RIKASTUS

TEHTÄVÄ 1. Uuden kokoojakemikaalin toimintaa testattiin laboratoriovaahdotuksella. Panosvaahdotuskokeessa kerättiin rikasteita (RC1-RC6) vaahdotusajan funktiona siten, että RC1 kerättiin ensimmäisen 5 min aikana, RC2 seuraavan 5 min aikana, jne. alla olevan kuvan mukaisesti. Lopuksi kerättiin jäte. Rikasteet ja jäte kuivattiin, punnittiin ja niiden nikkelipitoisuudet määritettiin AAS:lla. Kokeessa 1 käytettiin käytössä olevaa kokoojakemikaalia A ja kokeessa 2 uutta kokoojakemikaalia B.

Alla olevassa taulukossa on esitetty kokeissa saadut tulokset.

Koe 1 Koe 2Kokooja A Kokooja B

Määrä [g] Ni -pitoisuus [%]

Määrä [g] Ni-pitoisuus [%]

RC1 20 8.35 30 5.40RC2 25 4.87 25 2.47RC3 10 2.64 20 1.22RC4 30 0.38 15 0.74RC5 10 0.10 5 0.22RC6 15 0.10 10 0.20Jäte 1390 0.02 1395 0.07

a) Mikä oli syötemateriaalin Ni-pitoisuus?b) Piirrä kuva, josta selviää miten nikkelin saanti rikasteeseen kehittyy vaahdotusajan funktiona kokeessa 1 ja kokeessa 2.c) Suosittelisitko uutta kokoojakemikaalia käytettäväksi rikastamolla, kun nikkeli pitäisi saada rikasteeseen mahdollisimman puhtaana ja

mahdollisimman korkealla saannolla? Perustele vastauksesi.

RATKAISULasketaan vaahdotuskokeissa käytetyn syötteen määrä (= rikasteet + jäte) sekä nikkelin määrä jokaisessa rikasteessa ja jätteessä.

Koe 1 Koe 2Vaahdotusaika [min]

Määrä [g]

Ni-pitoisuus [%]

Nikkelin määrä [g]

Määrä [g]

Ni-pitoisuus [%]

Nikkelin määrä [g]

5 RC1 20 8.35 20 * 0,0835 = 1,67

30 5.40 1,62

5 RC2 25 4.87 1,2175 25 2.47 0,61755 RC3 10 2.64 0,264 20 1.22 0,2445 RC4 30 0.38 0,114 15 0.74 0,1115 RC5 10 0.10 0,01 5 0.22 0,0115 RC6 15 0.10 0,015 10 0.20 0,02

Jäte 1390 0.02 0,278 1395 0.07 0,9765Yhteensä 1500 3,5685 1500 3,6

a) Syötteen Ni-pitoisuus- kokeessa 1: 3,5685 g / 1500 g = 0,2379 %- kokeessa 2: 3,6 g / 1500 g = 0,240 %

Syötteen Ni-pitoisuus oli keskimäärin 0,239 %

b) lasketaan nikkelin kumulatiivinen määrä [g] sekä nikkelin kumulatiivinen saanti.

Koe 1 Koe 2Vaahdotusaika [min]

Määrä [g]

Ni-pitoisuus [%]

Nikkelin määrä [g] Määrä [g]

Ni-pitoisuus [%]

Nikkelin määrä [g]

5 RC1 20 8.35 20 * 0,0835 = 1,67 30 5.40 1,625 RC2 25 4.87 1,2175 25 2.47 0,61755 RC3 10 2.64 0,264 20 1.22 0,2445 RC4 30 0.38 0,114 15 0.74 0,1115 RC5 10 0.10 0,01 5 0.22 0,0115 RC6 15 0.10 0,015 10 0.20 0,02

Jäte 1390 0.02 0,278 1395 0.07 0,9765Yhteensä 1500 3,5685 1500 3,6

Vaahdotusaika [min]

Kumulatiivinen Nikkelin määrä [g] Nikkelin määrä [g]

5 RC1 20 1,67 30 1,6210 RC1+RC2 45 2,8875 55 2,237515 RC1+RC2+RC3 55 3,1515 75 2,481520 RC1+RC2+RC3+RC4 85 3,2655 90 2,592525 RC1+RC2+RC3+RC4+RC5 95 3,2755 95 2,603530 RC1+RC2+RC3+RC4+RC5

+RC6110 3,2905 105 2,6235

Vaahdotusaika [min]

Kumulatiivinen Ni-saanti [%] Ni-saanti [%]

5 RC1 1,67 g/3,5685 g = 46,8 %

45,0 %

10 RC1+RC2 2,8875 g /3,5685 g = 80,9 %

62,2 %

15 RC1+RC2+RC3 88,3 % 68,9 %20 RC1+RC2+RC3+RC4 91,5 % 72,0 %25 RC1+RC2+RC3+RC4+RC5 91,8 % 72,3 %30 RC1+RC2+RC3+RC4+RC5 92,2 % 72,9 %

+RC6

Piirretään saanti vs. vaahdotusaika kuvaaja.

0102030405060708090

100

0 5 10 15 20 25 30 35

Ni s

aant

i [%

]

Vaahdotusaika [min]

KOE 1

KOE 2

c) Lasketaan nikkelin kumulatiivinen pitoisuus rikasteissa ja piirretään Ni-pitoisuus vs. Ni-saanti kuvaaja

Koe 1 Koe 2Vaahdotusaika [min]

Määrä [g]

Ni-pitoisuus [%]

Nikkelin määrä [g] Määrä [g] Ni-pitoisuus [%]

Nikkelin määrä [g]

5 RC1 20 8.35 20 * 0,0835 = 1,67 30 5.40 1,625 RC2 25 4.87 1,2175 25 2.47 0,61755 RC3 10 2.64 0,264 20 1.22 0,2445 RC4 30 0.38 0,114 15 0.74 0,1115 RC5 10 0.10 0,01 5 0.22 0,0115 RC6 15 0.10 0,015 10 0.20 0,02

Jäte 1390 0.02 0,278 1395 0.07 0,9765Yhteensä 1500 3,5685 1500 3,6

Vaahdotusaika [min]

Kumulatiivinen Määrä [g]

Ni-pitoisuus [%]

Nikkelin määrä [g] Määrä [g] Ni-pitoisuus [%]

Nikkelin määrä [g]

5 RC1 20 1,67 g / 20 g = 8,35 %

1,67 30 1,62 g/ 30 g = 5.40 %

1,62

10 RC1+RC2 45 2,8875 g / 45 g = 6,42

2,8875 55 2,2375g / 55 g = 4.07 %

2,2375

15 RC1+RC2+RC3 55 5.73 3,1515 75 3.31 2,481520 RC1+RC2+RC3+RC4 85 3.84 3,2655 90 2.88 2,592525 RC1+RC2+RC3+RC4+RC5 95 3.45 3,2755 95 2.74 2,603530 RC1+RC2+RC3+RC4+RC5

+RC6110 2.99 3,2905 105 2.50 2,6235

Vaahdotusaika [min]

Kumulatiivinen Ni-saanti [%] Ni-saanti [%]

5 RC1 1,67 g/3,5685 g = 46,8 %

45,0 %

10 RC1+RC2 80,9 % 62,2 %15 RC1+RC2+RC3 88,3 % 68,9 %20 RC1+RC2+RC3+RC4 91,5 % 72,0 %25 RC1+RC2+RC3+RC4+RC5 91,8 % 72,3 %30 RC1+RC2+RC3+RC4+RC5

+RC692,2 % 72,9 %

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 20 40 60 80 100

Ni p

itois

uus

[%]

Ni saanti [%]

KOE 1

KOE 2

Kokeessa 2 käytettyä uutta kokoojakemikaalia ei voi suositella käytettäväksi, koska uudella kemikaalilla uudella kokoojalla vaahdotuksen selektiivisyys heikkenee rajusti: Ni saanti rikasteeseen on merkittävästi pienempi ja rikasteen Ni-pitoisuus on alhaisempi kuin käytössä olevalla kokoojalla.

Tehtävä 2.

Lyijymalmia rikastetaan 10 t/h vaahdottamalla käyttäen 43 g reagenssia (ksantaattia) malmitonniakohti. Syötteen, jätteen ja rikasteen kiintoaineiden mineraalikoostumukset ovat seuraavat:

Mineraali Syöte [%] Rikaste [%]

Jäte [%]

PbS 30 90 0,9ZnS 20 5 27,3CaCO3 40 3 57,9SiO2 10 2 13,9

Vettä syötetään kennostoon 4,16 m3 rikasteena saatua kiintoainetonnia kohti. Vedestä 99 % joutuu jätevir-taukseen ja 1 % rikastevirtaukseen. Laske

a) märän rikasteen määrä (t/h)b) tarvittava vesimäärä (t/h)c) lyijyn häviö (%)d) veden ja kiintoaineen painosuhde rikasteessae) veden ja kiintoaineen painosuhde jätteessä

Ratkaisu:

* lyijymalmin vaahdotus- reagenssia 43 g/tka- pitoisuudet taulukosta

ainetase: F = 10 t/hC = C t/hT = 10 - C t/h

komponenttitaseet:

Þ rikasteen määrä: C = 3,269 t/h (keskiarvo)

b) tarvittava vesimäärä:* vettä syötetään kennostoon 4,16 m3/tnR,ka

veden kokonaismäärä, josta 1 % menee rikastevirtaukseen

a) märän rikasteen määrä:

c) lyijyn häviö:PbS jätteessä: PbS syötteessä: 0,3×10 =3 t/h

d) veden ja kiintoaineen painosuhde rikasteessa:

e) veden kiintoaineen painosuhde jätteessä:

Vastaus: a) Märän rikasteen määrä on 3,42 t/hb) Tarvittava vesimäärä on 13,6 t/hc) Lyijyn häviö on 2 %

d) Veden ja kiintoaineen painosuhde rikasteessa on 0,04e) Veden ja kiintoaineen painosuhde jätteessä on 2

Tehtävä 3.

Kuparimalmin vaahdotuskaavio on seuraava:

Malmia syötetään prosessiin 1000 t/d.Pääasiassa kuparia ja erilaisia silikaatteja sisältävien tuotteiden SiO2- ja CuS -pitoisuudet ja tiheydet eri vaiheissa ovat seuraavat:

Tuote SiO2 [%] CuS [%] Kiintoaineen tiheys [t/m3]

F 98 2 2,67T1 99 1 2,66C1 60 40 3,19T 99,6 0,4 2,65

C2 50 50 3,36T3 80 20 2,90C 1 99 4,57

Veden ja kiintoaineen painosuhteet ja lietteen viipymisajat kennoissa ovat:

Kennosto Vesi / Kiintoaine

Viipymisaika [min]

1 (esirikastus) 3 / 1 82

(riperikastus)4 / 1 12

3 (kertaus) 5 / 1 10

Laske kennostojen 1, 2 ja 3 kapasiteetit ja kennojen lukumäärät, kun kennot ovat Denverin 1,4 m3:n kennoja.

Ratkaisu:

* kuparin vaahdotus, F = 1000 t/d

kokonaisainetase: F = 1000 t/dC = 1000 - T t/dT = 1000 - C t/d

* lasketaan materiaalivirtaukset eri vaiheissa:

* lopullinen jäte ja rikaste kuparitaseesta (koko prosessi)

* Riperikastus (2. vaihe):Ainetase: T1 = C2 + TCu-tase: Si-tase: Þ T1 = 995,8 t/dÞ C2 = 12 t/d

* Kertaus (3. vaihe)Ainetase: C1 = C + T3Cu-tase:Si-tase:Þ T3 = 47,8 t/dÞ C1 = 64 t/d

* kennojen lukumäärä:** esirikastus

vettä kennossa 3 · kiintoaine = 3 · 1059,8 t/d = 3179,4 t/d = 3179,4 m3/dÞ lietettä kennossa 3574 m3/d

kennon koko 1,4 m3, viipymäaika 8 min

kennojen lukumäärä:

** riperikastusT1 = 995,8 t/d = 374 m3/dvettä: 4 × 995,8 t/d = 3983,2 t/d = 3983,2 m3/dlietettä: 4979 t/d = 4357,2 m3/d

kennoja:

** kertausC1 = 64 t/d = 20,1 m3/dvettä: 5 × 64 t/d = 320 t/d = 320 m3/dlietettä: 384 t/d = 340,1 m3/d

kennoja:

Vastaus: Esirikastuksen, riperikastuksen ja kertauksen kapasiteetit ovat 3574 m3/d, 4357 m3/d ja 340 m3/d. Rikastukseen vaadittava kennojen lukumäärä on 15, 26 ja 2 kennoa.

Tehtävä 4.

Pahtavaaran kaivoksen rikastamon keskimääräinen syöttö vuorokauden aikana oli 65,6 t/h. Painovoimarikastuspiiri tuotti vuorokaudessa korkea-asteista painovoimarikastetta 9,731 kg (kuivapaino) kultapitoisuuden ollessa 30,94%. Matala-asteista painovoimarikastetta tuotettiin 501 kg (kuivapaino) ja sen kultapitoisuus oli 992 g/t. Painovoimapiirin perässä oleva vaahdotuspiiri puolestaan tuotti vaahdotusrikastetta 1742 kg (kuivapaino) kultapitoisuudella 380 g/t. Rikastushiekka-altaalle jätteenä pumpattavaan rikastushiekkaan jäi kultaa keskimäärin 0,26 g/t. Mikä oli kyseisenä vuorokautena rikastamolle syötetyn malmin keskimääräinen kultapitoisuus ja mikä oli rikastamon kokonaissaanti kullan suhteen?

Ratkaisu: Laske kullan määrä jokaisessa jakeessa (g/d)Korkea-asteinen rikaste: 9731 gd∗0,3094=3010,7

gd kultaa

Matala-asteinen rikaste: 0,501 td∗992gt=496,99 g

d kultaa

Vaahdotuspiirin rikaste:1,742 td∗380gt=661,96 g

d kultaaJäte: -syötettä 1574,4 t/d- rikastetta 9,731 kg/d + 501 kg/d + 1742 kg/d = 2252,7 kg/d = 2,2527 t/d jätettä 1574,4 t/d - 2,2527 t/d = 1572,1 t/dJätteessä kultaa 1572,1 td∗0,26

gt=408,8 g

d

Kultaa yhteensä: 3010,7 gd +496,99 gd+661,96 g

d+408,7 g

d=4578,45 g/d

Syötteen kultapitoisuus 4578,45 g

d

1574,4 td

=2,9 gt

Saanti: (syötteen kulta – jätteen kulta)/syötteen kulta = (4578,45 g/d – 408,8 g/d)/4578,45 g/d =91%

Vastaus: Malmin kultapitoisuus oli 2,9 g/t ja rikastamon kokonaissaanti kullan suhteen oli 91%.Tehtävä 5.

Siilinjärven rikastamon virtauskaavio kaavamaisesti esitettynä:

Kaaviossa käytetyt merkinnät:

S on syöteJ on jäte A on apatiittin massavirtausAPJ on apatiittirikastuksen jäte K on kalsiitin massavirtausAPR on apatiittirikaste a on apatiittipitoisuusKAR on kalsiittirikaste k on kalsiittipitoisuus

Laske a) apatiittirikasteen, apatiittirikastuksen jätteen, kalsiittirikasteen ja jätteen määrä (t/h),

b) apatiitin ja kalsiitin määrä kalsiittirikasteessa (t/h)c) jätteen ja kalsiittirikasteen apatiittipitoisuus (%)d) jätteen ja apatiittirikasteen kalsiittipitoisuus (%).e) apatiitin saanti apatiittirikasteeseenf) kalsiitin saanti kalsiittirikasteeseen

Ratkaisu:

Lasketaan ensin syötteen apatiitti- ja kalsiittimäärät:S = 770 t/haS = 10% apatiitin määrä syötteessä AS = 0,1 * 770 t/h = 77 t/hkS = 36% kalsiitin määrä syötteessä KS = 0,36 * 770 t/h =277 t/h

Nyt voimme laskea kalsiittirikasteen (KAR) apatiitti- ja kalsiittimäärät AKAR ja KKAR (t/h):b)

AS = AAPR + AJ + AKAR ↔ AKAR = AS - AAPR - AJ = 77 t/h - 53 t/h - 12 t/h = 12 t/h

KS = KAPR + KJ + KKAR ↔ KKAR = KS - KAPR - KJ = 277 t/h - 44 t/h - 42 t/h = 191 t/h

Lasketaan a) apatiittirikastuksen jätteen, apatiittirikasteen, kalsiittirikasteen ja jätteen määrä (t/h)

Apatiittirikasteen määrä APR = AAPR/aAPR = 53 t/h/0,35 = 151 t/hApatiittirikastuksen jätteen määrä APJ = S - APR = 770 t/h – 151 t/h = 619 t/hKalsiitti rikasteen määrä KAR = KKAR/kKAR = 191 t/h/0,42 = 455 t/hJätteen määrä J:Kokonaistaseesta S = APR + KAR + J J = S – APR – KAR = 770 t/h – 151 t/h – 455 t/h = 164 t/h

c) jätteen ja kalsiittirikasteen apatiittipitoisuus (%)

aJ = (AJ/J)*100% = (12 t/h/164 t/h)*100% = 7,3%

aKAR = (AKAR/KAR)*100% = (12 t/h/455 t/h)*100% = 2,6%

d) jätteen ja apatiittirikasteen kalsiittipitoisuus (%)

kJ = (KJ/J)*100% = (42 t/h/164 t/h)*100% = 25,6%

kAPR = (KAPR/APR)*100% = (44 t/h/151 t/h)*100% = 29,1%

e) apatiitin saanti apatiittirikasteeseen (%)

Rapatiitti, APR = (AAPR/AS)*100% = (53 t/h / 77 t/h)*100% = 69%

f) kalsiitin saanti kalsiittirikasteeseen (%)

Rkalsiitti, KAR = (KKAR/KS)*100% = (191 t/h / 277 t/h)*100% = 69%