Полезные ископаемые в зависимости от характера и назначения ценных компонентов принято подразделять на: рудные, нерудные и горючие

КУРС ЛЕКЦИЙ

Введение. Значение и роль обогащения при использовании различных ПИ…6

Классификация процессов обогащения………………………………………..14

Типы и схемы обогащения и их применения………………………………….21

Процессы грохочения. Конструкции и принцип работы грохотов…………..27

Способы и процессы дробления полезных ископаемых……………………...38

Типы дробилок и схемы дробления…………………………………………….45

Процесс измельчения. Типы и принцип работы мельниц…………………….58

Классификация продуктов………………………………………………………70

Конструкция и принцип работы гидравлических классификаторов. Конструкция и принцип работы воздушных классификаторов………………74

Гравитационные методы обогащения………………………………………….82

Обогащение в тяжелых средах………………………………………………….89

Обогащение на отсадочных машинах……………………………………….....99

Обогащение на концентрационных столах…………………………………..110

Флотационные методы обогащения. Типы флотационных реагентов их применение в производстве…………………………………………………..118

Конструкции и принцип работы флотационных машин…………………….127

Магнитные методы обогащения………………………………………………137

Электрическое обогащение. Обезвоживание продуктов обогащения……..145

Применение различных сгустителей и принцип их работы. Механическое оборудование для фильтрования……………………………………………..154

Список рекомендуемых источников…………………………………………168

ВЕДЕНИЕ. ЗНАЧЕНИЕ И РОЛЬ ОБОГАЩЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ.

Цель: Получение студентами начальных навыков в терминах и названиях, а так же в значении самого предмета и его ценности в практическом применении.

План:

1.
Основные термины предмета и их значение.

2.
Общие сведения о рудах и минералах цветных и редких металлов.

Подразделения и группировка руд.

3.
Характеристика Месторождений. Концентраты, промпродукты, хвосты.

4.
Значение и роль обогатительных фабрик при использовании полезных ископаемых.

Ключевые слова: руда, минерал, монометаллическая руда, полиметаллическая, полезный компонент, ценный компонент, концентрат, промпродукт, хвосты, пустая порода, окисленные руды, самородные, тонковкрапленные, сульфидные, обогащение полезных ископаемых, обогатительная фабрика, значение (социальное, экономическое).

1. «Основными направлениями экономического и социального раз­вития Республики Узбекистан на современный период, предусматривается дальнейшее совершенствование технологии добычи и переработки руд и концентратов, повышение ком­плексности использования минерального сырья, ускорение внедрения эффективных технологических процессов, улучшение качества и ассортимента выпускаемой продукции.

Развитие экономической стабильности страны является развитие современных технологий и техники различных отраслей промышленности, в том числе обогащения полезных ископаемых.

Источником получения металлов, многих видов сырья, топлива, а так же строительных материалов являются полезные ископаемые.

Полезные ископаемые в зависимости от характера и назначения ценных компонентов принято подразделять на: рудные, нерудные и горючие.

Рудами называют полезные ископаемые, которые содержат ценные компоненты в количестве, достаточном для того, чтобы их извлечение при современном состоянии технологии и техники было экономически выгодным. Руды делятся на металлические и неметаллические.

К металлическим относятся руды, являющиеся сырьем для получения черных, цветных, редких, драгоценных и других металлов.

К неметаллическим – асбестовые, баритовые, апатитовые, фосфоритовые, графитовые, тальковые и другие.

К нерудным относится сырье для производства строительных материалов (песок, глина, гравий, строительный камень, цементное сырье и другие).

К горючим относятся ископаемое твердое топливо, нефть и природный горючий газ.

Ценными компонентами называются отдельные химические элементы или минералы, входящие в состав полезного ископаемого и представляющие интерес ля их дальнейшего использования.

Полезными примесями называют отдельные химические элементы или их природные соединения, которые входят в состав полезного ископаемого в небольших количествах и могут быть выделены и использованы совместно с основным ценным компонентом, улучшая его качество. Например: полезными примесями в железных рудах являются хром, вольфрам, ванадий, марганец и другие.

Сопутствующими компонентами называются ценные химические элементы и отдельные минералы, содержащиеся в полезных ископаемых в сравнительно небольших количествах, выделяемые при обогащении попутно в самостоятельный или комплексный продукт совместно с основным ценным компонентом, и извлекаемые из него в дальнейшем в процессе металлургической плавки или химической переработки. Например: в некоторых рудах цветных металлов сопутствующими являются золото, серебро, молибден и другие.

Вредными примесями называют отдельные примеси и элементы, или природные химические соединения, содержащиеся в полезных ископаемых и оказывающие отрицательное влияние в полезных ископаемых на качество извлекаемых ценных компонентов.

2. По составу руды бывают простые (полезный компонент представлен одним минералом) и сложные (полезный компонент представлен различными по свойствам минералами).

Руды, содержащие один ценный компонент, называются монометаллическими, руды, содержащие два или несколько ценных компонента, соответственнобиметаллическими и полиметаллическими.

Минералы, не содержащие ценных компонентов, называют пустой породой. При обогащении они удаляются в отходы (хвосты) совместно с вредными примесями.

В результате обогащения основные составные компоненты полезного ископаемого могут выделяться в виде самостоятельных продуктов: концентратов (одного или нескольких) и хвостов. Кроме того, в процессе обогащения из полезного ископаемого могут выделяться так же промежуточные продукты.

Источниками добычи цветных и редких металлов являются месторождения руд или полезных ископаемых, содержащие один или несколько ценных металлов (компонентов), представленных со­ответствующими минералами в сочетании с вмещающей породой. В очень редких случаях в земной коре встречаются самородные эле­менты (медь, золото, серебро) в виде зерен, имеющих кристалличе­ское или аморфное строение. Содержание золота и серебра в руде очень низкое, всего несколько граммов на 1 т руды. На 1 г золота в земной коре приходится около 2 т породы.

Руда - это такая порода, из которой на данном этапе развития техники экономически выгодно извлекать ценные компоненты. Руда состоит из отдельных минералов; те из них, которые надо извлечь, называют ценными (полезными), а те, которые в данном случае не используются, являются минералами вмещающей (пустой) породы.

Однако понятие «пустая порода» условно. По мере развития техники обогащения и способов последующей переработки получае­мых при обогащении продуктов минералы пустой породы, содержа­щиеся в руде, становятся полезными. Так, в апатитонефелиновой ру­де нефелин долгое время являлся минералом пустой породы, но по­сле того как была разработана технология получения глинозема из нефелиновых концентратов, он стал полезным компонентом.

По минеральному составу руды подразделяются на самород­ные, сульфидные, окисленные и смешанные.

Руды также разделяются на монометаллические и полиметаллические.

Монометаллические руды содержат только один ценный ме­талл. Полиметаллические - два и более, например, Си, РЬ, Zn, Fe и др. В природе полиметаллические руды встречаются значительно чаще, чем монометаллические. В большинстве руд содержится не­сколько металлов, но не все они имеют промышленное значение. В связи с развитием техники обогащения становится возможным из­влекать и те металлы, содержание которых в руде мало, но их попут­ное извлечение экономически целесообразно.

По содержанию металла руды бывают богатые, бедные и за­балансовые (очень бедные, непромышленные). Для разных руд эти понятия различны. При одинаковом содержании металла, например 0,2...0,3 % молибденовую руду считают богатой, а цинковую и свин­цовую - бедной.

Различают также руды вкрапленные и сплошные. Во вкрап­ленных рудах зерна ценных минералов распределены в массе вме­щающей породы. Сплошные руды (колчеданные) состоят на 50...100 % из сульфидов, главным образом пирита (серного колчеда­на) и небольшого количества минералов вмещающей породы.

По размеру вкрапленности зерен полезных минералов руды бывают крупновкрапленные (> 2 мм), мелковкрапленные (0,2...2 мм), тонковкрапленные (< 0,2 мм) и весьма тонковкрапленные (< 0,02 мм). Последние являются труднообогатимыми рудами.

Месторождения промышленных руд по характеру происхож­дения бывают коренными и россыпными. Коренные месторождения залегают в месте первоначального образования. Ценные минералы и минералы вмещающей породы в этих рудах находятся в тесной ассо­циации между собой.

Россыпями называют вторичные месторождения, образовав­шиеся в результате разрушения первичных коренных месторождений и вторичного отложения материала из первичных руд. В россыпных месторождениях присутствуют несульфидные, труднорастворимые минералы в виде зерен округлой формы (скатанных). Сростки отсут­ствуют, что облегчает и удешевляет процесс обогащения россы­пей [1].

В земной коре содержится около 4 тысяч различных минера­лов, которые представляют собой более или менее устойчивые при­родные химические соединения. Одни из них, такие как кварц, поле­вые шпаты, алюмосиликаты, пирит составляют основную массу зем­ной коры, другие, например, минералы Сu, Рb, Zn, Мо, Ве, Sn нахо­дятся в больших количествах только в определенных участках - руд­ных телах, третьи, такие как германит (минерал германия), гринокит (минерал кадмия) встречаются еще реже, сопутствуя различным ми­нералам в рудах.

Минералы, содержащиеся в рудах цветных и редких метал­лов, подразделяют на сульфидные и несульфидные. Последние, в свою очередь, делятся на оксиды, силикаты, алюмосиликаты, фосфа­ты, карбонаты и др.

К сульфидным относятся минералы, представляющие собой соединения металлов с серой. Например, халькопирит СиРе$2 явля­ется основным минералом меди, сфалерит 2п8 - цинка, молибденит МоS₂ - молибдена.

К оксидам относится значительная часть цветных и редкометальных минералов, например, куприт Сu₂О, ильменит FеТiО₃, рутил ТiO₂, касситерит SnО₂.

Силикаты представляют собой самую большую группу мине­ралов, залегающих в земной коре. В верхней мантии земли они со­ставляют до 92 %. К силикатам относится основная масса минералов вмещающей (пустой) породы (непригодной для промышленного по­требления), а также минералы лития, бериллия, циркона и др. Среди силикатов наиболее распространен кварц SiO₂; его можно извлекать в самостоятельный продукт и использовать в производстве стекла, хрусталя, в строительной промышленности.

К алюмосиликатам относятся сподумен LiAlSi₂О_б и берилл Ве₃Аl₆О₁₈, являющиеся основными минералами в производстве¹ лития и бериллия, а также шпаты, - альбит NaAlSiзО₈ и микроклин КАlSi₃О₈, - основные минералы вмещающей породы (в сред­нем 60 %).

К карбонатам относятся минералы, содержащие углекислоту: кальцит СаСОз (минерал вмещающей породы), церуссит РbСО₃.

3. Месторождения промышленных руд по характеру происхожде­ния бывают коренными и россыпными. Коренными называют руды, залегающие в месте первоначального образования и расположенные внутри общего массива горных пород. Эти руды после добычи из шахты или из открытого рудника требуют пред­варительно перед обогащением дробления и измельчения. Ценные минералы и минералы пустой породы в таких рудах находятся в тесной ассоциации между собой.

Россыпями называют вторичные месторождения, образова­вшиеся в результате разрушения руд первичных коренных место­рождений и вторичного отложения материала из первичных руд. В россыпях минералы претерпели очень сильные изменения по химическому составу и физическим свойствам. Все минералы и крупные куски руды подверглись разрушению водными пото­ками, выветриванию, изменениям температуры, воздействию хи­мических соединений и т. п.

Речными водными потоками или волнами моря и океана куски руды и минералы обычно переносятся на большие расстояния. Перекатываясь, они принимают округлую форму. Сульфиды при этом разрушаются и в месторождениях полностью отсутствуют, а несульфидные труднорастворимые минералы освобождаются от сростков с минералами пустой породы (песок, галечник). Поэтому руды россыпных месторождений не подвергают дробле­нию и измельчению, и процессы обогащения их значительно проще и дешевле.

С помощью обогащения удаляют вредные примеси из концентратов, поступающих на металлургический завод, затрудняющие процессы плавки и ухудшающие качество получаемых металлов. Удаление вредных примесей позволяет значительно улучшить технико-экономические показатели металлургических процессов. Например, вредной примесью в свинцовом концентрате является цинк. Повышение содержания его в свинцовом концентрате с 10 до 20% увеличивает потери свинца при плавке почти в 2 раза. В процессе обогащения руды получают концентраты (один или несколько), отвальные хвосты и промежуточные продукты.

Концентраты – продукты, в которых сосредоточено основное количество того или иного ценного компонента. Концентраты, по сравнению с обогащаемой рудой характеризуются значительно более высоким содержанием полезных компонентов и более низким содержанием пустой породы и вредных примесей.

Промпродукты – продукты, получаемые при обогащении полезных ископаемых и представляющие собой смесь зерен, содержащих полезные компоненты, с зернами пустой породы. Промпродукты характеризуются более низким по сравнению с концентратами и более высоким по сравнению с хвостами содержанием полезных компонентов.

Хвосты – продукты, в которых сосредоточено основное количество пустой породы, вредных примесей и небольшое (остаточное) количество полезного компонента.

Обогащением полезных ископаемых называют совокупность процессов первичной обработки минерального сырья из недр, в результате которых происходит отделение полезных компонентов (минералов) от пустой породы.

Концентраты и хвосты являются окончательными продуктами, а промежуточные продукты — оборотными. Качество концент­ратов, выдаваемых обогатительными фабриками, должно отвечать требованиям, определяемым ГОСТами или техническими усло­виями. Эти требования зависят от назначения концентратов и условий их дальнейшей переработки. В ГОСТах указано наимень­шее допустимое содержание полезного компонента и наибольшее допустимое содержание вредных примесей для концентратов раз­личных сортов.

Результаты обогащения оцениваются несколькими показате­лями и прежде всего полнотой извлечения ценных компонентов и качеством получаемых концентратов.

Извлечением называется отношение количества по­лезного компонента, переведенного в концентрат, к его коли­честву в руде, выраженное в процентах. Извлечение характеризует полноту перевода полезного компонента из руды в концентрат и является одним из важнейших технологических показателей работы обогатительной фабрики.

Выходом называется отношение массы какого-либо про­дукта обогащения к массе переработанной руды, выраженной в процентах.

Содержание полезного компонента в концентрате характери­зует его качество. Отношение содержания полезного компонента концентрате к содержанию его в руде называется степенью обогащения и обозначается К. Чем выше степень обога­щения и извлечение металлов, тем эффективнее процесс обога­щения и работа фабрики.

4. Из руд цветных и редких металлов, обычно содержащих очень небольшой процент полезного минерала, выплавлять металл без предварительного обогащения экономически невыгодно, а часто и практически невозможно. Поэтому более 95% добываемых руд подвергаются обогащению.

Обогащением руд называется совокуп­ность процессов первичной обработки ми­нерального сырья, имеющих целью отде­ление всех полезных минералов (а при необ­ходимости и их взаимное разделение) от пустой породы. В результате обогащения получают один или несколько богатых концентратов и отвальные хвосты. Концентрат содержит в десятки, иногда и в сотни раз больше полезного минерала по сравнению рудой. Он пригоден для металлургической переработки или может служить сырьем для других отраслей промышленности. Отвальные хвосты содержат главным образом минералы пустой породы, которые при данных технико-экономических условиях извлекать нецелесообразно или же в этих минералах нет по­требности.

Необходимость процессов обогащения полезных ископаемых подтверждается зависимостью технико-экономических показате­лей металлургической переработки от содержания металла в сырье, поступающем в плавку.

Еще больший экономический эффект получается при обогащении бедных руд, содержащих редкие и другие дорогостоящие металлы (молибден, олово, тантал, ниобий и др.).

Значение обогащения полезных ископаемых обуславливается тем, что:

во первых – во многих случаях лишь после него становятся возможными многие технологические процессы (металлургические, химические и другие);

во вторых – переработка обогащаемого продукта осуществляется с большим экономическим эффектом, чем природного: уменьшается объем перерабатываемого материала, улучшается качество готовой продукции, сокращаются потери ценного компонента с отходами производства и расходы на транспортирование сырья, повышается производительность труда, снижаются расходы топлива, электроэнергии и т. д.

Технология обогащения полезных ископаемых состоит из ряда последовательных операций, осуществляемых на обогатительных фабриках.

Обогатительными фабриками называют промышленные предприятия, на которых методами обогащения обрабатывают полезные ископаемые и выделяют из них один или несколько товарных продуктов с повышенным содержанием ценных компонентов и пониженным содержанием вредных примесей. Современная обогатительная фабрика – это высокомеханизированное предприятие со сложной технологической схемой переработки полезного ископаемого.

Технологическая схема включает сведения о последовательности технологических операций по переработки полезных ископаемых на обогатительной фабрике.

Выводы:

Источником добычи цветных и редких металлов являются месторождения руд или полезных ископаемых, содержащих один или несколько цветных или редких металлов, представленных соответствующими минералами в сочетании с минералами пустой породы.

В очень редких случаях встречаются в земной коре самород­ные элементы (медь, золото, серебро и сера). Обычно они образуют различные химические соединения — минералы, являющиеся есте­ственными продуктами процессов, происходящих в земной коре. Самородные элементы встречаются главным образом в твердом состоянии и представляют собой зерна, имеющие кристаллическое или аморфное строение.

Полезные ископаемые — это природные мине­ральные вещества, которые при данном уровне и состоянии тех­ники могут быть с достаточной эффективностью использованы в народном хозяйстве в естественном виде или после предваритель­ной обработки.

Ископаемые, добываемые из недр земли, бывают твердыми (руда, уголь, торф), жидкими (нефть) и газообразными (природ­ные газы).

По вещественному составу металлические полезные ископа­емые подразделяются на руды черных, цветных, ред­ких, благородных и радиоактивных металлов.

По минеральному составу руды подразделяются на само­родные, сульфидные, окисленные и сме­шанные.

Концентраты и хвосты являются окончательными продуктами, а промежуточные продукты — оборотными. Качество концент­ратов, выдаваемых обогатительными фабриками, должно отвечать требованиям, определяемым ГОСТами или техническими усло­виями.

Из руд цветных и редких металлов, обычно содержащих очень небольшой процент полезного минерала, выплавлять металл без предварительного обогащения экономически невыгодно, а часто и практически невозможно. Поэтому более 95% добываемых руд подвергаются обогащению.

Контрольные вопросы:

1.
На какие группы подразделяются полезные ископаемые?

2.
Что такое руда и какие руды относят к металлическим, неметаллическим, нерудным, горючим?

3.
Что называют ценными компонентами, полезными примесями, сопутствующими компонентами, вредными примесями?

4.
Основное значение обогащения полезных ископаемых и обогатительных фабрик.

5. На какие составляющие делятся руды?

6. Простые и сложные руды.

Что называют концентратом, промпродуктами и хвостами?

Что такое обогащение полезных ископаемых?

Как характеризуются месторождения?

Каковы основные показатели экономической выгоды обогащения полезных ископаемых?

Домашнее задание:

1.
Подготовиться к опросу по заданной лекционной теме.

2.
Подготовить краткий тезис по тематике семинарского задания.

3.
Ответить на вопросы к лекции.