Учебно-методические указания для выполнения контрольно- расчетных работ

Самостоятельная работа студента предусматривает проработку контрольных вопросов по данной дисциплине и выполнение контрольной работы.

Контрольно-расчетная работа выполняется с целью закрепления знаний студента по изучаемому предмету и умения пользоваться учебной и специальной литературой.

Контрольно-расчетная работа должна быть напечатана или написана разборчиво от руки на листах бумаги формата (210×297) с полями 20мм с каждой стороны. В работе следует привести расчёт­ные формулы (с их выводом), таблицы и схемы, ссылки на них и используемую литературу, список которой (в соответствии с ГОСТ 7.80-2000) приводится в конце работы. Объём работы от 15 до 20 страниц.

На титульном листе работы указываются наименование ВУЗа, специальность и учебная дисциплина, Ф.И.О. студента, номер зачётной книжки и варианта контрольной работы, дата её выполнения.

Каждый студент выполняет один из пяти вариантов контрольно-расчетной работы. Выбор варианта определяется значением последней цифры зачетной книжки студента (см. таблицу):

Тема 1. Определение технологических показателей обогащения:

Технологические результаты обогащения того или иного по­лезного ископаемого нельзя оценить при помощи одного како­го-либо показателя. Необходимо учитывать несколько основ­ных показателей, характеризующих процесс обогащения в це­лом. К основным показателям относят: содержание компонента в исходном сырье; выход продуктов обогащения; извлечение компонентов в продукты обогащения и качество продуктов обогащения.

Содержанием компонента называется отношение массы компонента к массе продукта, в котором он находится. Содер­жание компонентов обычно определяется химическими анали­зами и выражается в процентах, долях единицы или для драго­ценных металлов в граммах на тонну (г/т). Содержание компо­нентов принято обозначать греческими буквами: α — содержа­ние в исходной руде; β — содержание в концентрате, промпродукте или отходах, соответственно.

Выходом продукта обогащения называется отношение мас­сы полученного продукта к массе переработанного исходного сырья. Выход выражается в процентах или долях единицы и обозначается греческой буквой γ.

Извлечением компонента в продукт обогащения называется отношение массы компонента в продукте к массе того же ком­понента в исходном полезном ископаемом. Извлечение выра­жается обычно в процентах или долях единицы и обозначается греческой буквой ε. Извлечение полезного компонента в кон­центрат характеризует полноту его перехода в этот продукт в процессе обогащения.

Качество продуктов определяется содержанием ЦК, вредных примесей, грансоставом и должно отвечать требованием, предъявляемым потребителем. Требования к качеству концентратов называются кондициями и регламентируются ГОСТами, ТУ и временными нормами.

Все технологические показатели обогащения взаимосвяза­ны. Поэтому, зная значения одних, можно расчетным путем по­лучить значения других. Если нам известно содержание полез­ного компонента в исходном сырье и продуктах обогащения, то можно подсчитать выходы продуктов обогащения, извлечение полезного компонента в концентрат и т.д.

Если обозначим массу исходного сырья Qисх, массу полу­ченных продуктов обогащения концентрата Q_К и отходов - хвостов Q_хв, то выход концентрата γ_к (%) и отходов γ_хв (%) можно опреде­лить по формулам :

Так как сумма выходов конечных продуктов обогащения равна выходу исходного сырья, принимаемому обычно за 100 %, можно составить баланс переработанного материала (для кон­центрата и отходов):

.

Зная, что γ_исх = 100 %, запишем γ_к + γ_хв=100.

Суммарная масса ценного компонента в продуктах обога­щения должна соответствовать массе его в исходном сырье. Это условие принято называть балансом ценного компонента:

Суммарная масса ценного компонента в продуктах обога­щения должна соответствовать массе его в исходном сырье. Это условие принято называть балансом ценного компонента:

,

где извлечение полезного компонента в концентрат ε_к (%) опре­деляется по формуле

или .

Из уравнения баланса следует, что

Пример 1. Определить выход хвостов и извлечение в концентрат полезного компонента, если при обогащении 0,5%-ной руды получают 3,5%-ной концентрат и 0,2%-ные хвосты.

▲ Запишем уравнение баланса

▲

Контрольные задания 1

Вариант 1. Определить выход концентрата и извлечение в него ценного компонента, если при обогащении 15%-ной руды получают 39,5%-ной концентрат и 1,5%-ные хвосты.

Вариант 2, Определить выход концентрата и извлечение в концентрат ценного компонен­та, если обогатительная фабрика перерабатывает в сутки 5000 т руды, содержащей 1,5% ценного компонента, и получает 200 т 33%ного концентрата.

Вариант 3 Определить содержание ценного компонента в хвостах,если при обогащении 1,5%-ной руды выход концентрата равен 5%, а извлечение в него ценного компонента равно 90%.

Вариант 4. Определить количество тонн концентрата, получаемого в сутки на фабрике производительностью по руде 2000 т/4ч, если содержание ценного компонента в руде 2%, в концентрате - 30%, а извлечение равно 90%.

Вариант 5. Два продукта в соотношении 2:1 (по массе) и содержащие соответственно 2,4 и 2,7% ценного компонента поступают на доводочную фабрику, где из них получают 40%-ный концентрат и 0,4%-ные хвосты. Определить выход концентрата.

Тема 2. Определить выход концентрата и хвостов, извлечение в них ценного компонен­та и эффективность обогащения по Ханкоку-Луйкену

Эффективность процессов обогащения характеризуется степенью обогащения, или степенью концентрации

.

Степень сокращения

Для количественной оценки эффективности обогащения ПИ при разделении его на два продукта обычно используется формула Ханкока-Луйкена

.

Процесс обогащения будет весьма эффективен, если η>75%, эффективен – при η>50% и неэффективен – при η<25%.

Пример 2. Определить выходы продуктов обогащения, степень концентрации ПК и эффективность процесса обогащения, если при обогащении 0,5%-ной руды получают 3,5%-ной концентрат и 0,2%-ные хвосты.

▲ Запишем уравнение баланса

Следовательно, судя по значению показателя эффективности процесс обогащения является неэффективным. ▲

Контрольные задания 2

Определить выход концентрата γ_к и хвостов γ_хв, извлечение ε в них ценного компонен­та и эффективность обогащения по Ханкоку-Луйкену, если известно содержание ценного компонента в руде α, концентрате β и хвостах Θ:

Тема 3. Характеристики крупности по плюсу и мину­су дроблёной руды по результатам её ситового анализа

Гранулометрический состав характеризуется количественным распределением зерен ПИ по крупности.

Средний размер частиц рассчитывается по одной из формул

где l – длина, b – ширина и h – высота частицы.

Класс крупности обозначают как, например, -50+20 мм, т.е. в этот класс крупности входят куски размером от 20 до 50 мм.

Разделение материала на класс крупности производят рассевом на ситах (до +0,04 мм), гидравлической (-0,04 мм) или воздушной (-0,074 мм) классификацией в восходящих потоках, а также микроскопическими и др. методами.

Иногда для рассева используют седиментационный анализ, основанный на том, что частицы различного удельного веса и крупности, находящиеся в вязкой среде, оседают с различной скоростью.

Результаты гранулометрического анализа представляют в форме таблицы или графически в виде суммарной характеристики крупности материала «по плюсу» или по «минусу».

Пример 3. Построить суммарную характеристики крупности по плюсу и мину­су дроблёной руды по результатам её ситового анализа, представленному в таблице

▲

Рис. 1. Суммарная (а) и суммарная полулогарифмическая (б) характери­стики крупности материала «по плюсу» (1) и «по минусу» (2)

Суммарные выходы «по плю­су» (+) или «по минусу» (-) пред­ставляют собой сумму выходов всех классов соответственно круп­нее или мельче отверстий данно­го сита. По данным ситовых ана­лизов (на оси ординат откладывают суммарный выход классов (в процентах), на оси абсцисс - размеры отверстий сит в миллиметрах. На основании суммар­ных выходов материала крупнее диаметра отверстий сита стро­ится кривая «по плюсу» (1), мельче — «по минусу» (2). Сумма выходов по обеим кривым должна всегда равняться 100 %. По­этому обе кривые характеристик «по плюсу» и «по минусу» яв­ляются зеркальным отражением одна другой. Они всегда пересекаются в точке, соответствующей суммарному выходу 50 %. Точка пересечения кривой с осью абсцисс показывает макси­мальный размер куска в данной пробе. По суммарной характе­ристике крупности можно определить выход любого класса. Для этого находят на оси абсцисс размер нужного класса. И из этой точки перпендикулярно к оси проводят прямую до пересе­чения с кривой, откуда проводят параллельную оси абсцисс пря­мую до ее пересечения с осью ординат. Точка пересечения оп­ределяет суммарный выход искомого класса. По таким кривым можно установить теоретически возможный выход класса любой крупности, что необходимо как для определения наиболее рационального метода переработки ПИ, так и оценки количественного соотношения сортов или марок возможной продукции, различающейся по крупности.

Суммарные характеристик крупности («по плюсу») могут быть:

-выпуклыми –при преобладании в материале крупных зерен;

- вогнутыми- при преобладании в материале мелких зерен;

- прямолинейными – при равномерном распределении зерен в материале.

▲