Opis procesu technologicznego wzbogacania rudy arsenowej.

Jerzy Tichanowicz

Opis procesu technologicznego wzbogacania rudy arsenowej.

na Oddziale Przeróbki Mechanicznej „Kopalni Arsenu” w Złotym Stoku.

Transporty rozdrobnionej rudy z Kopalni, po zważeniu i pobraniu prób do analiz, przewożono na Oddział Przeróbki Mechanicznej do zadaszonego pomieszczenia magazynowego zwanego bunkrem.

Przeciętny skład chemiczny rudy:

Schemat technologiczny instalacji do wzbogacania rudy arsenowej przedstawiający urządzenia, które pracowały na Oddziale Przeróbki Mechanicznej od 1945 do 1961 roku.

Elektrowóz wtaczał wózki z rudą (1) na szynowy pomost bunkra (2), podzielonego na cztery betonowe boksy. Przechyłem wózki-koleby rozładowywano do stożkowych boksów bunkra, zakończonych zasuwami.
Stopniowym otwarciem zasuw spuszczano rudę na ,równoległy przenośnik taśmowy (3) . Z niego przesypem ruda spadała na pochyły przenośnik taśmowy (4) kierujący ją do zbiornika (5) w pomieszczeniu młynów kulowych, lub na krótki przenośnik taśmowy (6) kierujący do drugiego zbiornika.
Zbiorniki z drewnianych desek o stożkowych kształtach zakończono rynnowymi dozownikami potrząsalnymi,
podającymi rudę do gardzieli młynów kulowych. Doprowadzona do rynien woda powodowała płynny przepływ materiału do wnętrza młynów..
Wstępne mielenie rudy.
Młyny kulowe sitowe (7) z wypełnieniem po 1500 kg kul stalowych fi 130mm. Wewnątrz młyn wyłożony był płytami ze stali manganowej z otworami. W zewnętrznej obudowie młyna znajdowały się dwie warstw sit. Pierwsza z blachy perforowanej i drugą z sit z drutu stalowego o prześwicie 5 mm. Do młyna stale wpływała woda wypłukując z niego rozdrobniony materiał przez otwory w płytach, który przez sita perforowane i otaczające je sita druciane spływał do leja młyna. Ziarna, które nie przedostały się przez sita, wpadały ponownie do wnętrza przez szczeliny między płytami. W młynie rudę mielono, przy 27 obrotach na minutę, do granulacji 0 - 5mm.

Klasyfikacja zmielonej rudy

Spod młyna zmielona ruda spływała drewnianym korytem do wstępnej klasyfikacji w stożku - szpicówce (8). Oddzielały się tu grubsze frakcje ziarna (1 - 5 mm) spływając do rząpia pomp szlamowych, którymi pompowano je do szpicówek nad młynami rurowymi (10).
Przelew ze stożka wstępnej klasyfikacji przepływał do baterii Nr I klasyfikatorów ostrosłupowych (11). Baterię stanowiły cztery szeregowo połączone ostrosłupy klasyfikujące o coraz większych rozmiarach. W strumieniu wody ziarna opadały na dno kolejnych klasyfikatorów. W pierwszym największe, w kolejnych coraz mniejsze. Najmniejsze stanowiące frakcje mułową wypływały z przelewem z ostatniej komory klasyfikatora.
W ten sposób uzyskiwano 4 klasy ziarnowe podawane na 5 stołów koncentracyjnych:
- z pierwszego ziarno 0,8 - 1 mm na pierwszy stół koncentracyjny,
- z drugiego ziarno 0,6 - 0,8 mm na drugi stół koncentracyjny,
- z trzeciego ziarno 0,45 - 0,6mm na trzeci stół koncentracyjny,
- z czwartegoziarno 0,3 - 0,45 mm na czwarty i piąty stół koncentracyjny.

Zawiesina z przelewu po ostatnim stożku spływała do rząpia a stąd pompowano ją do drewnianego zagęszczacza (Dorra 21) o średnicy fi 0,12m.

Otrzymywanie koncentratu stołowego.

Zawiesina rudy z klasyfikatora hydraulicznego Nr I ulegała wzbogaceniu na stołach wstrząsalnych-koncentracyjnych (13). Parametry pracy każdego stołu dobrano do klasy ziarnowej w zawiesinie:
- pochylenie - 5 stopni stosowano dla wszystkich stołów,
- podłużne rowki od głębokości 5 mm do zaniku w końcowej części stołu,
- częstotliwość drgań 260 - 280 min., skok płyty 19 - 22 mm,
- dopływ wody natryskowej – regulowano proporcjonalnie do gęstości nadawy.
Na powierzchnię stołu, wykonaną z gładkiego (wypalanego) cementu z rowkami, wylewano cienką strugą zawiesinę z klasyfikatora stożkowego. Wstrząsy wywołane napędem wymuszały ruch ziaren wzdłuż rowków w kierunku spadu stołu. Woda z rury natryskowej spiętrzała się na rowkach i przepływając ponad nimi przetaczała przez nie ziarna duże i lekkie, a wraz z nimi także najdrobniejsze. Ziarna te spływały do koryta pod stołami i dalej kanałem ściekowym w posadzce, ze wszystkich stołów, do rząpia pomp (9).
Ciężkie ziarna rudne, przesuwając się wzdłuż powierzchni stołów spływały z nich wachlarzowato, kończąc się wąską popielatą smugą, stanowiącą koncentrat arsenu.
Koncentrat ten spływał oddzielonego koryta, a z niego do wiaderek, opróżnianych do szynowych wózków wywrotek (14).

Spływające do rząpia (9) ziarna stanowiły przerosty minerałów użytecznych z płonnymi. Mieszały się w nim z ziarnem 1 - 5 mm ze stożka-szpicówki wstępnej klasyfikacji. Pompami szlamowymi zawiesinę tłoczono do szpicówek: młyna rurowego kulowego(15) oraz do jednego z dwu mniejszych młynów kulowych rurowych (16).
Młyny te wypełnione były kulami stalowymi fi 90 mm: nr 15 - 4600 kg, nr 16 po 3500 kg.

Gęstość i ilość nadawy na młyny regulowano zaworami wypływu zawiesiny ze szpicówek.
Wychód z młynów rurowych zawierający ziarna 0 - 1 mm, łączono z przelewami szpicówek (10) w rząpiu pomp (18) i przetłaczano do drugiej baterii klasyfikatorów hydraulicznych (19). Wylewy z tych czterech stożków klasyfikatorów trafiały na następne 5 stołów koncentracyjnych (20). Uzyskany na nich koncentrat grawitacyjny z podstawionych wiaderek i wylewano do wózków wywrotek (10).

Zawartość arsenu w koncentracie stołowym wynosiła od 39 do 45% As.

Skład chemiczny koncentratu stołowego:

As = 44,58 %
Fe = 35,98 %
Al₂O₃ = 6,94 %
SiO₂ = 3,18 %
MgO = 0,55 %
CaO = 0,25 %
O₂zw. = 1,44 %

Wózki z koncentratem, po pobraniu prób do analizy i zważeniu, elektrowóz przewoził na Oddział Huty Arsenowej.

Otrzymywanie koncentratu flotacyjnego

Z klasyfikatorów stożkowych (11) i (19) i szpicówki (17), przelewy drobnej frakcji ziarnowej 0 - 0,3 mm, spływały do rząpia (12). Pompy szlamowe tłoczyły je do jednego z dwu drewnianych zagęszczaczy Dorra (21) i (32) o średnicy 12 m oraz 14 m. Zawiesinę pompowano w środek zwierciadła cieczy zagęszczacza tuż przy wale, otoczonym pierścieniem stalowym.
Przelewy zagęszczaczy Dorra, zawierające zawiesinę ziaren mniejszych poniżej 5 mikronów (mułów) jako nie flotowalne spływały do rząpia (38) pompy tłoczącej je do drewnianych koryt. Ustawione na podporach, kaskadowo, koryta odprowadzały je na stawy osadowe szlamów.

Zagęszczoną w osadniku Dorra zawiesinę, wylewem pod jego dnem, połączonym z pompą szlamową (22) i (33), podawano do dwu drewnianych szpicówek V - 1,5m₃, znajdujących się (23) nad flotacją nr I i (34) nad flotacją nr II.

Przelewy z tych szpicówek, zawierające ziarna najdrobniejsze, grawitacyjnie korytami spływały ponownie do zagęszczaczy Dorra.
Proces wzbogacania prowadzono w dwu bateriach flotacyjnych nr I i nr II, z flotownikami mechanicznymi typu Humboldt.

Parametry flotacji.

W szpicówkach następowało zagęszczenie mętów kierowanych do pierwszego flotownika.
Zaworem wypływu ze szkicówki regulowano gęstość nadawy na flotację tak aby uzyskać zawiesinę, której 1 litr ważył 1160 - 1170 g. Co okresowo sprawdzano.
Do komory pierwszego flotownika obu flotacji równocześnie z mętami dozowano odczynniki flotacyjne.

1. Regulator (kwasowości) pH – kwas siarkowy H₂SO₄. Dodawano w takiej ilości aby zasadowy odczyn zawiesiny, która zawierała ziarna dolomitów, obniżyć z pH 8 do pH 6. Konsekwencją dodawania kwasu siarkowego było wytrącania się siarczanów wapnia i magnezu w urządzeniach, co powodowało konieczność okresowego czyszczenia flotowników.
2. Kolektor (zbieracz) - amylowy ksantogenian sodowy C₅H₁₁OCSSNa. Adsorbowany na cząsteczkach flotowanych minerałów zmieniał ich hydrofobowość tj. zmniejszał stopień zwilżalności.
Produkowany był na oddziale dla własnych potrzeb z następujących surowców:
- dwusiarczek węgla,
- alkohol amylowy (fuzle)
- ług sodowy
3. Odczynnik pianotwórczy – olej sosnowy, z suchej destylacji pni sosnowych, zawierający głównie alkohole terpenowe (C₁₀H₁₇OH).
Tworzył pianę elastyczną utrzymującą na sobie cząsteczki minerałów o umiarkowanej trwałości, tak aby po zgarnięciu zgasła uwalniając doczepione cząsteczki minerałów.
Każdy z szeregowo połączonych flotowników działał na zasadzie pompy wirnikowej w której wirnik pełnił jednocześnie rolę mieszadła, a komora aeracyjna obudowę. Wały wirników osłonięte były rurą doprowadzającą powietrze pod stożkową osłonę wirnika. chroniącą go przed zalepieniem osadami po zatrzymaniu.
W obecności odczynników i powietrza wirnik wytwarzał pęcherzyki, do których przylepiały się ziarna lelingitu i arsenopirytu. Wyniesione z pianą na powierzchnię komory zgarniane były, obracającymi się nad nią skrzydłami, do koryta. Tu pod natryskiem wody następowało gaszenie piany i wytrącenie z niej koncentratu minerałów arsenu.
Reszta zawiesiny opuszczała komorę flotacyjną przelewem i kierowana była do następnej pod jej wirnik aeracyjny, który działał jak wirnik pompy. W ten sposób zawiesina przechodziła przez cały ciąg komór flotacyjnych.

Flotowanie w baterii nr I (24)
Nadawa mętów ze szpicówki (33) wpływała do pierwszego z 3 flotowników V - 1,3 m ³ i przechodząc przez kolejne dwa przepływała do 15 flotowników V - 0,5 m³.
Opuszczając ostatni flotownik odpad poflotacyjny, wypływał na kontrolny stół koncentracyjny (25), a z niego do rząpia pompy (38), która pompowała go na stawy osadowe.
Natomiast koncentraty z pierwszych 3 flotowników oraz z następnych 6 kierowano do rafinacji przepuszczając przez kolejne siedem komór. Podobnie koncentrat z pozostałych 9 flotowników kierowano do rafinacji na ostatnie 7 flotowników. Przelew z tych 7 komór rafinacyjnych zawierający jeszcze ok. 20 % minerału użytecznego, zawracano do pierwszego flotownika, łącząc z nadawą ze szpicówki (23).
Dwuskrzydłowe zgarniacze piany w całym szeregu flotowników sprzężone były na wspólnie napędzanym wale.
Po zgarnięciu do koryta i zgaszeniu piany, zawiesina koncentratu spływała do rząpia (26) pompy tłoczącej ją do zagęszczacza koncentratu flotacyjnego (27).

Flotowanie w baterii nr II (35)
Nadawę mętów ze szkicówki (34) kierowano do pierwszego z 15 flotowników V - 1,1 m³.
Opuszczając ostatni z tych flotowników odpad poflotacyjny wypływał na kontrolny stół koncentracyjny a z niego do rząpia (38) odpadów pompowanych na stawy osadowe.
Wyflotowany koncentrat celem oczyszczenia ze skały płonnej kierowano do rafinacji w 3 flotownikach. Następnie dla podniesienia zawartości As w koncentracie rafinowano go jeszcze dodatkowo w 2 flotownikach.
Po zgarnięciu do koryta i zgaszeniu piany zawiesina koncentratu spływała do rząpia (37) pompy tłoczącej do zagęszczacza koncentratu flotacyjnego (27).
Przelew z komór rafinacyjnych łączono z nadawą ze szkicówki w pierwszym flotowniku na początku procesu flotowania.
Odpady poflotacyjne, ze stołów kontrolnych obu baterii, kierowano do rząpia pomp
szlamowych, pompujących do drewnianych koryt, którymi spływały na stawy osadowe.
Do rząpia (38) spływały również męty przelewów dwu zagęszczaczy Dorra oraz woda po odfiltrowaniu koncentratu flotacyjnego.
Na stawach osadowych następowała sedymentacja szlamów poflotacyjncyh. Sklarowana woda "mnichem", spływała do rząpia w przepompowni. Z niego część jej (około 20 %) odprowadzano do potoku Trująca, a resztę uzupełnioną czystą wodą z potoku, zawracano na flotację. W ten sposób unikano w niej nadmiernego stężenia odczynników flotacyjnych.
Gromadzony w metalowym zagęszczaczu Dorra (27) koncentrat flotacyjny osiadał na stożkowym dnie. Przelew spływał do pompy szlamowej podającej męty na flotację. Zgarniany do leja osad koncentratu, pompą membranową (28), podawano do misy filtra bębnowego próżniowego (29). Pracę filtra regulował kolektor połączony z pompą próżniową i wodną. Obciągnięty tkaniną filtracyjną bęben obracając się przechodził przez fazy nabierania, odfiltrowywania i przedmuchiwania warstwy odwodnionego koncentratu, zgarnianej do wózków szynowych (30). Odfiltrowany koncentrat flotacyjny zawierał 10 - 13 % wody.

Skład chemiczny koncentratu flotacyjnego:
As = 29,35 %
Fe = 33,04 %
S = 15,56 %
Al₂O₃ = 10,48 %
MgO = 1,7 %
SiO₂ = 8,18 %
O zw. = 0,55 %
CuO = 1,12 %
CaO = ślady

Po pobraniu próbki do analizy i zważeniu, koncentrat przewożono elektrowozem na Oddział Huty Arsenowej.

Straty w procesie wzbogacania rudy wynosiły do 21% zawartego w niej arsenu.
Zużycie odczynników flotacyjnych na 1 tonę koncentratu flotacyjnego:

Kwas siarkowy - 20,861 kg
Ksantogenian sodowy - 1,155 kg
Olej sosnowy - 0,270 kg

Charakterystyka urządzeń

Młyny kulowe produkcji „Fred Krupp”.
Napęd : silnik 43 kW z trzystopniową przekładnią pasowo-zębatą, redukującą obroty do 27 na minutę. Walec młyna fi - 1500 mm obudowany był:
- perforowanymi płytami pancernymi,
- blaszanymi sitami perforowanymi z otworami fi = 10 mm
- sitami plecionymi z drutu stalowego z kwadratowymi otworami 5 mm x 5 mm.
Cały bęben młyna w obudowie blach stalowych ze stożkowym otwartym wypływem. W jednej z ułożyskowanych ścian czołowych znajdował się otwór do wprowadzania nadawy. Wypełniony kulami stalowymi fi 130 mm w ilości 1500 kg. Wydajność młyna - 3,2t/godz.

Młyn rurowy I
Długość - 5000 mm, fi 1550 mm , wydajność 3,5 t/godz. Napęd silnik 55 kW z przekładnia pasowo - zębata redukująca obroty do 27 na minutę. Wnętrze wyłożone płytami ze stali manganowej. Wypełnienie stanowiło 4600 kg kul stalowych fi 90 mm. Płyty czołowe z otworami do nadawy i wylotu osłanianego obudową stożkową z otwartym wylewem.

Młyny rurowe II produkcji „Fred Krupp”.
Długość - 3000 mm, fi 1800 mm , wydajność 1,7 t/godz.. Napęd silnik 35 kW oraz przekładnia pasowo - zębata redukująca obroty do 24 na minutę. Wnętrze wyłożone płytami ze stali manganowej. Wypełnienie w ilości 3500 kg kul stalowych fi 90mm. Płyty czołowe z otworami do nadawy na wlocie i do wypływy na wylocie osłanianym obudową stożkową z otwartym wylewem do rząpia pomp.

Stoły koncentracyjne -wstrząsalne.
Długość - 2400 mm, szerokość - 1400 mm i 700 mm. Wydajność - 0,4 t/godz. koncentratu
Płyta wykonana z gładkiego cementu palonego z rowkami, położona na ramie, podparta na drewnianych listwach sprężystych, napędzana silnikiem 0,75 - 1 kW, poprzez przekładnię pasową i mimośród wprawiający ją w drgania.
- pochylenie stołów - 5 stopni,
- podłużne rowki od 5 mm do zaniku w końcowej części stołu,
- częstotliwość drgań 260 - 280 min., skok 19 - 22 mm.
Kontrolny stół koncentracyjny - wstrząsalny.
Długość - 2000 mm, boki - 1200 mm, i 500 mm.

Bateria z 4 klasyfikatorów ostrosłupowych, zabudowanych pod płaskim pochyłym korytem. Wymiary prostokątnych otworów stożków: 600 mm x 500 mm, 800 mm x 600 mm, 1000 mm x 700 mm, 1200 mm x 800 mm. Stożki ostrosłupa zakończone syfonowymi przewodami z rur stalowych, doprowadzonych do stołów koncentracyjnych.

Zagęszczacze Dorra nr I fi 12m, h - 3,5 m , oraz zagęszczacz Dorra nr II fi 14 m, h - 3,5 m.
Obudowy drewniane, dno płasko - stożkowe betonowe. Obrotowe grabie zgarniające, ze skośnymi łopatkami, osadzone na centralnym wale. Obroty grabi n - 0,19/min, silnik 2,8 kW, przekładnia pasowo - zębata.

Bateria flotacji nr I . Składała się z: 3 flotowników stalowych typu Humboldt, z komorami po V - 1,3 m³, z silnikiem 10 kW napęd pasowy na dwa wirniki fi 500mm, przy 275 - 300 obr/min, oraz 22 flotowników drewnianych z komorami po V - 0,5m³ z silnikiem 3 kW napęd pasowy na dwa wirniki fi - 350 mm, przy 350 - 375 obr/min. Wydajność - 2,5 t/godz.

Bateria flotacji nr II składa się z: 20 flotowników stalowych typu Humboldt, z komorami po V - 1,1 m^{3z silnikiem 7 kW, napęd pasowy na dwa wirniki fi - 450 mm przy 330 - 350 obr/min. Wydajność - 2,5 t/godz.}

Szpicówki - odstojniki V ok. 1500 l. Z desek, o grubości 70 mm w kształcie odwróconego stożka o wymiarach: góra - 1500 x 1000 mm, dół 500 x 500 mm, h - 2300 mm. Górna część otoczona korytem przelewowym z odprowadzeniem. Dół zakończony dwoma otworami zaworami obudowany korytem z odprowadzeniem.

Pompy szlamowe typu KA80, 1000 - 1500 l/min

Zbiornik- rudy (bunkier). Betonowy, czterokomorowy zadaszony, z doprowadzonymi w górnej części szynami , do wtaczania wózków wywrotek z rudą, dowożonych elektrowozem. Pojemność 360 ton rudy. Każdy z boksów zakończony stożkowym wysypem z zasuwą regulującą nadawę na transporter taśmowy.

Zapasowy zbiornik rudy. Betonowy dwukomorowy zadaszony, z doprowadzonymi w górnej części szynami, do wtaczania wózków wywrotek z rudą, dowożonych elektrowozem. pojemność 200 ton rudy. Każdy z boksów zakończony stożkowym wysypem z zasuwą regulującą zasyp do wózków wywrotek.

Przenośniki taśmowe o wydajności - 35 t/godz. do transportu rudy z bunkra do zbiorników nad młynami.

Zbiornik rudy nad młynami pojemności 20 ton, zbudowany z bali drewnianych z podajnikiem potrząsalnym, napęd silnikiem 1 kW, przez przekładnię pasową i mimośród.

Filtr próżniowy. Bębnowy obrotowy typ Olivera. Wydaność - 0,8 t/h. Napęd silnikiem 1,5 kW przez przekładnię pasowo-ślimakową. Wyposażony w: pompę próżniową AEG o wydajności=3000 l/min i pompę do odprowadzania filtratu.

Zagęszczacz z blachy stalowej, fi 3 m, h - 1,8m . Obrotowe grabie zgarniające ze skośnymi łopatkami osadzone na centralnym wale. Obroty grabi n - 0,5/min, silnik 1 kW, przekładnia pasowo zębata. Górna część otoczona podwójnym pierścieniem wymuszającym syfonowy przelew dla zatrzymania piany koncentratu. Dno stożkowe z zaworem i pompą membranową.

Wszelkie prawa zastrzeżone, All rights reserved, © 2010 Jerzy Tichanowicz