Mineraalide rikastamise meetodid. Rikastamise meetodite ja protsesside klassifikatsioon Mineraalide rikastamine füüsika rakendus

11.03.2020

Mineraalide töötlemise ettevalmistavad protsessid

Sissejuhatus

Mineraalide töötlemise eesmärk

Kaevandatud kivimass on segu mineraalide komplekside tükkidest, erinevate füüsikaliste, füüsikalis-keemiliste ja keemiliste omadustega mineraalide kokkukasvudest. Lõpptoodete (metallikontsentraadid, koks, ehitusmaterjalid, keemilised väetised jne) saamiseks tuleb seda töödelda mitmete töötlemisprotsessidega: mehaanilised, termilised, keemilised.

Mineraalide töötlemine kontsentraatoris sisaldab mitmeid toiminguid, mille tulemusena saavutatakse kasulike komponentide eraldamine lisanditest, need. mineraali viimine hilisemaks töötlemiseks sobiva kvaliteediga, näiteks on vaja suurendada: raua sisaldust 30-50%-lt 60-70%-le; mangaan 15-25% kuni 35-45%, vask 0,5-1,5% kuni 45-60%, volfram 0,02-0,1% kuni 60-65%.

Eesmärgi järgi jagunevad mineraalide töötlemise protsessid ettevalmistav, peamine(rikastamine) ja toetada.

Ettevalmistusprotsessid on ette nähtud mineraalide moodustavate kasulike komponentide (mineraalide) terade avamiseks või avamiseks, ja jagades need suurusklassidesse, järgnevate rikastamisprotsesside tehnoloogiliste nõuete täitmine.

Ettevalmistusprotsessid hõlmavad purustamist, jahvatamist, sõelumist ja klassifitseerimist.

Mineraalide rikastamine on mineraalsete toorainete mehaanilise töötlemise protsesside kogum, mis võimaldab eraldada aherainest kasulikke mineraale (kontsentraati).

Kontsentratsiooniinsenerid peaksid lahendama järgmised ülesanded:

Maavarade integreeritud arendamine;

Töödeldud toodete kasutamine;

Uute mittejäätmetehnoloogia protsesside loomine mineraalide eraldamiseks turustatavateks lõpptoodeteks nende tööstuslikuks kasutamiseks;

Keskkonnakaitse.

Mineraalide segude eraldamine toimub erinevuste alusel füüsikalistes, füüsikalis-keemilistes ja keemilistes omadustes, et saada mitmeid kõrge väärtuslike komponentide sisaldusega tooteid (kontsentraadid) , madal (vahetooted) ja tähtsusetu (jäätmed, aheraine) .

Rikastusprotsess ei ole suunatud mitte ainult väärtusliku komponendi sisalduse suurendamisele kontsentraadis, vaid ka kahjulike lisandite eemaldamisele:

väävel nurgas fosforit mangaani kontsentraadis, arseen pruunis rauamaagis ja sulfiidpolümetallimaakides. Need lisandid, mis satuvad malmi ja seejärel terasse, halvendavad mehaanilist tööd. metalli omadused.

Lühiteave mineraalide kohta

mineraalid maagid, mittemetallilised ja põlevad fossiilsed materjalid, mida kasutatakse tööstuslikus tootmises looduslikul või töödeldud kujul.

To maagid hõlmab mineraale, mis sisaldavad väärtuslikke komponente piisavas koguses, et muuta nende kaevandamine majanduslikult elujõuliseks.

Maagid liigitatakse metallist ja mittemetallist.

metallimaagid- toormaterjalid mustade, värviliste, haruldaste, vääris- ja muude metallide tootmiseks - volfram-molübdeen, plii-tsink, mangaan, raud, koobalt, nikkel, kromiit, kulda sisaldavad;

mittemetallilised maagid- asbest, bariit, apatiit, fosforiit, grafiit, talk, antimon jne.

Mittemetallilised mineraalid - tooraine ehitusmaterjalide tootmiseks (liiv, savi, kruus, ehituskivi, portlandtsement, ehituskips, lubjakivi jne)

põlevad mineraalid - tahke kütus, õli ja põlevgaas.

Mineraalid koosnevad mineraalidest, mis erinevad oma väärtuse, füüsikaliste ja keemiliste omaduste (kõvadus, tihedus, magnetiline läbilaskvus, märguvus, elektrijuhtivus, radioaktiivsus jne) poolest.

Mineraalid- nimetatakse looduslikeks (s.t. looduses esinevateks puhtal kujul) elementideks ja looduslikeks keemilisteks ühenditeks.

Kasulik mineraal (või komponent)- nad kutsuvad elementi või selle looduslikku ühendit, mille saamiseks kaevandatakse ja töödeldakse mineraali. Näiteks: rauamaagis on kasulikud mineraalid magnetiit Fe 3 O 4, hematiit Fe 2 O 3.

Kasulikud lisandid- nimetatakse mineraalideks (elementideks), mille sisaldus väikestes kogustes toob kaasa kasulikest mineraalidest saadud toodete kvaliteedi paranemise. Näiteks lisandid vanaadium, volfram, mangaan, kroom rauamaagis mõjutada positiivselt sellest sulatatud metalli kvaliteeti.

Kahjulikud lisandid- nimetatakse mineraalideks (elementideks), mille sisaldus väikestes kogustes põhjustab kasulikest mineraalidest saadud toodete kvaliteedi halvenemist. Näiteks lisandid väävel, fosfor, arseen kahjustada terase tootmisprotsessi.

Kaaselemendid nimetatakse mineraalis sisalduvaid komponente väikestes kogustes, mis vabanevad rikastamisprotsessi käigus üksikuteks toodeteks või põhikomponendi tooteks. Satelliidielementide edasine metallurgiline või keemiline töötlemine võimaldab neid eraldada eraldi tooteks.

Aheraine mineraalid- helistada komponentidele, millel pole tööstuslikku väärtust. Rauamaagis võivad need sisaldada SiO 2, Al 2 O 3.

Sõltuvalt struktuurist eristatakse mineraale vaheldumisi ja tahke, näiteks dissemineeritud - kasuliku mineraali üksikud väikesed terad on hajutatud aheraine terade vahel; tahkes - kasuliku mineraali terad on esindatud peamiselt pideva massiga ja aheraine mineraalid vahekihtide, lisandite kujul.

Mineraalide rikastamine on mineraalsete toorainete eeltöötlemise tehnoloogiliste protsesside kogum, et anda sellele tarbijate nõudmistele vastavad omadused.

Rikastamiseks:

Kasuliku komponendi sisaldus tooraines suureneb,

Toorainest eemaldatakse kahjulikud lisandid,

Saavutatakse tooraine suuruse ja koostise ühtsus.

Rikastamise tulemusena saate:

Kontsentraat on rikastustoode, milles on võrreldes maagiga suurem kasuliku komponendi sisaldus. Vastavalt selle sisule, vastavalt lisandite sisaldusele, niiskus, kontsentraadid peavad vastama GOST-ide, OST-de, TU-de nõuetele;

Jäätmejäätmed on vähese kasulike komponentide sisaldusega aherainest koosnevad rikastusjäätmed, mille kaevandamine on tehnoloogiliselt võimatu või majanduslikult kahjumlik.

Rikastamine vähendab tooraine transportimise ja ka selle töötlemise kulusid, sest. eemaldatakse suur hulk aherainet.

Rikastamise tulemusena suureneb kasulike komponentide sisaldus (%) oluliselt:

10 3 10 2 10 -1

d, mm

Joonisel on kujutatud keskmise tugevusega materjali purustamisel ja jahvatamisel energia erikulu sõltuvus erinevast lõpppeenusest.

Purustusaste (jahvatusaste) on maagi suurimate tükkide (D) läbimõõdu ja purustatud toote tükkide (d) läbimõõdu suhe:

Sõltuvalt maagi omadustest kasutatakse seda:

1 - purustamine - hävitamine tükkide kokkusurumise tagajärjel kahe pressimiskeha vahel;

2 - lõhenemine - purunemine muljumiskehade otste vahele kiilumise tagajärjel;

3 - löök - hävitamine lühiajaliste dünaamiliste koormuste mõjul;

4 - hõõrdumine - hävimine üksteise suhtes liikuvate pindade toimel.

Sõltuvalt maagi tükkide hävitamise meetodist ja mehhanismist eristatakse:

Lõuapurustid (purustavad ja lõhustavad tükid perioodiliselt lähenevate plaatide vahel – põsed) - perioodilise toimega seadmed: maagi purustamine vaheldub mahalaadimis-laadimistsükliga, mis on seda tüüpi purustite peamine puudus, mis vähendab nende tootlikkust;

Koonuspurustid (purustavad ja hõõruvad tükid liikuvate ja seisvate koonuste vahel) - pidevad purustid;

Rullpurustid (purustage ja jagage tükid kahe üksteise poole liikuva sileda või hammastatud võlli vahel) - pidevad purustid;

Löökpurusteid kasutatakse pehmete ja viskoossete materjalide purustamiseks.

Materjali jahvatamine toimub erinevat tüüpi veskites:

Trummelveskeid kasutatakse materjali jahvatamiseks 1-2 mm suurusteks osakesteks. See on terastrummel, millesse jahvatuskehad laaditakse koos maagiga. Sõltuvalt purustuskehade tüübist eristatakse kuul-, varda-, kivi- ja isejahvatavaid veskeid.

Pärast iga purustamise (jahvatamise) etappi eraldatakse saadud tootest sõelumise (sõelumisega) peen fraktsioon. Sõelumist kasutatakse tavaliselt materjalide eraldamiseks, mille osakeste suurus on üle 1-2 mm.

Materjalide eraldamiseks, mille osakeste suurus on alla 100 mikroni, kasutatakse hüdraulilisi klassifitseerimismeetodeid. Hüdrauliline klassifitseerimine on protsess, mille käigus eraldatakse mineraalsete terade segu suuruse järgi nende vees settimise kiiruse erinevuste alusel.

Siis tuleb rikastamine ise. Kõige tavalisemad rikastamismeetodid on:

flotatsioon,

gravitatsiooniline,

magnetiline,

Elektriline.

Via flotatsioonüle 90% kõigist mustade ja värviliste metallide maakidest on rikastatud, samuti mittemetallilised mineraalid: väävel, grafiit, fosfaatmaagid, kivisüsi.

Flotatsioonisüsteem on heterogeenne ja sisaldab kolme faasi: tahke, vedel, gaas. Flotatsioon põhineb tahkete osakeste võimel hoida end vedela ja gaasifaasi piirpinnal, st. hüdrofoobsuse, osakeste mitteläbilaskvuse kohta. Kõige tavalisem on vahuga flotatsioon. Mineraalsed terad, mida vesi ei niisuta, kleepuvad õhumullide külge ja ujuvad pinnale. Flotatsioonitingimuste muutmisega on võimalik saavutada näiteks järgmist: rauamaagi flotatsiooni käigus eraldub vahutootesse magnetiit (raudmaagi kontsentraat) - otsene flotatsioon ja kvarts (jääkkivi) - vastupidine. flotatsioon, st. flotatsiooniprotsessid on mitmekülgsed läbiviimise viiside mitmekesisuse ja laiade juhtimisvõimaluste tõttu.

Flotatsiooniprotsessi läbiviimiseks on vaja kasutada erinevaid keemilisi ühendeid:

Kollektorid - suurendavad märkimisväärselt ekstraheeritud osakeste pinna hüdrofoobsust. Kui kasutatakse sulfiidmaterjalide flotatsiooni

R-O-C-S-Me ksantaadid ja RO S ditiofosfaadid

(R on alkoholi- või fenoolradikaal; Me on Na või K);

Mittesulfiidsed mineraalid ujutatakse rasvhapete (Na oleaat - С17Н33СООНa) või amiinide (RNH2) Na-seepidega;

Kivisüsi, väävel ja muud looduslikult hüdrofoobsed mineraalid ujutatakse petrooleumi ja muude mittepolaarsete reaktiividega.

Puhumisained - ained, mis hõlbustavad õhu hajumist, takistavad mullide ühinemist ja suurendavad vahu tugevust (erinevad pindaktiivsed ained, männiõli);

Keskkonnaregulaatorid – loovad keskkonna optimaalse pH (lubi, sooda, väävelhape).

Flotatsiooniprotsess viiakse läbi floteerimismasinates. Vahttoode juhitakse dehüdratsioonini.

Gravitatsiooniprotsessid põhinevad erineva tihedusega mineraalosakeste olemuse ja liikumiskiiruse erinevusel vesi- või õhukeskkonnas:

Pesemine - eraldamine savimaterjalide kobestamisel ja eemaldamisel vee abil, mis hoiavad endas mineraalide terakesi (raua- ja mangaanimaagid, fosforiidid, värviliste, haruldaste ja väärismetallide asetajad, kuldse liiva pesemine, kvaliteetne ehitusmaterjal );

Rikastamine rasketes keskkondades– kaevandatud maavarade jagunemine tiheduse järgi. Saadud produktide (rasked ja kerged fraktsioonid) tihedus on suurem või väiksem kui eraldusaine tihedus ja seetõttu kas ujuvad või vajuvad selles. Selline rikastamine on söetööstuses peamine. Raske keskkonnana kasutatakse orgaanilisi vedelikke, soolade vesilahuseid ja suspensioone:

Orgaanilised vedelikud: trikloroetaan C2H3C13 (tihedus 1460 kg/m3), kloroform CC14 (1600), dibromoetaan C2H4Br2 (2170), atsetüleentetrabromiid C2H1Br2 (2930);

Anorgaaniliste soolade vesilahused: CaCd2 (1654), ZnC12 (2070);

Suspensioonid: kaaluainetena kasutatakse erinevaid alla 0,1 mm purustatud aineid - savi (1490), püriiti (2500), galeen PbS (3300). Söe rikastamisel kasutatakse magnetiidi (2500) suspensiooni.

Magnetiline rikastamine kasutatakse mustade, haruldaste ja värviliste metallide maakide töötlemisel. See põhineb mineraalide ja aheraine magnetiliste omaduste erinevuste kasutamisel. Kui osakesed liiguvad läbi magnetvälja, liiguvad magnetilised ja mittemagnetilised tooted mööda erinevaid trajektoore. Spetsiifilise magnetilise tundlikkuse järgi jaotatakse mineraalid:

Tugevalt magnetiline - magnetiit Fe 3 O 4, pürrotiit Fe 1-n S n - χ\u003e 380 * 10 -7 m3 / kg,

Nõrgalt magnetilised - Fe ja Mn hüdroksiidid ja karbonaadid - χ \u003d (7,5-1,2) * 10-7 m3 / kg,

Mittemagnetiline kvarts SiO2, apatiit Ca5(F,Cl)(PO4)3, rutiil TiO2, päevakivi (Na,K,Ca)(AlSi3O8).

Elektriline rikastamine põhineb kivimite erineval elektrijuhtivusel ja nende elektrifitseeritavatel omadustel. Elektrilist eraldamist kasutatakse 0,05-3 mm osakeste suurusega granuleeritud puisteainete rikastamiseks, mille komponentidel ei ole olulisi erinevusi muudes omadustes (tihedus, magnetiline vastuvõtlikkus, pinna füüsikalised ja keemilised omadused).

Sõltuvalt konkreetsest elektrijuhtivusest jagatakse mineraalid järgmisteks osadeks:

Dirigendid - rutiil, püriit,

Pooljuhid - magnetiit,

Mittejuhid - kvarts, tsirkoon (ZrSO4).

Kui mineraal-juhi osakesed puutuvad kokku elektroodiga, laetakse neid sama laenguga. Dielektrilist osakest sel juhul ei laeta. Seejärel läbivad osakesed konstantse elektrivälja ja muudavad oma trajektoore sõltuvalt nende pinnal olevast laengust.

Kontsentraatorid on märkimisväärse tolmu ja reovee emissiooni allikaks.

Tolmu moodustub tahkete mineraalsete toorainete töötlemisel ja ladustamisel. Tugevat tolmuemissiooni täheldatakse kuivpurustamisel, sõelumisel, kuivrikastusmeetoditel, transportimisel ja rikastustoodete ümberlaadimisel.

Purustite töötamise ajal tekib põhiline tolmuemissioon toote mahalaadimise kohtades ja ulatub rullpurustitel 4 g/s, koonus- ja lõualuupurustitel 10 g/s ning vasarpurustitel 120 g/s. Veskite töö käigus eraldub tolmu kuni 80 g/s.

Reovesi juhitakse koos rikastusjäätmetega aherainesse, kust see võib sattuda veekogudesse.

Peamised saasteained on jämedad lisandid (gravitatsioonirikastusjäätmed), soolad lahustunud kujul, flotatsioonireaktiivid emulsioonide kujul, reaktiivide omavaheliste ja mineraalidega koosmõju saadused.

Reovesi võib sisaldada:

Tehnoloogilises protsessis kasutatavad happed

Fe, Cu, Ni, Zn, Pb, Al, Co, Cd, Sb, Hg ja teiste ioonid, mis satuvad reovette nende ühendite lahustumisel hapetega,

Tsüaniidid on peamine saasteaine kulla taaskasutamise tehastes ja tehastes, mis kasutavad tsüaniidisulamit flotatsioonireagendina,

Fluoriidid, kui flotatsioonireaktiivid on NaF, NaSiF6,

Naftatooted, enamasti - petrooleum, flotatsiooniaine kivisöe, väävli, Cu-Mo, Mo-W rudB rikastamiseks

Fenoolid flotatsiooniainetena, ksanthaadid ja ditiofosfaadid on ebameeldiva lõhnaga flotatsiooniained.

Mõningaid maapõuest kaevandatud mineraale kasutatakse otseselt teatud rahvamajanduse sektorites (kivi, savi, lubjakivi ehituseks, vilgukivi elektriisolatsiooniks jne), kuid enamik neist on eelnevalt rikastatud.

Mineraalide rikastamine nimetatakse mineraali mehaanilise töötlemise toimingute kogumiks, et saada rahvamajanduses kasutamiseks sobivaid tooteid.

Mineraalide rikastamise protsess viiakse läbi spetsiaalselt varustatud, kõrgelt mehhaniseeritud ettevõtetes. Neid ettevõtteid nimetatakse töötlemisettevõtted kui nende põhiülesanne on mineraalide eraldamine ja taimede purustamine ja sõelumine, kui rikastamine taandatakse peamiselt kivimite purustamisele ning nende eraldamisele suuruse ja tugevuse järgi.

Mineraalid töötlemisettevõtetes läbivad mitmeid järjestikuseid toiminguid, mille tulemusena eraldatakse kasulikud komponendid lisanditest. Mineraalide rikastamise protsessid vastavalt nende eesmärgile jagunevad ettevalmistav, põhiline ja abistav .

Ettevalmistavale poole hõlmab purustamise, jahvatamise, sõelumise ja klassifitseerimise protsesse. Nende ülesanne on viia mineraalsed komponendid olekusse, kus on võimalik läbi viia eraldamine (suuruse vähendamine, eraldamine suuruse järgi jne);

Põhilisele sisaldab järgmisi protsesse:

gravitatsioon;

flotatsioon;

magnetiline;

elektriline;

eriline;

kombineeritud.

Põhiliste rikastamisprotsesside ülesanne on eraldada kasulik mineraal ja aheraine.

abiteenistusele hõlmab dehüdratsiooni, tolmu kogumist, reovee puhastamist, testimist, juhtimist ja automatiseerimist, mahalaadimist, materjali kuiv- ja veetransporti, segamist, materjali ja reaktiivide masinatesse jaotamist jne.

Nende protsesside ülesanne on tagada põhiprotsesside optimaalne kulgemine.

Nimetatakse järjestikuste tehnoloogiliste töötlemistoimingute kogumit, millele mineraalid töötlemisettevõtetes allutatakse rikastamise skeem. Sõltuvalt rikastamisskeemis sisalduva teabe olemusest nimetatakse seda tehnoloogiline, kvalitatiivne, kvantitatiivne, kvalitatiivne-kvantitatiivne, vee-lobri ja aparatuuri skeem.

Kõik, mis siseneb rikastusse või eraldi rikastamisoperatsiooni, nimetatakse lähtematerjal või toitumine.

Töötlemistehase lähtematerjaliks on maak. Väärtusliku komponendi protsenti lähtematerjalis (maagis) tähistatakse tavaliselt tähega (alfa). Tooted rikastamine (või operatsioon) viitab rikastamise tulemusena saadud materjalidele, keskenduda, vahetoode (kesktoode) ja aheraine.

Keskenduda nimetatakse rikastusprodukti, milles väärtusliku komponendi sisaldus on suurem kui algmaterjalis. Väärtusliku komponendi protsent kontsentraadis on tähistatud (beeta).

Sabad nimetatakse rikastustooteks, mille väärtusliku komponendi sisaldus on algse maagiga võrreldes madal. Väärtusliku komponendi protsenti sabades tähistatakse tavaliselt (teeta). Jäätmed on peamiselt jääkkivi ja kahjulikud lisandid.

vahetoode(kesktoode) on toode, milles väärtusliku komponendi sisaldus on väiksem kui kontsentraadis ja rohkem kui sabades. Väärtusliku komponendi sisu selles on tähistatud . Tööstustooted saadetakse tavaliselt täiendavaks töötlemiseks.

Kontsentraadid ja aheraine võivad olla nii eraldiseisvate toimingute kui ka rikastamisprotsessi lõppsaadused. Lõpp- ehk nn kaubakontsentraatide kvaliteet peab vastama riiklikule standardile (GOST). Iga GOST näeb ette väärtusliku komponendi minimaalse sisalduse kontsentraatides ja lisandite lubatud sisalduse.

Rikastustulemuste hindamiseks kasutatakse järgmisi peamisi tehnoloogilisi näitajaid ja nende tähiseid:

Väljund(gamma) - saadud toote kogus, väljendatuna protsendina (või ühiku osadena) lähteainest.

Kontsentraadi, jahu, aheraine väljund määratakse järgmiste väljendite abil:

kus C on kontsentraadi kogus;

M - töödeldud maagi kogus;

P - keskmiste kogus.

Ekstraheerimise aste e(epsilon) - väljendatuna protsentides antud tootes (tavaliselt kontsentraadis) oleva väärtusliku komponendi koguse ja lähtematerjalis (maagis) sisalduva väärtuse suhe, võttes 100%. Ekstraheerimise aste kontsentraadiks, jahuks, aheraineks määratakse järgmiste valemitega:

Kontsentratsiooni aste(või rikastustegur) K - kontsentraadis sisalduva väärtusliku komponendi ja selle lähtematerjali (maagi) sisalduse suhe:

Sageli on toodete mass teadmata. Kuid kasuliku komponendi sisaldus toodetes on peaaegu alati teada.

Kontsentraadi ja aheraine saagis, selle ekstraheerimine määratakse sisu kaudu järgmiste valemitega:

Selliste valemite järgi on tehastes töötamise käigus võimalik hinnata rikastamist, omades andmeid ainult maagi () ja rikastusproduktide ( , ) keemilise analüüsi kohta. Sarnaselt saab võrrandeid ja valemeid saada juhuks, kui rikastusprotsessis saadakse kaks kontsentraati ja saba, st kahe väärtusliku komponendi jaoks.

Need võrrandid on erinevad väljendid üldreeglist, et et rikastamiseks tarnitud materjali kogus on võrdne saadud toodete summaga

Kivimass jaguneb järgmisteks osadeks: peamine (tegelikult kontsentreeriv); ettevalmistav ja abistav.

Kõik olemasolevad rikastamismeetodid põhinevad mineraali üksikute komponentide füüsikaliste või füüsikalis-keemiliste omaduste erinevustel. On olemas näiteks gravitatsioonilised, magnetilised, elektrilised, flotatsiooni-, bakteriaalsed ja muud rikastamise meetodid.

Rikastamise tehnoloogiline mõju

Mineraalide eelrikastamine võimaldab:

suurendada mineraalsete toorainete tööstuslikke varusid vähese kasulike komponentide sisaldusega vaeste maavarade maardlate kasutamise kaudu;
tõsta kaevandusettevõtete tööviljakust ja vähendada kaevandatava maagi maksumust tänu kaevandamistööde mehhaniseerimisele ja maavarade pidevale kaevandamisele selektiivse asemel;
parandada metallurgia- ja keemiaettevõtete tehnilisi ja majandusnäitajaid rikastatud tooraine töötlemisel, vähendades kütuse, elektri, räbusti, keemiliste reaktiivide maksumust, parandades valmistoodete kvaliteeti ja vähendades kasulike komponentide kadu jäätmetega;
teostada mineraalide kompleksset kasutamist, sest eelrikastamine võimaldab neist ekstraheerida mitte ainult peamisi kasulikke komponente, vaid ka kaasnevaid komponente, mis sisalduvad väikestes kogustes;
vähendada kaevandustoodete tarbijateni transportimise kulusid, vedades rikkamaid tooteid, mitte kogu kaevandatud mineraale sisaldavat kivimassi mahtu;
isoleerida mineraalsetest toorainetest kahjulikud lisandid, mis nende edasise töötlemise käigus võivad halvendada lõpptoote kvaliteeti, saastada keskkonda ja ohustada inimeste tervist.

Mineraalide töötlemine toimub töötlemisettevõtetes, mis on tänapäeval võimsad kõrgmehhaniseeritud ja keerukate tehnoloogiliste protsessidega ettevõtted.

Rikastusprotsesside klassifikatsioon

Mineraalide töötlemine töötlemisettevõtetes sisaldab mitmeid järjestikuseid toiminguid, mille tulemusena saavutatakse kasulike komponentide eraldamine lisanditest. Eesmärgi järgi jagunevad mineraalide töötlemise protsessid ettevalmistavaks, põhiliseks (rikastamine) ja abistavaks (lõplikuks).

Ettevalmistavad protsessid

Ettevalmistusprotsessid on ette nähtud mineraali moodustavate kasulike komponentide (mineraalide) terade avamiseks või avamiseks ning selle jagamiseks suurusklassidesse, mis vastavad järgnevate rikastamisprotsesside tehnoloogilistele nõuetele. Ettevalmistusprotsessid hõlmavad purustamist, jahvatamist, sõelumist ja klassifitseerimist.

Purustamine ja jahvatamine

Purustamine ja jahvatamine- mineraalsete toorainete (mineraalide) tükkide hävitamise ja suuruse vähendamise protsess väliste mehaaniliste, termiliste, elektriliste jõudude toimel, mille eesmärk on ületada tahke keha osakesi omavahel siduvad sisemised sidusjõud.

Protsessi füüsika järgi ei ole purustamisel ja jahvatamisel põhimõttelist vahet. Tavaliselt arvatakse, et purustamisel saadakse osakesed, mis on suuremad kui 5 mm, ja purustamisel on osakesed väiksemad kui 5 mm. Suurimate terade suurus, milleks on vaja mineraali selle rikastamiseks ettevalmistamise ajal purustada või jahvatada, sõltub mineraali moodustavate põhikomponentide lisandite suurusest ja seadmete tehnilistest võimalustest, millel järgmine Eeldatakse, et purustatud (purustatud) toote töötlemine toimub .

Kasulike komponentide terade avamine - kasvukohtade purustamine ja (ja) jahvatamine kuni kasuliku komponendi terade täieliku vabanemiseni ja kasuliku komponendi terade ja aheraine (segu) mehaanilise segu saamiseni. Kasulike komponentide terade avamine - kasvukohtade purustamine ja (ja) jahvatamine, kuni osa kasuliku komponendi pinnast vabaneb, mis tagab juurdepääsu reagendile.

Purustamine toimub spetsiaalsetel purustusseadmetel. Purustamine on tahkete ainete hävitamise protsess koos tükkide suuruse vähenemisega etteantud peensusele välisjõudude toimel, mis ületavad tahke aine osakesi seovad sisemised sidusjõud. Purustatud materjali jahvatamine toimub spetsiaalsetes veskites (tavaliselt kuul või varras).

Sõelumine ja klassifitseerimine

Sõelumine ja klassifitseerimine kasutatakse mineraali eraldamiseks erineva suurusega toodeteks - suurusklassideks. Sõelumisel sõelutakse mineraal sõela ja kalibreeritud aukudega sõeladega väikeseks (sõelaaluseks) ja suureks (ülesõelaseks) tooteks. Sõelumist kasutatakse mineraalide suuruse järgi eraldamiseks sõelumispindadel, mille aukude suurus on millimeetrist mitmesaja millimeetrini.

Sõelumine toimub spetsiaalsete masinate - ekraanidega.

Elektrieraldusmeetodiga saab rikastada mineraale, mille komponentide elektrijuhtivus on erinev või millel on teatud tegurite mõjul võime omandada erineva suuruse ja märgiga elektrilaenguid. Selliste mineraalide hulka kuuluvad apatiit, volfram, tina ja muud maagid.

Peensusega rikastamist kasutatakse juhtudel, kui kasulikud komponendid on esindatud suuremate või vastupidi väiksemate teradega võrreldes aheraine teradega. Paigutajates on kasulikud komponendid väikeste osakeste kujul, nii et suurte klasside eraldamine võimaldab teil vabaneda olulisest osast kivimi lisanditest.

Tera kuju ja hõõrdeteguri erinevused võimaldavad eraldada vilgukivi või kiulise asbesti agregaatide lamedaid ketendavaid osakesi ümara kujuga kivimiosakestest. Kaldtasapinnal liikudes kiulised ja lamedad osakesed libisevad ning ümarad terad veerevad alla. Veerehõõrdetegur on alati väiksem kui libisev hõõrdetegur, mistõttu lamedad ja ümarad osakesed liiguvad mööda kaldtasapinda erineva kiirusega ja erinevat trajektoori pidi, mis loob tingimused nende eraldumiseks.

Mineraalide rikastamisel fotomeetrilise eraldamise meetodil kasutatakse komponentide optiliste omaduste erinevusi. Seda meetodit kasutatakse erinevat värvi ja läikega terade mehaaniliseks eraldamiseks (näiteks teemanditerade eraldamine aheraine teradest).

Peamised lõpptoimingud on tselluloosi paksendamine, dehüdratsioon ja rikastustoodete kuivatamine. Veetustamise meetodi valik sõltub veetustatava materjali omadustest (esialgne niiskusesisaldus, osakeste suurusjaotus ja mineraloogiline koostis) ja lõplikust niiskuse nõuetest. Tihti on ühes etapis raske saavutada vajalikku lõppniiskust, mistõttu praktikas kasutatakse osade rikastustoodete puhul dehüdratsioonioperatsioone mitmel viisil mitmes etapis.

Jäätmed

Jäätmed – madala väärtuslike komponentide sisaldusega rikastamise lõppsaadused, mille edasine ekstraheerimine on tehniliselt võimatu ja/või majanduslikult ebaotstarbekas. (See termin on samaväärne varem kasutatud terminiga aheraine, kuid mitte terminit sabad, mis erinevalt jäätmetest on iga üksiku rikastamistoimingu ammendunud toode).

Vaheained

Vaheproduktid (keskproduktid) on mehaaniline segu kasulike komponentide lahtiste teradega ja jääkkivimitest. Vaheühendeid iseloomustab madalam kasulike komponentide sisaldus võrreldes kontsentraatidega ja suurem kasulike komponentide sisaldus võrreldes jäätmetega.

Rikastamise kvaliteet

Mineraalide ja rikastustoodete kvaliteedi määravad väärtusliku komponendi, lisandite, sellega seotud elementide sisaldus ja ekstraheerimine, samuti niiskusesisaldus ja peenus.

Mineraalide töötlemine on ideaalne

Mineraalide ideaalse rikastamise (ideaalse eraldamise) all mõistetakse mineraalsegu komponentideks lahutamise protsessi, mille käigus ei teki iga toote ummistumist talle võõraste osakestega. Ideaalse mineraalide töötlemise efektiivsus on mis tahes kriteeriumi järgi 100%.

Osaline mineraalide töötlemine

Osaline rikastamine on eraldi mineraalsuuruse klassi rikastamine ehk saastavate lisandite kõige kergemini eraldatava osa eraldamine lõpptootest, et tõsta selles kasuliku komponendi kontsentratsiooni. Seda kasutatakse näiteks klassifitseerimata termilise kivisöe tuhasisalduse vähendamiseks, eraldades ja rikastades suure klassi saadud kontsentraadi edasise segamise ja peente rikastamata sõeladega.

Mineraalide kadu rikastamise ajal

Mineraali kao all rikastamisel mõistetakse rikastamiseks sobiva kasuliku komponendi kogust, mis läheb rikastusjäätmetega kaduma protsessi ebatäiuslikkuse või tehnoloogilise režiimi rikkumiste tõttu.

Erinevate tehnoloogiliste protsesside, eriti söe rikastamise jaoks on kehtestatud rikastustoodete vastastikuse saastumise lubatavad normid. Rikastustoodete bilansist eemaldatakse mineraalide kadude lubatud protsent, et katta niiskuse massi, mineraalide eemaldamist kuivatitest suitsugaasidega ja mehaanilisi kadusid.

Mineraalide töötlemise piir

Mineraalide töötlemise piiriks on töötlemismasinas tõhusalt rikastatud maagi, kivisöe osakeste väikseim ja suurim suurus.

Rikastumise sügavus

Rikastamise sügavus on rikastatava materjali peenuse alumine piir.

Söe rikastamisel kasutatakse tehnoloogilisi skeeme rikastamise piirmääradega 13; 6; üks; 0,5 ja 0 mm. Vastavalt sellele eraldatakse rikastamata sõelud suurusega 0-13 või 0-6 mm või muda suurusega 0-1 või 0-0,5 mm. Rikastamise piirmäär 0 mm tähendab, et rikastada tuleb kõiki suurusklasse.

Rahvusvahelised kongressid

Alates 1952. aastast on peetud rahvusvahelisi mineraalide töötlemise kongresse. Allpool on nende nimekiri.

kongress	aasta	Asukoht
ma	1952	London
II	1953	Pariis
III	1954	Goslar
IV	1955	Stockholm
V	1960	London
VI	1963	Caen
VII	1964	New York
VIII	1968	Leningrad
IX	1970	Praha
X	1973	London
XI	1975	Cagliari
XII	1975	São Paulo
XIII	1979	Varssavi
XIV	1982	Toronto
XV	1985	Caen
XVI	1988	Stockholm
XVII	1991	Dresden
XVIII	1993	Sydney
XIX	1995

(loengu märkmed)

V.B.Kuskov

SANKT PETERBURG

KONTROLL 2

1. ettevalmistavad protsessid 8

1.1. GRANULOMEETRILINE KOOSTIS 8

1.2 MURUSTAMINE 10

1.3. linastus 14

1.4. LIHISTAMINE 17

1.5. HÜDRAULILINE KLASSIFIKATSIOON 20

2. RIKASTAMISE PEAMISED PROTSESSID 23

2.1. GRAVITATSIOONILINE RIKASTAMISMEETOD 23

2.3. MAGNETRIKASTAMISMEETOD 35

2.4. ELEKTRIRIKASTAMINE 39

2.5. spetsiaalsed RIKASTAMISMEETODID 43

2.6. KOMBINEERITUD RIKASTAMISMEETODID 48

3 TÄIENDAVAD RIKASTAMISPROTSESSID 49

3.1. TÄIENDATAVATE TOODETE DEHIDRATSIOON 49

3.2. TOLMU EEMALDAMINE 53

3.3. REOVEEPUHASTUS 54

3.3 TESTIMINE, JUHTIMINE JA AUTOMATISEERIMINE 55

4. EELISED 55

Tegemine

Mineraalid- maapõue looduslikud mineraalsed moodustised, mille keemiline koostis ja füüsikalised omadused võimaldavad neid tõhusalt kasutada materjali tootmise sfääris. Väli mineraal - mineraalaine kogunemine soolestikus või Maa pinnal, nii koguse, kvaliteedi kui ka esinemistingimuste poolest tööstuslikuks kasutamiseks. (Suurte levialade korral moodustavad maardlad ringkondi, provintse ja vesikondi). Seal on tahkeid, vedelaid ja gaasilisi mineraale.

Tahked mineraalid (maagid) jagunevad omakorda põlevateks (turvas, põlevkivi, kivisüsi) ja mittepõlevateks, milleks on: agronoomilised (apatiit ja fosforiit jne), mittemetallilised (kvarts, bariit jne) ja metallilised (mustade ja värviliste metallide maagid). Ühe või teise mineraali kasutamise efektiivsus sõltub ennekõike väärtusliku komponendi sisaldusest selles ja kahjulike lisandite olemasolust. Mineraali otsene metallurgiline või keemiline töötlemine on otstarbekas (tehniliselt ja majanduslikult tasuv) ainult siis, kui kasuliku komponendi sisaldus selles ei ole madalam kui inseneri- ja tehnoloogiaarengu tasemest (ja selle tooraine vajadusest) määratud teatud piir. materjal) praegusel ajal. Enamasti ei ole kaevandatud kivimassi otsene kasutamine või selle töötlemine (metallurgiline, keemiline jne) majanduslikult otstarbekas, mõnikord ka tehniliselt võimatu, sest. otseseks töötlemiseks sobivad mineraalid on looduses haruldased, enamasti töödeldakse neid spetsiaalselt - rikastatakse.

Mineraalide rikastamine mineraalsete toorainete mehaanilise töötlemise protsesside kogum kasulike (väärtuslike) komponentide eraldamiseks ning jääkkivimite ja kahjulike lisandite eemaldamiseks. Rikastamise tulemusena saadakse maagist kontsentraat (kontsentraadid) ja aheraine.

Keskenduda- see on toode, kus suurem osa kasulikest mineraalidest (ja vähesel määral ka jääkmineraalidest) vabaneb (kontsentreeritakse). Kontsentraadi kvaliteeti iseloomustab peamiselt väärtusliku komponendi sisaldus ( see on alati kõrgem kui maagis, kontsentraat on rikkalikum väärtusliku komponendi (sellest ka nimi - rikastamine), aga ka kasulike ja kahjulike lisandite sisalduse, niiskuse ja granulomeetriliste omaduste poolest.

Sabad- toode, millesse eraldub suurem osa jääkmineraalidest, kahjulikest lisanditest ja ebaoluline kogus kasulikku komponenti (väärtuslike komponentide sisaldus aheraines on väiksem kui kontsentraatides ja maagis).

Lisaks jõusöödale ja aherainele on võimalik hankida vahetooted, st. tooted, mida iseloomustab madalam kasulike komponentide sisaldus võrreldes kontsentraatidega ja suurem kasulike komponentide sisaldus võrreldes aherainega.

Kasulik(väärtuslikke) komponente nimetatakse keemilisteks elementideks või looduslikeks ühenditeks, mille tootmiseks seda mineraali kaevandatakse ja töödeldakse. Maagi väärtuslik komponent on reeglina mineraali kujul (looduses on vähe looduslikke elemente: vask, kuld, hõbe, plaatina, väävel, grafiit).

Kasulikud lisandid nimetada keemilisi elemente või looduslikke ühendeid, mis on väikeses koguses mineraali osaks ja parandavad valmistoote kvaliteeti (või vabanevad edasise töötlemise käigus). Näiteks rauamaagides on kasulikud lisandid legeerivad lisandid, nagu kroom, volfram, vanaadium, mangaan jne.

Kahjulikud lisandid nimetada üksikuid elemente ja looduslikke keemilisi ühendeid, mis mineraalides sisalduvad väikestes kogustes ja avaldavad negatiivset mõju valmistoodete kvaliteedile. Näiteks rauamaagides on kahjulikud lisandid väävel, arseen, fosfor, koksisöes - väävel, fosfor, termilistes söes - väävel jne.

Mineraalide rikastamine võimaldab teil suurendada nende edasise töötlemise majanduslik tõhusus, mõnel juhul muutub edasine töötlemine ilma rikastamiseta üldiselt võimatuks. Näiteks vase maake (mis sisaldavad reeglina väga vähe vaske) ei saa otse metalliliseks vaseks sulatada, kuna vask läheb sulatamisel räbu. Lisaks võimaldab mineraalide rikastamine:

 suurendada tööstuslikke toorainevarusid, kasutades madala väärtuslike komponentide sisaldusega vaeste maavarade maardlaid;

 tõsta kaevandusettevõtete tööviljakust ja vähendada kaevandatava maagi maksumust tänu kaevandamise mehhaniseerimisele ja maavarade pidevale kaevandamisele selektiivse asemel;

 mineraalide integreeritud kasutamine, kuna eelrikastamine võimaldab ekstraheerida mitte ainult peamisi kasulikke komponente, vaid ka väikestes kogustes sisalduvaid kaasnevaid komponente;

 vähendada kulusid, mis on seotud rikkalikumate toodete tarbijateni transpordiga, mitte kogu kaevandatud maavarade mahuga;

 eraldada mineraalsest toorainest need kahjulikud lisandid, mis selle edasisel töötlemisel võivad saastada keskkonda ja seeläbi ohustada inimeste tervist ning halvendada lõpptoote kvaliteeti.

Rikastamismeetodeid saab kasutada ka tahkete olmejäätmete töötlemisel (tekib 350-400 kg/aastas inimese kohta).

Mineraalid töötlemisettevõtetes läbivad mitmeid järjestikuseid toiminguid, mille tulemusena eraldatakse kasulikud komponendid lisanditest. Mineraalide töötlemise protsessid jagunevad nende eesmärgi järgi ettevalmistavateks, abistavateks ja põhilisteks.

To ettevalmistav hõlmab purustamise, jahvatamise, sõelumise ja klassifitseerimise protsesse. Nende ülesandeks on eraldada kasulik mineraal ja jääkkivi (“avada” kasvukohad) ning luua töödeldavale toorainele soovitud granulomeetriline karakteristik.

Ülesanne major rikastamisprotsessid – kasulike mineraalsete ja jääkkivimite eraldamiseks. Mineraalide eraldamiseks kasutatakse eraldatud mineraalide füüsikaliste omaduste erinevusi. Need sisaldavad:

Rikastusmeetodi nimetus	Eraldamiseks kasutatavad füüsikalised omadused	Selle meetodiga rikastatud mineraalide peamised tüübid
Gravitatsiooniline rikastamise meetod	Tihedus (võttes arvesse suurust ja kuju)	Söed (+1 mm), kiltkivid, kuldsed, tinamaagid…
Flotatsioonirikastamise meetod	Pinna märgatavus	Värviliste metallide maagid, apatiit, fosforiit, fluoriidi maagid...
Magnetilise rikastamise meetod	Spetsiifiline magnetiline tundlikkus	rauamaak...
Elektriline rikastamise meetod	Elektrilised omadused (elektrijuhtivus, tribolaeng, läbilaskvus, pürolaeng)	Teemandimaakide peenhäälestus, haruldane metall: titaan-tsirkoonium, tantaal-nioobium, tina-volfram, haruldased muldmetallid (monasiit-ksenotiim). Klaasliivad, elektroonikajäägid…
Maagi sorteerimine: Kaevandamine Radiomeetriline rikastamine	Välised märgid: värv, läige, kuju Osakeste võime kiirata, peegeldada, neelata erinevat tüüpi energiat	Vääriskivid, lehtvilgukivi, pikakiuline asbest Mustmetallide ja värviliste metallide maagid, teemante sisaldavad maagid, fluoriit ja muud maagid
selektiivne purustamine	Tugevuse erinevus	Fosforiidimaagid, söed ja kiltkivid
Vormi rikastamine
Kombineeritud meetodid	Lisaks traditsioonilistele rikastamisprotsessidele (mis ei mõjuta tooraine keemilist koostist) hõlmab skeem püro- või hüdrometallurgilisi operatsioone, mis muudavad tooraine keemilist koostist.	Uraan, kulda sisaldavad (esmased) maagid, vase-nikli maagid…

Lisaks ülaltoodule on ka teisi rikastamismeetodeid. Samuti nimetatakse mõnikord aglomeratsiooniprotsesse (materjalide suuruse suurendamine) rikastamisprotsessideks.

To abistav hõlmavad veetustamist, tolmu kogumist, reoveepuhastust, proovivõttu, juhtimist ja automatiseerimist. Nende protsesside ülesanne on tagada põhiprotsesside optimaalne kulgemine, viia eraldusproduktid nõutavatesse tingimustesse.

Nimetatakse järjestikuste tehnoloogiliste töötlemistoimingute kogumit, millele mineraalid töötlemisettevõtetes allutatakse rikastamise skeem. Sõltuvalt rikastusskeemis sisalduva teabe olemusest nimetatakse seda tehnoloogiliseks, kvalitatiivseks, kvantitatiivseks, kvalitatiivseks-kvantitatiivseks, vee-lobri ja aparatuuri vooluringi skeemiks.

Rikastamist, nagu iga teist tehnoloogilist protsessi, iseloomustavad näitajad. Rikastamise peamised tehnoloogilised näitajad on järgmised:

 K toote mass (tootlikkus); P – arvutatud komponendi mass (mahutavus) tootes . Tavaliselt väljendatakse neid tonnides tunnis, tonnides päevas jne;

 arvestusliku komponendi sisaldus tootes - ,  on tootes sisalduva arvestusliku komponendi massi ja toote massi suhe; erinevate komponentide sisaldus mineraalis ja sellest saadavates toodetes arvutatakse tavaliselt protsentides (mõnikord tähistatakse lähtematerjali sisaldust , kontsentraadis - , aheraines - ). Kasulike komponentide sisaldus ekstraheeritavas tooraines (maagis) võib ulatuda protsendifraktsioonidest (vask, nikkel, koobalt jne) kuni mitme protsendini (plii, tsink jne) ja mitmekümne protsendini (raud, mangaan). , fossiilne kivisüsi ja mõned muud mittemetallilised mineraalid);

 toote saagis –  i,  k,  xv  on toote massi ja algse maagi massi suhe; mis tahes rikastusprodukti saagis väljendatakse protsentides, harvemini ühiku murdosades;

 Väärtusliku komponendi ekstraheerimine – u,  k,  xv  on tootes sisalduva arvestusliku komponendi massi ja sama komponendi massi suhe algses maagis; ekstraheerimist väljendatakse protsentides, harvemini ühiku murdosades.

Väljund i korrutis arvutatakse järgmise valemiga:

 i = (K i /K ref)100,%

Samuti saab kaheks tooteks - kontsentraat ja aheraine - eraldamise korral määrata nende saagise sisalduse kaudu järgmiste valemite abil:

 k = 100,%;  xv =
100,%;

Kontsentraadi ja aheraine saagiste summa on:

 k +  xv = 100%.

See on ilmne

K con + K xv = K viide;

R con + R xv = R viide

 1 +  2 +…+  n = 100%.

Samamoodi jaoks K ja R.

(Mineraalide töötlemisel saadakse reeglina ainult kaks toodet - kontsentraat ja aheraine, kuid mitte alati, mõnikord võib tooteid olla rohkem).

Praktikas määratakse sisu tavaliselt keemilise analüüsiga.

Kasuliku komponendi ekstraheerimine i- toode:

i = 100 % või  i = %.

Kontsentraadi ja aheraine ekstraheerimise summa on võrdne:

 kuni +  xv = 100%.

See valem kehtib mis tahes arvu toodete jaoks:

 1 +  2 +…  n = 100%.

Segamisprodukti sisalduse leidmiseks võite kasutada nn tasakaaluvõrrandit (kaheks tooteks eraldamise korral):

 kuni  con +  xv  con =  ref  ref.

Võrrand kehtib ka mis tahes arvu toodete kohta:

 1  1 +  2  2 +…+ n  n =  ref  ref.

Tuleb märkida, et  ref = 100%.

Näide. Maak jagatakse kaheks tooteks (joonis 1.1) - kontsentraat ja aheraine. Maagi tootlikkus K ref = 200 t/h, kontsentraadi puhul - K con = 50 t/h. Toimivus disainikomponendi järgi R ref = 45 t/h, komponendi järgi kontsentraadis R con = 40 t/h.

K xv = K ref - K con \u003d 200 - 50 \u003d 150 t / h;

 con = ( K con / K ref)100 = (50/200)100 = 25%;

 xv \u003d  ref -  k \u003d 100 - 25 \u003d 75%,

või  xv = ( K xv / K ref)100 =(150/200) . 100=75%;

see on ilmselge K xv = ( xv  K ref)/100 = (75200)/100 = 150 t/h;

=
=
= 22,5 %;