Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7
1. МЕТА РОБОТИ
Ознайомлення з принципами збагачення і концентрування сиро вини і практичне проведення процесу флотаційного збагачення сір чаної руди.
2. ТЕОРЕТИЧНИЙ ВСТУП
Сировиною називаються природні матеріали, які використовуються у виробництві промислових продуктів. Підготовка сировини - невід'ємна операція хіміко-технологічного процесу, від якої дуже залежить його техніка та економіка. Хімічка сировина досить різноманітна. Разом з тим запаси окремих елементів невеликі і тому невідповідність між запасами і споживання деяких елементів висуває проблему раціонального і безвідходного використання сировини. Економне використання сировини обов'язково пов'язане з пошуком і застосуванням дешевої і доступної сировини, комплексним використанням сировини, її регенерацією, використанням відходів виробництва, застосуванням концентрованої сировини, заміною харчової сировини нехарчовою.
Види сировини. Незважаючи на її різноманітність, сировину хімічної промисловості можна класифікувати за походженням на мі неральну, рослинну і тваринну, за агрегатним станом - на тверду, рідку і газоподібну, за складом - на неорганічну і органічну. Мінеральна сировина в свою чергу ділиться на рудну, нерудну і горючу.
Сировиною для хімічної промисловості, крім мінеральної, рос линної і тваринної, служать повітря і вода.
На хімічних виробництвах прагнуть застосовувати якнайбільш концентровану сировину, що дозволяє інтенсифікувати процеси і одержувати продукцію кращої якості з меншими витратами. Тому од ним з найважливіших засобів підготувати сировину до переробки є її збагачення. Методи збагачення принципово відрізняються для твердих матеріалів, рідин і газів. Для рідкої і газової сировини збагачення називається концентруванням. Мінеральна сировина, яка надходить на збагачення, називається початковою рудою, одержаний після збагачення продукт - концентратом. Залишки після збагачен ня руди називаються хвостами.
Звичайно в хвостах залишається деяка кількість корисних ре човин. Відношення кількості концентрату до кількості початкової руди, яка виражається в масових процентах, називається виходом. Відношення кількості корисного компонента в концентраті до кількості корисного компонента в початковій руді називається ступенем вилученням.
Збільшення процентного вмісту корисного компонента в концентраті відносно його процентного вмісту в початковій руді характеризується коефіцієнтом збагачення.
Методи збагачення твердих матеріалів ґрунтується на різниці фізико – хімічних властивостей компонентів сировини. До таких методів належить просіювання (грохочення), гравітаційне розділення, електромагнітна та електростатична сепарація, флотація та ін.
Просівання матеріалів в залежності від крупності їх зерен як метод збагачення використовується тоді, коли порода складається з міцних (в'язких) і неміцних (крихких) мінералів; остан ні подрібнюються легше, ніж міцні і при просіюванні проходять через отвори сита.
Різновидністю грохочення є збагачення, що ґрунтується не різниці форми частинок.
Гравітаційне збагачення (мокре і сухе) ґрунтується на різ ній швидкості падіння в струмені рідини або газу частинок різної величини або різної густини, мокре збагачення найчастіше проводиться в потоці води, а сухе в потоці повітря.
Розширяється також застосування тяжких суспензій. Суміш двох мінералів вводять в суспензію, густина якої більша, ніж густина одного складового мінералу, і менша, ніж другого. Тяжкий мінерал тоне, легкий спливає.
Електромагнітне збагачення застосовується для відокремлен ня магнітних матеріалів від немагнітних. Розмелену руду пропускають через магнітне поле. Частинки, які намагнічуються, прилипають до стрічки транспортера і рухаються разом з нею до виходу із зони дії електромагніту. Після цього магнітні частинки потра пляють в бункер, розташований під стрічкою транспортера. Частин ки, які не намагнічуються, падають у бункер, розташований біля транспортерної стрічки.
Електростатичне збагачення служить для розділення матеріалів, які мають різну електропровідність в електричному полі.
Флотаційне збагачення ґрунтується на різній змочуваності частинок різних мінералів водою або іншою рідкою фазою і здатності незмочуваних або погано змочуваних частинок спливати у вигляді піни разом з бульбашками повітря, яке подається спеціально.
Флотація може використовуватися для розділення сумішей немінерального походження і для вилучення частинок, що зависають у рідині.
Основним показником змочуваності служить значення крайового кута змочування , який утворюється на твердій поверхні вздовж периметра змочування, тобто вздовж межі розділу тверде тіло – рідина – повітря. Рідина утворює з незмочуваною частинкою (1) тупий кут, а із змочуваною (2) – гострий (рис.1). Сили поверхневого натягу прагнуть вирівняти рівень рідини, внаслідок чого незмочувана (гідрофобна) – занурюється в рідину. Чим дрібніші частинки, тим більше відношення їх поверхні до об’єму ( і маси ) і тим сильніше впливає змочування. Тому флотації передує подрібнення мінералів в межах розмірів частинок 0,1 – 0,3мм.
Більшість мінералів добре змочується водою. Тому флотацію здійснюють в присут ності реагентів, які знижують змочуваність зерен мінералів. Ці реагенти називаються збирачами (колекторами).
Для мінералів з аполярною поверхнею (вугілля, графіт, елементарна сірка та і. ш.) збирачами служать різноманітні масла, які містять аліфатичні вуглеводні.
В присутності реагентів – спінювачів над пульпою утворюється стабільний шар мінералізованої піни (пінний продукт), який містить переважно частинки одного з мінералів (концентрат).
Реагентами-збирачами для мінералів з полярною поверхнею (сульфідні мінерали) служать різно манітні органічні речовини, які мають полярну групу (ксантогенати, жирні кислоти та їх солі, вищі аліфатичні аміни).
Реагентами - спінювачами служать технічні продукти, які містять терпенові спирти (соснове масло), аліфатичні (одноатомні) спирти, крезоли, ксиленоли та ін. сполуки.
Для попередження присипання до бульбашок повітря частинок інших (нецільових) мінералів вводять реагенти, які збільшують змочуваність цих частинок водою (реагенти – подавлювачі або депресори). Іноді, крім вказаних реагентів, вводять:
а) реагенти – активатори, які збільшують адсорбцію збирачів та їх
гідрофобізуючу дію;
б) реагенти – регулятори лужності середовища, які покращують
селективну (вибіркову) дію інших реагентів.
Речовини, які використовуються як реагенти – активатори і подавлювачі, досить різноманітні, дія їх залежить не лише від мінерального складу, але й від використаного збирача. Як реагенти – подавлювачі використовують солі мінеральних кислот: сульфіди, сульфіти, ціаніди, фосфати, дихромати, водорозчинні силікати та ін.
Для регулювання лужності пульпи застосовують вапно, соду і
сірчану кислоту.
При флотації вміст мінеральних частинок в пульпі звичайно знаходиться в межах 20-50мас.%. Флотація здійснюється у флотомашинах, які виконують такі функції:
у завислому стані;
3) розділення пульпи і мінералізованої піни, видалення і
транспортування продуктів збагачення;
За способом введення повітря і перемішування пульпи розріз няють флотомашини:
перемішування пульпи відбувається під дією імпелера;
або занурені в пульпу грубки;
3) вакуумні, де повітря виділяється з пульпи під дією вакууму.
Мінералізована піна в перерахованих типах машин видаляєть ся механічно обертовими скребками – піногонами.
Описані методи збагачення придатності для твердої сировини. Рідини, точніше розчини, концентруються шляхом випаровування роз чинника, до насичення розчину корисним компонентом, виділення деяких компонентів (домішок) в осад (кристалізація) або і газову фазу (десорбція, випаровування домішок). Для розділення рідких сумішей використовується також рідинна екстракція.
Газові суміші розділяються на окремі компоненти головним чином такими способами:
зниженні температури;
їх суміші;
3) сорбційно – десорбційними методами.
3. УСТАНОВКА, ЩО ВИКОРИСТОВУЄТЬСЯ В РОБОТІ
Для збагачення сірковмісних руд в промисловості знайшли застосування механічні імпелерні флотаційні машини. В цій роботі використовується лабораторна модель імпелерної флотаційної маши ни типу ФЛ-1.5, принципова схема якої показана на рис. 2.
4. ХІМІЧНІ РЕАГЕНТИ, ПРИЛАДИ, ПОСУД
При виконанні лабораторної роботи використовуються такі хі мічні, реактиви і реагенти:
6) соснове масло;
7) крохмаль, 1%-ий розчин, індикатор, ГОСТ 10163-76;
8) спирт етиловий; .
9) сульфіт натрію, І0%-ний розчин, ГОСТ 195-77;
В роботі також використовується вакуумний насос ВН-46І, су шильна шафа 2В-І5І, аналітичні ваги ВЛА–200 г - М, вимірювальні бюретки, піпетки та інший хімічний посуд.
5. МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ РОБОТИ
1. Приготувати пульпи з 200г сірчаної руди і води при спів відношенні Т:Р=І:4. До одержаної пульпи додати такі флотореагенти:
а) гас (сприяє зменшенню змочуваності поверхні сірки); додається з розрахунку 0,3г (10 крапель) на 1кг руди:
б) соснове масло (сприяє піноутворенню і збільшує стабільність піни); додається з розрахунку 0,075г на 1кг руди (1-2 ) краплі на завантаження;
в) крохмаль (є хорошим коагулянтом); додається у вигляді 1%-ного розчину з розрахунку 0,15г (3 краплі) на1 кг руди;
г) силікатний клей (служить стабілізатором пульпи та осаджувачем іонів у вигляді нерозчинних силікатів); додається з розрахунку 5 мл на 1кг руди;
д) сода кальцинована (регулює рН середовища і сприяє переходу розчинних солей кальцію, магнію і заліза в нерозчинні); додається сода з розрахунку 1г на 1кг руди.
Аналіз проводити за ме тодикою, яка наведена далі.
4. Визначите вміст сірки в початковій руді. Для цього на ана літичних вагах зважити наважку руди (0,4-0,5г) з точністю 0,0001г і виконати аналіз на вміст сірки сульфітним методом за опи саною далі методикою.
5. Розрахувати показники процесу:
Вихід флотоконцентрату в % визначають за формулою:
, (1)
де МФЛ – маса одержаного флотоконцентрату, г;
МР – маса сірчаної руди, яка бралася для флотації, г.
Ступінь вилучення сірки в % розраховують за формулою:
(2)
де СS(фл) – вміст сірки у флотоконцентраті, %;
СS(р) – вміст сірки в руді, %.
Коефіцієнт збагачення сірчаної руди:
. (3)
5.1. Визначення вмісту сірки в руді (або флотоконцентраті) сульфітним методом
Наважу руди (0,4-0,5г) або флотоконцентрату (0,2г), яка зважена на аналітичних вагах з точністю 0,0001г на годинниково му склі, змивають невеликою кількістю етилового спирту в конічну колбу ємністю 100-150мл. Доливають 25мл 10%-ного розчину сульфіту натрію, пробу нагрівають до кипіння і кип'ятять протягом 1 год. При цьому відбувається утворення тіосульфату натрію за реакцією:
Для попередження винесення бризок і сильного випаровування рідини, колбу накривають лійкою, яка заповнена скляною насадкою. В міру википання води в колбу, не знімаючи лійки насадкою, до дають дистильовану воду. У фільтрат, який збирають а конічну колбу ємністю 200-250мл, додають 5-8мл формальдегіду
для зв’язування непрореагованого сульфіту натрію. При цьому утворюється
гідрогеносульфітна сполука формаліну, яка не титрується йодом.
Утворений луг нейтралізують 10%-ною оцтовою кислотою в при сутності фенолфталеїну. Після зникнення малинового забарвлення додають ще декілька крапель оцтової кислоти, 1мл 1%-ного розчи ну крохмалю і титрують 0,1 н розчином йоду до появи синього забарвлення, яке не зникає протягом 6 сек.
Вміст сірки розраховують за формулою:
де V – об'єм розчину йоду, витрачений на титрування, мл;
N – нормальність розчину йоду, моль/л;.
Е – еквівалентна маса сірки, г/моль;
Е = 32 г/моль;
– наважка сірчаної руди (або флотоконцентрату), г.
Результати аналізів і розрахунків необхідно звести в таку таблицю:
Таблиця 2
|
Вміст сірки, % |
Вихід флотоконцентрату, В, % |
Ступінь вилучення сірки, Х, % |
Коефіцієнт збагачення, |
|
|
в початковій руді, СS(р) |
у флотоконцентраті, СS(фл) |
|||