FLUP I, syksy 29 RIKSTUS Tehtävä 1. Lyijymalmia rikastetaan 1 t/h vaahdottamalla käyttäen 43 g reagenssia (ksantaattia) malmitonnia kohti. Syötteen, jätteen ja rikasteen kiintoaineiden mineraalikoostumukset ovat seuraavat: Mineraali Syöte [%] Rikaste [%] Jäte [%] PbS 3 9,9 ZnS 2 5 27,3 CaCO 3 4 3 57,9 SiO 2 1 2 13,9 Vettä syötetään kennostoon 4,16 m 3 rikasteena saatua kiintoainetonnia kohti. Vedestä 99 % joutuu jätevirtaukseen ja 1 % rikastevirtaukseen. Laske Ratkaisu: a) märän rikasteen määrä (t/h) b) tarvittava vesimäärä (t/h) ) lyijyn häviö (%) d) veden ja kiintoaineen painosuhde rikasteessa e) veden ja kiintoaineen painosuhde jätteessä * lyijymalmin vaahdotus - reagenssia 43 g/t ka - pitoisuudet taulukosta ainetase: F = 1 t/h C = C t/h T = 1 - C t/h F, f Vaahdotus C, T, t komponenttitaseet: PbS :,3 1 =,9 C +,9 (1 C) C = 3,266 ZnS :,2 1 =,5 C +,273 (1 C) C = 3,273 CaCO SiO 2 3 :,4 1 =,3 C +,579 (1 C) C = 3,26 :,1 1 =,2 C +,139 (1 C) C = 3,277 rikasteen määrä: C = 3,269 t/h (keskiarvo)
b) tarvittava vesimäärä: * vettä syötetään kennostoon 4,16 m 3 /tn R,ka 3 3 4, 16 m 3, 27 t = 13, 6 m t h h = 13, 6 t h veden kokonaismäärä, josta 1 % menee rikastevirtaukseen a) märän rikasteen määrä:, 1136, + 327, t h = 341, t h ) lyijyn häviö: PbS jätteessä:, 9 ( 1 3, 27) t h =, 6 t h PbS syötteessä:,3 1 =3 t/h 6, häviö = 1% = 2% 3 d) veden ja kiintoaineen painosuhde rikasteessa: 1136,, 327, = 4, 99, 136, e) veden kiintoaineen painosuhde jätteessä: 1 3, 27 = 2 Vastaus: a) Märän rikasteen määrä on 3,42 t/h b) Tarvittava vesimäärä on 13,6 t/h ) Lyijyn häviö on 2 % d) Veden ja kiintoaineen painosuhde rikasteessa on,4 e) Veden ja kiintoaineen painosuhde jätteessä on 2 Tehtävä 2. Pahtavaaran kaivoksen rikastamon keskimääräinen syöttö vuorokauden aikana oli 65,6 t/h. Painovoimarikastuspiiri tuotti vuorokaudessa korkea-asteista painovoimarikastetta 9,731 kg (kuivapaino) kultapitoisuuden ollessa 3,94%. Matala-asteista painovoimarikastetta tuotettiin 51 kg (kosteus 14%) ja sen kultapitoisuus oli 992 g/t. Painovoimapiirin perässä oleva vaahdotuspiiri puolestaan tuotti vaahdotusrikastetta 1742 kg (kosteus 21%) kultapitoisuudella 38 g/t. Rikastushiekka-altaalle jätteenä pumpattavaan rikastushiekkaan jäi kultaa keskimäärin,26 g/t. Mikä oli kyseisenä vuorokautena rikastamolle syötetyn malmin keskimääräinen kultapitoisuus ja mikä oli rikastamon kokonaissaanti kullan suhteen?
Tehtävä 3. Siilinjärven rikastamon virtauskaavio kaavamaisesti esitettynä: syöte, S=77 t/h a=1 % k=36 % apatiitin esivaahdotus apatiittijäte PJ jäte, J =12 t/h K=42 t/h kalsiitin esivaahdotus kertaukset vaahdotus apatiittirikaste, PR =53 t/h, a =35 % K=44 t/h kalsiittirikaste, KR k=42 % Kaaviossa käytetyt merkinnät: S on syöte J on jäte PJ on apatiittirikastuksen jäte PR on apatiittirikaste KR on kalsiittirikaste on apatiittin massavirtaus K on kalsiitin massavirtaus a on apatiittipitoisuus k on kalsiittipitoisuus Laske a) apatiittirikasteen, apatiittirikastuksen jätteen, kalsiittirikasteen ja jätteen määrä (t/h), b) apatiitin ja kalsiitin määrä kalsiittirikasteessa (t/h) ) jätteen ja kalsiittirikasteen apatiittipitoisuus (%) d) jätteen ja apatiittirikasteen kalsiittipitoisuus (%). e) apatiitin saanti apatiittirikasteeseen f) kalsiitin saanti kalsiittirikasteeseen
Tehtävä 4. Kuinka suuri osa aineesta on jäljellä kahden minuutin vaahdotuksen jälkeen, jos nopeusvakio k = 1,2 min-1? Ratkaisu: - ainetta vaahdotetaan k = 1,2 min -1 t = 2 min panosvaahdotuksen nopeusyhtälö: r V d n = = kv dt jossa V on reaktiotilavuus on aineen konsentraatio reaktiotilavuudessa t on aika k on reaktion nopeusvakio n on reaktion kertaluku r on reaktionopeus oletetaan vaahdotuksen olevan ensimmäistä kertalukua, n = 1 V d = k V dt t d = kdt, kun t =, = (RE) o ln = kt + ln ln = kt alussa = 1 % 1 ln = 12, min 2min + 461, = 97, % Vastaus: Kahden minuutin vaahdotuksen jälkeen ainetta on jäljellä 9,1 %
Tehtävä 5. Panosvaahdotuskokeessa kerättiin rikastetta jatkuvasti koko vaahdotuksen ajan ja jaettiin keräysajan perusteella eri rikaste-eriin. Kokeessa saatiin taulukon mukaiset tulokset Ratkaisu: ika [min] Syöte [g] Rikaste [g] Cu-pitoisuus [%] 6 1,,25 3 8,,5 64,8 2,5,75 7, 1,2 1, 24 2, 2, 2,4 1, 23,2,62 a) Jos oletetaan vaahdotuksen nopeusyhtälön olevan ensimmäistä kertalukua, määrää nopeusvakion suuruus. b) Laske kuparin saanti. a) nopeusvakio? * Panosvaahdotuksen nopeusyhtälö r = V d = dt k n V * jos oletetaan, että kertaluku n = 1, niin yhtälöstä saadaan sieventämällä ja integroimalla, kun V on vakio ja hetkellä t =, = d = o t = kt kdt ln = kt + ln ln * jos konsentraation sijasta käytetään kennossa ajanhetkellä t olevaa materiaalimäärää (kuparia) w yhtälö saa muodon ln w w = kt ja esimerkin taulukosta voidaan laskea uusi taulukko
t Syöte Rikaste Cu-pitoisuus Cu määrä kennossa, w w/w -ln w/w [min] [g] [g] [%] [g] [g] 6 1 6 6 = w 1,25 3 8 2,4 3,6,6,511,5 64,8 2,5 1,62 1,98,33 1,19,75 7, 1,2,84 1,14,19 1,661 1, 24, 2,,48,66,11 2,27 2, 2,4 1,,24,456,76 2,577 3, 23,2,62,144,312,52 2,957 * piirretään -ln w/w vs. t 3.5 3 2.5 y =.375x + 1.833 2 1.5 1 y = 2.256x -.38.5..5 1. 1.5 2. 2.5 3. 3.5 Havaitaan kuvaajan muodostuvan kahdesta suorasta, eli nopeusyhtälöllä on kaksi nopeusvakiota. k 1 = 2,27 min-1 ja k 2 =,38 min-1. b) saanti: rikasteessa olevaa kuparia on saatu yhteensä Σw = 5,688 g, kun syötteessä sitä oli w = 6 g, joten saanti on 5, 688 R = 1% = 94, 8% 6
Tehtävä 6 Panosvaahdotuksessa malmista vaahdotettiin kuparia. Rikastetta kerättiin koko vaahdotuksen ajan (8 min) ja ne kerättiin alla olevan taulukon mukaisiin eriin. Syötteelle ja rikaste-erille saatiin seuraavat punnitus- ja kuparipitoisuustulokset (punnitukset on tehty kuivalle materiaalille) ika Syöte Rikaste Cu-pitoisuus Cu w w/w o -ln(w/w o ) (min) (g) (g) (p-%) (g) (g) 75 1, 7,5 7,5 1,, 1 62,8 8,3 5,4 2,46,33 1,11 3 9,5 4,25,4 2,6,27 1,31 5 5,3 3,49,18 1,88,25 1,39 8 7,9 3,29,26 1,62,22 1,51 Jos oletetaan kyseisen vaahdotuksen noudattavan ensimmäisen kertaluvun vaahdotuskinetiikkaa, niin määritä tämän vaahdotuksen nopeusvakio(t). Laske lisäksi kuparin saanti (siis kokeen lopussa!) Tehtävä 7 Kuparin vaahdotusnopeus eräästä silikaattisulfideja sisältävästä lietteestä on 7, g/min nopeusvakion ollessa 3,57 min-1. Kuparipitoisuus lietteessä on vaahdotuksen alkaessa 1,2 g/l. Laske a) vaahdotuskennon tilavuus. b) kuinka pitkän ajan kuluttua kuparipitoisuus lietteessä on laskenut 1/8 osaan alkuperäisestä.