Вміст корисного компонента

у деяких рудах й їхніх концентратах (в %)

	Руда	Концентрат
Залізо	30-40	46-70
Марганець	15-25	30-55
Свинець	1-3	30-70
Цинк	1-4	40-53
Мідь	0. 4-1.5	10-45
Олово	0. 1-1.0	40-60
Молібден	0. 06-0.5	47-50
Вольфрам	0. 05-0.2	60-65

Збагачення - сукупність технологічних процесів механічної обробки руди на збагачувальних підприємствах для виділення з неї рудних мінералів і підвищення концентрації корисних компонентів. Хімічний склад компонентів руди при цьому не змінюється (за винятком деяких випадків).

Технології збагачення корисних копалин засновані на використанні відмінностей у фізичних і фізико-хімічних властивостях мінералів.

Основні методи збагачення:

- гравітаційні - відмінність у густині мінералів;

- флотація - відмінність у змочуваності й властивостях поверхні мінералів;

- флотогравітаційні - відмінність у змочуваності й густині;

- магнітна сепарація - відмінність у магнітній сприйнятли-вості;

- електрична сепарація - відмінність в електричних власти-востях;

- радіометричні - відмінність в інтенсивності радіоактив-них й інших природних і наведених випромінювань;

- збагачення по тертю - по різниці коефіцієнтів тертя;

- збагачення за пружністю - по різниці в пружності.

Найпоширенішими є флотаційні, гравітаційні, електромагнітні й електричні методи.

При збагаченні складної мінеральної сировини застосовуються металургійні, гідрометалургійні й хімічні процеси, що змінюють хімічний склад мінералів, які входять до складу сировини.

У результаті збагачення одержують:

- концентрат з переважним вмістом у ньому рудного мінералу;

- хвости, що складаються в основному з порожньої породи;

- проміжний продукт (промпродукт) із переважаючим вмістом зростків рудних і нерудних мінералів.

Технологічні процеси збагачення діляться на підготовчі, основні й допоміжні.

Метою підготовчих процесів є підготовка сировини до наступного збагачення з урахуванням можливості застосування тих або інших методів збагачення або безпосереднього його використання в народному господарстві.

До підготовчих процесів відносяться:

- процеси усереднення якості (підвищення однорідно-сті) вихідної мінеральної сировини, що надходить на збагачення. Потреба в ньому виникає у випадках, коли коливання вмісту будь-якого компонента в добутій руді настільки значні, що вимагають постійних істотних змін параметрів технологічних процесів збагачення й не забезпечують потрібних показників якості концентратів і вилучення корисних компонентів. А така ситуація внаслідок розмаїтості властивостей корисних копалин навіть у межах одного родовища є скоріше правилом, ніж виключенням;

- процеси поділу матеріалу за крупністю - просіювання й класифікація, що забезпечують поділ матеріалу на класи крупності, необхідні для одержання максимальної ефективності різних методів збагачення, або найбільшого економічного ефекту при безпосередньому їхньому використанні в народному господарстві. Процеси класифікації можуть супроводжуватися вибірним (селективним) агрегуванням (укрупненням) тонких (дрібних) часток методами: флокуляції (при додаванні хімічних реагентів); магнітної флокуляції (при накладенні магнітного поля); електрокоагуляції (під дією електричного поля);

- процеси руйнування мінеральних комплексів – дроб-лення, подрібнення й дезінтеграція, що забезпечують розкриття (роз'єднання) мінералів перед їхнім поділом. Максимальне розкриття мінералів досягається при розколюванні шматків руди або зростків по інтеркристалічних гранях. Кінцева крупність дроблення, подрібнення або дезінтеграції матеріалу визначається крупністю вкрапленості мінералів, що вилучаються, і, у деяких випадках, необхідністю одержання кінцевого продукту заданого гранулометричного складу для безпосереднього використання в народному господарстві;

- процеси зміни фізичних, фізико-хімічних властивостей і хімічного складу поділюваних мінералів з метою збільшення розходження їхніх технологічних властивостей і підвищення ефективності процесів збагачення. Вони можуть містити в собі операції термічної, хімічної, механічної, електричної й інших видів обробки мінеральних часток перед їхнім поділом.

Власне збагачення - це механічний поділ сумішей мінералів, заснований на використанні розходжень поділюваних компонентів у фізичних і фізико-хімічних властивостях - кольорі і блиску, густині, здатності до промивання, змочуваності поверхні, магнітній сприйнятливості, електропровідності, радіоактивності й ін.

До основних процесів відносяться:

- гравітаційні методи збагачення, засновані на розходженні в густині поділюваних мінеральних зерен, що викликає різний характер їхнього руху в повітрі або рідині під дією сили ваги або відцентрових сил і сил опору середовища. Гравітаційні методи широко використовуються при збагаченні руд, вугіль і будівельних гірничих порід;

- магнітні методи збагачення, засновані на розходженні в магнітній сприйнятливості мінералів, що викликає різні траєкторії їхнього руху в магнітному полі. Магнітні методи широко застосовуються при збагаченні руд чорних металів, титанових, вольфрамових й інших типів руд;

- електричні методи збагачення, засновані на розходженні в електропровідності мінералів і здатності їх здобувати під дією тих або інших фізичних факторів неоднакові за величиною й знаком електричні заряди. Електричні методи широко використовуються при збагаченні вольфрамових, титанових, олов'яних руд і неметалічних корисних копалин;

- радіометричні методи збагачення, засновані на розходженнях мінералів у кольорі, блиску, прозорості, природної й наведеної радіоактивності, люмінесценції, флюоресценції й інших їхніх спектроскопічних і радіоспектроскопічних властивостях;

- флотаційні методи збагачення, засновані на розходженні у фізико-хімічних властивостях мінералів, що приводить до різного ступеня змочуваності їхньої поверхні водою й різної здатності прилипати у воді до бульбашок газу. Можливість регулювати ступінь змочуваності мінералів і розділяти досить тонкі частки, крупність яких становить соті частки міліметра, забезпечує універсальність флотаційних методів і придатність їх для збагачення різноманітних тонковкраплених корисних копалин;

- спеціальні методи збагачення, серед яких виділяють:

збагачення за крупністю, засноване на природному розходженні в крупності різних мінералів, вибірному руйнуванні мінералів у результаті їх різної механічної міцності при дробленні й подрібнюванні, на властивостях мінералів вибірково руйнуватися при нагріванні й наступному швидкому охолодженні (явище декриптації) або на вибірному збільшенні розмірів компонентів, що підлягають вилученню, внаслідок їхньої пластичності або зниженої температури плавлення;

збагачення за формою й тертям, засноване на використанні розходжень траєкторій і швидкостей руху поділюваних часток по похилій площині;

збагачення за пружністю, засноване на різниці траєкторій, по яких відкидаються при падінні на поверхню частки мінералів, що мають різну пружність;

адгезійні процеси збагачення, засновані на різній здатності мінералів прилипати до жирової або термопластичной поверхні;

комбіновані процеси збагачення, засновані на розходженні декількох технологічних властивостей поділюваних мінералів (змочуваності й густини, густини й електромагнітних властивостей);

хімічні методи збагачення, засновані на селективному розчиненні (вилуговуванні) коштовних компонентів корисної копалини або її шкідливих домішок водяними розчинами хімічних реагентів. Хімічне збагачення може включати також операцію бактеріального вилуговування, здійснюваного з використанням мікроорганізмів.

Застосування того або іншого процесу або методу збагачення залежить від мінерального складу корисних копалин. Наприклад, для деяких типів залізних руд єдиним методом збагачення є магнітний. Однак при збагаченні складних полікомпонентних руд все більший розвиток одержує комбінування декількох способів збагачення, у тому числі хімічного, що дозволяє комплексно використовувати руди, досягаючи якісного поділу мінералів з досить різноманітними фізичними, фізико-хімічними й хімічними властивостями.

Допоміжні процеси служать для доведення продуктів збагачення до кондиції за різними параметрами.

До допоміжних відносяться процеси зневоднення й знепилення продуктів збагачення шляхом їхнього дренування, згущення, фільтрування й сушіння для доведення вологості цих продуктів до встановленої норми, а також процеси кондиціонування оборотних вод з метою повторного їхнього використання й очищення стічних вод перед скиданням у водоймища.

Попереднє знепилення й обезшламування звичайно підвищують ефективність основних процесів збагачення; зневоднення й сушіння - ефективність подальшої переробки отриманих продуктів збагачення; кондиціонування оборотних й очищення стічних вод, обезпилювання газів, що викидаються в атмосферу - ефективність охорони навколишнього середовища.

Крім того, досить важливими є процеси підготовки концентратів до металургійного переділу, у першу чергу, їх окускування. У результаті досягається підвищення металургійної цінності продуктів шляхом одержання оптимального гранулометричного й хімічного складів, видалення шкідливих домішок, забезпечення достатньої газопроникності металургійної шихти тощо.

Підготовчі, основні й допоміжні процеси називаються технологічними.

Вкрай необхідними для збагачувального підприємства є також операції виробничого обслуговування, що забезпечують безперервність і стабільність технологічних процесів переробки корисної копалини.

До них відносяться:

- внутрішньофабричне транспортування й зберігання сиро-

вини й продуктів збагачення;

- водо- і електропостачання;

- підготовка й доставка стисненого повітря;

- технічний контроль;

- механізація й автоматизація.

Результати збагачення характеризуються:

- вмістом корисного компонента у вихідній сировині й

продуктах збагачення;

- виходом продуктів збагачення;

- вилученням металу в продукти збагачення;

- ефективністю збагачення.

Вони оцінюються за допомогою ряду загальноприйня-тих показників.

Вихід концентрату(при поділі сировини тільки на концен-трат і відходи), %:

де - вміст корисного компонента в сировині, %;

- вміст корисного компонента в концентраті, %;

- вміст корисного компонента у відходах, %;

Добування (процентне відношення кількості коштовного компонента в концентраті до його кількості у вихідному продукті), %:

Добування коштовного компонента у відходи (%):

Сумарне добування коштовного компонента в продукти збагачення, (%):

Технологічна ефективність процесів збагачення (формула Луйкена-Хенкока), (%):

де - вміст мінералу у вихідній руді.

Сучасне гірничозбагачувальне підприємство являє со-бою комплекс кар'єрів, цехів і ділянок, що забезпечують:

- видобуток вихідної руди;

- її транспортування;

- дроблення й окускування одержуваних концентратів;

- складування відходів.

До гірничозбагачувального устаткування ставляться високі вимоги. Хоча умови його експлуатації трохи легше в порівнянні з гірничодобувним, проте вони досить несприятливі.

Основні шкідливі фактори, що впливають на збагачувальні машини й апарати:

- висока абразивність і твердість більшості корисних копалин, що переробляються (особливо залізних руд);

- значна запиленість атмосфери;

- підвищена вологість при мокрих процесах збагачення;

- шкідлива дія хімічних реагентів, що використовуються у деяких технологічних процесах збагачення.

Ці фактори вимагають найуважнішого ставлення при створенні й експлуатації техніки, розробки й впровадженні заходів щодо підвищення надійності й довговічності устаткування.

При рішенні цих питань слід приділяти велику увагу вимогам безпеки й зручності обслуговування, полегшення керування й регулювання, простоти монтажу й демонтажу. Особливу увагу необхідно звертати на ізоляцію струмоведучих частин, заземлення корпусів і захист персоналу від елементів, що рухаються.

Складність технологічного процесу збагачення обумовлена також широкою розмаїтістю властивостей мінералів, що визначає велику розмаїтість конструктивного виконання збагачувальних машин й апаратів. Для усунення необґрунтованого розширення типажу й підвищення серійності збагачувальних машин існують стандарти на гірниче обладнання, що створюється на базі розмірних (параметричних) рядів.

Загальна класифікація збагачувальних машин й апаратів може бути наступною.

Група I - машини для підготовчих процесів збагачення:

- машини для усереднення;

- машини для дроблення;

- машини для подрібнювання;

- машини для просіювання;

- машини для класифікації.

Група II - машини й апарати для основних процесів збагачення:

- устаткування для гравітаційного збагачення;

- устаткування для флотаційного збагачення;

- устаткування для магнітного збагачення;

- устаткування для електричного збагачення;

- устаткування для збагачення спеціальними методами.

Група III - машини й апарати для допоміжних процесів збагачення:

- машини для механічного зневоднення;

- машини для згущення пульпи;

- машини для зневоднення фільтруванням під надлишко-вим тиском;

- машини для термічного зневоднення;

- машини для очищення оборотних і стічних вод;

- машини для окускування рудної сировини.

Роль збагачення у видобувних галузях промисловості надзвичайно велика. Без збагачення неможливо використати руди з низьким вмістом металу в них. Завдяки збагаченню стало можливим більш повно використовувати поліметалічні руди. Збагачення дозволяє зменшити витрати на перевезення мінеральної сировини, тому що з неї попередньо видаляється порожня порода.

У процесі збагачення вирішуються питання:

- розподілу всіх компонентів руди між товарними концентратами і продуктами, при якому забезпечується найбільш раціональне їхнє добування в металургійному (або хімічному) виробництві або ефективне використання в інших галузях народного господарства;

- скорочення безповоротних втрат коштовних компонентів (наприклад, кольорових металів) у концентратах, використовуваних в інших галузях промисловості (наприклад, будівельних матеріалів);

- забезпечення якості одержуваних концентратів і продуктів (за крупністю, вмістом основних компонентів, шкідливих домішок й ін.), що відповідає умовам їхнього найбільш ефективного використання у відповідних галузях промисловості.

У наш час збагаченню піддають понад 95% руд кольорових, рідких і благородних металів. Якщо збагачення монометалічних руд, як правило, зводиться до видалення порожньої породи й шкідливих домішок, то поліметалічні руди (а це руди кольорових, рідких і благородних металів) без збагачення взагалі неможливо використати: кожен мінерал необхідно виділити в окремий продукт, придатний для металургійної переробки.

Важливість збагачення добре видна й на досвіді чорної металургії. Навіть багаті залізні руди, придатні до безпосередньої металургійної переробки, дають метал низької якості, якщо в них присутні шкідливі домішки, такі як сірка, миш'як, фосфор. Крім того, утворюється багато малоцінних відходів - шлаків, на плавку яких витрачається зайва енергія. Збагачення дозволяє уникнути цього з незрівнянно більш низькими витратами.

Наприклад, механічне видалення порожньої породи на гірничозбагачувальних комбінатах за допомогою магнітних сепараторів в 5-10 разів дешевше, ніж переплавлення її в доменній або електропечі. Саме цим пояснюється рентабельність будівництва потужних кар'єрів для видобутку бідних залізних руд і великих ГЗК для їхнього збагачення.

Аналогічне положення спостерігається й при збагаченні марганцевої рудної сировини.

Важливе значення має збагачення вугіль. Найбільший ефект дає збагачення коксівних вугіль, яке різко підвищує їхню металургійну цінність. Наприклад, зменшення вмісту сірки в коксі та його зольності спричиняє зниження витрат коксу й флюсів під час віплавки металу. При цьому підвищується продуктивність доменних печей.

Зниження вмісту сірки й золи надзвичайно важливо й для енергетичних вугіль. В результаті зменшуються витрати вугілля на одиницю одержуваної енергії й знижується забруднення атмосфери. Крім того, виділена сірка може бути з успіхом використана в сірчанокислотному виробництві.

Контрольні питання

1. Мета збагачення корисних копалин.

2. Сутність процесу збагачення корисних копалин.

3. Основні методи збагачення мінеральної сировини.

4. Вихідні й кінцеві продукти збагачувальних процесів.

5. Підготовчі процеси збагачення.

6. Методи поділу насипних матеріалів за крупністю.

7. Способи руйнування шматків мінеральної сировини.

8. Основні процеси збагачення.

9. Сутність гравітаційних методів збагачення.

10. Сутність флотаційного збагачення.

11. Фізичні ефекти, на яких засновані магнітні та електричні методи збагачення мінеральної сировини.

12. Фактори, від яких залежить в

13. Допоміжні процеси збагачення.

14. Фактори, що визначають важливість й необхідність допоміжних процесів збагачення мінеральної сировини.

15. Операції виробничого обслуговування збагачувальних підприємств.

16. Показники результатів збагачення.

17. Загальна характеристика сучасного гірничозбагачувального підприємства.

18. Основні шкідливі фактори збагачувальних процесів.

19. Вимоги, що ставляться до збагачувального обладнання.

20. Загальна класифікація збагачувальних машин.

Дата добавления: 2015-08-18