Надо Знать

добавить знаний



Обогащение полезных ископаемых



План:


Введение

Обогащение полезных ископаемых - совокупность процессов первичной обработки минерального сырья, которые имеют своей целью отделение всех ценных минералов от пустой породы, а также взаимное разделение ценных минералов.


1. Общая информация

При обогащении возможно получение как конечных товарных продуктов ( известняк, асбест, графит и др.)., так и концентратов, пригодных для дальнейшей химической или металлургической переработки. Обогащение - важнейшее промежуточное звено между добычей полезных ископаемых и их использованием. В основе теории обогащения лежит анализ свойств минералов и их взаимодействий в процессах разделения - минералургия.

Обогащение позволяет существенно увеличить концентрацию ценных компонентов. Содержание тяжелых цветных металлов меди, свинца, цинка в рудах составляет 0,3-2%, а в их концентратах - 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 25-35% до 2-15%. В задачу обогащения входит также изъятие вредных примесей минералов ( мышьяк, сера, кремний и др.). Извлечения ценных компонентов в концентрат в процессах обогащения составляет от 60 до 95%.

Операции обработки, которым подвергают в фабрике горную массу, подразделяют на: основные (собственно обогатительные) подготовительные и вспомогательные.

Все существующие методы обогащения основаны на различии в физических или физико-химических свойствах отдельных компонентов полезного ископаемого. Существует гравитационное, магнитное, электростатическое, флотационное, бактериальное и др..


2. Технологический эффект обогащения

Обогащение полезных ископаемых обеспечивает дальнейшее эффективное металлургическую, химическую и другую их переработку. Кроме того, предварительное обогащение полезных ископаемых позволяет

  • увеличить промышленные запасы минерального сырья за счет использования месторождений бедных полезных ископаемых с низким содержанием полезных компонентов;
  • повысить производительность труда на горных предприятиях и снизить стоимость руды, добываемой за счет механизации горных работ и сплошной выемки полезного ископаемого вместо выборочной;
  • повысить технико-экономические показатели металлургических и химических предприятий при переработке обогащенного сырья за счет снижения расхода топлива, электроэнергии, флюсов, химических реактивов, улучшения качества готовых продуктов и снижение потерь полезных компонентов с отходами;
  • осуществить комплексное использование полезных ископаемых, потому что предварительное обогащение позволяет удалить из него не только основные полезные компоненты, но и сопутствующие, содержащихся в малых количествах;
  • снизить затраты на транспортировку до потребителей более богатых продуктов, а не всего объема добытой горной массы, содержащей полезное ископаемое;
  • выделить из минерального сырья вредные примеси, что при дальнейшей его переработке могут ухудшать качество конечной продукции, загрязнять окружающую среду и угрожать здоровью людей.

Переработка полезных ископаемых осуществляется на обогатительных фабриках, что сегодня представляют собой мощные высокомеханизированные предприятия со сложными технологическими процессами.


3. Классификация процессов обогащения

Переработка полезных ископаемых на обогатительных фабриках включает ряд последовательных операций, в результате которых достигается отделение полезных компонентов от примесей. По своему назначению процессы переработки полезных ископаемых разделяют на подготовительные, основные (обогатительные) и вспомогательные (заключительные).

3.1. Подготовительные процессы

Подготовительные процессы предназначены для раскрытия или открытие зерен полезных компонентов (минералов), входящих в состав полезного ископаемого, и разделения ее на классы крупности, удовлетворяющих технологические требования последующих процессов обогащения. К подготовительным относят процессы дробления, измельчения, грохочения и классификации.

Дробление и измельчение - технологическая операция и процесс разрушения и уменьшения размеров кусков минерального сырья (полезного ископаемого) под действием внешних механических, тепловых, электрических сил, направленных на преодоление внутренних сил сцепления, связывающие между собой частицы твердого тела.

Дробление и измельчение за физикой процесса не имеют между собой принципиальных различий. Условно принято считать, что при дроблении получают продукты крупнее 5 мм, а при измельчении - мелкие 5 мм. Размер максимальных зерен, к которому необходимо раздробить или измельчить полезное ископаемое при ее подготовке к обогащению, зависит от размера включений основных компонентов, входящих в состав полезного ископаемого, и от технических возможностей оборудования, на котором предусмотрена следующая переработка дробленого (измельченного) продукта.

Раскрытие зерен полезных компонентов - дробление или (и) измельчения сростков до полного освобождения зерен полезного компонента и получения механической смеси зерен полезного компонента и пустой породы (микста). Открытие зерен полезных компонентов - дробление или (и) измельчения сростков к высвобождению части поверхности полезного компонента, обеспечивающего доступ к нему реагента.

Грохочения и классификация применяются с целью разделения полезного ископаемого на продукты различной крупности - классы крупности. Грохочения осуществляется рассевом полезного ископаемого на решетах и ​​ситах с калиброванными отверстиями на мелкий (пидрешитний) продукт и крупный (надрешетного). Грохочения применяется для разделения полезных ископаемых по крупности на просеивающих (просеивая) поверхностях, с размерами отверстий от долей миллиметра до нескольких сотен миллиметров.

Классификация материала по крупности осуществляется в водной или воздушной среде и базируется на использовании различия в скоростях осаждения частиц различной крупности. Крупные частицы осаждаются быстрее и концентрируются в нижней части классификатора, мелкие частицы осаждаются медленнее и выносятся из аппарата водным или воздушным потоком. Получаемые при классификации крупные продукты называются песками, а мелкие - сливом (при гидравлической классификации) или тонким продуктом (при пневмокласификации). Классификация применяется для разделения мелких и тонких продуктов по зерну размером не более 1 мм.


3.2. Основные (обогатительные) процессы

Основные (обогатительные) процессы предназначены для разделения исходного минерального сырья с распростертыми или открытыми зернами полезного компонента на соответствующие продукты. В результате основных процессов полезные компоненты выделяют в виде концентратов, а породные минералы удаляют в виде отходов, которые направляются в отвал. В процессах обогащения используют различия минералов полезного компонента и пустой породы в плотности, магнитной восприимчивости, смачиваемости, электропроводности, крупности, форме зерен, химических свойствах и др..

Различия в плотности минеральных зерен используются при обогащении полезных ископаемых гравитационным методом. Его широко применяют при обогащении угля, руд и нерудного сырья.

Магнитное обогащение полезных ископаемых основывается на неодинаковом влиянии магнитного поля на минеральные частицы с разной магнитной восприимчивостью и коэрцитивной силой. Магнитным способом, используя магнитные сепараторы, обогащают железные, марганцевые, титановые, вольфра-языке и другие руды. Кроме того, выделяют железистые примеси из графитовых, тальковых и других полезных ископаемых, применяют для регенерации магнетитовых суспензий.

Различия в смачиваемости компонентов водой используется при обогащении полезных ископаемых флотационным методом. Особенностью флотационного метода является возможность искусственного регулирования смачиваемости и разделение очень тонких минеральных зерен. Благодаря этим особенностям флотационный метод является одним из наиболее универсальных, он применяется для обогащения различных тонковкраплених полезных ископаемых.

Различия в смачиваемости компонентов используется также в ряде специальных процессов обогащения гидрофобных полезных ископаемых - масляной агломерации, масляной грануляции, полимерной (латексной) и масляной флокуляции подобное.

Полезные ископаемые, компоненты которых имеют различия по электропроводности или обладают способностью под действием тех или иных факторов получать различные по величине и знаку электрические заряды, могут обогащаться методом электрической сепарации. В таких полезных ископаемых относятся апатитовые, вольфрамовые, оловянные и другие руды.

Обогащение по крупности используется в тех случаях, когда полезные компоненты представлены более крупными или, наоборот, более мелкими зернами по сравнению с зернами пустой породы. В россыпях полезные компоненты находятся в виде мелких частиц, поэтому выделение крупных классов позволяет избавиться от значительной части породных примесей.

Различия в форме зерен и коэффициенте трения позволяет отделить плоские чешуйчатые частицы слюды или волокнистые агрегаты асбеста от частиц породы, имеющие округлую форму. При движении по наклонной плоскости плоские и волокнистые частицы скользят, а округлые зерна скатываются вниз. Коэффициент трения качения всегда меньше коэффициента трения скольжения, поэтому плоские и округлые частицы движутся по наклонной плоскости с разной скоростью и по разным траекториям, что создает условия для их разделения.

Различия в оптических свойствах компонентов используются при обогащении полезных ископаемых методом фотометрической сепарации. Этим методом осуществляется механическая рудорозбирка зерен, имеющих разный цвет и блеск (напр., зерен алмазов от зерен пустой породы). Различия в адгезионных и сорбционных свойствах минералов полезного компонента и пустой породы лежит в основе адгезионного и сорбционного обогащения золота и адгезионного обогащения алмазов (методы относятся к специальным).

Различные свойства компонент полезного ископаемого взаимодействовать с химическими реагентами, бактериями и (или) их метаболиты обуславливает принцип действия химического и бактериального выщелачивания ряда полезных ископаемых (золото, медь, никель и др.).

Различная растворимость минералов лежит в основе современных комплексных (совмещенных) процессов типа "добыча-обогащение" (скважинное растворения солей с последующим выпариванием раствора).

Применение того или иного метода обогащения зависит от минерального состава полезных ископаемых, физических и химических свойств компонентов, которые разделяют.


3.3. Заключительные операции

Заключительные операции в схемах переработки полезных ископаемых предназначены, как правило, для снижения их влажности до кондиционной, а также для регенерации оборотных вод обогатительной фабрики. Основные процессы - сгущение пульпы, обезвоживания и сушки продуктов обогащения. Выбор метода обезвоживания зависит от характеристики материала обезвоживается (начальной влажности, гранулометрического и минералогического составов) и требований к конечной влажности. Часто необходимой конечной влажности трудно достичь за одну стадию, поэтому на практике для некоторых продуктов обогащения используют операции обезвоживания различными методами в несколько стадий.

Для обезвоживания продуктов обогащения используют методы дренирования (грохоты, элеваторы), центрифугирование (фильтрующие, отсадочные и комбинированные центрифуги), сгущения (загустители, гидроциклоны), фильтрование (вакуум-фильтры, фильтр-прессы) и термической сушки.

Кроме технологических процессов, для нормального функционирования обогатительной фабрики должны быть предусмотрены процессы производственного обслуживания: внутрицеховой транспорт полезного ископаемого и продуктов ее переработки, поставки фабрики водой, электроэнергией, теплом, технологический контроль качества сырья и продуктов переработки.


4. Основные методы обогащения полезных ископаемых

По виду среды, в котором осуществляют обогащения, различают обогащения:

Гравитационные методы обогащения основаны на различии в плотности, крупности и скорости движения кусков породы в водном или воздушной среде. При разделении в тяжелых средах преимущественное значение имеет разница в плотности разделяемых компонентов.

Для обогащения мельчайших частиц применяют метод флотации, основанный на разнице в поверхностных свойствах компонентов разделяемой (избирательной смачиваемости водой, прилипании частиц минерального сырья до пузырьков воздуха).

В подготовительных операций обработки относят операции грохочения и измельчения. Грохочения цель разделение материала на различные классы по крупности кусков. Дробление производят с целью лучшего подготовки перед обогащением, а также для получения готовой продукции заданного состава по крупности.

К вспомогательным операциям относят обеспыливания, обесшламливание и обезвоживания.


5. Продукты обогащения полезных ископаемых

В результате обогащения полезное ископаемое разделяется на несколько продуктов: концентрат (один или несколько) и отходы. Кроме того, в процессе обогащения могут быть получены промежуточные продукты.

Концентраты - продукты обогащения, в которых сосредоточено основное количество ценного компонента. Концентраты по сравнению с обогащаемого материала характеризуются значительно более высоким содержанием полезных компонентов и более низким содержанием пустой (пустой) породы и вредных примесей.

Отходы - продукты обогащения, в которых сосредоточено основное количество пустой породы, вредных примесей и небольшая (остаточная) количество полезных компонентов.

Промежуточные продукты (промпродукта) - это механическая смесь сростков с распростертыми зернами полезных компонентов и пустой породы. Промпродукт характеризуются низким по сравнению с концентратами и выше по сравнению с отходами содержанием полезных компонентов.

Качество полезных ископаемых и продуктов обогащения определяется содержанием ценного компонента, примесей, сопутствующих элементов, а также влажности и крупности.


6. ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ИДЕАЛЬНОЕ

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ИДЕАЛЬНОЕ (ИДЕАЛЬНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ) ( рус. обогащение полезных ископаемых идеальное (идеальное разделение), англ. ideal mineral processing (mineral preparation, beneficiation, cleaning, concentration, dressing, enrichment, preparation, separation, washing) нем. ideale Aufbereitung f der Bodenschtze pl) - процесс разделения минеральной смеси на компоненты, при котором полностью отсутствует засорение каждого продукта сторонними для него частицами. Эффективность идеального обогащения полезных ископаемых составляет 100% по любому критерию.


7. ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ЧАСТИЧНО

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ частичный, ( рус. обогащение полезных ископаемых частичное , англ. partial beneficiation , нем. Teilaufbereitung f ) - Обогащение отдельного класса крупности к.к., или выделение легче отделяемой части загрязняющих примесей из исходного продукта с целью повышения концентрации в нем полезного компонента. Применяется, напр., Для снижения зольности неклассифицированные энергетического угля путем выделения и обогащения крупного класса с последующим смешиванием полученного концентрата и мелкого необогащенного отсева.


8. ПОТЕРИ полезных ископаемых при обогащении

Количество пригодных для использования полезного компонента теряется с отходами обогащения вследствие несовершенства процесса или нарушения технологического режима. Установлены допустимые нормы взаемозасмичення продуктов обогащения для различных технологических процессов, в частности, обогащения угля. Допустимый процент потерь к.к. сбрасывается с баланса продуктов обогащения для покрытия разногласий при учете массы влаги, выноса полезных ископаемых с дымовыми газами сушилок, механических потерь и т.д..


9. ГРАНИЦА ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

ГРАНИЦА ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ - наименьший и наибольший размеры частиц руды, угля и др., эффективно обогащаемых в обогатительной машине.

10. ГЛУБИНА ОБОГАЩЕНИЕ

ГЛУБИНА ОБОГАЩЕНИЕ - нижняя граница крупности материала, подлежащего обогащению. При обогащении угля применяются технологические схемы с Г.З. 13; 6; 1; 0,5 и 0. Соответственно выделяется необогащенный отсев крупностью 0-13 или 0-6 мм, или шлам крупностью 0-1 или 0-0,5 мм. Г.З. 0 мм означает, что все классы крупности подлежат обогащению.

См.. также


Источники


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам