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

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی معدن

گرایش : فرآوری مواد معدنی

عنوان : فراوری زغال معدن زیرآب به روش فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذرات روی سنتیک فلوتاسیون زغال

دانشگاه آزاد اسلامی

 واحد علوم تحقیقات یزد

 پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی معدن

گرایش فرآوری مواد معدنی

عنوان:

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

استاد راهنما:

دکتر علی دهقانی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

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[1] 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.

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 ترکیب­های موجود در خاکستر زغال، سیلیس، اکسید آلومینیوم و سایر مواد مانند Fe2o3,Cao,Mgo می­باشد.

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 می­شود. 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 می­شود شامل دیواره، سقف و کف می­باشد 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 می­باشد. 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 می­رود.

بطور سنتی زغال با روش جداسازی ثقلی فرآوری می­شده است، که این روش بیشتر برای زغال­های 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 می­شدند. 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 زغال­های ریز شامل بازیابی از باطله های روش های استخراج سنتی پر اهمیت جلوه می­کند. 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 می­رسد[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 می­باشد. عملیات فلوتاسيون موثرترين روش براي عمل آوري زغال هاي ريز مي باشد، هر چند كه به استناد خصوصيات سطحي زغال همچون آگلومراسيون روغن در سالهاي اخير مورد توجه قرار گرفته اند. زغال ريز بطور كلي در يك مرحله پروسه فلوتاسيون انبارشي كه در آن هيچ طبقه بندي اوليه در خوراك صورت نگرفته باشد، عمل مي­آيد. اگرچه در بيشتر موارد بهتر است بوسيله عمليات جداسازي شكستگي هاي اندازه مختلف يا در نهايت بوسيله شناسايي اندازه هاي مختلف كه رفتارهاي متفاوت دارند، شرايط چرخشي عمليات را فراهم سازیم[4].

سنتيك كف فلوتاسيون براي اندازه هاي مختلف شكستگي هاي زغال بخوبي شناخته نشده است. شايد زمان ماندگاری در سلول فلوتاسیون برای شكستگي هاي اندازه مختلف تغيير كند، تغيير هاي كوچك در مسير چرخش فلوتاسيون می تواند در سرتاسر پروسه مفيد باشد. اندازه هاي مختلف مي توانند در سرعت هاي مختلف بسته به نوع و غلظت واكنشگرها بازيابي گردند. براي مثال، فلوتاسيون منحصر بفرد براي شكستگي هاي با اندازه باريك مي تواند سبب افزايش بازيابي زغال براي اندازه مذكور با افزودن عامل واكنشگر مهيا كند، در صورتيكه فلوتاسيون انتخابي براي ديگر اندازه ها در مخزن موازي سلول هاي كف فلوتاسيون ممكن است بي ثمر باشد. اضافه مي گردد كه فلوتاسيون منحصر به فرد اندازه هاي مختلف، ‌فعل و انفعال ميان اندازه هاي مختلف ذرات ريز نسبت به سنتيك هاي فلوتاسيون هنوز ناشناخته مانده است. فلوتاسيون جدايشي شكستگي هاي با اندازه هاي منحصر بفرد مي تواند با انتخاب بهتر، بازيابي بهتر و يا هر دو با بكارگيري حداكثري ظرفيت طرح فلوتاسيون به بهبود بهره وري تفكيك منتهي شود. بكارگيري سرعت فلوتاسيون براي ارزيابي و بهبود كارايي پروسه فلوتاسيون زغال بطور كلي ناديده گرفته شده است[3].

در فلوتاسيون زغال سرعت فلوتاسيون و مقادير مربوط به قابليت توليد و بهره وري سلول بر حسب تن بر كيلو وات ساعت و تن بر متر مكعب حجم سلول نسبت به عمليات فلوتاسيون خيلي از كاني ها بسيار مهم و با اهميت مي باشد. اين امر به علت مقدار واحد پايين زغال و هزينه بالاي مرتبط با آن در عمليات فلو تاسيون در مقايسه با ديگر روشهاي زغالشويي مي 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.

تعداد صفحه : 117

قیمت : 14700 تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  --