Работы по обогащению полезных ископаемых что это

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

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 — наиважнейшее промежуточное звено между добычей полезных ископаемых и использованием извлекаемых веществ. В основе теории обогащения лежит анализ свойств минералов и их взаимодействия в процессах разделения — минералургия.

Обогащение позволяет существенно увеличить концентрацию ценных компонентов. Содержание важных 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 удаление вредных примесей минералов (мышьяк, сера, кремний и т. д.). Извлечение ценных компонентов в концентрат в процессах обогащения составляет от 60 до 95 %.

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

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

Технологический эффект обогащения

Предварительное обогащение полезных ископаемых позволяет:

  • увеличить промышленные запасы минерального сырья за счёт использования месторождений бедных полезных ископаемых с низким содержанием полезных компонентов;
  • повысить продуктивность труда на горных предприятиях и снизить стоимость добываемой руды за счёт механизации горных работ и сплошной выемки полезного ископаемого вместо выборочной;
  • повысить технико-экономические показатели металлургических и химических предприятий при переработки обогащённого сырья за счёт снижения затрат топлива, электроенергии, флюсов, химических реактивов, улучшения качества готовых продуктов и снижения потерь полезных компонентов с отходами;
  • осуществить комплексное использование полезных ископаемых, потому что предварительное обогащение позволяет извлечь из них не только основные полезные компоненты, но и сопутствующие, которые содержатся в малых количествах;
  • снизить затраты на транспортировку к потребителям продукции горного производства за счёт транспортироввания более богатых продуктов, а не всего объёма добытой горной массы, содержащей полезное ископаемое;
  • выделить из минерального сырья вредные примеси, которые при дальнейшей их переработке могут ухудшать качество конечной продукции, загрязнять окружающую среду и угрожать здоровью людей.

Переработка полезных искпаемых осуществляется на обогатительных фабриках, представляющих собой сегодня мощные высокомеханизированные предприятия со сложными технологическими процессами.

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).

Подготовительные процессы

Подготовительные процессы предназначены для раскрытия или открытия зёрен полезных компонентов (минералов), входящих в состав полезного ископаемого, и деления его на классы крупности, удовлетворяющие технологическим требованиям последующих процессов обогащения. К подготовительным относят процессы дробления, измельчения, грохочения и классификации.

Дробление и измельчение

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 преодоления внутренних сил сцепления, связывающих между собой частички твёрдого тела.

По физике процесса между дроблением и измельчением нет принципиальной разницы. Условно принято считать, что при дроблении получают частицы крупнее 5 мм, а при измельчении — мельче 5 мм. Размер наиболее крупных зёрен, до которого необходимо раздробить или измельчить полезное ископаемое при его подготовке к обогащению, зависит от размера включений основных компонентов, входящих в состав полезного ископаемого, и от технических возможностей оборудования, на котором предполагается проводить следующую операцию переработки раздробленного (измельчённого) продукта.

Раскрытие зёрен полезных компонентов — дробления или (и) измельчения сростков до полного освобождения зёрен полезного компонента и получения механической смеси зёрен полезного компонента и пустой породы (микста). Открытие зёрен полезных компонентов — дробление или (и) измельчения сростков до высвобождения части поверхности полезного компонента, что обеспечивает доступ к нему реагента.

Дробление проводят на специальных дробильных установках.

Грохочение и классификация

Грохочение и классификация применяются с целью разделения полезного ископаемого на продукты разной крупности — классы крупности. Грохочение осуществляется рассевание полезного ископаемого на решето и ситах с калиброванными отверстиями на мелкий (подрешётный) продукт и крупный (надрешётный). Грохочение применяется для разделения полезных ископаемых по крупности на просевных (просеивающих) поверхностях, с размерами отверстий от частичек от миллиметра до нескольких сотен миллиметров.

Грохочение осуществляется специальными машинами — грохотами.

Классификация материала по крупности производится в водной или воздушной среде и базируется на использовании различий в скоростях оседания частичек разной крупности. Большие частички оседают быстрее и концентрируются в нижней части классификатора, мелкие частички оседают медленнее и выносятся из аппарата водным или воздушным потоком. Полученные при классификации крупные продукты называются песками, а мелкие — сливом (при гидравлической классификации) или тонким продуктом (при пневмоклассификации). Классификация используется для разделения мелких и тонких продуктов по зерну размером не более 1 мм.

Основные (обогатительные) процессы

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

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

Магнитное обогащение полезных ископаемых основывается на неодинаковом воздействии магнитного поля на минеральные частички с разной магнитной восприимчивостью и на действии коэрицитивной силы. Магнитным способом, используя магнитные сепараторы, обогащяют железные, марганцевые, титановые, вольфрамовые и другие руды. Кроме того, этим способом 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 способом. Особенностью флотационного способа является возможность штучного регулирования смоченности и разделения очень тонких минеральных зёрен. Благодаря этим особенностям флотационный способ является одним из наиболее универсальных, он используется для обогащения разнообразных тонковкрапленных полезных ископаемых.

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

Полезные ископаемые, компоненты которых имеют различия в электропроводности или имеют способность под действием тех или иных факторов приобретать разные по величине и знаку электрические заряды, могут обогащаться способом электрической сепарации. К таким полезным ископаемым относятся апатитовые, вольфрамовые, оловянные и другие руды.

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

Различия в форме зёрен и коэффициенте трения позволяет отделять плоские чешуйчатые частички слюды или волокнистые агрегаты асбеста от частичек породы, которые имают округлую форму. При движении по наклонной плоскости волокнистые и плоские частички скользят, а округлые зёрна скатыываются вниз. Коэффициент трения качения всегда меньше коэффициента трения скольжения, поэтому плоские и округлые частинки движутся по наклонной плоскости с разными скоростями и по разным траекториям, что создаёт условия для их разделения.

Различия в оптических свойствах компонентов используется при обогащении полезных ископаемых способом фотометрической сепарации. Этим способом осуществляется механическое рудоразделение зёрен, имеющих разный цвет и блеск (например, отделение зёрен алмазов от зёрен пустой породы).

Отличия в адгезионных и сорбционных свойствах минералов полезного компонента и пустой породы лежит в основе адгезионного и сорбционного способов обогащения золота и адгезионного обогащения алмазов (способы принадлежат к специальным способам обогащения).

Разные свойства компонентов полезного ископаемого взаимодействовать с химическими реагентами, бактериями и (или) их метаболитами обуславливает принцип действия химического и бактериального выщелачивания ряда полезных ископаемых (золото, медь, никель).

Разная растворимость минералов лежит в основе современных комплексных (совмещённых) процессов типа “добыча-обогащение” (скважинное растворение солей с дальнейшим выпариванием раствора).

Использование того или иного метода обогащения зависит от минерального состава полезных ископаемых, физических и химических свойств разделяемых компонентов.

Заключительные операции

Заключительные операции в схемах переработки полезных ископаемых предназначены, как правило, для снижения влажности до кондиционного уровня, а также для регенерации оборотных вод обогатительной фабрики.

Основные заключительные операции — сгущение пульпы, обезвоживание и сушка продуктов обогащения. Выбор метода обезвоживания зависит от характеристик материала, который 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 разными способами в несколько стадий.

Для обезвоживания продуктов обогащения используют способы дренирования (грохоты, элеваторы), центрифугирования (фільтрующие, отсаживающие и комбинированные центрифуги), сгущения (сгустители, гидроциклоны), фильтрования (вакуум-фильтры, фильтр-прессы) и термической сушки.

Кроме технологических процессов, для нормального функционирования обогатительной фабрики должны быть передусмотрены процессы производственного обслуживания: внутрецеховой транспорт полезного ископаемого и продуктов его переработки, снабжения фабрики водой, электроенергией, теплом, технологический контроль качества сырья и продуктов переработки.

Основные методы обогащения полезных ископаемых

По виду среды, в которой производят обогащение, различают обогащение:

  • сухое (в воздухе и аэросуспензии),
  • мокрое (в воде, тяжёлых средах),
  • в гравитационном поле,
  • в поле центробежных сил,
  • в магнитном поле,
  • в электрическом поле.

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

Для обогащения наиболее мелких частиц применяют способ флотации, основанный на разнице в поверхностных свойствах компонентов (избирательной смачиваемости водой, прилипании частиц минерального сырья к пузырькам воздуха).

Продукты обогащения полезных ископаемых

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

Концентраты

Концентраты — продукты обогащения, в которых сосредоточено основное количество ценного компонента. Концентраты в сравнении с обогащаемым материалом характеризуются значительно более высоким содержанием полезных компонентов и более низким содержанием пустой породы и вредных примесей.

Отходы

Отходы — продукты обогатительного производства, в сосредоточена основное количество пустой породы, вредных примесей и небольшое (остаточное) количество полезных компонентов.

Промежуточные продукты

Промежуточные продукты (промпродукты) — это механическая смесь сростков с раскрытыми зёрнами полезных компонентов и пустой породы. Промпродукты характеризуются более низким в сравнении с концентратами и более высоким в сравнении с отходами содержанием полезных компонентов.

Качество обогащения

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

Обогащение полезных ископаемых идеальное

Под идеальным обогащением полезных ископаемых (идеальным разделением) понимается процесс разделения минеральной смеси на компоненты, при котором полностью отсутствует засорение каждого продукта посторонними для него частичками. Эффективность идеального обогащения полезных ископаемых составляет 100 % по любым критериям.

Частичное обогащение полезных ископаемых

Частичное обогащение — это обогащение отдельного класса крупности полезного ископаемого, или выделение наиболее легко отделяемой части засоряющих примесей из конечного продукта с целью повышения концентрации в нём полезного компонента. Применяется, например, для снижения зольности неклассифицированного энергетического угля путём выделения и обогащения крупного класса с дальнейшим смешиванием полученного концентрата и мелкого необогащённого отсева.

Потери полезных ископаемых при обогащении

Под потерями полезного ископаемого при обогащении понимается количество пригодного для обогащения полезного компонента, которое теряется с отходами обогащения вследствие несовершенства процесса или нарушения технологического режима.

Установлены допустимые нормы взаимозасорения продуктов обогащения для разных технологических процессов, в частности, для обогащения угля. Допустимый процент потерь полезного ископаемого сбрасывается с баланса продуктов обогащения для покрытия расхождений при учёте массы влаги, выноса полезных ископаемых с дымовыми газами сушилен, механических потерь.

Граница обогащения полезных ископаемых

Граница обогащения полезных ископаемых — это наименьший и наибольший размеры частичек руды, угля, эффективно обогащаемых в обогатительной машине.

Глубина обогащения

Глубина обогащения — это нижняя граница крупности материала, который подлежит обогащению.

При обогащении угля применяются технологические схемы с границами обогащения 13; 6; 1; 0,5 и 0 мм. Соответственно выделяется необогащённый отсев крупностью 0-13 или 0-6 мм, или шлам крупностью 0-1 или 0-0,5 мм. Граница обогащения 0 мм означает, что все классы крупности подлежат обогащению.

См. также

  • Обогащение руд
  • Магнитное обогащение полезных ископаемых
  • Магнитная сепарация
  • Гравитационное обогащение полезных ископаемых
  • Электрическая сепарация
  • Электрическое обогащение
  • Электроклассификация
  • Винтовой сепаратор
  • Эффективность обогащения
  • Люминесцентная сепарация

Литература

  1. Разумов К. А., Проектирование обогатительных фабрик, 3 изд., М., 1970
  2. Эйгелес М. А., Обогащение неметаллических полезных ископаемых, М., 1952
  3. Полькин С. И., Обогащение руд, М., 1953
  4. Полькин С. И., Обогащение руд и россыпей редких металлов, М., 1967

(конспект лекций)

В.Б.Кусков

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Содержание

ВЕДЕНИЕ 2

1. подготовительные процессы 8

1.1. ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ 8

1.2 ДРОБЛЕНИЕ 10

1.3. грохочение 14

1.4. ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ 17

1.5. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ 20

2. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОБОГАЩЕНИЯ 23

2.1. ГРАВИТАЦИОННЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ 23

2.3. МАГНИТНЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ 35

2.4. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ 39

2.5. специальные МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ 43

2.6. КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ 48

3 ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ОБОГАЩЕНИЯ 49

3.1. ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ПРОДУКТОВ ОБОГАЩЕНИЯ 49

3.2. ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЕ 53

3.3. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД 54

3.3 ОПРОБОВАНИЕ, КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ 55

4. ОБОГАТИТЕЛЬНЫЕ ФАБРИКИ 55

Ведение

Полезные ископаемые — природные минеральные образования земной коры, химический состав и физические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства. Месторождение полезного ископаемого – скопление минерального вещества в недрах или на поверхности Земли, по количеству, качеству и условиям залегания пригодного для промышленного использования. (При больших площадях распространения месторождения образуют районы, провинции и бассейны). Различают твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые.

Твердые полезные ископаемые (руды), в свою очередь, подразделяются на горючие (торф, сланец, уголь) и негорючие, которые бывают: агрономические (апатитовые и фосфоритовые и др.), неметаллические (кварцевые, баритовые и др.) и металлические (руды черных и цветных металлов). Эффективность использования того или иного полезного ископаемого зависит, прежде всего, от содержания в нем ценного компонента и наличия вредных примесей. Непосредственная металлургическая или химическая переработка полезного ископаемого целесообразна (технически и экономически выгодна) только в том случае, если содержание в нем полезного компонента не ниже некоторого предела, определяемого уровнем развития техники и технологии (и потребности в данном сырье) в настоящее время. В большинстве случаев непосредственное использование добытой горной массы или её переработка (металлургическая, химическая и др.) экономически нецелесообразны, а иногда и технически невозможны, т.к. годные к непосредственной переработке полезные ископаемые в природе встречаются редко в большинстве случаев их подвергают специальной обработке – обогащению.

Обогащение полезных ископаемых  совокупность процессов механической переработки минерального сырья с целью извлечения полезных (ценных) компонентов и удаления пустой породы и вредных примесей. В результате обогащения из руды получают концентрат (концентраты) и хвосты.

Концентрат – это продукт, куда выделяется (концентрируется) большая часть полезных минералов (и незначительное количество минералов пустой породы). Качество концентрата в основном характеризуется содержанием ценного компонента (оно всегда выше, чем в руде, концентрат богаче по цененному компоненту отсюда и название — обогащение), а также содержанием полезных и вредных примесей, влажностью и гранулометрической характеристикой.

Хвосты – продукт, в который выделится большая часть минералов пустой породы, вредных примесей и незначительное количество полезного компонента (содержание ценного компонентов в хвостах ниже, чем в концентратах и руде)..

Кроме концентрата и хвостов возможно получение промпродуктов, т.е. продуктов, характеризующихся более низким по сравнению с концентратами и более высоким по сравнению с хвостами содержанием полезных компонентов.

Полезными (ценными) компонентами называются химические элементы или природные соединения, для получения которого добывается и перерабатывается данное полезное ископаемое. Как правило, ценный компонент в руде находится в виде минерала (самородных элементов в природе мало: медь, золото, серебро, платина, сера, графит).

Полезными примесями называют химические элементы или природные соединения, которые входят в состав полезного ископаемого в небольших количествах и улучшают качество готовой продукции (либо выделяются в ходе дальнейшей переработки). Например, полезными примесями в железных рудах являются такие легирующие добавки как хром, вольфрам, ванадий, марганец и др.

Вредными примесями называют отдельные элементы и природные химические соединения, содержащиеся в полезных ископаемых в небольших количествах и оказывающие отрицательное влияние на качество готовой продукции. Например, в железных рудах вредными примесями являются сера, мышьяк, фосфор, в коксующихся углях – сера, фосфор, в энергетических углях – сера и т.д.

Обогащение полезных ископаемых позволяет повысить экономическую эффективность их дальнейшей переработки, также, в некоторых случаях, без стадии обогащения дальнейшая переработка становится вообще невозможной. Например, медные руды (содержащие, как правило, весьма мало меди) нельзя непосредственно переплавить в металлическую медь, так как медь при плавке переходит в шлак. Кроме того, обогащение полезных ископаемых позволяет:

 увеличить промышленные запасы сырья за счет использования месторождений бедных полезных ископаемых с низким содержанием ценных компонентов;

 повысить производительность труда на горных предприятиях и снизить стоимость добываемой руды за счет механизации горных работ и сплошной выемки полезного ископаемого вместо выборочной;

 комплексно использовать полезные ископаемые, так как предварительное обогащение позволяет извлечь не только основные полезные компоненты, но и сопутствующие, содержащиеся в малых количествах;

 снизить расходы на транспортирование к потребителям более богатых продуктов, а не всего объема добываемого полезного ископаемого;

 выделить из минерального сырья те вредные примеси, которые при дальнейшей его переработке могут загрязнять окружающую среду и тем самым угрожать здоровью людей и ухудшать качество конечной продукции.

Обогатительные методы также можно использовать при переработке твердых бытовых отходов (их образуется 350 – 400 кг/год на человека).

Полезные ископаемые на обогатительных фабриках проходят целый ряд последовательных операций, в результате которых полезные компоненты отделяются от примесей. Процессы обогащения полезных ископаемых по своему назначению делятся на подготовительные, вспомогательные и основные.

К подготовительным относят процессы дробления, измельчения, грохочения и классификации. Их задача  разъединить полезный минерал и пустую породу («раскрыть» сростки) и создать нужную гранулометрическую характеристику перерабатываемого сырья.

Задача основных процессов обогащения  разделить полезный минерал и пустую породу. Для разделения минералов используются различия в физических свойствах разделяемых минералов. Сюда относят:

Наименование метода обогащения

Физические свойства, используемые для разделения

Основные виды полезных ископаемых, обогащаемые данным методом

Гравитационный метод обогащения

Плотность (с учетом крупности и формы)

Угли (+1 мм), сланцы, золотосодержащие, оловянные руды…

Флотационный метод обогащения

Смачиваемость поверхности

Руды цветных металлов, апатитовые, фосфоритовые, флюоритовые руды…

Магнитный метод обогащения

Удельная магнитная восприимчивость

Железные руды…

Электрический метод обогащения

Электрические свойства (электропроводность, трибозаряд, диэлектрическая проницаемость, пирозаряд)

Доводка алмазных руд, редкометальных: титан-циркониевых, тантало-ниобиевых, оловянно-вольфрамовых, редкоземельных (монацит-ксенотимовых). Стекольные пески, электронный лом…

Рудосортировка:

Рудоразборка

Радиометрическое обогащение

Внешние признаки: цвет, блеск, форма

Способность частиц испускать, отражать поглощать различные виды энергии

Драгоценные камни, листовая слюда, длинноволокнистый асбест

Руды черных и цветных металлов, алмазосодержащие, флюоритовые и др. руды

Избирательное дробление

Различие по прочности

Фосфоритовые руды, угли и сланцы

Обогащение по форме

Форма

Слюды

Комбинированные методы

В схему помимо традиционных процессов обогащения (не затрагивающих химического состава сырья) включены пиро- или гидрометаллургические операции, изменяющие химический состав сырья.

Урановые, золотосодержащие (коренные) руды, медно-никелевые руды…

Кроме перечисленных есть и другие методы обогащения. Также, иногда к обогатительным относят процессы окускования (увеличения крупности материалов).

К вспомогательным относят обезвоживание, пылеулавливание, очистку сточных вод, опробование, контроль и автоматизацию. Задача этих процессов  обеспечить оптимальное протекание основных процессов, довести продуты разделения до необходимых кондиций.

Совокупность последовательных технологических операций обработки, которым подвергают полезные ископаемые на обогатительных фабриках, называется схемой обогащения. В зависимости от характера сведений, которые содержатся в схеме обогащения, ее называют технологической, качественной, количественной, качественно-количественной, водно-шламовой и схемой цепи аппаратов.

Обогащение, как и любой другой технологический процесс, характеризуется показателями. Основные технологические показатели обогащения следующие:

 Q  масса продукта (производительность); Pмасса (производительность) расчетного компонента в продукте. Выражаются обычно в тоннах в час, тоннах в сутки и т.д.;

 содержание расчетного компонента в продукте – ,  это отношение массы расчетного компонента в продукте к массе продукта; содержание различных компонентов в полезном ископаемом и в полученных продуктах принято вычислять в процентах (иногда содержание в исходном материале обозначают , в концентрате – , в хвостах – ). Содержание полезных компонентов в добываемом сырье (руде) может составлять от долей процента (медь, никель, кобальт и др.) до нескольких процентов (свинец, цинк и др.) и нескольких десятков процентов (железо, марганец, ископаемый уголь и некоторые другие неметаллические полезные ископаемые);

 выход продукта – и, к, хв  это отношение массы продукта к массе исходной руды; выход любого продукта обогащения выражают в процентах, реже в долях единицы;

 извлечение ценного компонента – и, к, хв  это отношение массы расчетного компонента в продукте к массе этого же компонента в исходной руде; извлечение выражается в процентах, реже в долях единицы.

Выход i – го продукта вычисляется по формуле:

i= (Qi /Qисх)100,%

Также, для случая разделения на два продукта – концентрат и хвосты их выход можно определить через содержания по следующим формулам:

к =работы по обогащению полезных ископаемых что это 100,%; хв = работы по обогащению полезных ископаемых что это 100,%;

Сумма выходов концентрата и хвостов равна:

к + хв = 100 %.

Очевидно, что

Qкон + Qхв = Qисх.;

Ркон + Рхв = Рисх.

Эта формула справедлива и для любого количества продуктов:

1 + 2 +…+ n= 100 %.

Аналогично для Q иР.

(При обогащении полезных ископаемых, как правило, получают всего два продукта – концентрат и хвосты, но не всегда, иногда продуктов может быть больше).

Содержание в i – ом продукте:

работы по обогащению полезных ископаемых что это.

На практике содержания обычно определяют химическим анализом.

Извлечение полезного компонента в i – ий продукт:

i= работы по обогащению полезных ископаемых что это100,%, или i=работы по обогащению полезных ископаемых что это%.

Сумма извлечений концентрата и хвостов равна:

к + хв = 100 %.

Эта формула справедлива и для любого количества продуктов:

1 + 2 +… n= 100 %.

Для нахождения содержания в продукте смешения можно использовать так называемое уравнение баланса (для случая разделения на два продукта):

к кон+ хв кон = исх исх.

Уравнение справедливо также для любого числа продуктов:

1 1+ 2 2 +…+nn = исх исх.

Следует отметить, что исх= 100 %.

Пример. Руда разделяется на два продукта (рис. 1.1)– концентрат и хвосты. Производительность по руде Qисх = 200 т/ч, по концентрату – Q кон = 50 т/ч. Производительность по расчетному компоненту Рисх = 45  т/ч, по компоненту в концентрате Ркон = 40  т/ч.

Qхв = Qисх– Qкон= 200 – 50 = 150 т/ч;

кон = (Qкон/Qисх)100 = (50/200)100 = 25 %;

хв = исх – к = 100 – 25 = 75%,

или хв= (Qхв/Qисх)100 =(150/200).100=75%;

очевидно, что Qхв = (хв  Qисх)/100 = (75200)/100 = 150 т/ч;

=== 22,5 %;

=== 80 %;

Рхв= Рисх – Ркон= 45 – 40 = 5,

тогда ===3,33 %.

Либо воспользовавшись, уравнение баланса имеем:

к кон+ хв кон = исх исх,

хв = == 3,33 %.

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.

Обогащение полезных ископаемых — область горной науки и производства. В сфере добывающей металлургии и переработки минерального сырья — это процесс разделения хозяйственно-ценных минералов от добытых руд.

С тех пор как человечество научилось добывать из земли драгоценные камни – этот процесс стал, практически, безостановочным. Ежегодно добывается сотни тысяч тонн руды. Заветные камни хранятся в огромной массе из песка, глины и земли и что бы увидеть весь этот объём – необходимо буквально всё добытое кропотливо разбирать по частям. Обогащение полезных ископаемых – это процесс переработки сырой руды и минеральных продуктов с целью отделения ценных минералов от отработанной породы. Переработка ценных ископаемых осуществляется на специальных предприятиях по обогащению.  

Деятельность специалиста заключается в управлении технологичными процессами переработки полезных ископаемых. Инженеры по переработке полезных ископаемых могут работать в лабораториях, в шахтах и на специализированных предприятиях, где они сотрудничают с другими инженерами, операторами или техниками по переработке полезных ископаемых. Обогатитель полезных ископаемых отвечает за сортировку угля или руды по размеру, обслуживает обогатительные машины и аппараты. Выявляет и устраняет возникающие неполадки.

Типичные обязанности специалиста

Инженеры по обогащению полезных ископаемых участвуют на всех этапах переработки сырья:

Планирование, организация и контроль добычи металлических и неметаллических веществ на рудниках;

Преобразования низкой стоимости нечистых металлов, вторичного сырья и продуктов в более ценные;

Изучение и применение методов химической и технологической металлургии;

Ответственность за проведение испытаний и исследований;

Постоянно ищут новые методы улучшения производства этих металлов;

Создание новых материалов из вещества, которое считалось отходами;

Проектирование и разработка процессов;

Контроль и управление процессами;

Подготовка и контроль оперативных бюджетов для оценки экономической и экологической эффективности и целесообразности;

Эти процессы добычи могут проходить как на подземных, так и на открытых шахтах. 

Перспективы и оплата труда

По мере повышения профессионального уровня и опыта работы могут привести специалиста к должности инженера, а затем и главного обогатителя. В крупной горнодобывающей компании последний зарабатывает не менее 100 тысяч рублей.

Процесс обогащения руды и минералов достаточно сложен. Извлечение истинной ценности добытых материалов требует напряженной работы и экспертных знаний.

Профессиональное обучение

Компания «РостБизнесКонсалт» предлагает пройти курсы профессиональной переподготовки в сфере «Горно-рудное дело и маркшейдерия» по направлению «Обогащение полезных ископаемых». После обучения вы будите обладать всем набором практических и технологических знаний по выбранной специальности. Полученная у нас квалификация даст работодателям уверенность в ваших способностях.

Ознакомиться с программами профессиональной переподготовки и оставить заявку