Технология обогащения полезных ископаемых

При виде товарных ценных минералов справедливо возникает вопрос о том, каким образом из первичной руды или ископаемого может получиться столь привлекательное ювелирное изделие. Особенно с учетом того, что переработка породы как таковая представляет собой если не один из финальных, то как минимум предшествующий заключительному этапу процесс облагораживания. Ответом же на вопрос будет обогащение полезных ископаемых, в ходе которого происходит базовая обработка породы, предусматривающая отделение ценного минерала от пустых сред.

Переработка ценных ископаемых осуществляется на специальных предприятиях по обогащению. Процесс предусматривает выполнение нескольких операций, среди которых подготовка, непосредственное расщепление и разделение породы с примесями. В ходе обогащения получают разные минералы, в том числе графит, асбест, вольфрам, рудные материалы и т. д. Не обязательно это должны быть ценные породы – есть немало фабрик, выполняющих переработку сырья, которое в дальнейшем используется в строительстве. Так или иначе, основы обогащения полезных ископаемых базируются на анализе свойств минералов, которые обуславливают и принципы разделения. К слову, необходимость отсечения разных структур возникает не только с целью получения одного чистого минерала. Распространена практика, когда из одной структуры выводится несколько ценных пород.

На этом этапе производится измельчение материала на отдельные частицы. В процессе дробления задействуются механические силы, с помощью которых преодолеваются внутренние механизмы сцепления.

После завершения процесса дробления заготовленное сырье подвергается другому технологическому воздействию, которое может представлять собой и просеивание, и выветривание. Грохочение в сущности является способом классификации полученных зерен по характеристике крупности. Традиционный способ реализации данного этапа предусматривает использование решета и сита, обеспеченных возможностью калибрования ячеек. В процессе грохочения отделяются надрешетчатые и подрешетчатые частицы. В некотором роде обогащение полезных ископаемых начинается уже на этой стадии, поскольку часть примесей и миксты отделяются. Мелкая фракция размером менее 1 мм отсеивается и с помощью воздушной среды – выветриванием. Масса, напоминающая мелкофракционный песок, поднимается искусственными воздушными потоками, после чего оседает.

Процесс обогащения ставит целью выделение из исходного сырья частиц полезного ископаемого. В ходе выполнения таких процедур выделяется несколько групп элементов – полезный концентрат, отвальные хвосты и другие продукты. Принцип разделения этих частиц основывается на различиях между свойствами полезных минералов и пустой породы. Такими свойствами могут выступать следующие: плотность, смачиваемость, магнитная восприимчивость, типоразмер, электропроводность, форма и т. д. Так, процессы обогащения, использующие разницу в плотности, задействуют гравитационные методы разделения. Такой подход используется при обработке угля, рудного и нерудного сырья. Весьма распространено и обогащение на основе характеристик смачиваемости компонентов. В данном случае применяется флотационный метод, особенностью которого является возможность разделения тонких зерен.

Также используется магнитное обогащение полезных ископаемых, которое позволяет выделять железистые примеси из тальковых и графитовых сред, а также очищать вольфрамовые, титановые, железные и другие руды. Базируется эта техника на разнице в воздействии магнитного поля на частицы ископаемых. В качестве оборудования задействуются специальные сепараторы, которые также используют для восстановления магнетитовых суспензий.

К основным процессам этого этапа стоит отнести обезвоживание, сгущение пульпы и сушку полученных частиц. Подбор оборудования для обезвоживания осуществляется на основе химико-физических характеристик минерала. Как правило, данная процедура выполняется в несколько сеансов. При этом необходимость в ее выполнении возникает не всегда. Например, если в процессе обогащения использовалась электрическая сепарация, то обезвоживание не требуется. Помимо технологических процессов подготовки продукта обогащения к дальнейшим процессам переработки, должна быть предусмотрена и соответствующая инфраструктура для обращения с частицами минерала. В частности, на фабрике организуется соответствующее производственное обслуживание. Вводятся внутрицеховые транспортные средства, организуется снабжение водой, теплом и электроэнергией.

На этапах измельчения и дробления задействуются специальные установки. Это механические агрегаты, которые с помощью различных приводных сил оказывают разрушающее воздействие на породу. Далее в процессе грохочения используют решето и сито, в которых предусматривается возможность калибрования отверстий. Также для просеивания применяют более сложные машины, которые называются грохотами. Непосредственно обогащение выполняют электрические, гравитационные и магнитные сепараторы, которые используются в соответствии с конкретным принципом разделения структуры. После этого для обезвоживания используют технологии дренирования, в реализации которых могут применяться те же грохоты, элеваторы, центрифуги и аппараты для фильтрации. Заключительный этап, как правило, предполагает использование средств термической обработки и сушки.

В результате процесса обогащения образуется несколько категорий продуктов, которые можно разделить на два вида – полезный концентрат и отходы. Причем ценное вещество вовсе не обязательно должно представлять одну и ту же породу. Также нельзя сказать, что отходы представляют собой ненужный материал. В таких продуктах может содержаться ценный концентрат, но в минимальных объемах. При этом дальнейшее обогащение полезных ископаемых, которые находятся в структуре отходов, зачастую не оправдывает себя технологически и финансово, поэтому вторичные процессы такой переработки редко выполняются.

В зависимости от условий проведения обогащения, характеристик исходного материала и самого метода может различаться качество конечного продукта. Чем выше содержание в нем ценного компонента и меньше примесей, тем лучше. Идеальное обогащение руды, к примеру, предусматривает полное отсутствие отходов в продукте. Это значит, что в процессе обогащения смеси, полученной дроблением и грохочением, из общей массы полностью были исключены частицы сора от пустых пород. Однако достичь такого эффекта удается далеко не всегда.

Под частичным обогащением понимается разделение класса крупности ископаемого или же отсечение легко выделяемой части примесей из продукта. То есть данная процедура не ставит целью полное очищение продукта от примесей и отходов, а лишь повышает ценность исходного материала путем увеличения концентрации полезных частиц. Такая обработка минерального сырья может использоваться, к примеру, в целях понижения зольности угля. В процессе обогащения выделяется крупный класс элементов при дальнейшем смешивании концентрата необогащенного отсева с мелкой фракцией.

Как ненужные примеси остаются в массе полезного концентрата, так и ценная порода может выводиться вместе с отходами. Для учета таких потерь используются специальные средства, позволяющие рассчитать допустимый уровень оных для каждого из технологических процессов. То есть для всех методов отделения разрабатываются индивидуальные нормы допустимых потерь. Допустимый процент учитывается в балансе обрабатываемых продуктов с целью покрытия расхождений в расчете коэффициента влаги и механических потерь. Особенно такой учет важен, если планируется обогащение руды, в процессе которого используется глубокое дробление. Соответственно, повышается и риск потерь ценного концентрата. И все же в большинстве случаев утрата полезной породы происходит из-за нарушений в технологическом процессе.

За последнее время технологии обогащения ценных пород сделали заметный шаг в своем развитии. Совершенствуются и отдельные процессы переработки, и общие схемы реализации отделения. Одним из перспективных направлений дальнейшего продвижения является использование комбинированных схем обработки, которые повышают качественные характеристики концентратов. В частности, комбинированию подвергаются магнитные сепараторы, в результате чего оптимизируется процесс обогащения. К новым методикам этого типа можно отнести магнитогидродинамическую и магнитогидростатическую сепарацию. При этом отмечается и общая тенденция ухудшения рудных пород, что не может не сказываться на качестве получаемого продукта. Бороться с повышением уровня примесей можно активным применением частичного обогащения, но в общем итоге увеличение сеансов переработки делает технологию неэффективной.

источник

Обогаще́ние поле́зных ископаемых

Совокупность процессов первичной переработки твёрдого минерального сырья с целью выделения продуктов, пригодных для дальнейшей технически возможной и экономически целесообразной химической или металлургической переработки или использования. К О. п. и. относятся процессы, в которых происходит разделение минералов без изменения их химического состава, структуры или агрегатного состояния. Эти процессы всё в большей степени сочетаются с гидрометаллургией и химической переработкой (комбинированные схемы).

В подавляющем большинстве случаев из природных руд и углей экономически невыгодно, а часто и технически невозможно непосредственно извлекать полезные компоненты. Важность О. п. и. определяется тем, что металлургические, химические и др. промышленные процессы основаны на переработке обогащенных полезными компонентами продуктов — концентратов. Например, содержание Pb в рудах обычно меньше 1,5%, тогда как по условиям металлургической плавки оно должно составлять 30—70%. Ещё больше разрыв у руд редких металлов. Например, содержание Mo в рудах не превышает десятых долей процента, а металлургия требует 40—50%, да ещё при очень малом включении вредных примесей — As, Cu и др., что в природе не встречается.

В результате О. п. и. получается два основных продукта: Концентрат и хвосты. В некоторых случаях (например, при обогащении асбеста или антрацита) концентраты отличаются от хвостов в основном крупностью минеральных частиц. Если в руде содержится ряд полезных компонентов, то из неё получают несколько концентратов. Например, при обогащении полиметаллических руд, содержащих минералы Pb, Zn, Cu и S, получают соответственно свинцовый, цинковый, медный и серный концентраты. Возможно также получение концентратов различных сортов. В ряде случаев получают комплексные концентраты, например медно-золотые или никель-кобальтовые, компоненты которых разделяются уже в металлургическом процессе.

В большинстве случаев вследствие очень тонкого взаимного срастания минералов в концентратах присутствует небольшое количество примесей, а в хвостах — полезных минералов. О. п. и. характеризуется двумя основными показателями: содержанием в концентрате полезного компонента и его извлечением (в процентах). При О. п. и. (1974) из руд извлекают до 92—95% полезных компонентов. При этом их концентрация возрастает в десятки и сотни раз. Например, из молибденовых руд с содержанием 0,1% Mo получают 50%-ные концентраты.

О. п. и. осуществляется с помощью ряда последовательных операций, составляющих схему обогащения. Вначале производится дробление и измельчение исходного материала с целью доведения его до размеров, пригодных для существующих обогатительных процессов и аппаратов, а также для разделения сростков и образования частиц индивидуальных минералов. Дробление и измельчение осуществляется в несколько стадий, между которыми может производиться выделение готового продукта для уменьшения ненужного переизмельчения. Для дробления применяются дробилки (См. Дробилка), доводящие материал до крупности 20—30 мм. Тонкое измельчение осуществляется в Мельницах. Выделение продуктов нужной крупности производится с помощью Грохотов для крупных зёрен и Классификаторов для мелких зёрен.

Собственно обогащение осуществляется с использованием различных физических и физико-химических свойств минералов.

Чисто внешние различия, например в цвете и блеске разделяемых кусков, используются для рудоразборки с помощью автоматических аппаратов. Различие в естественной и наведённой радиоактивности минералов положено в основу радиометрического обогащения (См. Радиометрическое обогащение). При разной плотности разделяемых минералов применяются многообразные методы гравитационного обогащения (См. Гравитационное обогащение), использующие различие в скорости движения частиц в водной или воздушной среде под действием гравитационных или центробежных сил. К этим методам относятся: Отсадка, обогащение в тяжёлых суспензиях, концентрация на столах (см. Концентрационный стол), обогащение на Шлюзах. Различие в физико-химических свойствах поверхности разделяемых минералов лежит в основе флотационного метода обогащения (см. Флотация). Если минералы обладают различной магнитной восприимчивостью, то их разделяют магнитной сепарацией (см. Магнитное обогащение). При различии в электрических свойствах (электрической проводимости, диэлектрической проницаемости, способности заряжаться при трении) минералы разделяют электрической сепарацией (См. Электрическая сепарация).

Если руды содержат минералы, изменяющиеся при высокой температуре, например выделяющие кристаллизационную воду, CO₂, меняющие магнитную восприимчивость, плотность, растрескивающиеся и т.п., то их можно подготовить к последующему обогащению посредством Обжига. В ряде случаев обжиг применяется и для удаления вредных примесей. Различие зёрен по крупности, форме, хрупкости и коэффициент трения позволяет разделить их по этим признакам. Однако такие процессы менее эффективны. Наибольшее распространение имеют гравитационный и флотационный методы.

Все перечисленные методы О. п. и. применяются каждый в отдельности и в разных сочетаниях. При наличии в полезном ископаемом загрязняющих примесей (главным образом глинистых) в схему обогащения включают промывку (См. Промывка). Полученные в результате применения мокрых методов О. п. и. концентраты подвергаются обезвоживанию. Крупнозернистые продукты обычно обезвоживаются на грохотах и дренированием с последующей сушкой. Мелкозернистые продукты вначале сгущают (см. Сгущение), затем фильтруют и сушат (см. Фильтр).

Разнообразие видов и минералого-петрографических характеристик полезных ископаемых почти полностью исключает возможность применения однотипных схем и режимов О. п. и. В каждом случае рациональный вариант устанавливается на основе лабораторных и полупромышленных исследований на Обогатимость.

Главные направления развития О. п. и.: совершенствование отдельных процессов обогащения и применение комбинированных схем с целью максимального повышения качества концентратов; увеличение производительности отдельных предприятий путём интенсификации процессов и укрупнения оборудования; комплексность использования полезных ископаемых с извлечением из них всех ценных компонентов и утилизацией отходов (чаще всего для производства строительных материалов); максимальная автоматизация производства. Одна из важных задач — сведение к минимуму загрязнения окружающей среды за счёт использования оборотной воды и более широкое применение сухих методов обогащения. Масштаб использования полезных ископаемых непрерывно возрастает, а их качество систематически ухудшается. Снижается содержание в рудах полезных минералов, ухудшается их обогатимость, возрастает зольность углей. Всё это предопределяет дальнейшее увеличение роли О. п. и. в промышленности.

О. п. и. известно с древнейших времён. Первое обстоятельное описание многих (естественно, примитивных) процессов О. п. и. дал Г. Агрикола (1556). В России зарождение О. п. и. связано с выделением золота из руд. В 1488 Иван III привлекал мастеров, умеющих отделить золотую руду от пустой породы. В 1748 на р. Исети была построена первая обогатительная фабрика для извлечения золота, а в 1763 М. В. Ломоносов в труде «Первые основания металлургии или рудных дел» дал описание ряда обогатительных процессов. Его современники И. И. Ползунов, К. Д. Фролов, В. А. Кулибин построили несколько обогатительных фабрик. До 1917 Россия располагала 16 очень небольшими фабриками.

В СССР работают сотни фабрик, обогащающих разные руды. Среди них десятки перерабатывают ежедневно более 25 тыс. т руды каждая. В 1971 в СССР подверглось обогащению около 900 млн. т различных руд и 300 млн. т углей.

Развитие теории и практики О. п. и. в СССР неразрывно связано с организацией и деятельностью многих крупнейших исследовательских, учебных и проектных институтов. Первый научно-исследовательский институт механической обработки руд (Механобр) создан в Ленинграде в 1920. Крупный вклад в совершенствование О. п. и. внесли многие советские учёные и инженеры: С. Е. Андреев, О. С. Богданов, К. Ф. Белоглазов, И. М. Верховский, В. А. Глембоцкий, В. А. Гуськов, В. Г. Деркач, Л. Б. Левенсон, П. В. Лященко, С. И. Митрофанов, В. А. Мокроусов, В. Я. Мостович, М. Т. Ортин, И. Н. Плаксин, С. И. Полькин, К. А. Разумов, П. А. Ребиндер, А. В. Троицкий, В. И. Трушлевич, М. А. Эйгелес, Г. И. Юденич, С. М. Ясюкевич и др.; за рубежом значительные исследования проведены американским учёными А. М. Годеном, А. Ф. Таггартом, австралийским учёным И. Уорком.

Лит.: Разумов К. А., Проектирование обогатительных фабрик, 3 изд., М., 1970; Эйгелес М. А., Обогащение неметаллических полезных ископаемых, М., 1952; Полькин С. И., Обогащение руд, М., 1953; его же, Обогащение руд и россыпей редких металлов, М., 1967; Таггарт А. Ф., Основы обогащения руд, пер. с англ., М., 1958; Прейгерзон Г. И., Обогащение угля, 2 изд., М., 1969; Глембоцкий В. А., Классен В. И., Флотация, М., 1973; Sutherland К. L., Wark I. W., Principles of flotation, Melbourne, 1955; Caudin A. М., Flotation, N. Y.— L., 1957; Schubert Н., Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe, Bd 1—3, Lpz., 1964—72.

Принципиальная схема обогащения полезных ископаемых.

источник

Обогащение руд основано на использовании различий в физических и физико-химических свойствах минералов, от величины вкрапленности ценных минералов.

Физические свойства минералов — это цвет, блеск, плотность, магнитная восприимчивость, электропроводность, смачиваемость поверхности минерала.

Существуют различные методы обогащения.

Гравитационный метод обогащения основан на использовании разницы в плотностях, размеров и форм минералов. Применяется этот метод для золота, олова, вольфрама, россыпей, редких металлов, железа, марганца, хрома, угля, фосфоритов, алмазов.

Разделение минералов по плотности можно производить в воде, воздухе и тяжелых средах. К гравитационным процессам относятся:

— обогащение в тяжелых средах – применяется для руд с крупной вкрапленностью 100-2 мм;

— отсадка – основана на разности в скоростях падения частиц в вертикальной струе воды, применяется для крупно вкрапленных руд 25-5 мм;

— обогащение на концентрационных столах – связано с разделением минералов под действием сил, возникающих в результате движения стола и потока воды, текущего по наклонной плоскости стола, применяется для руд крупностью 3-0,040 мм;

— обогащение на шлюзах – разделение минералов происходит под действием горизонтального потока воды и улавливания тяжелых минералов покрытием дна шлюзов, применяется для руд крупностью 300-0,1 мм;

— обогащение на винтовых, струйных и конусных сепараторах – разделение происходит под действием потока воды, движущейся по наклонной плоскости для руд крупностью 16-1 мм.

Магнитный метод обогащения основан на разделении минералов за счет разницы минералов в удельной магнитной восприимчивости и различии траекторий их движения в магнитном поле.

Флотационный метод обогащения основан на различии в смачиваемости отдельных минералов и как следствие избирательном прилипании их к воздушным пузырькам. Это универсальный метод обогащения, применяется для всех руд, особенно для полиметаллических. Крупность обогащаемого материала 50-100% класса –0,074 мм.

Электростатическое обогащение основано на различии в электропроводности минералов.

Кроме того, существуют специальные методы обогащения, к которым относятся:

— декрипитация, основана на способности минералов растрескиваться по плоскостям спайности при сильном нагревании и сильном охлаждении;

— рудоразборка по цвету, блеску, бывает ручная, механическая, автоматизированная; применяется обычно для крупного материала >25 мм;

— радиометрическая сортировка, основана на различной способности минералов испускать, отражать и поглощать те или иные лучи;

— обогащение по трению, основано на различии в коэффициентах трения;

— химическое и бактериальное обогащение, основано на свойствах минералов (например, сульфидов) окисляться и растворяться в сильно кислых растворах. Металл растворяется, и затем его извлекают химико-гидрометаллургическими методами. Присутствие в растворах некоторых типов бактерий интенсифицирует процесс растворения минералов.

Обогатительная фабрика является промежуточным звеном между рудником и металлургическим заводом. Обогатительная фабрика — это сложное сочетание всевозможных машин и аппаратов. Мощность фабрики определяется обычно количеством переработанной руды и бывает, различна от 15 тыс. т до 50 млн. т в год. Крупные фабрики располагаются в нескольких зданиях.

Руда различной крупности (D_max = 1500-2000 мм – характерна для открытых горных работ, D_max = 500-600 мм – характерна для подземных горных работ), поступающая с рудника на обогатительной фабрике проходит различные процессы, которые по своему назначению можно разделить на:

Подготовительные процессы включают, прежде всего, операции уменьшения размеров кусков руды: дробление, измельчение и связанную с ними классификацию руды на грохотах, в классификаторах и гидроциклонах. Конечная крупность измельчения определяется крупностью вкрапленности минералов.

К собственно обогатительным процессам относятся процессы разделения руды и других продуктов по физическим и физико-химическим свойствам минералов, входящих в их состав. К этим процессам относятся гравитационное обогащение, флотация, магнитная и электрическая сепарация и другие процессы.

Большинство процессов обогащения проводится в воде, поэтому на определенной стадии возникает необходимость ее сокращения или удаления, что возможно осуществить с помощью вспомогательных процессов. К вспомогательным процессам относятся операции обезвоживания: сгущение, фильтрация, сушка.

Совокупность и последовательность операций, которым подвергается руда при переработке, составляют схемы обогащения, которые принято изображать графически. Схемы бывают:

— качественные (если не приводятся данные о количестве и качестве продуктов) (рис. 2.3);

— схемы цепи аппаратов (рис. 2.4).

Рис. 2.2 Принципиальная схема обогащения

(отражает только главные особенности технологии)

Рис. 2.3 Качественная схема обогащения

(на качественной схеме представлены операции, продукты обогащения и путь движения их по схеме)

Рис. 2.4 Схема цепи аппаратов

1 – бункер исходной руды; 2, 5, 8, 10 и 11 – конвейеры; 3 и 6 – грохоты; 4 – щековая дробилка; 7 – конусная дробилка; 9 – бункер дробленой руды; 12 – мельница; 13 – спиральный классификатор; 14 – флотационная машина; 15 – сгуститель; 16 – вакуум-фильтр; 17 – сушильный барабан.

источник

Технология обогащения железной руды и концентрата, анализ опыта зарубежных предприятий. Характеристика минерального состава руды, требования к качеству концентрата. Технологический расчет водно-шламовой и качественно-количественной схемы обогащения.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра обогащения полезных ископаемых

ПО КУРСУ «ОСНОВЫ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. ТЕХНОЛОГИЯ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ

Специальность 130405 — Обогащение полезных ископаемых

Основными направлениями при разработке новых технологий обогащения полезных ископаемых являются повышение извлечения полезных компонентов из добываемых руд, увеличение содержания полезного компонента в концентратах, комплексность использования минерального сырья, внедрение более эффективных, менее энергоемких и экологически чистых процессов.

Как бы велики не были запасы природных ресурсов, крайне необходимо учитывать их постепенное сокращение и вовлечение в переработку, в связи с этим, все более бедных по содержанию полезного компонента руд. Исходя из этих условий, предстоит постоянно искать наиболее более рациональные методы добычи полезных ископаемых, разрабатывать и внедрять малоотходную и безотходную технологию обогащения руд.

Повышение эффективности обогащения железных руд является одной из важнейших проблем в области переработки минерального сырья и в значительной мере зависит от совершенства методов и критериев, на основе которых принимаются решения по выбору техники и технологии обогащения.

Процессы магнитного обогащения, основанные на различии магнитных свойств разделяемых компонентов, находят широкое применение для обогащения руд черных, редких и цветных металлов.

Основными объектами магнитного обогащения являются магнетитовые, окисленные железные, сидеритовые, хромитовые и марганцевые руды.

В настоящее время разделение материалов по магнитным свойствам осуществляется главным образом в постоянном магнитном поле. Наряду с магнитными свойствами разделяемых частиц на показатели обогащения оказывают влияние их плотность, крупность, структурно-текстурные характеристики перерабатываемых руд, а также конструктивные особенности магнитных сепараторов.

Минеральный состав Ковдорской руды довольно сложен. Кроме магнетита — окисла железа — в руде содержится апатит, оливин, кальцит, вермикулит, сульфиды и др. минералы. Руды Ковдорского месторождения отличаются высоким содержанием фосфора и серы, а также непостоянством химического состава.

Железные руды месторождения — бедные и подлежат обогащению. Содержание железа варьирует в широких пределах от 15 до 55%, при среднем содержании — 24%. С особенностями основного рудного минерала магнетита связаны трудности, возникающие при обогащении Ковдорских железных руд.

Магнетит Ковдорского месторождения характеризуется пониженным содержанием железа, что обусловлено присутствием в его составе различных примесей. В чистом магнетите, отвечающем формуле Fe3O4, содержится 69% Fe2O3 и 31% FeO, а общее содержание железа составляет 72,4%.

Магнетит в рудах Ковдорского месторождения отличается высоким содержанием различных примесей, суммарное количество которых составляет (в форме окислов) не менее 10-12%. Часть примесей изоморфно растворена в кристаллической решетке минерала и механическим путем не удаляется. Другая — находится в магнетите в виде микровростков шпинели и ильменита, возникших в результате распада твердых растворов. Размеры микровключений обычно настолько малы (0,02-0,03 мм, иногда — менее 0.005 мм), что при измельчении руды невозможно достигнуть полного их раскрытия.

Ковдорский горно-рудный узел расположен в юго-западной части Кольского полуострова. Строение рудной залежи сложное. В ее пределах выделяются следующие основные природно-технологические разновидности (типы) руд:

В настоящее время из этих руд кроме железного концентрата выделяются еще апатитовый и бадделеитовый концентраты.

Сырьем для обогатительного комплекса Ковдорского ГОКа служит смесь комплексных и маложелезистых руд, которые подразделяются на геолого-технологические сорта, отличающиеся вещественным составом, физическими и технологическими свойствами. Руды также неоднородны по структурно-текстурному строению и количественно-минеральному составу.

Главными минералами являются: магнетит Fe3O4 — среднее содержание в руде 41%, апатит Ca5[PO4]3 (OH,F) — 17%, форстерит — 18%, карбонаты — 15%, бадделеит — ZrO2 (его содержание в руде менее 0,2% , но он извлекается в промышленный концентрат) и т.д.

Основные отечественные и зарубежные горно-обогатительные комбинаты перерабатывают бедные магнетитовые руды и получают концентраты высокого качества (65-66% и до 68% по содержанию железа).

Гематитовые крупновкрапленные руды в больших объемах обогащаются только гравитационными методами. Обогащение тонковкрапленных гематитовых руд осуществляется в ограниченных объемах флотационным (США) и обжигмагнитным (Россия) методами. Объем обогащения бурожелезняковых и сидеритовых руд ограничен и сокращается в связи с низким качеством получаемых из них концентратов.

Технология обогащения магнетитовых руд характеризуется применением большого числа стадий магнитной сепарации, что позволяет максимально выводить пустую породу из процесса по мере ее раскрытия.

Тонкая вкрапленность магнетита определяет необходимость применения нескольких (2-3) стадий измельчения для оптимального раскрытия зерен полезного компонента.

На отечественных фабриках, как правило, применяют многостадиальное магнитное обогащение без доводочных операций. Обычное число стадий магнитного обогащения — три, каждая из которых включает от одного до трех приемов. На обогатительных фабриках, оборудованных сепараторами 167-СЭ с прямоточными ваннами, в I и II стадиях мокрого магнитного обогащения применяют перечистку немагнитного продукта. При установке более совершенных сепараторов 209-СЭ или ПБМ-4 перечистки немагнитного продукта, как правило, не требуется.

В последние годы для обогащения железных руд применяются и более сложные схемы: увеличение количества стадий измельчения до четырех и магнитного обогащения до пяти. Подобные схемы мокрого магнитного обогащения применены на обогатительных фабриках ЮГОКа, Ингулецкого ГОКа, СевГОКа, НКГОКа и др.

При обогащении магнетитовых руд широко используются размагничивание, намагничивание и обесшламливание мелко- и тонко измельченных продуктов.

Железные руды и концентраты используются в доменном и в сталеплавильном производствах, а также в специальных процессах, таких, как прямое восстановление железа, порошковая металлургия, производство губчатого железа.

Руды и концентраты, поступающие в доменную плавку, должны удовлетворять требованиям, как по своим физическим свойствам, так и по химическому составу. Из физических свойств имеют значение: пористость, прочность при высоких температурах и крупность.

1. допускается отгрузка концентрата с отклонением по содержанию железа 1,5% в количестве не более 2,0% месячной поставки комбината

3. сроки сушки устанавливаются в зависимости от погодных условий (минусовых температур) и согласовываются с потребителем.

Обогатительная фабрика была введена в эксплуатацию в конце 1962 года. Проектная технологическая схема включает четырехстадиальное дробление, сухую магнитную сепарацию, измельчение магнитной фракции в одну стадию, мокрую магнитную сепарацию и обезвоживание концентрата.

Размещение оборудования предусматривалось в корпусах крупного, среднего и мелкого дробления, обогащения, сопряженном со складом обезвоживания, и в корпусе сушки.

Крупное дробление производится в двухщековых дробилках ЩКД-2100/1500, установленных каскадно с конусными дробилками ККД-990/160. Руда в дробилки подается из приемного бункера пластинчатыми питателями. После крупного дробления она двумя конвейерами транспортируется в корпус среднего и мелкого дробления, в котором установлены две дробилки КСД-2200 и четыре КМД-2200. Перед дробилками КМД-2200 установлены грохоты для выделения готового продукта. Дробленая руда системой конвейеров подается либо в корпус обогащения, либо на склад дробленой руды напольного типа емкостью 60 тыс.т.

Магнитный продукт сепарации направляется на измельчение в шаровые мельницы размером 3,6х4,0 м, работающие в замкнутом цикле с двухспиральными классификаторами диаметром 2400 мм. Пески классификатора возвращаются в мельницу для доизмельчения, а слив самотеком поступает на мокрую магнитную сепарацию. Отвальные мокрые хвосты по лотку направляются на насосную станцию первого подъема, откуда землесосами 12 ГР перекачиваются на станцию второго подъема, затем — в распределительный пульпобак и далее самотеком в хвостохранилище.

Из склада обезвоживания концентрат грейферными кранами подается в погрузочные бункеры, затем системой конвейеров, в зимнее время, в корпус сушки, а в летнее — непосредственно на погрузку. В корпусе сушки установлены три сушильных барабана диаметром 3,5 м и длиной 27 м. Высушенный концентрат системой конвейеров может направляться либо на склад сухого концентрата емкостью 60 тыс.тонн или через перегрузочный узел на погрузку. Проектная схема предусматривает получение концентрата с содержанием железа 62,5% при извлечении 85,5%.

Выбор технологической схемы магнитного обогащения магнетитовых руд производим из схемы обогащения аналогичных руд.

Исследования на обогатимость железистых кварцитов установлено, что технологические показатели обогащения зависят от минерального состава и структурно-текстурных особенностей руды.

В принятую схему для получения кондиционной крупности учитывая, что руды Ковдорского месторождения являются комплексными и из них выделяется кроме железного еще апатитовый и бадделеитовый концентраты, включены две стадии измельчения.

Мельницы устанавливаем последовательно в I стадии для более крупного измельчения, во II стадии — для доизмельчения крупного продукта I стадии до кондиционной крупности.

Работа шаровой мельницы в замкнутом цикле вызвана необходимостью контроля крупности продукта измельчения. Пески непрерывно циркулируют, выходя из цикла только после измельчения до требуемой крупности (до 40% класса -0,071мм).

Для магнитного обогащения в схему включены основная магнитная сепарация, для повышения качества концентрата вводим три перечистки с возвращением промпродукта 2 и 3 перечистки на классификацию. Такая схема обогащения позволит получать концентрат с содержанием в нем железа в = 66,0%. В схеме также предусмотрены операции фильтрации и сгущения чернового концентрата (рис. 1).

При расчете качественно-количественной схемы обогащения определяем для всех продуктов обогащения числовые значения основных технологических показателей (Q, г, в, е).

Мокрая магнитная сепарация 1 стадии, 1 прием

Мокрая магнитная сепарация 1 стадии, 2 прием

Мокрая магнитная сепарация 2 стадии

Мокрая магнитная сепарация 3 стадии

Rn — весовое отношение жидкого к твердому в операции или продукте, численно равное отношению м3 воды на 1 тонну твердого;

Наименование операций и продуктов

С черновым концентратом, W14

2. Справочник по обогащению руд. Обогатительные фабрики. -2-е изд. переработанное и дополненное — М.: Недра, 1984.-405с.

3. Серго Е.Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. Учебник для ВУЗов. — М.: Недра, 1986.-285с.

4. Перов В.А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. Учебное пособие для ВУЗов. — М.: Недра, 1990.-301с.

5. Лукина К.И., Шилаев В.П., Якушкин В.П. Процессы и основное оборудование для обогащения полезных ископаемых. — М.: Издательство МГОУ, 2006.-216 с.

Изучение вещественного состава руды. Выбор и расчет мельниц первой и второй стадий измельчения, гидроциклонов, магнитных сепараторов. Расчет дешламатора для операции обесшламливания. Требования к качеству концентрата. Расчет водно-шламовой схемы.

курсовая работа [120,0 K], добавлен 15.04.2015

Выбор и обоснование схемы измельчения, классификации и обогащения руды. Вычисление выхода продукта и содержания в нем металла. Расчет качественно-количественной и водно-шламовой схемы. Методы контроля технологического процесса средствами автоматизации.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.10.2011

Качественно-количественные операции флотации железной руды. Расчет процесса дробления-грохочения, крупности и выхода продуктов. Показатели обогащения: выход концентратов, хвостов; содержание компонентов. Технологическая эффективность процессов обогащения.

курсовая работа [66,6 K], добавлен 20.12.2014

Технология обогащения железной руды на Гусевогорском месторождении. Расчёт технологии рудоподготовительного цикла, схема и технологический режим дробления. Расчёт основного оборудования обогащения. Модернизация сепараторов 2пбс 90/250а в цехе обогащения.

дипломная работа [11,8 M], добавлен 02.06.2010

Выбор технологической схемы обогащения железной руды. Расчет мощности и выбор типа обогатительного сепаратора. Определение производительности сепараторов для сухой магнитной сепарации с верхним питанием. Технические параметры сепаратора 2ПБС-90/250.

контрольная работа [433,6 K], добавлен 01.06.2014

Построение качественно-количественной схемы подготовительных операций дробления, грохочения железной руды: выбор метода, выход продуктов. Обзор рекомендуемого оборудования. Магнитно-гравитационная технология и флотационное обогащение железной руды.

курсовая работа [67,5 K], добавлен 09.01.2012

Мероприятия по выбору и обоснованию технологии обогащения для заданного сырья, на основе анализа вещественного состава и технологических свойств минералов, входящих в состав исследуемого сырья. Расчет качественно-количественной и водно-шламовой схемы.

дипломная работа [421,6 K], добавлен 01.02.2011

Определение эффективного содержания железа в рудном материале путем расчета расхода концентрата, флюса и топлива на производство агломерата. Оценка стоимости железорудной и «коксовой» частей доменной шихты на базе агломерата из исходной концентрата.

курсовая работа [32,1 K], добавлен 22.11.2012

Способы обогащения руд. Технология флотации: обогащение марганцевых руд, дообогащение железорудных концентратов, извлечение металлов из «хвостов» магнитного и гравитационного обогащений. Технологическая схема обогащения апатит-штаффелитовой руды.

реферат [665,6 K], добавлен 14.11.2010

Изучение свойств руды — сырьевого материала металлургического производства. Характеристика основных способов обогащения руды магнетитом, безводной окисью железа и красным железняком. Методы удаления цинка, серы и мышьяка из состава горной породы.

реферат [13,9 K], добавлен 21.01.2012

источник

образовательных программ и

________________ Л.С. Гребнев

«Технология обогащения полезных ископаемых»

Рекомендуется Минобразованием России для подготовки

дипломированных специалистов по направлению

650600 «Горное дело» специальности 090300 «Обогащение

Цель: Обеспечить специальную подготовку выпускников вузов по технологии переработки, обогащения и комплексного использования полезных ископаемых

· характеристики качества полезных ископаемых и продуктов обогащения;

· технологии комплексной переработки и обогащения основных типов минерального сырья;

· принципы организации и функционирования обогатительных фабрик и производств.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен:

· минерально-сырьевую базу углей, руд, россыпей и строительных горных пород;

· технологические схемы, режимы и особенности подготовки, переработки, обогащения и комплексного использования основных типов сырья;

· организацию производства, контроля и управления процессами и показателями обогащения на обогатительных фабриках.

· выбирать и определять оптимальные режимы ведения технологического процесса с учетом особенностей вещественного состава сырья;

· разрабатывать комплексные технологические процессы и схемы обогащения полезных ископаемых, обеспечивающие малоотходные и экологически чистые технологии;

· проводить сравнительный анализ технологических решений и разрабатывать мероприятия, обеспечивающие повышение эффективности переработки минерального сырья на обогатительных фабриках и производствах.

· составления и использования базы данных для накапливания и переработки производственной и научно-технической информации в области обогащения полезных ископаемых;

· анализа результатов исследований по разработке технологических режимов и схем обогащения различных типов сырья и их экспериментальной проверки;

· грамотного выбора технологии обогащения с учетом особенностей вещественного состава сырья и необходимости комплексного использования при минимальных затратах на обогащение.

Общая трудоемкость дисциплины

другие виды самостоятельной работы

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

Основные типы месторождений полезных ископаемых

Технологические схемы и технологические показатели

Кондиции на минеральное сырье и продукты обогащения

Технология подготовки полезных ископаемых к обогащению

Технология обогащения руд редких, цветных, черных металлов, горно-химического сырья, нерудных полезных ископаемых и углей. Схемы обогащения, безотходные и малоотходные технологии. Комплексное использование сырья

Процессы гидро- и пирометаллургии в схемах обогащения

Организация производства и управления на обогатительных фабриках

Раздел 1. Основные типы месторождений полезных ископаемых

Классификация и характеристика основных промышленных типов полезных ископаемых и месторождений руд черных, цветных, редких, редкоземельных, благородных металлов; горно-химического, индустриального сырья; строительных горных пород и материалов; горючих полезных ископаемых.

Раздел 2. Технологические схемы и технологические показатели

Технологические схемы обогащения – качественно-количественные, водно-шламовые, цепи аппаратов. Схемы стадиальные, селективные, коллективные, развитые стандартные, коллективно-селективные, комбинированные с применением процессов гидро- и пирометаллургии. Технико-экономическая оценка технологических схем обогащения. Расчет схем обогащения на ЭВМ. Критерии эффективности обогащения. Экологическое обеспечение технологии обогащения минерального сырья. Технологический регламент. Влияние вещественного состава руд на показатели обогащения.

Раздел 3. Кондиции на минеральное сырье и продукты обогащения

Промышленная оценка и требования к качеству руд черных, цветных, редких, редкоземельных и благородных металлов, нерудного минерального сырья; коксующихся, энергетических и бурых углей и сланцев, поступающих на обогащение. Особенности производства кокса и требования к качеству угольных концентратов, направляемых на коксование.

Раздел 4. Технология подготовки полезных ископаемых к обогащению

Значение управления качеством полезных ископаемых при их разработке и обогащении. Роль и задачи технологического картирова­ния. Операции и средства усреднения и предконцентрации добываемого сырья и продуктов обогащения. Системы управления качеством сырья, поступающего на переработку и обогащение. Схемы дробления и измельчения.

Раздел 5. Технология обогащения руд редких, цветных, черных металлов, горно-химического сырья, нерудных полезных ископаемых и углей. Схемы обогащения, безотходные и малоотходные технологии. Комплексное использование сырья

Технология переработки и обогащения руд цветных металлов

Качественная и технологическая характеристика основных типов руд цветных металлов. Требования к качеству концентратов и комплексности использования сырья. Кондиции на руды и концентраты. Технологические схемы и режимы рудоподготовки и обогащения медных, медно-цинковых, полиметаллических и медно-никелевых руд. Роль комбинированных схем при безотходной переработке руд цветных металлов, экономическая эффективность комплексного их использования.

Технология переработки и обогащения руд и россыпей редких и благородных металлов

Качественная и технологическая характеристика основных типов руд и россыпей редких и благородных металлов. Кондиции на руды, россыпи и концентраты. Технологические схемы и режимы переработки и обогащения оловянных, титан-циркониевых, литиевых, бериллевых, тантало-ниобиевых, молибденовых, вольфрамовых, золотосодержащих и редкоземельных руд и россыпей. Экономическая эффективность переработки, обогащения и комплексного использования руд и россыпей редких и благородных металлов.

Технология переработки и обогащения алмазосодержащих руд и россыпей

Характеристика основных типов алмазосодержащих руд, россыпей и алмазов. Технологические схемы и режимы извлечения алмазов из руд, россыпей и черновых концентратов. Сортировка алмазов. Комплексность использования сырья. Технико-экономические показатели.

Технология переработки и обогащения руд черных металлов

Качественная и технологическая характеристика основных типов руд черных металлов. Кондиции на руды и концентраты черных металлов. Технологические схемы и режимы рудоподготовки и обогащения железных, марганцевых и хромовых руд. Комбинированная и обжиго-магнитная технология переработки окисленных кварцитов. Экономическая эффективность обогащения и комплексность использования руд черных металлов.

Технология переработки и обогащения горно-химического сырья

Характеристика основных типов горно-химического сырья. Кондиции на руды и требования к качеству концентратов. Технологические схемы и режимы переработки и обогащения апатитовых, фосфоритовых, серных, калийных и борных руд. Комплексность использования и экономическая эффективность переработки и обогащения горно-химического сырья.

Технология переработки и обогащения индустриального сырья

Характеристика основных типов сырья и требования к качеству концентратов. Технологические схемы и режимы переработки, обогащения сырья и получения асбестовых. тальковых, слюдовых, вермикулитовых, графитовых, флюоритовых, баритовых, каолиновых, кварцевых и полевошпатовых концентратов. Комплексность использования сырья и технико-экономические показатели его переработки и обогащения.

Технология переработки и обогащения строительных горных пород и материалов

Требования к качеству гравия, щебня, песка, цементного сырья, извести, гипса и других строительных материалов. ГОСТы, общие требования и методы испытания. Качественная характеристика строительных горных пород, материалов. Технологические схемы переработки и обогащения.

Экономическая эффективность переработки строительных горных пород.

Технология переработки и обогащения углей

Качественная характеристика и технологическая классификация углей основных бассейнов. Требования к качеству добываемых углей, продуктов их переработки и обогащения. Стандарты по видам потребления для основных бассейнов и технические условия. Технологические схемы и режимы переработки и обогащения коксующихся, энергетических углей и горючих сланцев. Взаимоувязка технологии переработ­ки и обогащения углей с технологией и комплексной механизацией их разработки при селективной и валовой выемке. Экономическая эффективность обогащения и комплексного использования углей.

Раздел 6. Процессы гидро- и пирометаллургии в схемах обогащения

Комбинированные методы гидрометаллургии и обогащения окисленных и смешанных руд цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов. Цементация. Метод В.Я. Мостовича. Сорбционный и экстракционный процессы. Процесс «Анаконда – Арбитр».

Комбинированные процессы: «выщелачивание – цементация – магнитная сепарация», «выщелачивание – осаждение флотация» и «сеграгация – флотация», бактериально-химическое обогащение труднообогатимых и бедных медных руд. Применение автоклавного выщелачивания в комбинированных схемах переработки медно-цинковых руд и коллективных концентратов. Комбинированное флотационно-металлургические схемы переработки труднообогатимых свинецсодержащих руд с применением процессов выщелачивания и осаждения.

Переработка никельсодержащих пирротиновых концентратов. Гидрометаллургические процессы переработки урановых руд и первичных концентратов.

Технология цианирования золотосодержащих руд. Кучное и бактериальное выщелачивание; перспективы использования нетоксичных растворителей золота. Охрана окружающей среды.

Раздел 7. Организация производства и управление на обогатительных фабриках

Обогатительные фабрики, их классификация по обогащаемому сырью и основному процессу обогащения. Особенности размещения оборудования, зданий, сооружений. Выбор местоположения относительно рудника и потребителей продукции.

Опробование, контроль и управление процессами переработки и обогащения полезных ископаемых. АСУТП.

Организация производства и технико-экономические показатели обогащения.

Принципы организации, охрана труда и техника безопасности на обогатительных фабриках и установках. Основные технико-экономические показатели обогащения и работы обогатительных фабрик при переработке различных типов полезных ископаемых. Перспективы совершенствования переработки, обогащения и рациональной увязки их с технологией разработки месторождений полезных ископаемых.

источник

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, совокупность процессов и методов первичной переработки твердого минер. сырья (руд, углей, горючих сланцев) с целью получения конечных товарных продуктов (асбест, графит, известняк и др.) или продуктов, пригодных для послед. технически возможной и экономически целесообразной хим., метал-лургич. либо иной переработки. При обогащении полезных ископаемых структура, хим. состав или агрегатное состояние минералов либо др. компонентов не изменяются, а происходит отделение (или взаимное разделение) всех полезных компонентов от пустой породы — горной массы, не представляющей практич. ценности. В результате обогащения получают один или неск. (напр., при переработке апатито-нефелиновых либо полиметаллич. руд) к о н ц е н т р а т о в, содержащих осн. массу полезных составляющих, и отходы-т. наз. х в о с т ы, включающие большую часть пустой породы. обогащение производят на обогатит. фабриках или в спец. цехах.

Осн. показатели обогащения (%): выход концентратов и хвостов; кондиционное (соответствующее требованиям дальнейших технол. переделов) содержание полезных компонентов и вредных примесей; степень извлечения (или просто извлечение) целевых продуктов в концентрат.

О богащение существует с древнейших времен как способ извлечения золота путем промывки золотоносных песков и подготовки руд к плавке. Первая в России обогатит. фабрика для извлечения золота была построена на Урале (1760). Описание ряда процессов и методов обогащения приведено в труде М. В. Ломоносова «Первые основания металлургии или рудных дел» (1763). Его современники И. И. Ползунов, К. Д. Фролов и В. А. Кулибин построили неск. механизир. обогатит. фабрик, оборудованных оригинальными машинами для промывки руд. В 19 в. возникли новые процессы и методы обогащения. Дальнейшее развитие в мире оно получило в первой половине 20 в. До 1917 в России работало всего ок. 20 небольших обогатит. фабрик. Сейчас в СССР функционируют сотни фабрик, перерабатывающих разные руды.

Причины возникновения и развития обогащения обусловлены тем, что минер. сырье обычно встречается в виде, исключающем возможность его непосредств. использования вследствие недостаточно высокого содержания полезных компонентов или наличия вредных примесей. Так, среднее содержание Р 2 О 5 в фосфоритах составляет 13% по массе, тогда как в получаемой из них фосфоритной муке оно должно быть не менее 20%, а в концентратах, к-рые

Рис.1. Схема обогащеняя минерального сырья.

Необходимы ДЛЯ переработкив фосфорную к-ту,-24-28% при строго регламентир. кол-ве примесей (не более 2,5% MgO и др.). Наиб. содержание ценного компонента (в расчете на данный элемент), достигаемое в концентрате, зависит от того, в виде какого хим. соед. этот компонент входит в состав обогащаемого. Напр., медные концентраты можно получить более богатыми медью, если они содержат халькозин Cu 2 S (79,7% Сu), чем в случае халькопирита CuFeS 2 (34% Сu) и т.д.

О богащение осуществляется с помощью ряда последовательных подготовит., осн. и вспомогат. операций. Все эти операции составляют т. наз. схему обогащения (рис. 1), к-рая выбирается преим. в зависимости от минер. состава сырья и содержания в нем полезных компонентов.

Подготовительные операции (рудоподготовка)

Измельчение. В большинстве случаев-это основная и часто наиб. энергоемкая операция, предназначенная для разрушения до требуемых размеров сырья, а также для раскрытия взаимно сросшихся агрегатов (зерен) и образования частиц отдельных минералов. Грубое измельчение, или д р о б л е н и е, крупных кусков руды проводят в щековых, конусных или валковых дробилках; макс. размер кусков 12-18, иногда 2-4 мм. Тонкое измельчение, или п о м о л, сырья осуществляют в мельницах стержневых, шаровых или самоизмельчения, при этом макс. размер частиц достигает 0,7-0,04 мм, иногда (напр., при обогащении сильвинитовых руд) 1 мм. Для получения продуктов размером частиц менее 0,3 мм применяют измельчение в цикле мельница — классификатор. Чтобы «не дробить ничего лишнего» и обеспечить необходимую степень раскрытия структурных компонентов (минералов), дробление и помол сочетают соотв. с грохочением и классификацией гидравлической.

Промывка. Нек-рые руды обязательно подвергают т. наз. первичному обогащению, или промывке, под к-рой понимают мех. дезинтегрирование в воде смеси руды с глинистым и глауко-нитовым дисперсным материалом, обволакивающим и цементирующим отдельные куски полезного минерала, с послед. выделением дисперсного материала. Так, из фосфоритов Егорьевского месторождения (Московская область) промывкой получают концентрат, пригодный для приготовления кондиционной фосфоритной муки. Для промывки руд применяют т. наз. бутары (барабанные грохоты, скрубберы, корытные мойки, а также спиральные и башенные классификаторы).

Термическая обработка. Подготовит. операцией служит также обжиг, осуществляемый для изменения физ. св-в и хим. состава минер. сырья, перевода его полезных компонентов в извлекаемую форму и удаления вредных примесей. Обжиг заключается в нагревании руд до определенной т-ры, зависящей от их вида и св-в, а также от целей обогащения. Переработка сырья с применением обжига наиб. перспективна для труднообогатимых руд, напр. фосфоритов с низким содержанием Р 2 О 5 и высоким содержанием тонковкрапленных примесей. В ряде случаев обжиг является самостоят. обогатит. операцией, наз. т е р м о х и м и ч е с к и м обогащением (подробнее о видах обжига и используемом для его проведения оборудовании см. Печи).

Основные операции (разделение и концентрированно полезных компонентов)

Собственно обогащение базируется на использовании прир. или искусственно создаваемых различий в физ. и физ.-хим. св-вах минералов либо др. компонентов. Ниже рассмотрены наиб. часто применяемые методы их разделения (сепарации) и концснтрирования.

Рудоразборка (сортировка) используется для отделения кусков руды или угля от породы благодаря их разному цвету и блеску. Ее производят либо вручную (напр., при добыче драгоценных камней) отбором кусков обычно размером не менее 50 мм, редко до 25 мм на ленте конвейера, либо с помощью автоматич. аппаратов. Различия в естественной и наведенной радиоактивности минералов используют при радиометрическом обогащении (см. ниже).

источник

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ (а. beneficiation, cleaning, соncentration, dressing, enrichment, preparation, separation, washing; н. Rohstoffaufbereitung; ф. preparation des mineraux utiles, enrichissement des mineraux utiles, traitement des mineraux utiles, lavage des mineraux utiles, соncentration des mineraux utiles; и. beneficio de fosiles utiles, соncentracion de minerales, separacion de fosiles utiles, enriquecimiento de fociles utiles, elaboracion de minerales, tratamiento de minerales, preparacion de fosiles utiles) — совокупность процессов и методов концентрации минералов при первичной переработке твёрдых полезных ископаемых. При обгащении полезных ископаемых возможно получение как окончательных товарных продуктов (известняк, асбест, графит и др.), так и концентратов, пригодных для дальнейшей технически возможной и экономически целесообразной химической или металлургической переработки. Обогащение полезных ископаемых — важнейшее промежуточное звено между добычей полезных ископаемых и их использованием. В основе теории обогащения полезных ископаемых лежит анализ свойств минералов и их взаимодействий в процессах разделения — минералургия. Обогащение полезных ископаемых позволяет использовать комплексные и бедные руды; удешевить добычу полезных ископаемых применением высокопроизводительных способов сплошной выемки из массива, снизить транспортные расходы, т.к. часто перевозятся только концентраты, а не вся масса добытого сырья.

Обогащение полезных ископаемых существует с глубокой древности как способ извлечения золота путём промывки золотоносных песков и как операция подготовки руд к плавке (см. горное дело).

В России зарождение обогащения полезных ископаемых связано с выделением золота из руд. В 1760 на р. Исети построена первая обогатительная фабрика для извлечения золота. В 1763 М. В. Ломоносовым в труде «Первые основания металлургии или рудных дел» дано описание обогатительных процессов. Его современники И. И. Ползунов, К. Д. Фролов построили несколько механизированных (с приводом от водяных колёс) обогатительных фабрик, оборудованных оригинальными машинами для промывки руд. В 19 в. возникли магнитные и электростатические обогащения полезных ископаемых, а затем флотация (об истории разных способов обогащения полезных ископаемых см. в соответствующих статьях).

В зависимости от минерального состава и содержания полезных минералов, размеров вкраплений определяется обогатимость полезных ископаемых и выбирается схема обогащения полезных ископаемых, которая состоит из ряда последовательных процессов. Самая общая схема обогащения полезных ископаемых включает «разъединение» минералов, т.е. высвобождение их из сростков, что достигается дроблением и измельчением полезных ископаемых и «разделения» минералов собственно процессами обогащения. Обычно вначале проводится рудоподготовка, которая состоит из дробления, грохочения, а также усреднения материала. Дробление проводится в несколько стадий, между которыми можно выделять готовый продукт. Дроблёный продукт может подвергаться предварительному обогащению в тяжёлых средах или методами радиометрии, сортировки для удаления разубоживающих пород. Измельчение проводится для раскрытия руды, после которого минералы концентрируются гравитацией, магнитным обогащением или флотацией. Мельницы работают в цикле с классификатором для выделения продуктов нужной крупности.

К обогащению полезных ископаемых относятся различные методы разделения минералов по физическим свойствам: прочности, форме, плотности, магнитной восприимчивости, электропроводности, смачиваемости, адсорбционной способности, поверхностной активности, но без изменения их агрегатно-фазового состояния, химического состава, кристаллохимической структуры.

При разной плотности разделяемых минералов применяются многообразные методы гравитационного обогащения, использующие различие в скорости движения частиц в водной или воздушной среде под действием гравитационных или центробежных сил. К этим методам относятся: отсадка, обогащение в тяжёлых средах, концентрация на столах (см. концентрационный стол), обогащение на шлюзах. Различие в физико-химических свойствах поверхностей разделяемых минералов лежит в основе флотации. Если минералы обладают различной магнитной восприимчивостью, то их разделяют магнитной сепарацией. При различии в электрических свойствах (электрической проводимости, диэлектрической проницаемости, способности заряжаться при трении) минералы разделяют электрической сепарацией.

Различие зёрен минералов по крупности, форме, хрупкости и коэффициенту трения позволяет разделить их по этим признакам. Наиболее распространены гравитационные, флотационные и магнитные методы. При наличии в полезных ископаемых загрязняющих примесей (главным образом глинистых) в схему обогащения включают промывку. Разделение минералов может осуществляться по нескольким свойствам путём применения различных комбинаций процессов в одном аппарате (комбинированный процесс) или в ряде последовательно расположенных аппаратов (комбинированная технологическая схема). Комбинированные обогатительные схемы включают обычно в качестве первичного процесса гравитационные, а затем магнитные или флотационные. Такие схемы типичны для смешанных железных (гравитационно-магнитная), марганцевых (гравитационно-флотационная) и редкометальных руд (гравитационно-магнитная).

К наиболее распространённым комбинированным обогатительным процессам относятся флотогравитационные: флотация на концентрационных столах (отделение крупных сульфидов от касситерита), флотоотсадка (обогащение редкометалльных руд). Известны также магнитогидродинамическая и магнитогидростатическая сепарация, классификация в магнитном поле, флотация в магнитном поле.

Если обогатительными методами или их комбинацией не удаётся получить кондиционные концентраты, применяется комбинация с различными видами доводок гидрометаллургии. Доводка проводится выщелачиванием вредных компонентов из концентратов, например фосфора или кремнезёма из железных, марганцевых, вольфрамовых концентратов. Удаление вредных компонентов возможно также термической обработкой. Например, обжигом карбонатитовых руд можно существенно повысить концентрацию полезных компонентов за счёт удаления CO₂. Обжиг позволяет изменить магнитные свойства минералов (магнетизирующий обжиг окисленных железных руд) для последующей магнитной сепарации. Известны примеры применения обжига для изменения флотируемости минералов (фосфориты). Специфическая схема, включающая пирометаллургию и флотацию, используется при переработке медно-никелевых руд: они плавятся на медно-никелевый файнштейн, состоящий из искусственных сульфидных минералов, который затем измельчается и разделяется флотацией на медный и никелевый продукты. Другой оригинальной схемой переработки медно-никелевых руд является коллективно-селективная флотация с получением никельпирротиновых концентратов, которые подвергаются автоклавно-окислительному выщелачиванию с последующей флотацией серы и сульфидов.

К комбинированным обогатительно-гидрометаллургическим процессам относятся ионная флотация, электрофлотация, процесс Мостовича. В результате обогащения полезных ископаемых получают один или несколько концентратов и отходы — хвосты. Полученные в результате применения мокрых методов обогащения полезных ископаемых концентраты подвергаются обезвоживанию. Крупнозернистые продукты обычно обезвоживают на грохотах и дренированием с последующей сушкой. Мелкозернистые продукты вначале сгущают (см. сгущение), затем фильтруют и сушат.

Обогащение полезных ископаемых позволяет существенно увеличить концентрацию ценных компонентов. Содержание тяжёлых цветных металлов меди, свинца, цинка в рудах составляет 0,3-2%, а получаемых концентратов 20-70%. Концентрация молибдена увеличивается от 0,1 — 0,05% до 47-50%, вольфрама — от 0,1-0,2 до 45-65%, зольность угля снижается от 20-35 до 8-15%. В задачу обогащения полезных ископаемых входит также удаление вредных примесей минералов (мышьяк, сера, кремний и др.). Извлечение ценных компонентов в концентрат в процессах обогащения полезных ископаемых от 60 до 95%.

Главные направления развития обогащения полезных ископаемых: совершенствование отдельных процессов обогащения и применение комбинированных схем с целью максимального повышения качества концентратов и извлечения полезных компонентов из руд; увеличение производительности отдельных предприятий путём интенсификации процессов и укрупнения оборудования; повышение комплексности использования полезных ископаемых с извлечением из них ценных компонентов и утилизацией отходов (чаще всего для производства строительных материалов); автоматизация производства. Одна из важных задач — сведение к минимуму загрязнения окружающей среды за счёт использования оборотной воды и более широкого применения сухих методов обогащения. Масштаб использования полезных ископаемых непрерывно возрастает, а качество руд систематически ухудшается. Снижается содержание в рудах полезных минералов, ухудшается их обогатимость, возрастает зольность углей. Всё это предопределяет дальнейшее увеличение роли обогащения полезных ископаемых в промышленности.

источник