/т, что делает его более предпочтительным.

В качестве оборудования для операций
основной и контрольной флотации приняты к установке пневмомеханические
флотационные машины. Для операций перечистки приняты к установке механические
флотомашины. Для операций измельчения используем мельницы шаровые с центральной
разгрузкой. Для операции классификации используем гидроциклоны.

Применение данной схемы и
проектируемого оборудования позволит получить с минимальными капитальными и
эксплуатационными затратами товарную продукцию, соответствующую ГОСТам:

— медный концентрат марки КМ3 с
содержанием в нем меди 25,3 % и извлечением 42,4 %;

— никелевый концентрат с содержанием в
нем никеля 10,3 % и извлечением 66,0 %.

Фрагмент текста работы:

2. Технологическая часть

2.1 Выбор и обоснование принятой
схемы

2.1.1 Технология
обогащения медно-никелевых руд

Своеобразие технологических схем
обогащения медно-никелевых руд обусловлено особенностями их вещественного
состава, необходимостью комплексного использования сырья и извлечения в
соответствующие продукты обогащения, кроме никеля и меди, других ценных
компонентов (золота, серебра, кобальта, платины и др.), возможностями
последующей переработки получаемых концентратов[7].

На фабриках применяют в основном три
группы схем:

— схемы флотации с получением
коллективного медно-никелевого концентрата;

— схемы коллективной флотации сульфидов
с последующим разделением полученного концентрата на медный и никелевый;

— комбинированные магнито-флотационные
схемы с получением как коллективных, так и одноименных концентратов.

Трудности селективной флотации
сульфидов меди и никеля и удаления железа из никелевого концентрата
обусловлены:

широким изменением степени изоморфного
замещения никеля железом ( от 10 до 42%) и кобальтом в пентландите и железа
никелем ( до 3%) в пирротине, что приводит к изменению поверхностных и
флотационных свойств основных никельсодержащих минералов;

изменением соотношения кристаллических
разновидностей пирротина (моноклинного и гексагонального) и сульфидов меди
(халькопирита и кубанита), обладающих различными флотационными свойствами;

трудность активации никельсодержащих
минералов после их депрессии в цикле медной флотации;

тонкой неравномерной вкрапленностью и
тесным взаимопрорастанием ценных компонентов;

наличием в рудах легкофлотируемых
слоистых алюмосиликатов (талька, хлорита, оталькованного серпентинита и других
подобных им минералов)

Вследствие перечисленных трудностей к
настоящему времени наибольшее распространение получили схемы, в которых
предусмотрено предварительное получение коллективного медно-никелевого или медно-никелевого-пиротинового
концентрата.

Схемы коллективной флотации минералов
меди и никеля из исходной руды без последующего разделения коллективного
концентрата   применяются обычно, если
отношение содержаний меди и никеля в концентрате не превышает 2. Разделение
металлов осуществляется при металлургическом переделе концентрата, который
подвергается плавке на файнштейн, затем направляется на флотационное разделение
по методу И. Н. Масляницкого [6]. Файнштейн состоит из халькозина Cu2S
и хизлевудита Ni3S2 b 
и небольшого количества сплава меди и никеля. После измельчения его
примерно до 50 мкм, загрузки ксантогената (1 – 1,3 кг/т файнштейна) и
пенообразователя в сильнощелочной среде (рН ~ 12), создаваемой едким натром,
сульфид меди флотируется, а в камерный продукт переходит сульфид никеля с
небольшим количеством меди. Процесс характеризуется высокой эффективностью и
является ярким примером решения трудной проблемы применения комбинированной
схемы. При использовании таких схем легче преодолеть трудности обогащения,
обусловленные особенностями вещественного состава медно-никелевых руд,
устранить загрязнение концентратов тугоплавкой породой, повысить комплексность
использования сырья за счет попутного извлечения металлов платиновой группы,
золота, серебра и кобальта в цикле коллективной флотации благодаря
использованию сильных реагентов-собирателей без применения какого-либо
специального оборудования или с использованием его (например, шлюзов для
улавливания крупных зерен металлов платиновой группы). По ней легче осуществить
стадиальное обогащение с межцикловой флотацией в рудном цикле и раздельную
флотацию песков и шламов при переработке шламистых медно-никелевых руд. По этим
причинам схемы, предусматривающие получение коллективных медно-никелевых и
медно-никелево-пирротиновых концентратов, получили в настоящее время широкое
распространение на фабриках.

Получаемые коллективные концентраты
содержат не менее 3,5% никеля и не более 15-20% окиси магния, входящей в состав
силикатов породы[7]

Схема коллективной флотации с
последующим разделением коллективного концентрата  применяется обычно, как и схема прямой
селективной флотации, например, сплошных медно-никелевых руд, в тех случаях,
когда отношение содержаний меди и никеля в концентрате (или исходной руде)
превышает 2. в процессе селективной флотации получают медный, никелевый,
никель-пирротиновый и иногда самостоятельный пирротиновый концентраты.
Предварительная коллективная флотация при этом позволяет несколько усреднить
вещественный состав подлежащего дальнейшему разделению сульфидного продукта[7].

Схема коллективной флотации всех
сульфидов с последующим их разделением является эффективной и рациональной,
когда все (или почти все) никелевые минералы в руде обладают более или менее
одинаковой флотируемостью. Однако чаще никель в рудах представлен сравнительно
хорошо флотирующимся пентландитом и частично окисленным с поверхности
никеленосным пирротином, который флотируется значительно хуже. В таких случаях
сначала флотируют пентландит и лекгофлотирующуюся часть никеленосного пирротина
вместе с сульфидами меди (чаще всего халькопиритом) с последующим разделением
получаемого медно-никелевого концентрата, а затем из хвостов коллективной
флотации доизвлекают труднофлотируемую часть пирротина в виде бедного
никельсодержащего концентрата. При флотации пирротина по такой схеме можно
создать условия  для наиболее полного его
извлечения (применять сильные собиратели, организовать большой фронт флотации).
Бедный никельсодержащий пирротиновый концентрат присоединяется обычно к богатому
никелевому концентрату, получаемому при разделении коллективного
медно-никелевого концентрата.

При разделении коллективного
концентрата депрессируют флотацию пирротина и пентландита и флотируют минералы
меди. Никель, попавший в медный концентрат, теряется при металлургическом
переделе, тогда как медь, перешедшая в никелевый концентрат, извлекается
практически полностью[6].

Комбинированные магнито-флотационные
схемы переработки медно-никелевых руд применяются при наличии в рудах
значительных количеств никеля и меди, тесно связанных с выделениями
сильномагнитных (моноклинных) разновидностей пирротина.

Магнитная сепарация может применяться
для удаления крупных выделений пирротина из дробленой руды, разделения
исходного питания флотации на магнитную и немагнитную фракции, для переработки
каждой из которых могут быть созданы наиболее оптимальные условия последующей
флотации, доизвлечения пирротина из различных продуктов флотации. Во всех
случаях комбинирование методов флотации и магнитной сепарации позволяет более
эффективно решать проблемы комплексного использования медно-никелевых руд с
получением или коллективных медно-никелевых концентратов с оптимальным
соотношением содержаний меди и никеля в них, или одноименных медных и никелевых
концентратов[6].