Document 726937

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
______________________
Руководитель ООП
по направлению 130400
декан ГФ проф. О.И. Казанин
_______________________
И.о. зав. кафедрой ОПИ,
доц. В.Б. Кусков
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ФЛОТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ»
Направление подготовки: 130400 Горное дело
Специализация: №6 Обогащение полезных ископаемых
Квалификация (степень) выпускника: специалист, специальное
звание "горный инженер"
Форма обучения: очная
.
Составитель: доцент кафедры ОПИ А.М.Васильев
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Цель учебной дисциплины «Флотационные методы обогащения» - на
основе теоретических закономерностей флотационного метода обогащения
научить особенностям применения различных флотационных процессов
обогащения полезных ископаемых, привить навыки оценки методов и
умения инженерных расчетов аппаратов и схем обогащения.
Задачи курса: Студенты в процессе изучения дисциплины должны
получить представление о современном состоянии процесса флотации;
физическим особенностям процесса; расчёте и выборе основного
оборудования; овладеть горной терминологией.
2. Место дисциплины в структуре
основной образовательной
программы (ООП):
Программа дисциплины «Флотационные методы обогащения» составлена
в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания и
уровню подготовки специалиста согласно федерального государственного
образовательного стандарта (ФГОС–3) и относится к части дисциплины
специализации (С3.С).
Дисциплина «Флотационные методы обогащения» (С3.С.2)– важная
составная часть образовательной программы специалиста. Программа
дисциплины строится на предпосылке, что студенты владеют основными
понятиями математики, физики, общей и физической химии.
Дисциплина «Флотационные методы обогащения» читается на 5 курсе в 9
семестре подготовки специалистов по специальности 130400 «Горное дело».
В дальнейшем знания, полученные в ходе изучения дисциплины, могут
быть использованы при освоении таких дисциплин профессионального цикла
как «Переработка руд чёрных металлов», «Переработка руд цветных
металлов», «Переработка твёрдых коммунальных отходов», «Специальные
процессы и технологии».
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
общекультурных (ОК) и профессиональных компетенций (ПК).
Общекультурные компетенции (ОК):
 способность к обобщению и анализу информации, постановке целей и
выбору путей их достижения (ОК-1);
 умение логически последовательно, аргументировано и ясно излагать
мысли, правильно строить устную и письменную речь (ОК-3);
 готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-4);
 умение вести переговоры, устанавливать контакты, устранять
(урегулировать) конфликты интересов (ОК-5);
 способность к поиску правильных технических и организационноуправленческих решений и нести за них ответственность (ОК-6);
 использование нормативных правовых и инструктивных документов в
своей деятельности (ОК-7);
 стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и
мастерства (ОК-9);
 умение критически оценивать свои личностные качества, намечать
пути и выбирать средства развития достоинств и устранения
недостатков (ОК-10);
 осознание социальной значимости своей будущей профессии, наличие
высокой мотивации к выполнению профессиональной деятельности
(ОК-11);
 критическое осмысление накопленного опыта, готовность изменять при
необходимости профиль своей профессиональной деятельности (ОК12);
 готовность к социальному взаимодействию в различных сферах
общественной жизни, к сотрудничеству и толерантности (ОК-18);
- владение одним из иностранных языков для изучения зарубежного
опыта в профессиональной деятельности, а также для осуществления
контактов на профессиональном (элементарном) уровне (ОК-21).
Общепрофессиональные компетенции (ПК):
 демонстрация умения использования компьютера как
управления и обработки информационных массивов (ПК-4).
средства
В области организационно-управленческой деятельности (ОУД):
 владеть законодательными основами недропользования и обеспечения
безопасности работ при добыче, переработке полезных ископаемых,
строительстве и эксплуатации подземных сооружений (ПК-16);
 быть
готовым
к
оперативному
устранению
нарушений
производственных процессов, вести первичный учёт выполняемых
работ, анализировать оперативные и текущие показатели производства,
обосновывать предложения по совершенствованию организации
производства (ПК-18);
 способность выполнять маркетинговые исследования, проводить
экономический анализ затрат для реализации технологических
процессов и производства в целом (ПК-19).
В области научно-исследовательской деятельности (НИД):
 готовность участвовать в исследованиях объектов профессиональной
деятельности и их структурных элементов (ПК-20);
 способность изучать научно-техническую информацию в области
эксплуатационной разведки, добычи и переработки твёрдых полезных
ископаемых, строительства и эксплуатации подземных объектов (ПК21);
 готовность
выполнять
экспериментальные
и
лабораторные
исследования, интерпретировать полученные результаты, составлять и
защищать отчёты (ПК-22);
 готовность использовать технические средства опытно-промышленных
испытаний оборудования и технологий при эксплуатационной
разведке, добыче и переработке твёрдых полезных ископаемых,
строительстве и эксплуатации подземных объектов (ПК-23);
 владение навыками организации научно-исследовательских работ
(ПК-24).
В области проектной деятельности (ПД):
 готовность к разработке проектных инновационных решений по
эксплуатационной разведке, добыче и переработке твёрдых полезных
ископаемых, строительству и эксплуатации подземных объектов (ПК25);
 способность разрабатывать необходимую техническую и нормативную
документацию в составе творческих коллективов и самостоятельно
контролировать соответствие проектов требованиям стандартов,
технических условий и другим нормативным документам
промышленной безопасности; разрабатывать, согласовывать и
утверждать в установленном порядке технические, методические и
иные документы, регламентирующие порядок, качество и безопасность
выполнения горных, горно-строительных и взрывных работ (ПК-26);
 готовность работать с программными продуктами общего и
специального назначения для моделирования месторождений твёрдых
полезных ископаемых, технологий эксплуатационной разведки, добычи
и переработки твёрдых полезных ископаемых, при строительстве и
эксплуатации
подземных
объектов,
оценке
экономической
эффективности
горных
и
горно-строительных
работ,
производственных, организационных и финансовых рисков в
рыночных условиях (ПК-28).
Профессионально-специализированные компетенции (ПСК):
"Обогащение полезных ископаемых":
 способностью анализировать горно-геологическую информацию о
свойствах и характеристиках минерального сырья и вмещающих пород
(ПСК-6-1);
 способностью
выбирать технологию
производства
работ
по обогащению
 полезных ископаемых, составлять необходимую документацию в
соответствии с действующими нормативами (ПСК-6-2);
 способностью выбирать и рассчитывать основные технологические
параметры эффективного и экологически безопасного производства
работ по переработке и обогащению минерального сырья на основе
знаний
принципов
проектирования
технологических
схем
обогатительного производства и выбора основного и вспомогательного
обогатительного оборудования (ПСК-6-3);
 способностью разрабатывать и реализовывать проекты производства
при переработке минерального и техногенного сырья на основе
современной
методологии
проектирования,
рассчитывать
производительность
и
определять
параметры
оборудования
обогатительных фабрик, формировать генеральный план и
компоновочные решения обогатительных фабрик (ПСК-6-4);
 готовностью применять современные информационные технологии,
автоматизированные
системы
проектирования
обогатительных
производств (ПСК-6-5);
 способностью
анализировать
и
оптимизировать
структуру,
взаимосвязи, функциональное назначение комплексов по добыче,
переработке и обогащению полезных ископаемых и соответствующих
производственных объектов при строительстве и реконструкции (ПСК6-6).
4. В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
 иметь представление о современном состоянии флотационных
методов обогащения полезных ископаемых и путях их развития на
ближайшую перспективу; об основных научно-технических проблемах
данных методов обогащения; о месте флотационных методов в общей
структуре обогатительного передела и взаимосвязи с другими
методами и процессами обогащения;
 знать физико-химические свойства основных минералов полезных
ископаемых,
механизм
действия
флотационных
реагентов;
теоретические основы флотационных методов обогащения, технологию
флотационного процесса, процессы флотационного обогащения
полезных
ископаемых:
масляную,
пенную,
пленочную,
комбинированные и другие флотационные процессы, машины и
аппараты применяемые для флотационного обогащения и особенности
их эксплуатации; общие принципы проектирования флотационных
обогатительных фабрик;
Уметь:
 уметь производить сравнительную оценку эффективности
применения различных реагентных режимов для флотационного
обогащения применительно к данному полезному ископаемому;
обрабатывать результаты экспериментов; разрабатывать комплексные
технологические процессы и схемы флотационного обогащения
полезных ископаемых, обеспечивающие безотходные и экологически
чистые технологии; выбирать схемы контроля и автоматизации
производственных процессов обогатительных фабрик; проводить
измерения параметров технологического процесса и оборудования;
выбирать и рассчитывать необходимое количество оборудования для
реализации технологической схемы обогащения; рассчитывать
основные параметры обогатительного оборудования; выбирать и
определять оптимальные режимы ведения технологического процесса в
зависимости от вещественного состава и гранулометрической
характеристики полезного ископаемого; анализировать устойчивость
технологического процесса и качество выпускаемой обогатительной
фабрикой продукции;
Владеть:
 горной и обогатительной терминологией; навыками составления и
отлаживания программ обработки данных на ЭВМ, использования
базы данных для накопления и переработки производственной и
научно-технической информации в области обогащения полезных
ископаемых; анализа технико-экономических показателей работы
обогатительной фабрики и разработки мероприятий для улучшения
этих показателей.
5. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа
(всего)
В том числе:
Курсовой проект
Расчетно-графические работы
Контрольная работа
Реферат
Другие виды самостоятельной
работы
Вид промежуточной аттестации
(зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
Всего
часов
68
–
34
–
34
40
9 сем.
68
34
34
40
–
40
40
диф.зачет
диф.зачет
108
108
4
4
-
-
6. Содержание дисциплины
6.1. Содержание разделов дисциплины
РАЗДЕЛ 1. ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ АКТ ФЛОТАЦИИ
Программа. Основы теории минерализации пузырьков газа при
флотации. Элементарный акт флотации. Гипотезы элементарного акта
флотации. Поверхностная энергия на межфазной поверхности раздела
твердое - газ, твердое - жидкость и жидкость - газ. Термодинамический
анализ возможности прилипания частицы минерала к пузырьку воздуха при
их столкновении. Термодинамический анализ возможности возникновения на
частице минерала пузырьков газа, выделяющихся из раствора. Кинетический
анализ процессов образования комплекса минерал - пузырек. Разрушение
прослойки воды, отделяющей частицу минерала от пузырька воздуха при
элементарном акте флотации. Кинетика соприкосновения частицы минерала
с пузырьком. Кинетика прилипания частиц минералов к пузырькам после их
соприкосновения. Кинетика возникновения на минеральных частицах
пузырьков газа, выделяющихся из растворов. Закрепление минеральных
частиц на пузырьках.
Уравнение
равновесия
и
максимальный
размер
частицы,
флотирующейся на плоской межфазной поверхности раздела жидкость-газ и
на пузырьке воздуха. Общая схема сил, действующих при закреплении
частицы на пузырьке воздуха в условиях флотации. Уравнение ФрумкинаКабанова. Понятие о гистерезисе смачивания. Понятие о флотационной силе.
“Сухая” и “мокрая” флотации частиц. Изменение флотационной силы при
перемещении периметра смачивания в зоне ребра. Особенности
формирования трехфазного контакта смачивания и гетерокоагуляционного
механизма закрепления частиц. Формы агрегатов минеральных частиц и
пузырьков. Особенности флотации частиц минералов различной крупности.
Экономический эффект расширения диапазона крупности флотируемого
материала, необходимый размер пузырьков.
РАЗДЕЛ 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФЛОТАЦИИ
Программа. Свойства поверхности минералов, подвергающихся
флотационному разделению. Взаимодействие минералов с водой и
растворенными в ней веществами. Характер ненасыщенных связей на
поверхности минералов. Естественная гидрофильность и гидрофобность
минералов. Особенности взаимодействия воды с поверхностью минералов.
Растворимость минералов и газов в воде. Образование двойного
электрического слоя у поверхности минералов. Понятие о слоях
Гельмгольца, Штерна и Гюи.
РАЗДЕЛ 3. ФЛОТАЦИОННЫЕ РЕАГЕНТЫ И МЕХАНИЗМ ИХ
ДЕЙСТВИЯ
Программа. Назначение, классификация и основные требования,
предъявляемые к флотационным реагентам. Основные формы закрепления
реагентов на поверхности минералов.
Реагенты-собиратели
(коллекторы).
Строение
молекул
и
классификация. Влияние длины аполярной цепи и строения солидофильной
группы на прочность сорбции. Плотность адсорбционного слоя собирателя
на минерале и ее влияние на флотацию. Общие закономерности сорбции
собирателей и флотируемости минералов. Роль форм сорбции собирателя
при флотации. Совместное действие различных собирателей.
Оксигидрильные собиратели, их свойства и особенности действия.
Способы повышения селективности. Области применения, расходы и
стоимость оксигидрильных собирателей. Сульфгидрильные собиратели, их
свойства и особенности взаимодействия с минералами при флотации.
Влияние кислорода на сульфгидрильные собиратели и их флотационное
действие. Области применения, расходы и стоимость.
Катионные
собиратели,
их
свойства
и
закономерности
коллектирующего действия. Влияние ионного состава пульпы и шламов на
их эффективность при флотации. Области применения, расходы и стоимость
катионных собирателей.
Аполярные собиратели, их свойства и действие при флотации.
Эмульсии аполярных собирателей. Пеногасящее действие аполярных
собирателей, Области применения, расходы и стоимость.
Реагенты-пенообразователи, Строение и физико-химические свойства
пенообразователей, механизм их действия. Свойства пен и их значение при
флотации. Строение флотационных пен. Влияние пенообразователей и
реагентов других классов на устойчивость флотационных пен. Перемещение
частиц минералов в пенном слое.Влияние пенообразователей и реагентов
других классов на скорость подъема пузырьков воздуха в воде.
Собирательное
действие
пенообразователей.
Пенообразователи,
применяемые на практике, их сравнительная характеристика и стоимость,
расходы.
Реагенты регуляторы (модификаторы): депрессоры, активаторы,
регуляторы рН среды. Активирующее и депрессирующее действие
регуляторов флотации, их влияние на изменение рН пульпы и степени
агрегации минералов.
Назначение, классификация и основные механизмы действия
реагентов-подавителей флотации. Факторы, влияющие на действие
подавителей флотации. Неорганические депрессоры, применяемые в
практике флотации, их характеристика, особенности действия, области
применения, расходы и стоимость. Органические подавители флотации, их
характеристика, особенности депрессирующего действия и химического
взаимодействия с собирателями, области применения, расходы и стоимость.
Назначение и классификация, основные механизмы действия
реагентов-активаторов. Активаторы, применяемые в практике флотации, их
характеристика, закономерности действия, области применения, рас ходы и
стоимость. Взамоактивация минералов и пути ее предотвращения.
Назначение, классификация и основные механизмы действия
регуляторов рН среды. Гидролиз и его влияние на изменение значений рН
водного раствора. Влияние регуляторов на состояние поверхности
минералов, изменение формы нахождения собирателей в воде, окислительно-восстановительный потенциал пульпы, устранение из водной фазы
нежелательных элементов. Пептизирующее и коагулирующее действие
регуляторов. Регуляторы применяемые на практике, их характеристика,
закономерности действия, области применения.
РАЗДЕЛ 4. ТЕХНОЛОГИЯ ФЛОТАЦИИ
Программа. Основные факторы, определяющие результаты флотации.
Влияние свойств обогащаемого полезного ископаемого. Условия,
определяющие оптимальную крупность измельчения полезных ископаемых
перед флотацией. Особенности флотации тонких классов и крупных частиц,
основные пути повышения селективной флотации тонких шламов и
флотационного извлечения крупных частиц.
Влияние плотности пульпы на основные технологические показатели:
извлечение, содержание полезного компонента в концентрате, расход
реагентов, продолжительность флотации, производительность флотомашин,
удельные расходы энергии. Представления о средних плотностях пульпы в
операциях флотации. Влияние аэрации пульпы, интенсивности ее
перемешивания и съема пены, продолжительности флотации, температуры и
скорости потока пульпы на основные технологические и Т Э показатели
процесса.
Состав жидкой фазы пульпы, его влияние на показатели процесса.
Способы улучшения состава жидкой фазы пульпы. Реагентный режим.
Очередность и способы подачи реагентов. Схемы флотации и основные
принципы их построения. Типовые схемы, их преимущества и недостатки
Оборотное водоснабжение. Техника безопасности при хранении и
использовании реагентов.
РАЗДЕЛ 5. ПРАКТИКА ФЛОТАЦИИ
Программа. Классификация минералов по их флотируемости.
Технологические режимы и схемы флотации руд, содержащих минералы с
высокой
природной
гидрофобностью,
самородные
металлы.
Технологические режимы флотации сульфидных медных вкрапленных и
сплошных руд, медно-цинковых, полиметаллических, медно-никелевых,
медно-молибденовых, ртутных, сурьмяных и мышьяковистых руд.
Коллективная, коллективно-селективная и прямая селективная схемы
обогащения, флотация окисленных руд цветных металлов. Условия и
особенности сульфидизации. Переработка упорных медных руд по способу
Мостовича. Флотация смешанных руд.
Технологические и реагентные режимы селективной флотации солей
щелочноземельных металлов: апатитовых, фосфоритовых , баритовых,
флюоритовых и шеелитовых руд. Пропарка черновых шеелитовых
концентратов по способу Петрова.
Технологические и реагентные режимы флотации окислов и силикатов.
Флотация марганцевых, оловянных, ильменитовых, тантало-ниобиевых и
полевошпатовых руд. Магнито-флотационные схемы. Требования к качеству
концентратов.
Технологические
режимы
и
типовые
схемы
флотации
водорастворимых солей. Особенности процесса флотации калийных руд.
Влияние глинистых шламов на флотацию калийных руд.
Перспектива и направления развития флотационного обогащения
полезных ископаемых. Применение флотации в других отраслях
промышленности.
РАЗДЕЛ 6. ФЛОТАЦИОННЫЕ МАШИНЫ И АППАРАТЫ
Программа. Требования, предъявляемые к флотационным машинам.
Классификация современных флотационных машин. Принципы работы и
конструктивные особенности флотационных машин механического,
пневмомеханического и пневматического типов, а также аэролифтных,
компрессионных, вакуумных и комбинированных флотационных машин.
Машины пенной сепарации и адгезионной сепарации. Компоновка машин из
всасывающих и прямоточных камер. Преимущества флотомашин различных
конструкций и их недостатки. Расчет производительности флотомашин.
Технико-экономические показатели работы и выбор флотационных машин.
Основные направления совершенствования и разработка новых
флотационных машин. Основные направления совершенствования
износостойкости флотационных машин. Пути повышения износостойкости
флотационных машин. Контактные чаны. Реагентные питатели.
6.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с
обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№
п/п
1.
2.
3.
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
Переработка руд
цветных металлов
Основы переработки
минерального сырья
Проектирование
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для
изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
4.
обогатительных
фабрик
Теория разделения
минералов
+
+
+
+
6.3. Разделы дисциплин и виды занятий
Практ.
зан..
Лаб.
зан.
семинар
СРС
Всего
час.
Наименование раздела
дисциплины
Лекц.
№
п/п
1.1. Предмет и место дисциплины в
ОПИ
1.2. Элементарный акт флотации
1.3. Гипотезы элементарного акта
флотации.
1.4. Термодинамический анализ и
кинетика процесса флотации
2.1. Свойства
поверхности
минералов,
подвергающихся
флотационному разделению.
2.2. Взаимодействие минералов с
водой и растворенными в ней
веществами.
2.3. Естественная гидрофильность и
гидрофобность минералов.
2.4. Понятие о слоях Гельмгольца,
Штерна и Гюи.
1
-
4
–
3
8
1
1
-
-
–
3
1
4
-
1
1
-
-
3.1. Назначение, классификация и
основные
требования,
предъявляемые
к
флотационным
реагентам.
Основные формы закрепления
реагентов
на
поверхности
минералов.
3.2. Реагенты-собиратели
(коллекторы).
3.3. Реагенты-пенообразователи.
3.4. Реагенты
регуляторы
(модификаторы)
и
классификация и основные
механизмы
действия
регуляторов рН среды.
4.1. Основные
факторы,
1
-
2
-
1
1
-
6
–
3
10
1
-
-
–
-
1
3
4
–
-
1
6
–
3
10
-
-
–
-
2
2
1
-
-
–
–
3
-
5
1
2
-
6
–
3
11
-
1
4.2.
4.3.
4.4.
5.1.
5.2.
определяющие
результаты
флотации. Влияние свойств
обогащаемого
полезного
ископаемого.
Особенности флотации тонких
классов и крупных частиц,
основные пути повышения
селективной флотации тонких
шламов
и
флотационного
извлечения крупных частиц.
Влияние плотности пульпы на
основные
технологические
показатели:
извлечение,
содержание
полезного
компонента в концентрате,
расход
реагентов,
продолжительность флотации,
производительность
флотомашин, удельные расходы
энергии.
Способы улучшения состава
жидкой фазы пульпы.
Реагентный режим.
Классификация минералов по
их
флотируемости.
Технологические режимы и
схемы
флотации
руд,
содержащих
минералы
с
высокой
природной
гидрофобностью, самородные
металлы.
Технологические
режимы
флотации сульфидных медных
вкрапленных и сплошных руд,
медно-цинковых,
полиметаллических,
медноникелевых,
медномолибденовых,
ртутных,
сурьмяных и мышьяковистых
руд.
Коллективная,
коллективно-селективная
и
прямая
селективная
схемы
обогащения,
флотация
окисленных
руд
цветных
металлов.
Условия
и
1
-
-
–
-
1
2
-
-
–
3
5
1
-
-
–
-
1
2
-
6
-
3
11
1
-
-
-
-
1
5.3.
5.4.
5.5.
6.1.
6.2.
6.3.
особенности
сульфидизации.
Переработка упорных медных
руд по способу Мостовича.
Флотация смешанных руд.
Технологические и реагентные
режимы селективной флотации
солей
щелочноземельных
металлов:
апатитовых,
фосфоритовых , баритовых,
флюоритовых и шеелитовых
руд.
Пропарка
черновых
шеелитовых концентратов по
способу Петрова.
Технологические и реагентные
режимы флотации окислов и
силикатов.
Флотация
марганцевых,
оловянных,
ильменитовых,
танталониобиевых и полевошпатовых
руд.
Магнито-флотационные
схемы. Требования к качеству
концентратов.
Перспектива и направления
развития
флотационного
обогащения
полезных
ископаемых.
Применение
флотации в других отраслях
промышленности.
Требования, предъявляемые к
флотационным
машинам.
Классификация
современных
флотационных
машин.
Принципы
работы
и
конструктивные
особенности
флотационных машин.
Компоновка
машин
из
всасывающих и прямоточных
камер.
Преимущества
флотомашин
различных
конструкций и их недостатки.
Расчет
производительности
флотомашин.
Техникоэкономические
показатели
работы и выбор флотационных
машин.
2
-
-
-
3
5
1
-
-
-
-
1
1
-
-
-
4
5
2
-
6
-
-
8
1
-
-
-
-
1
2
-
-
-
3
5
6.4. Основные
направления
совершенствования
и
разработка
новых
флотационных
машин.
Основные
направления
совершенствования
износостойкости флотационных
машин.
ИТОГО:
1
-
-
-
3
4
34
-
34
-
40
108
7. Лабораторный практикум
№
п/п
1
№ раздела
дисциплины
1
2
2
3
3
4
4
5
5,6
Наименование лабораторных работ
Флотация
сульфидных
минералов.
Флотация солеобразных минералов.
Флотация
силикатов.
Флотация
природно-гидрофобных минералов.
Изучение
механизма
действия
неорганических депрессоров. Изучение
механизма
действия
органических
депрессоров.
Изучение
механизма
действия
активаторов.
Изучение
механизма
действия
регуляторов среды.
Изучение влияния технологических
факторов:
плотности
пульпы,
температуры пульпы, расхода воздуха и
др. на показатели флотации.
Трудоемкость
(часы/зачетные
единицы)
4
6
6
6
12
8. Правила подготовки и примерная тематика рефератов:
Структура и правила оформления реферата:
1. Размер реферата (не включая титульный лист и список
использованной литературы) – 10–15 листов: Times New Roman, 12 или
эквивалент, интервал 1.5, стандартные поля (верхнее и нижнее – 2 см, левое –
3 см, правое – 1,5 см).
2. Рефераты, написанные от руки, не принимаются.
3. Все приводимые цитаты должны быть заключены в кавычки. Текст
должен содержать ссылки на цитируемые источники.
4. На титульном листе реферата должны быть указаны:
 Название предмета, по которому сдается реферат;
 Тема реферата;
 Фамилия, инициалы и номер группы студента – автора реферата.
5. Реферат должен включать в себя следующие выделенные в тексте
разделы:
Введение.
Данный раздел должен содержать следующее:
 очень краткий пересказ темы, освещающий суть рассматриваемого
объекта исследования аппарата/явления;
 постановка проблемы в рамках выбранной темы;
 обоснование выбора для анализа данной темы и проблемы.
Основная часть.
Данный раздел посвящен непосредственно раскрытию темы, он должен
занимать не менее 2/3 объема работы и освещать следующие вопросы:
- устройство, принцип действия и основные элементы конструкции
аппарата/машины;
- порядок пуска/остановки агрегата, включающего данный аппарат;
- условия эффективной работы аппарата, обеспечивающие соблюдение
технологического регламента и достижение требуемых показателей;
- возможные неполадки и способы их устранения.
Обязательно представление чертежа или схемы рассматриваемого
аппарата.
Заключение.
Список литературы.
Данный раздел должен содержать использованные при написании
реферата источники (в том числе и Интернет–источники), включая источник,
из которого была взята исследуемая тема.
Темы рефератов:
РАЗДЕЛ 1. Элементарный акт флотации.
1. Основы теории минерализации пузырьков газа при флотации.
2. Элементарный акт флотации.
3. Гипотезы элементарного акта флотации.
4. Поверхностная энергия на межфазной поверхности раздела твердое газ, твердое - жидкость и жидкость - газ.
5. Кинетический анализ процессов образования комплекса минерал пузырек.
6. Уравнение равновесия и максимальный размер частицы,
флотирующейся на плоской межфазной поверхности раздела
жидкость-газ и на пузырьке воздуха.
7. Общая схема сил, действующих при закреплении частицы на
пузырьке воздуха в условиях флотации. Уравнение ФрумкинаКабанова.
8. Понятие о гистерезисе смачивания. Понятие о флотационной силе.
“Сухая” и “мокрая” флотации частиц.
9. Изменение флотационной силы при перемещении периметра
смачивания в зоне ребра. Особенности формирования трехфазного
контакта смачивания и гетерокоагуляционного механизма закрепления
частиц.
10. Формы агрегатов минеральных частиц и пузырьков. Особенности
флотации частиц минералов различной крупности.
11. Экономический эффект расширения диапазона крупности
флотируемого материала, необходимый размер пузырьков.
РАЗДЕЛ 2. Физико-химические основы флотации.
1. Свойства поверхности минералов, подвергающихся флотационному
разделению.
2. Взаимодействие минералов с водой и растворенными в ней
веществами.
3. Характер ненасыщенных связей на поверхности минералов.
4. Естественная гидрофильность и гидрофобность минералов.
5. Особенности взаимодействия воды с поверхностью минералов.
6. Растворимость минералов и газов в воде. Образование двойного
электрического слоя у поверхности минералов.
7. Понятие о слоях Гельмгольца, Штерна и Гюи.
РАЗДЕЛ 3. Флотационные реагенты и механизм их действия.
1. Назначение, классификация и основные требования, предъявляемые
к флотационным реагентам.
2. Основные формы закрепления реагентов на поверхности минералов.
3. Реагенты-собиратели (коллекторы). Строение молекул и
классификация. Влияние длины аполярной цепи и строения
солидофильной группы на прочность сорбции.
4. Плотность адсорбционного слоя собирателя на минерале и ее
влияние на флотацию. Общие закономерности сорбции собирателей и
флотируемости минералов.
5. Роль форм сорбции собирателя при флотации. Совместное действие
различных собирателей.
6. Оксигидрильные собиратели, их свойства и особенности действия.
Способы повышения селективности. Области применения, расходы и
стоимость оксигидрильных собирателей.
7. Сульфгидрильные собиратели, их свойства и особенности
взаимодействия с минералами при флотации.
8. Влияние кислорода на сульфгидрильные собиратели и их
флотационное действие. Катионные собиратели, их свойства и
закономерности коллектирующего действия. Влияние ионного состава
пульпы и шламов на их эффективность при флотации. Аполярные
собиратели, их свойства и действие при флотации. Эмульсии
аполярных собирателей.
9. Пеногасящее действие аполярных собирателей, Области
применения, расходы и стоимость.
10. Реагенты-пенообразователи, Строение и
физико-химические
свойства пенообразователей, механизм их действия. Свойства пен и их
значение при флотации.
11. Строение флотационных пен. Влияние пенообразователей и
реагентов других классов на
устойчивость флотационных пен.
Перемещение
частиц
минералов
в
пенном
слое.Влияние
пенообразователей и реагентов других классов на скорость подъема
пузырьков воздуха в воде. Собирательное действие пенообразователей.
Пенообразователи, применяемые на практике, их сравнительная
характеристика и стоимость, расходы.
12. Реагенты регуляторы (модификаторы): депрессоры, активаторы,
регуляторы рН среды. Активирующее и депрессирующее действие
регуляторов флотации, их влияние на изменение рН пульпы и степени
агрегации минералов.
13. Назначение и классификация, основные механизмы действия
реагентов-активаторов. Активаторы, применяемые в практике
флотации, их характеристика, закономерности действия, области
применения, рас ходы и стоимость.
14. Взаимоактивация минералов и пути ее предотвращения.
15. Назначение, классификация и основные механизмы действия
регуляторов рН среды.
РАЗДЕЛ 4. Технология флотации.
1. Основные факторы, определяющие результаты флотации.
2. Влияние свойств обогащаемого полезного ископаемого. Условия,
определяющие оптимальную крупность измельчения полезных
ископаемых перед флотацией. Особенности флотации тонких классов и
крупных частиц, основные пути повышения селективной флотации
тонких шламов и флотационного извлечения крупных частиц.
3. Влияние плотности пульпы на основные технологические
показатели: извлечение, содержание полезного компонента в
концентрате, расход реагентов, продолжительность флотации,
производительность флотомашин, удельные расходы энергии.
Представления о средних плотностях пульпы в операциях флотации.
Влияние аэрации пульпы, интенсивности ее перемешивания и съема
пены, продолжительности флотации, температуры и скорости потока
пульпы на основные технологические и Т Э показатели процесса.
4. Состав жидкой фазы пульпы, его влияние на показатели процесса.
5. Способы улучшения состава жидкой фазы пульпы. Реагентный
режим.
РАЗДЕЛ 5. Практика флотации
1. Классификация минералов по их флотируемости.
2. Технологические режимы и схемы флотации руд, содержащих
минералы с высокой природной гидрофобностью, самородные
металлы.
3. Технологические режимы флотации сульфидных медных
вкрапленных и сплошных руд, медно-цинковых, полиметаллических,
медно-никелевых, медно-молибденовых, ртутных, сурьмяных и
мышьяковистых руд. Коллективная, коллективно-селективная и прямая
селективная схемы обогащения, флотация окисленных руд цветных
металлов. Условия и особенности сульфидизации. Переработка
упорных медных руд по способу Мостовича. Флотация смешанных
руд.
4. Технологические и реагентные режимы селективной флотации
солей щелочноземельных металлов: апатитовых, фосфоритовых ,
баритовых, флюоритовых и шеелитовых руд. Пропарка черновых
шеелитовых концентратов по способу Петрова.
5. Технологические и реагентные режимы флотации окислов и
силикатов. Флотация
марганцевых, оловянных, ильменитовых,
тантало-ниобиевых и полевошпатовых руд. Магнито-флотационные
схемы. Требования к качеству концентратов.
6. Технологические режимы и типовые схемы флотации
водорастворимых солей. Особенности процесса флотации калийных
руд. Влияние глинистых шламов на флотацию калийных руд.
7. Перспектива и направления развития флотационного обогащения
полезных ископаемых. Применение флотации в других отраслях
промышленности.
РАЗДЕЛ 6. Флотационные машины и аппараты.
1. Требования, предъявляемые к флотационным машинам.
Классификация современных флотационных машин.
2. Принципы работы и конструктивные особенности флотационных
машин механического, пневмомеханического и пневматического
типов, а также аэролифтных, компрессионных, вакуумных и
комбинированных флотационных машин.
3. Машины пенной сепарации и адгезионной сепарации.
4. Компоновка машин из всасывающих и прямоточных камер
5. Преимущества флотомашин различных конструкций и их
недостатки.
6. Расчет производительности флотомашин. Технико-экономические
показатели работы и выбор флотационных машин.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
Основная литература:
1) Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения, 2007 г.,ISBN 5-74180347-4 .
2) Никитин М.В. Флотационные методы обогащения. Лабораторные
работы.- РИЦ СПГГИ, 2005 г.
Дополнительная литература:
3) Глембоцкий В.А., Классен В.И. Флотационные методы обогащения. М.,
Недра,1982.
4) Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины и аппараты М., Недра,1982
5) Справочник по обогащению руд-М.,1982-84
1. Материально–техническое обеспечение дисциплины:
- Учебные лаборатории, оснащённые оборудованием по основным
разделам дисциплины (флотационные машины, мельницы,
реагенты, ситовые анализаторы, весы и др.);
 Компьютерный класс на 10 мест с доступом в Интернет (ауд. 3212);
 Компьютеры кафедры ОПИ в количестве 10 шт. (ауд. 3214);
 специализированные аудитория с мультимедийным оборудованием
(ауд.3120).
10. Примеры оценочных средств для текущего и итогового контроля
успеваемости и аттестации
Примеры оценочных средств для текущего контроля успеваемости и
промежуточной аттестации
1) Ответьте на вопросы:
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ К ДИСЦИПЛИНЕ «ФЛОТАЦИОННЫЕ
МЕТОДЫ ООГАЩЕНИЯ»
1. Что лежит в основе флотационного процесса лежат различия в свойствах
разделяемых минералов?
2. Как называется процесс, в котором руда подается на слой пены?
3. Физический смысл удельной поверхностной энергии?
4. Каким выражением определяется величина косинуса краевого угла
смачивания (уравнение Юнга)?
5. Какой признак частично гидрофильного твердого тела?
6. Какой признак частично гидрофобного твердого тела?
7. Опишите случай «сухой» флотации?
8. Как определяется равновесие сил, действующих на минеральную частицу,
плавающую на плоской поверхности газ – жидкость в положении «сухой»
флотации?
9.Каким выражением определяется максимальный размер минеральной
частицы кубической формы, закрепляющейся на поверхности пузырька
воздуха?
10. Чему равна величина максимальной флотационной силы при
перемещении периметра смачивания (П) через ребро минеральной частицы ?
11. Что такое показатель флотируемости?
12. Каким выражением определяется показатель флотируемости?
13. При чём гидрофобность минеральной поверхности увеличивается?
14. При уменьшении толщины гидратного слоя на кривой Фрумкина –
Дерягина появляется энергетический барьер для твердых частиц, у которых
краевой угол смачивания (Θ)?
15. Как определить полный гистерезис смачивания?
16. Что такое коалесценция?
17. Как объяснить, что при столкновении в пульпе капли масла с пузырьком
воздуха оно полностью растекается по поверхности пузырька?
18. При каком условии гистерезисный краевой угол меньше равновесного?
19. Как определить Показатель флотируемости (F) при коалесцентном
механизме элементарного акта флотации?
20. Какое первым следствием гипотезы Белоглазова?
21. Какое вторым следствием гипотезы Белоглазова?
22. При понижении давления над пульпой из воды выделяется в виде мелких
пузырьков растворенный воздух, пузырьки чего?
23. К чему приводит выделение растворенного воздуха на поверхности
твердых частиц в виде мелких пузырьков?
24. Какая из связей кристаллической решетки минерала наименее прочной?
25. Что такое электрокинетический потенциал?
26. Что является общим для физической и химической адсорбций реагентов
поверхностью частиц?
27. Как оценивают величину адсорбции реагента поверхностью минерала по
изотерме Ленгмюра?
28. Какой реагент являющийся аполярным собирателем?
29. Какие есть сульфгидрильные собиратели?
30. Какие есть оксгидрильные собиратели?
31. Какой минерал, флотируемость которого ксантогенатами максимальна?
32. Какие знаете растворимым в воде минералам?
33. Какая максимальная крупность флотирующихся зерен серы, графита и
талька?
34. Какой сульфид, наиболее легко депрессируемый смесью цинкового
купороса и соды?
35. Какой сульфид, наиболее легко депрессируемый бихроматом?
36. Какая основная область применения сульфида натрия?
37. Какое химическое вещество являющееся сульфоксидным депрессором?
38. Сколько обычно содержит после обработки окисленной медной руды по
методу Мостовича концентрат?
39. Какие являются главные промышленные минералы в окисленных
цинковых рудах?
40. Какое извлечение смитсонита в кондиционный концентрат ( для
окисленных полиметаллических руд) ?
41. Какой катионный высокомолекулярный органический депрессор?
42. Какой должна быть плотность баритового концентрата для нефтяной
промышленности?
43. Какие основные промышленные минералы в железных рудах?
44. Какая оптимальная крупность пузырьков воздуха во флотомашине?
45. Какой основной способ улучшения флотируемости крупных частиц?
46. Какое количество операций доизмельчения для двухстадиальной схемы
флотации?
47. Приведите дифференциальная форма кинетического уравнения
флотации?
2) Ответьте на примерные вопросы тестов:
1.
Величину адсорбции
реагента поверхностью
минерала (Г) оценивают по
изотерме Ленгмюра:
2. Г 
3. Г 
4. Г 
5. Г 
2.
3.
4.
5.
6.
КС
;
1  КС
КС
Г
;
1  КС
К С
Г
;
1  КС
КС
Г 
;
1  КС
К С
Г
,
1  КС
1. Г  Г 
где: К-константа сорбции, С-концентрация
реагента в растворе.
Реагент, являющийся
1. КМЦ;
аполярным собирателем :
2. полиакриламид;
3. керосин;
4. диалкилдитиокарбонаты;
5. ОПСБ.
Сульфгидрильный
1. ксантогенаты;
собиратель :
2. амиды карбоновых кислот;
3. реагент ИМ-50;
4. амины;
5. керосин.
Оксгидрильный собиратель: 1. аэрофлоты;
2. олеиновая кислота;
3. меркаптаны;
4. ксантогенаты;
5. керосин.
Минерал, флотируемость
1. халькопирит;
которого ксантогенатами
2. сфалерит;
максимальна:
3. аргентит;
4. халькозин;
5. галенит.
К растворимым в воде
1.халькопирит, самородный медь, кварц
минералам относят:
2. сильвин, галит, бишофит, карналлит
3. галит, галенит, биотит
7.
4. пирит, флюорит, кварц,
5. карналлит, галенит, слюда
Максимальная крупность
1. 0,1 мм;
флотирующихся зерен серы, 2. 0,2 мм;
графита и талька 3. 0,5 мм;
4. 0,6 мм;
5. 1,0 мм.
Разработчики:
Горный университет
(место работы)
доцент
(занимаемая должность)
Васильев А.М.
(инициалы, фамилия)