Metody wzbogacania minerałów. Klasyfikacja metod i procesów wzbogacania Wzbogacanie minerałów zastosowanie fizyki

11.03.2020

Procesy przygotowawcze do przeróbki minerałów

Wstęp

Cel przetwarzania minerałów

Wydobyty górotwór jest mieszaniną kawałków kompleksów mineralnych, przerostów minerałów o różnych właściwościach fizycznych, fizykochemicznych i chemicznych. Aby otrzymać produkty końcowe (koncentraty metali, koksu, materiałów budowlanych, nawozów sztucznych itp.) należy poddać go szeregowi procesów przetwórczych: mechanicznemu, termicznemu, chemicznemu.

Przeróbka minerałów na koncentratorze obejmuje szereg operacji, w wyniku których uzyskuje się oddzielenie składników użytecznych od zanieczyszczeń, tych. doprowadzenie minerału do jakości odpowiedniej do dalszej obróbki, np. konieczne jest zwiększenie zawartości: żelaza z 30-50% do 60-70%; mangan od 15-25% do 35-45%, miedź od 0,5-1,5% do 45-60%, wolfram od 0,02-0,1% do 60-65%.

Zgodnie z ich przeznaczeniem procesy przetwarzania minerałów dzielą się na: przygotowawczy, Główny(wzbogacenie) i wsparcie.

Procesy przygotowawcze mają na celu otwieranie lub otwieranie ziaren użytecznych składników (minerałów), które składają się na minerały, i podzielenie ich na klasy wielkościowe, spełnienie wymagań technologicznych kolejnych procesów wzbogacania.

Procesy przygotowawcze obejmują kruszenie, mielenie, przesiewanie i klasyfikację.

Wzbogacanie minerałów to zespół procesów mechanicznej przeróbki surowców mineralnych, który umożliwia oddzielenie minerałów użytecznych (koncentratu) od skały płonnej.

Inżynierowie koncentracji powinni rozwiązać następujące zadania:

Zintegrowany rozwój zasobów mineralnych;

Utylizacja produktów przetworzonych;

Tworzenie nowych procesów bezodpadowej technologii rozdzielania minerałów na finalne produkty rynkowe do wykorzystania w przemyśle;

Ochrona środowiska.

Rozdzielanie mieszanin minerałów odbywa się na podstawie różnic we właściwościach fizycznych, fizykochemicznych i chemicznych w celu uzyskania szeregu produktów o wysokiej zawartości cennych składników (koncentraty) , niski (produkty pośrednie) i nieistotne (odpady, przeróbki) .

Proces wzbogacania ma na celu nie tylko zwiększenie zawartości cennego składnika w koncentracie, ale również usunięcie szkodliwych zanieczyszczeń:

siarka w rogu fosfor w koncentracie manganu, arsen w brązowej rudzie żelaza i polimetalicznych rudach siarczkowych. Zanieczyszczenia te, dostając się do żeliwa, a następnie do stali, pogarszają właściwości mechaniczne. właściwości metali.

Krótka informacja o minerałach

minerały zwane rudami, niemetalicznymi i palnymi materiałami kopalnymi stosowanymi w produkcji przemysłowej w postaci naturalnej lub przetworzonej.

Do rudy obejmują minerały, które zawierają cenne składniki w ilości wystarczającej do opłacalności ich wydobycia.

Rudy są klasyfikowane w metalowe i niemetaliczne.

Ruda metalu- surowce do produkcji metali żelaznych, nieżelaznych, rzadkich, szlachetnych i innych - wolfram-molibden, ołów-cynk, mangan, żelazo, kobalt, nikiel, chromit, zawierające złoto;

rudy niemetaliczne- azbest, baryt, apatyt, fosforyt, grafit, talk, antymon itp.

Minerały niemetaliczne - surowce do produkcji materiałów budowlanych (piasek, glina, żwir, kamień budowlany, cement portlandzki, gips budowlany, wapień itp.)

minerały palne - paliwo stałe, olej i gaz palny.

Minerały składają się z minerałów różniących się wartością, właściwościami fizycznymi i chemicznymi (twardość, gęstość, przepuszczalność magnetyczna, zwilżalność, przewodność elektryczna, radioaktywność itp.).

Minerały- zwane natywnymi (tj. występującymi w naturze w czystej postaci) pierwiastkami i naturalnymi związkami chemicznymi.

Przydatny minerał (lub składnik)- nazywają pierwiastek lub jego naturalny związek, w celu uzyskania którego prowadzi się wydobycie i przeróbkę minerału. Na przykład: w rudzie żelaza użytecznymi minerałami są magnetyt Fe 3 O 4, hematyt Fe 2 O 3.

Przydatne zanieczyszczenia- zwane minerałami (pierwiastkami), których zawartość w niewielkich ilościach prowadzi do poprawy jakości produktów otrzymywanych z użytecznych minerałów. Na przykład zanieczyszczenia wanad, wolfram, mangan, chrom w rudzie żelaza pozytywnie wpływają na jakość wytopionego z niej metalu.

Szkodliwe zanieczyszczenia- zwane minerałami (pierwiastkami), których zawartość w niewielkich ilościach prowadzi do pogorszenia jakości produktów otrzymywanych z użytecznych minerałów. Na przykład zanieczyszczenia siarka, fosfor, arsen niekorzystnie wpływają na proces wytwarzania stali.

Elementy towarzyszące nazywane są składnikami zawartymi w minerale w niewielkich ilościach, uwalnianymi podczas procesu wzbogacania do poszczególnych produktów lub produktu głównego składnika. Dalsza obróbka metalurgiczna lub chemiczna elementów satelitarnych pozwala na wyodrębnienie ich w osobny produkt.

Minerały skały płonnej- zadzwoń do komponentów, które nie mają wartości przemysłowej. W rudzie żelaza mogą to być SiO2, Al2O3.

W zależności od struktury rozróżnia się minerały przeplatane i solidne, na przykład w rozpowszechnianiu - pojedyncze drobne ziarna użytecznego minerału są rozproszone wśród ziaren skały płonnej; w ciele stałym - ziarna użytecznego minerału są reprezentowane głównie przez ciągłą masę, a minerały skały płonnej w postaci przekładek, wtrąceń.

Wzbogacanie minerałów to zespół procesów technologicznych wstępnej obróbki surowców mineralnych w celu nadania im właściwości spełniających wymagania konsumentów.

Dla wzbogacenia:

Zwiększa się zawartość składnika użytecznego w surowcu,

Z surowców usuwane są szkodliwe zanieczyszczenia,

Osiąga się jednorodność surowców pod względem wielkości i składu.

W wyniku wzbogacenia otrzymujesz:

Koncentrat to produkt wzbogacający, który ma wyższą zawartość użytecznego składnika w porównaniu z rudą. Zgodnie z jego zawartością, zgodnie z zawartością zanieczyszczeń, wilgoci, koncentraty muszą spełniać wymagania GOST, OST, TU;

Odpady poflotacyjne to odpady po wzbogacaniu składające się ze skały płonnej o niskiej zawartości składników użytecznych, których wydobycie jest technologicznie niemożliwe lub nieopłacalne ekonomicznie.

Wzbogacanie obniża koszty transportu surowców, a także ich przetwarzania, ponieważ. usuwana jest duża ilość skały płonnej.

W wyniku wzbogacenia znacznie wzrasta zawartość użytecznych składników (%):

10 3 10 2 10 -1

d, mm

Na rysunku przedstawiono zależność jednostkowego zużycia energii podczas kruszenia i mielenia materiału o średniej wytrzymałości od różnych stopni końcowych.

Stopień rozdrobnienia (rozdrobnienia) to stosunek średnicy największych kawałków rudy (D) do średnicy kawałków rozdrobnionego produktu (d):

W zależności od właściwości rudy stosuje się:

1 - kruszenie - zniszczenie w wyniku ściśnięcia kawałków pomiędzy dwoma korpusami prasowymi;

2 - rozłupywanie - zniszczenie w wyniku zaklinowania się końców ciał miażdżących;

3 - uderzenie - zniszczenie pod wpływem krótkotrwałych obciążeń dynamicznych;

4 - ścieranie - zniszczenie w wyniku działania powierzchni poruszających się względem siebie.

W zależności od metody i mechanizmu niszczenia kawałków rudy wyróżnia się:

Kruszarki szczękowe (kruszenie i rozłupywanie kawałków pomiędzy okresowo zbliżającymi się płytami - policzkami) - urządzenia o działaniu okresowym: kruszenie rudy naprzemiennie z cyklem rozładunkowo-załadunkowym, co jest główną wadą tego typu kruszarek, co zmniejsza ich wydajność;

Kruszarki stożkowe (kruszą i ścierają kawałki pomiędzy ruchomymi i nieruchomymi stożkami) - kruszarki ciągłe;

Kruszarki walcowe (kruszą i rozłupują kawałki między dwoma wałkami gładkimi lub zębatymi poruszającymi się do siebie) - kruszarki ciągłe;

Kruszarki udarowe służą do kruszenia materiałów miękkich i lepkich.

Szlifowanie materiału odbywa się w młynach różnego typu:

Młyny bębnowe służą do mielenia materiału do wielkości cząstek 1-2 mm. Jest to stalowy bęben, do którego wraz z rudą ładowane są ciała mielące. W zależności od rodzaju korpusów kruszących wyróżniamy młyny kulowe, prętowe, otoczkowe i samomielące.

Po każdym etapie kruszenia (mielenia) drobna frakcja jest oddzielana od powstałego produktu przez przesiewanie (przesiewanie). Przesiewanie jest zwykle stosowane do oddzielania materiałów o wielkości cząstek powyżej 1-2 mm.

Metody klasyfikacji hydraulicznej służą do oddzielania materiałów o wielkości cząstek poniżej 100 mikronów. Klasyfikacja hydrauliczna to proces rozdzielania mieszaniny ziaren mineralnych według wielkości na podstawie różnic w szybkości ich osiadania w wodzie.

Potem przychodzi samo wzbogacenie. Najczęstsze metody wzbogacania to:

flotacja,

Grawitacyjny,

Magnetyczny,

Elektryczny.

Używając flotacja ponad 90% wszystkich rud metali żelaznych i nieżelaznych jest wzbogacanych, a także minerałów niemetalicznych: siarki, grafitu, rud fosforanowych, węgla.

System flotacji jest niejednorodny i obejmuje trzy fazy: stałą, ciekłą, gazową. Flotacja opiera się na zdolności cząstek stałych do utrzymywania się na granicy faz między fazą ciekłą i gazową, tj. na hydrofobowość, nieprzepuszczalność cząstek. Najbardziej powszechna jest flotacja piany. Ziarna mineralne niezwilżone wodą przywierają do pęcherzyków powietrza i unoszą się na powierzchni. Zmieniając warunki flotacji można osiągnąć na przykład: podczas flotacji rud żelaza do produktu piankowego zostanie uwolniony magnetyt (koncentrat rudy żelaza) - flotacja bezpośrednia, a kwarc (skała płonna) - odwrócona flotacja, tj. Procesy flotacji są wszechstronne ze względu na różnorodność metod prowadzenia i szerokie możliwości sterowania.

Do przeprowadzenia procesu flotacji niezbędne jest użycie różnych związków chemicznych:

Kolektory - radykalnie zwiększają hydrofobowość powierzchni wyekstrahowanych cząstek. W przypadku flotacji materiałów siarczkowych

R-O-C-S-Me ksantogeny i ditiofosforany RO S

(R oznacza rodnik alkoholowy lub fenolowy; Me oznacza Na lub K);

Minerały niesiarczkowe są unoszone z mydłami Na z kwasami tłuszczowymi (oleinian sodu - С17Н33СООНa) lub aminami (RNH2);

Węgiel, siarka i inne naturalnie hydrofobowe minerały są flotowane przy użyciu nafty i innych niepolarnych odczynników.

Porofory – substancje ułatwiające rozpraszanie powietrza, zapobiegające łączeniu się bąbelków i zwiększające wytrzymałość piany (różne surfaktanty, olejek sosnowy);

Regulatory środowiska - tworzą optymalne pH środowiska (wapno, soda, kwas siarkowy).

Proces flotacji prowadzony jest w maszynach flotacyjnych. Produkt piankowy jest podawany do odwodnienia.

Procesy grawitacyjne opierają się na różnicy w charakterze i szybkości przemieszczania się cząstek mineralnych o różnej gęstości w środowisku wodnym lub powietrznym:

Płukanie - rozdzielanie poprzez rozluźnianie i usuwanie za pomocą wody materiałów ilastych wiążących ziarna mineralne (rudy żelaza i manganu, fosforyty, podkładki metali nieżelaznych, rzadkich i szlachetnych, płukanie złotego piasku, wysokiej jakości materiał budowlany);

Wzbogacanie w ciężkich warunkach– podział wydobywanych minerałów według gęstości. Otrzymane produkty (frakcja ciężka i lekka) mają gęstość większą lub mniejszą niż gęstość medium rozdzielającego i z tego powodu albo unoszą się w nim, albo toną. Takie wzbogacanie jest najważniejsze w przemyśle węglowym. Jako media ciężkie stosuje się ciecze organiczne, wodne roztwory soli i zawiesiny:

Ciecze organiczne: trichloroetan C2H3C13 (gęstość 1460 kg/m3), chloroform CC14 (1600), dibromoetan C2H4Br2 (2170), acetylenotetrabromek C2H1Br2 (2930);

Wodne roztwory soli nieorganicznych: CaCd2 (1654), ZnC12 (2070);

Zawiesiny: jako środki obciążające stosuje się różne substancje rozdrobnione do mniej niż 0,1 mm - glina (1490), piryt (2500), galena PbS (3300). Przy wzbogacaniu węgla stosuje się zawiesinę magnetytu (2500).

Wzbogacanie magnetyczne stosowany w przeróbce rud metali żelaznych, rzadkich i nieżelaznych. Opiera się na wykorzystaniu różnic we właściwościach magnetycznych minerałów i skały płonnej. Kiedy cząstki poruszają się w polu magnetycznym, produkty magnetyczne i niemagnetyczne poruszają się po różnych trajektoriach. Ze względu na specyficzną podatność magnetyczną minerały dzielą się na:

Silnie magnetyczny - magnetyt Fe 3 O 4, pirotyn Fe 1-n S n - χ\u003e 380 * 10 -7 m3 / kg,

Słabo magnetycznie - wodorotlenki i węglany Fe i Mn - χ \u003d (7,5-1,2) * 10-7 m3 / kg,

Niemagnetyczny kwarc SiO2, apatyt Ca5(F,Cl)(PO4)3, rutyl TiO2, skaleń (Na,K,Ca)(AlSi3O8).

Wzbogacanie elektryczne opiera się na różnej przewodności elektrycznej skał i ich właściwościach, które mają być naelektryzowane. Separacja elektryczna służy do wzbogacania ziarnistych materiałów sypkich o wielkości cząstek 0,05-3 mm, których składniki nie wykazują znaczących różnic w innych właściwościach (gęstość, podatność magnetyczna, właściwości fizyczne i chemiczne powierzchni).

W zależności od określonej przewodności elektrycznej minerały dzielą się na:

Przewodniki - rutyl, piryt,

Półprzewodniki - magnetyt,

Nieprzewodniki - kwarc, cyrkon (ZrSO4).

Kiedy cząstki przewodnika mineralnego wejdą w kontakt z elektrodą, są naładowane tym samym ładunkiem. W tym przypadku cząstka dielektryczna nie jest naładowana. Cząstki przechodzą następnie przez stałe pole elektryczne i zmieniają swoje trajektorie w zależności od ładunku na ich powierzchni.

Koncentratory są źródłem znacznych emisji pyłów i ścieków.

Powstawanie pyłu następuje podczas przetwarzania i przechowywania stałych surowców mineralnych. Silną emisję pyłów obserwuje się podczas kruszenia na sucho, przesiewania, metodami suchego wzbogacania, transportu i przeładunku produktów wzbogacania.

Podczas pracy kruszarek główna emisja pyłu występuje w miejscach rozładunku produktu i sięga 4 g/s dla kruszarek walcowych, 10 g/s dla kruszarek stożkowych i szczękowych oraz 120 g/s dla kruszarek młotkowych. Podczas pracy młynów uwalniane jest do 80 g/s pyłu.

Ścieki odprowadzane są do odpadów wraz z odpadami wzbogacania, skąd mogą przedostawać się do zbiorników wodnych.

Głównymi zanieczyszczeniami są zanieczyszczenia gruboziarniste (odpady wzbogacania grawitacyjnego), sole w postaci rozpuszczonej, odczynniki flotacyjne w postaci emulsji, produkty wzajemnego oddziaływania odczynników oraz z minerałami.

Ścieki mogą zawierać:

Kwasy wykorzystywane w procesie technologicznym

Jony Fe, Cu, Ni, Zn, Pb, Al, Co, Cd, Sb, Hg i inne, które dostają się do ścieków w wyniku rozpuszczenia ich związków przez kwasy,

Cyjanki są głównym zanieczyszczeniem zakładów odzysku złota i fabryk, które wykorzystują stopiony cyjanek jako odczynnik flotacyjny,

Fluorki, jeśli odczynnikami flotacyjnymi są NaF, NaSiF6,

Produkty naftowe, najczęściej - nafta, środek flotacyjny we wzbogacaniu węgla, siarka, Cu-Mo, Mo-W rudB

Fenole jako środki flotacyjne, ksantogeniany i ditiofosforany to środki flotacyjne o nieprzyjemnym zapachu.

Niektóre minerały wydobywane z wnętrzności ziemi są bezpośrednio wykorzystywane w niektórych sektorach gospodarki narodowej (kamień, glina, wapień do celów budowlanych, mika do izolacji elektrycznej itp.), ale większość z nich jest wstępnie wzbogacona.

Wzbogacanie minerałów zwany zespołem operacji mechanicznej obróbki kopaliny w celu uzyskania produktów nadających się do wykorzystania w gospodarce narodowej.

Proces wzbogacania minerałów realizowany jest w specjalnie wyposażonych, wysoko zmechanizowanych zakładach. Te firmy nazywają się zakłady przetwórcze jeśli ich głównym zadaniem jest oddzielanie minerałów i kruszarki i przesiewacze, jeśli wzbogacanie sprowadza się głównie do kruszenia skał i oddzielania ich pod względem wielkości i wytrzymałości.

Minerały w zakładach przeróbczych przechodzą szereg kolejnych operacji, w wyniku których użyteczne składniki są oddzielane od zanieczyszczeń. Procesy wzbogacania minerałów zgodnie z ich przeznaczeniem dzielą się na: przygotowawcze, podstawowe i pomocnicze .

Do przygotowania obejmują procesy kruszenia, mielenia, przesiewania i klasyfikacji. Ich zadaniem jest doprowadzenie składników mineralnych do stanu, w którym możliwe jest przeprowadzenie separacji (zmniejszenie wielkości, separacja wielkościowa itp.);

Do głównych obejmują następujące procesy:

powaga;

flotacja;

magnetyczny;

elektryczny;

specjalny;

łączny.

Zadaniem głównych procesów wzbogacania jest oddzielenie minerału użytecznego i skały płonnej.

do pomocniczych obejmują odwadnianie, odpylanie, oczyszczanie ścieków, testowanie, sterowanie i automatyzację, rozładunek, transport suchy i wodny materiału, mieszanie, dystrybucję materiału i odczynników do maszyn itp.

Zadaniem tych procesów jest zapewnienie optymalnego przebiegu procesów głównych.

Zespół sekwencyjnych operacji przeróbki technologicznej, którym poddawane są minerały w zakładach przeróbczych, nosi nazwę schemat wzbogacania. W zależności od charakteru informacji zawartych w schemacie wzbogacania nazywa się to Schemat obwodu technologicznego, jakościowego, ilościowego, jakościowo-ilościowego, wodno-szlamowego i aparatury.

Nazywa się wszystko, co wchodzi do wzbogacania lub oddzielnej operacji wzbogacania materiał źródłowy lub odżywianie.

Surowcem źródłowym dla zakładu przeróbczego jest ruda. Udział procentowy wartościowego składnika w materiale źródłowym (rudzie) jest zwykle oznaczany przez (alfa). Produkty wzbogacenie (lub operacja) dotyczy materiałów uzyskanych w wyniku wzbogacenia - skupiać się, Produkt pośredni (produkt środkowy) i odpady.

Skupiać się nazywa się produkt wzbogacania, w którym zawartość cennego składnika jest większa niż w materiale oryginalnym. Udział procentowy cennego składnika w koncentracie oznaczono (beta).

Ogony nazywany produktem wzbogacania, który ma niską zawartość cennego składnika w porównaniu z pierwotną rudą. Procent cennego składnika w ogonach jest zwykle oznaczany przez (theta). Odpady to głównie skała płonna i szkodliwe zanieczyszczenia.

Produkt pośredni(produkt środkowy) to produkt, w którym zawartość cennego składnika jest mniejsza niż w koncentracie, a większa niż w ogonach. Zawartość w nim cennego składnika oznaczono symbolem . Produkty przemysłowe są zazwyczaj wysyłane do dodatkowej obróbki.

Koncentraty i odpady przeróbcze mogą być zarówno produktami odrębnych operacji, jak i końcowymi produktami procesu wzbogacania. Jakość finalnych lub tak zwanych koncentratów towarowych musi być zgodna z normą państwową (GOST). Każdy GOST przewiduje minimalną zawartość cennego składnika w koncentratach i dopuszczalną zawartość zanieczyszczeń.

Do oceny wyników wzbogacania stosuje się następujące główne wskaźniki technologiczne i ich symbole:

Wyjście(gamma) - ilość otrzymanego produktu wyrażona jako procent (lub ułamki jednostki) materiału wyjściowego.

Wydobycie koncentratu, śruty, odpadów przeróbczych określa się z następujących wyrażeń:

gdzie C to ilość koncentratu;

M - ilość przerabianej rudy;

P - ilość śruty.

Stopień ekstrakcji e(epsilon) - wyrażony w procentach stosunek ilości wartościowego składnika w danym produkcie (najczęściej w koncentracie) do jego ilości w materiale źródłowym (rudzie), przyjmowany jako 100%. Stopień ekstrakcji na koncentrat, śrutę, odpadki określa się ze wzorów:

Stopień koncentracji(lub współczynnik wzbogacenia) K - stosunek zawartości cennego składnika w koncentracie do jego zawartości w materiale źródłowym (rudzie):

Często masa produktów jest nieznana. Ale zawartość przydatnego składnika w produktach jest prawie zawsze znana.

Wydajność koncentratu i odpadów przeróbczych, jego wydobycie określa się poprzez zawartość następującymi wzorami:

Według takich wzorów w procesie pracy w fabrykach można ocenić wzbogacenie, mając jedynie dane dotyczące analizy chemicznej rudy () i produktów wzbogacania ( , ). W podobny sposób można otrzymać równania i wzory dla przypadku, gdy w procesie wzbogacania otrzymuje się dwa koncentraty i frakcje ogonowe, czyli dla dwóch cennych składników.

Te równania są różnymi wyrażeniami ogólnej zasady, że że ilość materiału dostarczonego do wzbogacenia jest równa sumie otrzymanych produktów

Masyw skalny dzieli się na: główny (właściwie skoncentrowany); przygotowawcze i pomocnicze.

Wszystkie istniejące metody wzbogacania opierają się na różnicach we właściwościach fizycznych lub fizykochemicznych poszczególnych składników minerału. Istnieją na przykład metody wzbogacania grawitacyjne, magnetyczne, elektryczne, flotacyjne, bakteryjne i inne.

Technologiczny efekt wzbogacenia

Wstępne wzbogacenie minerałów umożliwia:

zwiększenie przemysłowych rezerw surowców mineralnych poprzez wykorzystanie złóż ubogich minerałów o niskiej zawartości użytecznych składników;
zwiększenie wydajności pracy w przedsiębiorstwach górniczych i obniżenie kosztów wydobywanej rudy dzięki mechanizacji operacji wydobywczych i ciągłemu wydobyciu kopalin zamiast selektywnego;
poprawa wskaźników technicznych i ekonomicznych przedsiębiorstw metalurgicznych i chemicznych w przetwarzaniu wzbogaconych surowców poprzez obniżenie kosztów paliwa, energii elektrycznej, topników, odczynników chemicznych, poprawę jakości gotowych produktów i zmniejszenie utraty użytecznych składników wraz z odpadami;
przeprowadzić kompleksowe wykorzystanie minerałów, ponieważ wstępne wzbogacenie umożliwia wydobycie z nich nie tylko głównych użytecznych składników, ale także towarzyszących, które są zawarte w niewielkich ilościach;
obniżyć koszty transportu produktów wydobywczych do konsumentów poprzez transport produktów bogatszych, a nie całej objętości urabianego górotworu zawierającego minerały;
izolują z surowców mineralnych szkodliwe zanieczyszczenia, które podczas dalszego przetwarzania mogą pogorszyć jakość produktu końcowego, zanieczyszczać środowisko i zagrażać zdrowiu ludzi.

Przetwarzanie minerałów odbywa się w zakładach przetwórczych, które dziś są potężnymi, wysoce zmechanizowanymi przedsiębiorstwami o złożonych procesach technologicznych.

Klasyfikacja procesów wzbogacania

Przeróbka minerałów w zakładach przeróbczych obejmuje szereg operacji sekwencyjnych, w wyniku których uzyskuje się oddzielenie składników użytecznych od zanieczyszczeń. Zgodnie z ich przeznaczeniem procesy przetwarzania minerałów dzielą się na przygotowawcze, główne (wzbogacanie) i pomocnicze (końcowe).

Procesy przygotowawcze

Procesy przygotowawcze mają na celu otwarcie lub otwarcie ziaren składników użytecznych (minerałów) wchodzących w skład minerału i podział go na klasy wielkości, które spełniają wymagania technologiczne kolejnych procesów wzbogacania. Procesy przygotowawcze obejmują kruszenie, mielenie, przesiewanie i klasyfikację.

Kruszenie i mielenie

Kruszenie i mielenie- proces niszczenia i zmniejszania wielkości kawałków surowców mineralnych (minerałów) pod działaniem zewnętrznych sił mechanicznych, termicznych, elektrycznych mających na celu pokonanie wewnętrznych sił spójności wiążących cząstki ciała stałego.

Zgodnie z fizyką procesu nie ma zasadniczej różnicy między kruszeniem a mieleniem. Konwencjonalnie uważa się, że podczas kruszenia uzyskuje się cząstki większe niż 5 mm, a podczas kruszenia cząstki są mniejsze niż 5 mm. Wielkość największych ziaren, do których konieczne jest rozdrobnienie lub zmielenie minerału w jego przygotowaniu do wzbogacania, zależy od wielkości wtrąceń głównych składników wchodzących w skład minerału oraz od możliwości technicznych sprzętu na w której ma zostać przeprowadzona kolejna operacja przerobu rozdrobnionego (zgniecionego) produktu.

Otwieranie ziaren składników pożytecznych - kruszenie i (i) rozdrabnianie przerostów aż do całkowitego uwolnienia ziaren składnika pożytecznego i uzyskania mechanicznej mieszanki ziaren składnika pożytecznego i skały płonnej (mieszanki). Otwieranie ziaren składników użytecznych - kruszenie i (i) mielenie przerostów aż do uwolnienia części powierzchni składnika użytecznego, co zapewnia dostęp do odczynnika.

Kruszenie odbywa się na specjalnych kruszarkach. Kruszenie to proces niszczenia ciał stałych wraz ze zmniejszeniem wielkości kawałków do określonej miałkości, poprzez działanie sił zewnętrznych, które pokonują wewnętrzne siły spójności wiążące cząstki ciała stałego. Mielenie pokruszonego materiału odbywa się w specjalnych młynach (najczęściej kulowych lub prętowych).

Badania przesiewowe i klasyfikacja

Badania przesiewowe i klasyfikacja służą do rozdzielania minerału na produkty o różnej wielkości - klasach wielkości. Przesiewanie przeprowadza się poprzez przesiewanie minerału na sicie i sitach z kalibrowanymi otworami na mały produkt (pod siatką) i duży produkt (nad siatką). Przesiewanie służy do oddzielania minerałów według wielkości na powierzchniach przesiewania (przesiewania), z otworami o rozmiarach od milimetra do kilkuset milimetrów.

Przesiewanie odbywa się za pomocą specjalnych maszyn - przesiewaczy.

Metodą separacji elektrycznej można wzbogacać minerały, których składniki wykazują różnice w przewodności elektrycznej lub mają zdolność pod wpływem pewnych czynników do gromadzenia ładunków elektrycznych o różnej wielkości i znaku. Do takich minerałów należą apatyt, wolfram, cyna i inne rudy.

Wzbogacanie przez miałkość stosuje się w przypadkach, gdy użyteczne składniki są reprezentowane przez większe lub odwrotnie, mniejsze ziarna w porównaniu z ziarnami skały płonnej. W placerach przydatne składniki występują w postaci małych cząstek, więc oddzielenie dużych klas pozwala pozbyć się znacznej części zanieczyszczeń skalnych.

Różnice w kształcie ziaren i współczynniku tarcia umożliwiają oddzielenie płaskich, łuskowatych cząstek kruszyw miki lub włóknistego azbestu od cząstek skał o zaokrąglonym kształcie. Podczas poruszania się po nachylonej płaszczyźnie włókniste i płaskie cząstki ślizgają się, a zaokrąglone ziarna toczą się w dół. Współczynnik tarcia tocznego jest zawsze mniejszy niż współczynnik tarcia ślizgowego, dlatego płaskie i zaokrąglone cząstki poruszają się po nachylonej płaszczyźnie z różnymi prędkościami i po różnych trajektoriach, co stwarza warunki do ich separacji.

Różnice we właściwościach optycznych składników wykorzystuje się we wzbogacaniu minerałów metodą separacji fotometrycznej. Ta metoda służy do mechanicznego oddzielania ziaren o różnych kolorach i połysku (na przykład oddzielania ziaren diamentu od ziaren skały płonnej).

Główne operacje końcowe to zagęszczanie miazgi, odwadnianie i suszenie produktów wzbogacania. Wybór metody odwadniania zależy od właściwości odwadnianego materiału (wilgotność początkowa, rozkład wielkości cząstek i skład mineralogiczny) oraz wymagań dotyczących wilgotności końcowej. Często trudno jest osiągnąć wymaganą wilgotność końcową w jednym etapie, dlatego w praktyce w przypadku niektórych produktów wzbogacania operacje odwadniania stosuje się na różne sposoby w kilku etapach.

Marnotrawstwo

Odpady - końcowe produkty wzbogacania o niskiej zawartości cennych składników, których dalsze wydobycie jest technicznie niemożliwe i/lub nieopłacalne ekonomicznie. (Ten termin jest odpowiednikiem poprzednio używanego terminu odpadki, ale nie termin ogony, który, w przeciwieństwie do odpadów, jest zubożonym produktem każdej pojedynczej operacji wzbogacania).

Półprodukty

Produkty pośrednie (produkty pośrednie) są mechaniczną mieszanką przerostów z otwartymi ziarnami użytecznych składników i skałą płonną. Produkty pośrednie charakteryzują się niższą zawartością składników użytecznych w porównaniu z koncentratami oraz wyższą zawartością składników użytecznych w porównaniu z odpadami.

Jakość wzbogacenia

O jakości minerałów i produktów uszlachetniających decyduje zawartość i wydobycie cennego składnika, zanieczyszczeń, pierwiastków pokrewnych, a także wilgotność i rozdrobnienie.

Przetwarzanie minerałów jest idealne

Przez idealne wzbogacenie w minerały (idealna separacja) rozumiany jest proces rozdzielania mieszanki mineralnej na składniki, w którym nie dochodzi do zapychania się każdego produktu obcymi dla niego cząstkami. Wydajność idealnej obróbki minerałów wynosi 100% według dowolnych kryteriów.

Częściowa obróbka minerałów

Wzbogacanie częściowe to wzbogacenie odrębnej klasy sortymentu mineralnego lub oddzielenie najłatwiej odseparowanej części zanieczyszczeń zanieczyszczających z produktu końcowego w celu zwiększenia w nim stężenia użytecznego składnika. Wykorzystywany jest na przykład do zmniejszenia zawartości popiołu w niesklasyfikowanym węglu energetycznym poprzez wydzielenie i wzbogacenie dużej klasy poprzez dalsze mieszanie powstałego koncentratu i drobnych niewzbogaconych przesiewów.

Straty minerałów podczas wzbogacania

Przez utratę minerału podczas wzbogacania rozumie się ilość użytecznego składnika nadającego się do wzbogacania, który jest tracony wraz z odpadami wzbogacania w wyniku niedoskonałości procesu lub naruszenia reżimu technologicznego.

Ustalono dopuszczalne normy zanieczyszczenia wzajemnego produktów wzbogacania dla różnych procesów technologicznych, w szczególności wzbogacania węgla. Dopuszczalny procent ubytków minerałów jest usuwany z bilansu produktów wzbogacania w celu pokrycia rozbieżności przy uwzględnieniu masy wilgoci, usuwania minerałów spalinami z suszarni oraz strat mechanicznych.

Granica przetwarzania minerałów

Granicą przeróbki minerałów jest najmniejszy i największy rozmiar cząstek rudy, węgla, efektywnie wzbogacany w maszynie przeróbczej.

Głębokość wzbogacenia

Głębokość wzbogacenia to dolna granica rozdrobnienia materiału, który ma zostać wzbogacony.

Przy wzbogacaniu węgla stosuje się schematy technologiczne z limitami wzbogacenia 13; 6; jeden; 0,5 i 0 mm. W związku z tym oddzielane są niewzbogacone skratki o wielkości 0-13 lub 0-6 mm lub szlam o wielkości 0-1 lub 0-0,5 mm. Granica wzbogacenia wynosząca 0 mm oznacza, że wzbogaceniu podlegają wszystkie klasy wielkości.

Kongresy międzynarodowe

Od 1952 roku odbywają się Międzynarodowe Kongresy Przeróbki Surowców Mineralnych. Poniżej znajduje się ich lista.

Kongres	Rok	Lokalizacja
I	1952	Londyn
II	1953	Paryż
III	1954	Goslar
IV	1955	Sztokholm
V	1960	Londyn
VI	1963	Caen
VII	1964	Nowy Jork
VIII	1968	Leningrad
IX	1970	Praga
X	1973	Londyn
XI	1975	Cagliari
XII	1975	San Paulo
XIII	1979	Warszawa
XIV	1982	Toronto
XV	1985	Caen
XVI	1988	Sztokholm
XVII	1991	Drezno
XVIII	1993	Sydnej
XIX	1995

(notatki z wykładu)

V.B.Kuskov

SANKT PETERSBURG

KONTROLA 2

1. procesy przygotowawcze 8

1.1. SKŁAD GRANULOMETRYCZNY 8

1.2 KRUSZENIE 10

1.3. projekcja 14

1.4. SZLIFOWANIE 17

1.5. KLASYFIKACJA HYDRAULICZNA 20

2. GŁÓWNE PROCESY WZBOGACANIA 23

2.1. METODA WZBOGACANIA GRAWITACYJNEGO 23

2.3. METODA WZBOGACANIA MAGNETYCZNEGO 35

2.4. WZBOGACENIE ELEKTRYCZNE 39

2.5. specjalne METODY WZBOGACANIA 43

2.6. ŁĄCZONE METODY WZBOGACANIA 48

3 POMOCNICZE PROCESY WZBOGACANIA 49

3.1. ODWADNIANIE ŚRODKÓW WZMACNIAJĄCYCH 49

3.2. ODCIĄGANIE PYŁU 53

3.3. OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW 54

3.3 TESTOWANIE, STEROWANIE I AUTOMATYZACJA 55

4. KORZYŚCI 55

Czyn

Minerały- naturalne formacje mineralne skorupy ziemskiej, których skład chemiczny i właściwości fizyczne pozwalają na ich efektywne wykorzystanie w sferze produkcji materiałów. Pole mineralny - nagromadzenie materii mineralnej w jelitach lub na powierzchni Ziemi, pod względem ilości, jakości i warunków występowania nadające się do użytku przemysłowego. (Przy dużych obszarach dystrybucji złoża tworzą powiaty, województwa i dorzecza). Istnieją minerały stałe, płynne i gazowe.

Z kolei minerały stałe (rudy) dzielą się na palne (torf, łupki, węgiel) i niepalne, czyli: agronomiczne (apatyt i fosforyt itp.), niemetaliczne (kwarc, baryt itp.) oraz metaliczne (rudy żelazne i nieżelazne). Skuteczność wykorzystania jednego lub drugiego minerału zależy przede wszystkim od zawartości w nim cennego składnika i obecności szkodliwych zanieczyszczeń. Bezpośrednia obróbka metalurgiczna lub chemiczna minerału jest celowa (opłacalna technicznie i ekonomicznie) tylko wtedy, gdy zawartość w nim składnika użytecznego nie jest niższa niż pewna granica określona przez poziom rozwoju inżynierii i technologii (oraz zapotrzebowanie na ten surowiec materiał) w chwili obecnej. W większości przypadków bezpośrednie wykorzystanie urabianego górotworu lub jego przeróbka (hutnicza, chemiczna itp.) jest nieopłacalna, a czasami technicznie niemożliwa, ponieważ. minerały nadające się do bezpośredniego przerobu mają charakter rzadki, w większości przypadków poddawane są specjalnej obróbce - wzbogacaniu.

Wzbogacanie mineralne zespół procesów mechanicznej obróbki surowców mineralnych w celu wydobycia użytecznych (cennych) składników oraz usunięcia skały płonnej i szkodliwych zanieczyszczeń. W wyniku wzbogacania z rudy uzyskuje się koncentrat (koncentraty) i przeróbki.

Skupiać się- jest to produkt, w którym większość użytecznych minerałów (i niewielka ilość minerałów ze skał odpadowych) jest uwalniana (zagęszczana). O jakości koncentratu decyduje przede wszystkim zawartość cennego składnika ( jest zawsze wyższy niż w rudzie Koncentrat jest bogatszy w cenny składnik (stąd nazwa - wzbogacenie), a także w zawartość użytecznych i szkodliwych zanieczyszczeń, wilgotność i właściwości granulometryczne.

Ogony- produkt, do którego zostanie uwolniona większość minerałów skały płonnej, szkodliwe zanieczyszczenia oraz znikoma ilość składnika użytecznego (zawartość cennych składników w odpadach jest niższa niż w koncentratach i rudzie).

Oprócz koncentratu i odpadów przeróbczych można uzyskać produkty pośrednie, tj. produkty charakteryzujące się niższą zawartością składników użytecznych w porównaniu do koncentratów oraz wyższą zawartością składników użytecznych w porównaniu do odpadów przeróbczych.

Użyteczne(cenne) składniki nazywane są pierwiastkami chemicznymi lub związkami naturalnymi, do produkcji których ten minerał jest wydobywany i przetwarzany. Z reguły cenny składnik rudy występuje w postaci minerału (w przyrodzie występuje niewiele pierwiastków rodzimych: miedź, złoto, srebro, platyna, siarka, grafit).

Przydatne zanieczyszczenia wymienić pierwiastki chemiczne lub związki naturalne, które wchodzą w skład minerału w niewielkich ilościach i poprawiają jakość gotowego produktu (lub są uwalniane podczas dalszego przetwarzania). Na przykład użytecznymi zanieczyszczeniami w rudach żelaza są dodatki stopowe, takie jak chrom, wolfram, wanad, mangan itp.

Szkodliwe zanieczyszczenia wymienić poszczególne pierwiastki i naturalne związki chemiczne zawarte w minerałach w niewielkich ilościach i mają negatywny wpływ na jakość gotowego produktu. Na przykład szkodliwymi zanieczyszczeniami w rudach żelaza są siarka, arsen, fosfor, w węglach koksowych - siarka, fosfor, w węglach energetycznych - siarka itp.

Wzbogacenie minerałów pozwala na zwiększenie ekonomiczna efektywność ich dalszego przetwarzania, również w niektórych przypadkach, bez etapu wzbogacania, dalsze przetwarzanie staje się generalnie niemożliwe. Na przykład rudy miedzi (zawierające z reguły bardzo mało miedzi) nie mogą być bezpośrednio przetopione na miedź metaliczną, ponieważ miedź przechodzi w żużel podczas wytapiania. Dodatkowo wzbogacenie w minerały pozwala na:

 zwiększenie przemysłowych zapasów surowców poprzez wykorzystanie złóż ubogich minerałów o niskiej zawartości cennych składników;

 zwiększenie wydajności pracy w przedsiębiorstwach górniczych i obniżenie kosztów wydobywania rudy dzięki mechanizacji wydobycia i ciągłemu wydobyciu kopalin zamiast selektywnego;

 zintegrowane wykorzystanie minerałów, gdyż wstępne wzbogacenie pozwala na wydobycie nie tylko głównych składników użytecznych, ale także towarzyszących zawartych w niewielkich ilościach;

 zmniejszyć koszt transportu bogatszych produktów do konsumentów, a nie całej ilości wydobywanych minerałów;

 wydobywa z surowców mineralnych te szkodliwe zanieczyszczenia, które w trakcie dalszego przetwarzania mogą zanieczyszczać środowisko i tym samym zagrażać zdrowiu ludzi i pogarszać jakość produktu końcowego.

Metody wzbogacania można również stosować w przetwarzaniu stałych odpadów komunalnych (wytwarzane jest 350-400 kg/rok na osobę).

Minerały w zakładach przeróbczych przechodzą szereg kolejnych operacji, w wyniku których użyteczne składniki oddzielane są od zanieczyszczeń. Procesy przeróbki minerałów zgodnie z przeznaczeniem dzielą się na przygotowawcze, pomocnicze i główne.

Do przygotowawczy obejmują procesy kruszenia, mielenia, przesiewania i klasyfikacji. Ich zadaniem jest oddzielenie minerału użytecznego od skały płonnej („otwarcie” przerostów) i stworzenie pożądanej charakterystyki granulometrycznej przetwarzanego surowca.

Zadanie poważny procesy wzbogacania - do separacji użytecznej skały płonnej i skały płonnej. Do separacji minerałów wykorzystuje się różnice we właściwościach fizycznych rozdzielonych minerałów. Obejmują one:

Nazwa metody wzbogacania	Właściwości fizyczne stosowane do separacji	Główne rodzaje minerałów wzbogacanych tą metodą
Metoda wzbogacania grawitacyjnego	Gęstość (z uwzględnieniem rozmiaru i kształtu)	Węgle (+1 mm), łupki, złotonośne, rudy cyny…
Metoda wzbogacania flotacyjnego	Zwilżalność powierzchni	Rudy metali nieżelaznych, rudy apatytowe, fosforytowe, fluorytowe...
Metoda wzbogacania magnetycznego	Specyficzna podatność magnetyczna	Ruda żelaza...
Metoda wzbogacania elektrycznego	Właściwości elektryczne (przewodność elektryczna, tryboładunek, przenikalność elektryczna, piroładunek)	Dostrajanie rud diamentowych, metali rzadkich: tytan-cyrkon, tantal-niob, cyna-wolfram, pierwiastki ziem rzadkich (monazyt-ksenotym). Piaski szklane, złom elektroniczny…
Sortowanie rud: Górnictwo Wzbogacenie radiometryczne	Znaki zewnętrzne: kolor, połysk, kształt Zdolność cząstek do emitowania, odbijania, pochłaniania różnych rodzajów energii	Kamienie szlachetne, arkusz miki, azbest długowłóknisty Rudy metali żelaznych i nieżelaznych, rudy diamentonośne, fluorytowe i inne
kruszenie selektywne	Różnica siły	Rudy fosforytów, węgle i łupki
Wzbogacenie formy
Połączone metody	Oprócz tradycyjnych procesów wzbogacania (nie wpływających na skład chemiczny surowców) schemat obejmuje operacje piro- lub hydrometalurgiczne zmieniające skład chemiczny surowców.	Uran, rudy złota (pierwotne), rudy miedzi i niklu…

Oprócz powyższych istnieją inne metody wzbogacania. Również czasami procesy aglomeracji (zwiększania rozmiarów materiałów) określane są jako procesy wzbogacania.

Do pomocniczy obejmują odwadnianie, odpylanie, oczyszczanie ścieków, pobieranie próbek, kontrolę i automatyzację. Zadaniem tych procesów jest zapewnienie optymalnego przepływu procesów głównych, doprowadzenie produktów separacji do wymaganych warunków.

Zespół sekwencyjnych operacji przeróbki technologicznej, którym poddawane są minerały w zakładach przeróbczych, nosi nazwę schemat wzbogacania. W zależności od charakteru informacji zawartych w schemacie wzbogacania nazywa się to schematem technologicznym, jakościowym, ilościowym, jakościowo-ilościowym, wodno-szlamowym i aparaturowym.

Wzbogacanie, jak każdy inny proces technologiczny, charakteryzuje się wskaźnikami. Główne wskaźniki technologiczne wzbogacania są następujące:

 Q masa produktu (produktywność); P – masa (pojemność) obliczonego składnika w wyrobie . Są one zwykle wyrażane w tonach na godzinę, tonach na dzień itp.;

 zawartość wyliczanego składnika w wyrobie - ,  jest stosunkiem masy wyliczanego składnika w wyrobie do masy wyrobu; zawartość różnych składników w minerale iw powstałych produktach jest zwykle obliczana w procentach (czasami zawartość w materiale źródłowym oznaczana jest przez , w koncentracie - , w odpadach - ). Zawartość użytecznych składników w wydobytym surowcu (rudzie) może wahać się od ułamków procentowych (miedź, nikiel, kobalt itp.) do kilku procent (ołów, cynk itp.) i kilkudziesięciu procent (żelazo, mangan). , węgiel kopalny i niektóre inne minerały niemetaliczne);

 uzysk produktu –  i,  k,  xv  jest stosunkiem masy produktu do masy pierwotnej rudy; wydajność dowolnego produktu wzbogacania wyraża się w procentach, rzadziej we frakcjach jednostki;

 wydobycie wartościowego składnika –  u,  k,  xv  to stosunek masy obliczonego składnika w wyrobie do masy tego samego składnika w pierwotnej rudzie; ekstrakcja wyrażana jest w procentach, rzadziej w ułamkach jednostki.

Wyjście i-ty produkt jest obliczany według wzoru:

 i = (Q i /Q ref)100,%

Również w przypadku rozdzielenia na dwa produkty – koncentrat i odpadki, ich wydajność można określić poprzez zawartość za pomocą następujących wzorów:

 k = 100,%; xv =
100,%;

Suma plonów koncentratu i odpadów przeróbczych wynosi:

 k +  xv = 100%.

To oczywiste, że

Q z + Q xv = Q nr ref.;

R z + R xv = R ref.

 1 +  2 +…+  n = 100%.

Podobnie dla Q i R.

(W przeróbce minerałów z reguły uzyskuje się tylko dwa produkty - koncentrat i odpadki, ale nie zawsze, czasem produktów może być więcej).

W praktyce zawartość określa się zwykle za pomocą analizy chemicznej.

Wydobywanie przydatnego składnika w i– produkt:

i = 100% lub  i = %.

Suma ekstrakcji koncentratu i odpadów przeróbczych jest równa:

 do +  xv = 100%.

Ta formuła obowiązuje dla dowolnej liczby produktów:

 1 +  2 +…  n = 100%.

Aby znaleźć zawartość w produkcie mieszania, można skorzystać z tzw. równania bilansowego (dla przypadku rozdzielenia na dwa produkty):

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

Równanie obowiązuje również dla dowolnej liczby produktów:

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

Należy zauważyć, że  ref = 100%.

Przykład. Rudę dzieli się na dwa produkty (ryc. 1.1) - koncentrat i odpady przeróbcze. Wydajność rudy Q ref = 200 t/h, dla koncentratu - Q con = 50 t/h. Wydajność według komponentu projektu R ref = 45 t/h, na składnik w koncentracie R kon = 40 t/h.

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

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

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

lub  xv = ( Q xv / Q ref)100 =(150/200) . 100=75%;

to oczywiste, że Q xv = ( xv  Q ref)/100 = (75200)/100 = 150 t/h;

=
=
= 22,5 %;