پایان نامه فراوری زغال معدن زیرآب به روش فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذرات روی سنتیک فلوتاسیون زغال

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه فراوری زغال معدن زیرآب به روش فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذرات روی سنتیک فلوتاسیون زغال دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:117

پایان نامه کارشناسی ارشد
مهندسی معدن – فرآوری مواد معدنی

فهرست مطالب:

چکیده    2
1- فصل اول: مقدمه    7
2-1- تشکیل زغال سنگ    11
2-2-کلیاتی درباره زغالسنگ    11
2-3- ویژگیها و عوامل مؤثر در طبقه بندی زغالسنگ ها    12
2-4: کلیاتی درباره ی کارخانه فلوتاسیون زغال زیراب    14
2-4-1- معرفی معادن کارمزد زیرآب و کارخانه زغالشویی انجیرتنگه زیرآب    14
2-4-2- کلیاتی در مورد کارخانه زغالشویی زیرآب    15
2-5- تعیین پارامترهای فیزیکی نمونه ها    17
2-5-1- مقدمه    17
2-5-2- شاخص تورم آزاد    19
2-5-3- تعیین مساحت سطح    19
2-5-4- تعیین چگالی واقعی و ظاهری    20
2-5-5- اندازه گیری اندیس قابلیت خردایش هاردگرو    21
فصل سوم: تئوری فلوتاسیون زغال    24
3-1- مقدمه    24
3-2- طبقه بندی    24
3-2-1- ساختمان زغال و پدیده زغالی شدن    24
3-2-2-  گوناگونی زغال    25
3-2-3- طبقه بندی درجه و رتبه زغال    25
3-3- پیش فرض های تئوریکی در خصوص فلوتاسیون زغال    26
3-3-1- تئوری فلوتاسیون    26
3-3-2-ترمودینامیک    27
3-3-3- هیدرو دینامیک و سنتیک    28
3-3-3-1- رخدادهای مورد نیاز برای فلوتاسیون    29
3-3-3-2- زمان القاء    30
3-3-3-3- احتمال فلوتاسیون و سنتیک های فلوتاسیون    31
3-3-4- نقش اندازه ذرات در فلوتاسیون    31
3-3-4-1- تأثیر اندازه ذرات روی ترمودینامیک ها و هیدرودینامیک ها    31
3-3-4-2- تأثیر اندازه ذرات روی بازیابی    32
3-3-4-3- رفتار فلوتاسیون برای ابعاد مختلف    32
3-3-5- تأثیر اندازه ذرات روی گزینش پذیری    34
3-3-5-1- مشکلات فلوتاسیون ذرات ریز    34
تداخل    34
3-4- فلوتاسیون زغال    35
3-4-1- بازنگری کلی    35
3-4-1-1- سنتیک ها – هیدرودینامیک ها    35
3-4-1-2- بازیابی    36
3-4-1-3- ترمودینامیک ها    36
3-4-2- تأثیر متغیرهای مرتبط با زغال روی فلوتاسیون    40
3-4-2-1- خصوصیات فیزیکی وشیمیایی    40
3-2-2-1-1- اثرات کلی درجه و رتبه زغال    41
3-2-2-1-2 -تأثیرات منحصر بفرد پارامترهای درجه و رتبه    44
3-2-2-2- خصوصیات سطوح    46
3-2-2-2-1- مشخصات سطح    46
3-2-2-2-2 اجزاء سطح    47
3-2-3- تأثیر متغیرهای سیستمی روی قابلیت شناوری    47
3-2-3-1- اندازه اجزاء    47
3-2-3-2- واکنشگرها    51
3-2-3-2-1- کف ساز ها    51
3-2-3-2-2- کلکتورها    51
3-2-3-3- چگالی پالپ    52
3-2-3-4- سلول همزن و  هوادهی    53
3-2-3-5- مشخصات آب و PH    53
3-2-4- گزینش پذیری    54
فصل چهارم:آزمایشات فلوتاسیون    58
4-1- مقدمه    58
4-2- تجهیزات و مواد:    58
4-3- آزمایشهای فلوتاسیون مقدماتی    59
4-3-1- فلوتاسیون حجمی:    59
4-3-2- سنتیک های فلوتاسیون:    61
4-4- سنتیک های فلوتاسیون برای سایز بندی های مشخص    64
4-4-1- آزمایشهای سنتیک آزمایشگاهی    64
4-5- بر هم کنش اندازه ها    67
4-6-  نتایج و مباحثه پیرامون آزمایشهای مقدماتی صورت گرفته    69
4-6-1- نتایج بدست آمده از آزمایشهای مقدماتی حجمی    69
4-6-2- تأثیر واکنشگرها    70
4-6-3- تأثیر چگالی پالپ    76
4-6-4- تأثیر دبی هوا    77
4-7- نتایج بدست آمده از آزمایشهای سنتیک مقدماتی    77
4-8- نتایج مقدماتی بدست آمده    80
فصل پنجم : نتایج آزمایشات سنتیک و مباحثه پیرامون آن    82
5-1- مقدمه    82
5-2- آزمایشهای سنتیک فلوتاسیون    82
5-2-1- بازیابی در مقابل زمان    82
5-2-1-1- تأثیر تراز واکنشگر    82
5-2-1-2- تأثیر اندازه ذرات    89
5-2-1-3- تأثیر مواد    91
5-2-1-4- مباحثه    93
5-2-1-5- وابستگی به ثابت سرعت    95
5-2-1-6- تأثیر تراز واکنشگر    95
5-2-1-7- تأثیر اندازه ذرات    98
5-3- فعل و انفعال اندازه ها    100
فصل ششم: نتیجه گیری    109
6-1- مقدمه    109
6-2- تأثیر متغیرها در فلوتاسیون حجمی زغال    109
6-2-1- تأثیر واکنشگر ها    109
6-2-2- تأثیر چگالی پالپ    110
6-2-3- تأثیر هوادهی    110
6-3- سرعت فلوتاسیون برای ذرات با ابعاد منحصر به فرد    111
6-3-1- بازیابی در مقابل زمان    111
6-3-1-1- تأثیر واکنشگر ها    111
6-3-1-2- تأثیر اندازه ذرات    111
6-3-1-3- تأثیر مواد    112
6-4- برهم کنش ابعاد    112
6-5- تحقیق پیشنهادی    112

چکیده
در کشور ایران با توجه به ذخایر عظیم آهن و با توجه به مطالعات انجام شده و تایید قابلیت استفاده از آنها در تولید آهن، ذخایر زغال سنگ مورد توجه قرار گرفت.
کارخانه زغالشویی انجیرتنگه زیر نظر شرکت البرز مرکزی بوده و با هدف شستشو و تغلیظ (کاهش خاکستر) زغالسنگهای استخراج  شده از معادن این شرکت برای تولید زغال با پارامترهای مطلوب برای مصرف در کارخانه ذوب آهن اصفهان طراحی شده است. این کارخانه خوراک خود را از معادن مختلفی چون کیاسر، کارمزد و چند معدن دیگر تامین میشود که متوسط خاکستر در خوراک ورودی کمتر از 30درصد میباشد.
در واقع سالانه میزان قابل توجهی از زغال در باطله جیگ و فلوتاسیون این کارخانه به هدر میرود. هدف اصلی از این مطالعه تحقیق در مورد تأثیر اندازه ذرات روی سنتیک کف فلوتاسیون برای معدن زیراب می  باشد. چهار نوع اندازه مختلف ذرات در این پروژه با نگرش ویژه روی تأثیر اندازه ذرات و غلظت واکنشگر آزمایش می شوند. واکنشگرهایی که در حین عملیات فلوتاسیون بکار می روند عبارتند از MIBC به عنوان کفساز و نفت  به عنوان کلکتور.
در این تحقیق آزمایشات فلوتاسیون بر روی چهار رنج ابعادی مختلف برای مواد باطله و کنسانتره صورت گرفت. آزمایش های صورت گرفته مشخص کردند که بازیابی بطور یکنواخت با افزایش مصرف واکنشگر ، در همه شرایط افزایش می یابد.
چگالی پالپ تأثیر چندان قابل توجهی روی بازیابی زغال در پالپ با محتوی 10 الی 20 درصد جامد ندارد. پالپ های با درصد جامد بالا در این تحقیق مطالعه نشده است و ممکن است اثر گذار باشند.
برای مواد باطله کم کیفیت، تحت هر شرایطی بیشترین بازیابی در دبی هوادهی بالا بدست می آید و لذا غلظت مورد نیاز به واکنشگر را کاهش می دهد. مقدار هوا تأثیر قابل توجهی در بازیابی ارگانیکی مواد با کیفیت کنسانتره ندارد. از آنجا که این مواد به آسانی فلوته می شوند و احتمال برخورد به اندازه کافی بالا بوده و از طرفی احتمال جدایش به اندازه کافی پایین می باشد، لذا تأثیر هوادهی بالا ناچیز می باشد.
برای ریزترین و درشت ترین ابعاد، غلظت واکنشگرها تأثیرات قابل توجهی روی مشخصات منحنی ها با افزایش بازیابی و با سرعت بالا در ترازهای بالای واکنشگر بوجود می آورند.

1- فصل اول: مقدمه
زغال ماده سبک، شکننده و سیاه‌رنگ باقی‌مانده از نیم‌سوختن چوب یا دیگر اندام‌های گیاهی و جانوری است که قسمت اعظم ترکیبهای آن‌ تبدیل به کربن شده است. زغال ترکیبی از گوگرد، شیل، کائولن، کانیهای رسی و کربناتی بوده و ترکیب¬های موجود در خاکستر زغال، سیلیس، اکسید آلومینیوم و سایر مواد مانند Fe2o3,Cao,Mgo می¬باشد.
به دلیل کیفیت پایین زغال در سالهای اخیر، نیاز به شستشوی زغال افزایش یافته است. ناخالصی های موجود در زغال به دو دسته خاکستر و سولفور تقسیم می شوند. هر چند ناخالصی های دیگری چون فسفر و نمک وجود دارند ولی مقدار آنها کم است[1].
بیش از 60 درصد زغال جهت تولید انرژی الکتریکی و حدود 25درصد آن جهت تولید کک متالوژیکی استفاده می¬شود. زغال ککشو باید مشخصات زیر را داشته باشد [2]:
خاکستر:6%، رطوبت:5 %، گوگرد: %1، مواد فرار: %23،دانه بندی :23-  میلیمتر
مواد معدنی با عیار متوسط، عمدتا به نوعی آرایش برای جدا کردن باطله و افزایش کیفیت محصول برای ارائه به بازار نیاز دارند. معمولا این واحد فراوری نزدیک چاه اصلی یا مدخل تونل اصلی احداث میشود. قسمت عمده باطله ای که به همراه کانیهای مفید استخراج می¬شود شامل دیواره، سقف و کف می¬باشد و بخشی از آن ممکن است به صورت ناخالصی و مواد زائد درون رگه یا لایه باشد که باطله همراه زغالسنگ بیشتر مربوط به قسمت دوم می¬باشد. این مواد طی مراحل کانه آرایی از مواد مفید جدا وکنسانتره نهایی بدست می آید.
در کشور ایران با توجه به ذخایر عظیم آهن و باتوجه به مطالعات انجام شده و تایید قابلیت استفاده از آنها در تولید آهن، ذخایر زغال سنگ مورد توجه قرار گرفت. به نحوی که با توجیه اقتصادی ایجاد کارخانه ذوب آهن، معادن زغالسنگ متعددی در مناطق البرز و کرمان فعال و کارخانه های تغلیظ زغال برای تولید با مشخصات مورد نیاز صنعت راه اندازی شد که در این میان میتوان به کارخانه زغالشویی انجیرتنگه اشاره کرد. سالانه میزان قابل توجهی از زغال در باطله جیگ و فلوتاسیون این کارخانه به هدر می¬رود.
بطور سنتی زغال با روش جداسازی ثقلی فرآوری می¬شده است، که این روش بیشتر برای زغال¬های درشت (اندازه های با قطر بیش از یک میلیمتر) مناسب بوده است. زغال های ریز (ذرات با اندازه قطر کمتر از یک میلیمتر) بطور کلی دور ریز می¬شدند. این روش برای دهه گذشته مناسب بوده است که ذخایر عظیم زغال در دسترس بوده است. در صورتیکه، در دهه اخیر کاهش قابل توجهی در ذخایر ذغال مخصوصا ذخایر با کیفیت زغال مشاهده شده است. بنابراین بازیابی و فرآوری زغال¬های ریز شامل بازیابی از باطله های روش های استخراج سنتی پر اهمیت جلوه می¬کند. علاوه بر این به علت شرایط زمین شناسی، مقدار ذرات ریز در ذخایر رگه ای با قابلیت معدنی زغال به بیش از 35 درصد و برای دیگر ذخایر به 60 درصد می¬رسد[1]. لذا بکارگیری روشهای فرآوری زغال های ریز رو به افزایش می باشد[2].
 چندین روش و محرک برای شستشو و خلوص زغال های ریز وجود دارد. افزایش قوانین سختگیرانه زیست محیطی ایجاب می کند که ذرات ریز زغال را از نهر ها و رودخانه های جاری و از آبی که در پروسه فرآوری بکار رفته است، با بازگرداندن آن به سیکل تولید، بزداییم. افزایش توسعه اهداف تخصصی چون تبدیل کردن به گاز، تبدبل به مایع و سوخت های فسیلی در این دوره روی داده است. علاوه بر این پروسه فرآوری زغال های ریز ممکن است فقط بوسیله کاهش و تقلیل تراز سولفور از اکثر زغال ها بوسیله زدودن بسیار دقیق پیریت های پراکنده شده صورت گیرد[3].
پروسه فرآوری زغال ریز بسیار پیچیده تر و پرهزینه تر از شستشوی زغال های درشت می¬باشد. عملیات فلوتاسیون موثرترین روش برای عمل آوری زغال های ریز می باشد، هر چند که به استناد خصوصیات سطحی زغال همچون آگلومراسیون روغن در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته اند. زغال ریز بطور کلی در یک مرحله پروسه فلوتاسیون انبارشی که در آن هیچ طبقه بندی اولیه در خوراک صورت نگرفته باشد، عمل می¬آید. اگرچه در بیشتر موارد بهتر است بوسیله عملیات جداسازی شکستگی های اندازه مختلف یا در نهایت بوسیله شناسایی اندازه های مختلف که رفتارهای متفاوت دارند، شرایط چرخشی عملیات را فراهم سازیم[4].
سنتیک کف فلوتاسیون برای اندازه های مختلف شکستگی های زغال بخوبی شناخته نشده است. شاید زمان ماندگاری در سلول فلوتاسیون برای شکستگی های اندازه مختلف تغییر کند، تغییر های کوچک در مسیر چرخش فلوتاسیون می تواند در سرتاسر پروسه مفید باشد. اندازه های مختلف می توانند در سرعت های مختلف بسته به نوع و غلظت واکنشگرها بازیابی گردند. برای مثال، فلوتاسیون منحصر بفرد برای شکستگی های با اندازه باریک می تواند سبب افزایش بازیابی زغال برای اندازه مذکور با افزودن عامل واکنشگر مهیا کند، در صورتیکه فلوتاسیون انتخابی برای دیگر اندازه ها در مخزن موازی سلول های کف فلوتاسیون ممکن است بی ثمر باشد. اضافه می گردد که فلوتاسیون منحصر به فرد اندازه های مختلف، ‌فعل و انفعال میان اندازه های مختلف ذرات ریز نسبت به سنتیک های فلوتاسیون هنوز ناشناخته مانده است. فلوتاسیون جدایشی شکستگی های با اندازه های منحصر بفرد می تواند با انتخاب بهتر، بازیابی بهتر و یا هر دو با بکارگیری حداکثری ظرفیت طرح فلوتاسیون به بهبود بهره وری تفکیک منتهی شود. بکارگیری سرعت فلوتاسیون برای ارزیابی و بهبود کارایی پروسه فلوتاسیون زغال بطور کلی نادیده گرفته شده است[3].
در فلوتاسیون زغال سرعت فلوتاسیون و مقادیر مربوط به قابلیت تولید و بهره وری سلول بر حسب تن بر کیلو وات ساعت و تن بر متر مکعب حجم سلول نسبت به عملیات فلوتاسیون خیلی از کانی ها بسیار مهم و با اهمیت می باشد. این امر به علت مقدار واحد پایین زغال و هزینه بالای مرتبط با آن در عملیات فلو تاسیون در مقایسه با دیگر روشهای زغالشویی می باشد[5].
این تحقیق شامل 6 می باشد. در فصل دوم ابتدا  کلیاتی از کارخانه فلوتاسیون و تعیین پارامترهای فیزیکی نمونه بیان می شود. سپس در فصل بعدی تئوری فلوتاسیون زغال بیان می شود و بدین ترتیب در فصل چهارم روند آزمایشات صورت گرفته توصیف می شود. فصل پنجم آزمایشات سنتیک و نتایج آن رابیان می کند و در نهایت نتیجه گیری محتوای فصل ششم را شکل می دهد.