2

1. Целями освоения дисциплины формирование у студентов общих

фундаментальных представлений о флотационном процессе, механизмах действия флотационных реагентов, о поверхностных явлениях, происходящих на

границе раздела фаз с позиций термодинамики, физической химии, коллоидной химии, физики твердого тела и других научных дисциплин; приобретение

навыков по составлению и расчету технологических флотационных схем.

Задачи:

сформировать у студентов целостную картину флотационного процесса;

научить студентов принципам построения схем флотации;

ознакомить с применяемыми на практике методиками изучения флотационного процесса;

сформировать представления о технологии флотационного процесса, конструкций и принципом действия флотационных машин;

ознакомить со схемами и методами флотационного обогащения руд, имеющих наиболее важное промышленное значение, с классификацией минералов по флотируемости.

2. Место дисциплины в структуре ООП Для изучения данной дисциплины необходимо знание основ подготовительных, основных и вспомогательных процессов обогащения полезных ископаемых (назначение технологического процесса обогащения полезных ископаемых, основное оборудование).

Данная дисциплина осваивается студентами в 8 семестре, после изучения дисциплин математики (логарифмические системы координат, антилогарифмы, теория вероятности), физики (плотность вещества, работа, мощность, энергия), законов и понятий физической, коллоидной и органической химии (структуры и свойств основных фазовых состояний вещества: газов, твердых тел и жидкостей; фазовые равновесия, химические равновесия, поверхностные явления, адсорбцию веществ на межфазовой поверхности; растворы электролитов, строение органических соединений, их природу и типы химической связи; взаимное влияние атомов в молекулах).

Приобретенные знания и навыки студенты могут использовать при исследовании процесса флотации, при выполнении дипломных работ и проектов.

Дисциплина «Флотационные процессы обогащения» входит в профессиональный цикл С3.Б.17.3 Специализация «Обогащение полезных ископаемых»

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Обогащение полезных ископаемых»

Освоение дисциплины направлено на формирование следующих общепрофессиональных компетенций.

ПК-3 - готовность использовать научные законы и методы при оценке состояния окружающей среды в сфере функционирования производств по переработке твердых полезных ископаемых, ПК-9 владение основными принципами технологий обогащения твердых полезных ископаемых, ПК-21 способностью изучать научно-техническую информацию в области переработки твердых полезных ископаемых;

ПК-22 готовностью выполнять экспериментальные и лабораторные исследования, интерпретировать полученные результаты, составлять и защищать отчеты;

ПСК-6-2– способность выбирать технологию производства работ по обогащению полезных ископаемых, составлять необходимую документацию в соответствии с действующими нормативами;

ПСК-6-3 – способность 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, а именно:

знать структуру и взаимосвязи комплексов по обогащению полезных ископаемых и их функциональное назначение; физические и химические свойства полезных ископаемых, их структурно-механические особенности; закономерности разделения минералов на основе различия их физических и химических свойств; процессы и технологии переработки и обогащения твёрдых полезных ископаемых флотационными методами; основы разработки схем обогащения полезных ископаемых методом флотации; принцип действия, устройство и технические характеристики флотационных машин; методы выбора и расчёта технологических флотационных схем обогащения и флотационного оборудования;

уметь анализировать устойчивость флотационного процесса и качество продуктов флотации; рассчитывать оптимальный комплекс флотационного оборудования для реализации технологической схемы обогащения и обосновывать оптимальные режимы ведения технологического процесса;

синтезировать и критически резюмировать полученную информацию;

рассчитывать основные параметры технологии флотационного процесса и оборудования (флотационного); анализировать устойчивость флотационного процесса и качество продуктов флотации;

владеть научной терминологией в области обогащения полезных ископаемых флотационными методами; методами эффективной эксплуатации горно-обогатительной техники при подготовке твердых полезных ископаемых к обогащению.

4. Структура и содержание дисциплины «Флотационные процессы обогащения»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, часа.

4.1. Лекционные занятия Объем в часах Неделя Раздел дисциплины, темы лекций и их содержание семестра ОФ ЗФ 1 1/0,028 0,5/0, 1. Введение 1, 2, 6.

1.1 Актуальность обогащения флотационными методами.

Классификация флотационных процессов.

1-3 2. Теоретические основы флотационного процесса 1, 3, 6. 7/0,194 1,5/0, Характеристика раздела фаз, участвующих в элементарном акте флотации. Роль двойного электрического и гидратных слоев на границе раздела фаз в избирательном закреплении минералов к пузырьку. Гидрофобные и гидрофильные частицы. Явление смачивания. Изменение энергии прослоя воды между пузырьком и частицей при элементарном акте флотации. Краевой угол смачивания. Поверхностное натяжение, поверхностная энергия. Флотационная сила. «Сухая» и «мокрая» флотации. Угол формы.

Влияние формы частиц на флотируемость. Условие флотационного равновесия. Гистерезис смачивания. Его значение для флотации. Термодинамический анализ возможности элементарного акта флотации. Уравнение Фрумкина – Кабанова.

8/0,222 2/0, 45 3. Флотационные реагенты 1, 2, 6.

Назначение и классификация флотационных реагентов.

Реагенты собиратели. Сульфгидрильные и оксигидрильные собиратели. Катионные собиратели. Классификация, строение молекул, механизмы действия. Аполярные собиратели. Классификация, механизм действия. Реагенты модификаторы поверхности: депрессоры, активаторы, регуляторы среды. Цианиды. Механизмы действия. Ряд Каковского. Реагенты пенообразователи. Механизмы действия.

Свойства флотационных пен.

12/0,333 2/0, 610 4. Технология флотационного процесса 1, 3, 6.

Условия, влияющие на результат флотации: крупность зерен, плотность пульпы, реагентный режим, аэрация и перемешивание пульпы, интенсивность съема пены, дебит и температура пульпы. Кинетика флотации. Флотационные Флотационные машины. Требования, предъявляемые к флотомашинам. Типы флотомашин по способу передачи нагрузки из камеры в камеру, по способу аэрации пульпы.

Механические флотационные машины. «Механобр», МФР. Конструкция. Принцип действия. Достоинства и недостатки. Требования к конструкции. Явление кавитации.

Флотационные машины угольные. МФУ. Конструкция.

Принцип действия. Пневмомеханические флотационные Неделя машины. ФПМ. Конструкция. Принцип действия. Пневматические флотационные машины. Аэролифтные флотационные машины. Принцип действия.

Классификация минералов по флотируемости по М. А.

Эйгелесу. Флотация минералов с высокой естественной гидрофобностью. Флотация каменного угля. Флотация молибденовых руд, полиметаллических сульфидных руд, медно-никелевых руд. Флотация солей щелочноземельных металлов. Флотация шеелитовых руд. Метод Петрова. Флотация апатитовых руд. Флотация солей щелочно-земельных металлов. Флотация баритовых руд.

4.2. Лабораторные занятия 4.3. Курсовое проектирование Задачами курсового проекта является:

углубление, закрепление и обобщение знаний, полученных при изучении дисциплины «Флотационные процессы обогащения».

развитие навыков теоретической инженерной работы в области флотационных процессов обогащения полезных ископаемых;.

приобретение навыков работы с технической литературой, справочниками и государственными стандартами;

обучение студентов расчету флотационных схем, выбору оборудования, составлению пояснительной записки к курсовому проекту.

Тема курсового проекта «Запроектировать отделение флотации…» и далее, согласно варианту. Проект выполняют студенты всех форм обучения. Студенты заочной формы обучения получают задание на установочной лекции.

Студентам необходимо рассчитать технологическую схему флотационных операций для получения из исходной руды кондиционных концентратов.

В первом разделе курсового проекта необходимо изложить обоснование выбора схемы флотации своего варианта с учетом опыта флотации аналогичных руд на обогатительных фабриках.

Во втором разделе курсового проекта на основании задания студент выбирает и вычерчивает схему флотации по представленному образцу, учитывая технологию обогащения заданных руд согласно варианту проекта. При расчете количественной схемы и водно-шламовой схемы определяют для всех продуктов обогащения численные значения основных технологических показателей.

Рассчитанные технологические количественные показатели схемы флотации сводят в таблицу для составления технологического баланса.

В третьем разделе курсового проекта проводится определение необходимого числа камер и размера флотационной машины.

В четвертом разделе курсового проекта производится выбор и обоснование типов, расходов и способов подачи флотационных реагентов.

Проект состоит из пояснительной записки и графической части из трех технологической схем флотационного процесса, представленного в трех вариантах: качественно-количественной, водно-шламовой и схемы цепи аппаратов на листах формата А4. В записке должны быть отображены следующие разделы: задание, выданного руководителем, составленные технологические флотационные схемы, содержащие все рассчитанные технологические показатели, основное оборудование. Студент обязан защитить принятые решения и проведенные расчеты.

4.4. Самостоятельная работа студента 4.4.1. Очная форма обучения Раздел дис- № недеВид самостоятельной работы студента Трудоемкость, ЗЕ Раздел дис- № недеВид самостоятельной работы студента Трудоемкость, ЗЕ 4.4.2. Заочная форма обучения Раздел диснедели Вид самостоятельной работы студента Трудоемкость, ЗЕ циплины Раздел Раздел 35 117 выполнение контрольного задания Лк – лекции, Лз – лабораторные занятия, Лзп – подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов, КП курсовой проект, КТ – компьютерное тестирование; ПКЛк проверка конспекта лекций; ПЛзп проверка отчета по лабораторной работе, От отчет по лабораторной работе, ДЗ домашнее задание, КТ компьютерное тестирование, ПодКТ подготовка к компьютерному тестированию, РИнт-р работа с Интернет-ресурсами, ТК текущий контроль, ПА промежуточная аттестации, Экз экзамен.

4.4.3. Содержание контрольной работы Контрольная работа содержит задачи по темам, отражающим содержание разделов:

Флотационные реагенты 1, 3;

Технология флотационного процесса 1, 2, 3, 4;

Практика флотации 1, 3;

В контрольной работе выполняется расчёт по исходным данным, согласно варианту. Вопросы, рассматриваемые в контрольной работе, изучаются студентами самостоятельно. На установочной лекции выдается задание. Изучение вопросов и выполнение работы производится в течение семестра, в котором изучается эта дисциплина и сдается перед сессией преподавателю с регистрацией в деканате заочного отделения, в соответствии с принципами заочного обучения.

4.5. Контроль текущей успеваемости студентов по дисциплине с учетом трудоемкости освоения 4 ЗЕ Недели Условные обозначения: Лк – лекции, Лз – лабораторные занятия, Лзп – подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов, КП курсовой проект, КТ – компьютерное тестирование; ПКЛк проверка конспекта лекций; ПЛзп проверка отчета по лабораторной работе, От отчет по лабораторной работе, ДЗ домашнее задание, КТ компьютерное тестирование, ПодКТ подготовка к компьютерному тестированию, РИнт-р работа с Интернет-ресурсами, ТК текущий контроль, ПА промежуточная аттестации, Экз экзамен.

5. Образовательные технологии 1 Использование мультимедийных технологий в виде презентаций 13/0, (анимации, схемы, графики, рисунки, фотографии) к лекционному курсу по темам:

Теоретические основы флотационного процесса, Флотационные реагенты, Технология флотационного процесса, 2 Показ видеофильмов и мультипликационных фильмов о конст- 2,0/0, рукции и принципе действия флотационного оборудования 3 Презентации современного флотационного оборудования. 1,0/0, 6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебнометодическое обеспечение самостоятельной работы студентов 6.1. Компьютерное тестирование Примеры заданий Какие классы крупности частиц руды подвергаются обогащению флотационными методами?

только менее 0, 074 мм Какой из типов флотационных процессов не используется в настоящее время?

пенная флотация флотация на жировой поверхности масляная флотация химическая флотация электрофлотация 6.3. Контрольные вопросы к лабораторному практикуму Лабораторная работа №1. Исследование пенообразующих свойств реагентов-пенообразователей 1. Опишите механизм действия пенообразователей.

2. Опишите требования к пене и типы флотационных пен Лабораторная работа №2. Определение краевого угла смачивания поверхности различных минералов 1. Что представляет собой явление смачивания? Определите понятия «гидрофобные и гидрофильные частицы».

2. Дайте определение краевому углу смачивания.

3. Дайте определение гистерезису смачивания.

Лабораторная работа №3. Измерение силы отрыва частицы от пузырька воздуха.

1. Что представляют собой силы поверхностного натяжения, действующие на единицу длины периметра смачивания?.

2. Дать определение равновесному краевому углу через силы поверхностного натяжения.

3. Как влияет величина краевого угла на явление смачивания?

Лабораторная работа №4. Влияние расхода и режима подачи аполярных реагентов на флотацию угольных шламов.

1. Опишите классификацию флотационных реагентов, их назначение.

2. Опишите классификацию собирателей, их назначение.

3. Что представляют собой аполярные коллекторы? Природа? Механизм действия? Практическое применение?

Лабораторная работа №5. Влияние расхода и режима подачи реагентоввспенивателей на флотацию угольных шламов.

1. Какое влияние реагентный режим оказывает на результаты флотации?

2. Какое влияние расход реагентов-вспенивателей оказывает на результаты флотации?

Лабораторная работа №6. Исследование флотации с применением планирования многофакторного эксперимента для получения оптимальных результатов.

1. Каким образом для исследование флотации можно применить методы планирования многофакторного эксперимента для получения оптимальных результатов?

2. Какие методы планирования многофакторного эксперимента можно применить?

6.4. Самостоятельная работа с Интернет-ресурсами 1. Способ обогащения вольфрам содержащих руд.

2. Обогащение титаномагнетитовых руд 6.5. Вопросы к экзамену по дисциплине «Флотационные процессы обогащения»

1. Актуальность применения флотационных методов обогащения для полиметаллических, тонковкрапленных руд, угольных шламов и т.д.

2. Классификация флотационных процессов. Разновидности пенной флотации.

3. Гипотезы элементарного акта флотации.

4. Гипотеза смачивания или краевого угла. Периметр смачивания.

Краевой угол (равновесный и гистерезисный).

5. Силы поверхностного натяжения, действующие на единицу длины периметра смачивания. Определение равновесного краевого угла через силы поверхностного натяжения. Зависимость явления смачивания от величины краевого угла.

6. Гистерезис смачивания. Сила гистерезиса. Изменение краевого угла с учетом гистерезиса при наступлении жидкой фазы на газообразную и наоборот. Закономерности гистерезиса. Значение гистерезиса для флотации.

7. Флотационная сила. Зависимость флотационной силы от краевого угла.

8. Флотационная сила. Угол формы. Угол флотации. Зависимость флотационной силы от сил поверхностного натяжения, краевого угла и периметра смачивания частицы.

9. Условие флотационного равновесия. Уравнение Фрумкина.

10. Гидратный слой. Зависимость удельной поверхностной энергии слоя воды между частицей и пузырьком от его толщины для гидрофобной и гидрофильной поверхности частицы.

11. Флотационные реагенты. Классификация. Назначение.

12. Собиратели. Классификация. Назначение.

13. Оксигидрильные коллекторы. Структура молекулы олеата натрия.

Механизм действия. Практическое применение.

14. Сульфгидрильные собиратели. Структура молекулы. Механизм действия. Практическое применение. Ксантогенаты. Аэрофлоты.

15. Механизм действия ксантогенатов. Гипотеза Шведова.

16. Катионные коллекторы.

17. Аполярные коллекторы. Природа. Механизм действия. Практическое применение.

18. Депрессоры. Механизмы действия депрессоров. Ряд Каковского.

Механизм действия цианидов.

19. Реагенты - активаторы. Механизм действия. Практическое применение.

20. Регуляторы среды. Диспергаторы. Флокулянты.

21. Пенообразователи. Механизм действия. Требования к пене. Практическое применение. Типы флотационных пен.

22. Условия, влияющие на результат флотации.

23. Влияние крупности зерен на флотацию.

24. Влияние тонких шламов на результаты флотации.

25. Влияние плотности пульпы на флотацию.

26. Влияние реагентного режима на результаты флотации.

27. Влияние аэрации и перемешивания пульпы на результаты флотации.

28. Кинетика флотации.

29. Влияние интенсивности съема пены на качество флотоконцентрата.

30. Флотационные схемы.

31. Влияние оптимального потока и температуры пульпы на флотацию.

32. Флотационные машины. Требования, предъявляемые к флотомашинам.

33. Типы флотомашин по способу передачи нагрузки из камеры в камеру, по способу аэрации пульпы.

34. Механические флотационные машины. «Механобр», МФР. Конструкция. Принцип действия. Достоинства и недостатки. Требования к конструкции. Явление кавитации.

35. Флотационные машины угольные. МФУ. Конструкция. Принцип действия.

36. Пневмомеханические флотационные машины. ФПР. Конструкция.

Принцип действия.

37. Пневматические флотационные машины. Аэролифтные флотационные машины. Принцип действия.

38. Классификация минералов по флотируемости по Эйгелесу М.А.

39. Флотация минералов с высокой естественной гидрофобностью.

Флотация каменного угля.

40. Флотация минералов с высокой естественной гидрофобностью.

Флотация молибденовых руд.

41. Флотация самородных металлов. Флотация золотых руд.

42. Флотация полиметаллических сульфидных руд.

43. Флотация медно-никелевых руд.

44. Флотация окисленных руд цветных металлов на примере окисленных медных руд. Метод Мостовича.

45. Флотация солей щелочно-земельных металлов. Флотация шеелитовых руд. Метод Петрова.

46. Флотация солей щелочно-земельных металлов. Флотация апатитовых и фосфоритовых руд.

47. Флотация солей щелочно-земельных металлов. Флотация баритовых руд.

48. Флотация силикатов. Флотация нефелинового сырья.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 7.1. Основная литература 1. Суслина, Л. А. «Флотационные методы обогащения»: материалы к лекционному курсу (Флотационные методы обогащения.pptx) [Электронный ресурс] : для студентов очной и заочной формы обучения специальностей 130405 «Обогащение полезных ископаемых», / Л. А. Суслина. – Электрон. дан.

– Кемерово: ГУ КузГТУ, 2010. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM) ; зв.; цв.; см. – Систем. требования: Pentium IV; ОЗУ 8 Мб; Windows 95; (CD-ROMдисковод); мышь. - Загл. с экрана 2. Абрамов, А. А. Флотационные методы обогащения/ А. А. Абрамов.– М.: Горная книга, 2008.

3. Абрамов, А. А. Флотация. Физико-химическое моделирование процессов: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности "Обогащение полезных ископаемых" направления подгот. "Горн. дело" т. 6 / А.

А. Абрамов.– М.: Горная книга, 2010.

7.2. Дополнительная литература 4. Справочник по обогащению руд. Обогатительные фабрики /Под ред. О. С. Богданова, Ю. Ф. Ненарокомова, 2-е изд. Перераб. И доп. М.: Недра, 1984. – 358 с.

5. Разумов, К. А. Флотационный метод обогащения: учеб. пособие. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1975.

6. Мелик-Гайказян, В. И. Методы исследования флотационного процесса / В. И. Мелик-Гайказян, А. А. Абрамов, Ю. Б. Рубинштейн, В. Н. Авдохин, П. М. Соложенкин. – М.: Недра, 1990.

титаномагнетитовых руд) 8. http://www.ntpo.com/patents_extraction/extraction_1/extraction_234.shtml (способ обогащения вольфрамсодержащих руд) 7.3. Методическая литература 9. Суслина, Л. А. Флотационные методы обогащения полезных ископаемых [Электронный ресурс: http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=4645] методические указания по самостоятельной работе для студентов очной и заочной формы обучения специальностей 130405 «Обогащение полезных ископаемых/ Л. А. Суслина. – Электрон. дан. – Кемерово: ГУ КузГТУ, 2010. – 1 электрон.

опт. диск (CD-ROM) ; зв.; цв.; 12 см. – Систем. требования: Pentium IV; ОЗУ Мб; Windows 95; (CD-ROM-дисковод); мышь. - Загл. с экрана 10. Байченко, А. А. Флотационные методы обогащения методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности 130405 «Обогащение полезных ископаемых» очной и заочной форм обучения (http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=4276) / А. А. Байченко ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2010.

11. Суслина, Л. А. Флотационные методы обогащения полезных ископаемых методические указания и контрольные задания для студентов специальности 130405 «Обогащение полезных ископаемых» очной и заочной форм обучения (http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=1635) / Л. А. Суслина. – Кемерово:

ГУ КузГТУ, 7.4. Программное обеспечение ГУ КузГТУ обеспечен необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения.

7.5. Интернет-ресурсы Информацию обо всех имеющихся электронных ресурсах можно получить в аудитории 1211 (зал электронных ресурсов) и на сайте библиотеки http://library.kuzstu.ru в том числе по разделам:

тематический указатель периодических изданий учебные пособия, изданные в КузГТУ информационная система «Технонорматив»

ресурсы Интернет по профилю КузГТУ (http://elib..kuzstu.ru) Можно воспользоваться сайтами ведущих фирмпроизводителей оборудования для переработки полезных ископаемых: http://www.lmzip/com;

http://www.new-technologies.spb.ru.; http://www.sdormash.ru.;

http://www.dromash.ru.; http://www.hartl.ru.; http://www.drobilki.com;

http://www.andritz.com/ep и др. Полезно воспользоваться поисковыми системами Яндекс, Rambler, Yahoo, Google, MSN.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины 1. Мультимедийные средства (аудитория 2009).

2. Лабораторное оборудование: Флотационные машины, установки: для исследования пенообразующих свойств реагентов-вспенивателей; Ребиндера для определения краевого угла смачивания поверхности различных минералов; для измерения силы отрыва частицы от пузырька воздуха (аудитория 2119). Измерительные средства и приборы, технические весы, наборы сит (аудитория 2007).