Разработка месторождений и обогащение полезных ископаемых в РСО-Алании
1.3 Понятия и методы обогащения полезных ископаемых
Твердые полезные ископаемые, добываемые из недр земли, в большинстве случаев не могут быть использованы в промышленности без предварительной обработки, поскольку по содержанию ценных компонентов, влажности, крупности и ряду других параметров не соответствуют потребительским нормам качества. Более 80 % природного минерального сырья подвергается первичной переработке на обогатительных фабриках и установках.
Обогащение полезных ископаемых -- совокупность процессов первичной обработки минерального сырья для концентрирования полезных компонентов путем удаления пустой породы и разделения минералов.
Методы обогащения полезных ископаемых основаны на различии в физических свойствах минералов и обеспечивают извлечение полезных компонентов, слагающих минеральное сырье, без изменения их фазового состава.
В результате обогащения полезных ископаемых получают окончательный товарный продукт (асбест, известняк и др.), один или несколько концентратов, промежуточный продукт и хвосты.
Концентрат -- продукт обогащения полезных ископаемых, в котором содержание ценных компонентов выше, чем в исходном материале и остальных продуктах аналогичных операций обогащения. Концентраты получают название по основному компоненту, концентрирующемуся в них в процессе обогащения (медный, свинцовый и т. д.).
Хвосты -- отходы обогащения, состоящие в основном из пустой породы и с незначительным содержанием полезных компонентов, извлечение которых технологически невозможно или экономически невыгодно.
Промежуточные продукты -- по минеральному и химическому составу занимают среднее положение между концентратами и хвостами. Промежуточные продукты не являются конечными продуктами обогащения и подвергаются дальнейшей переработке механическими или химическими способами.
Извлечение е -- показатель, обозначающий, какая часть извлекаемого компонента, содержащегося в исходном материале, перешла в концентрат или другой продукт обогащения. Извлечение выражается в процентах, реже -- в долях единицы и определяется как отношение массы компонента в данном продукте гiвi к его массе в исходном материале 100бi.
Извлечение компонента в концентрат, %:
ек = (гкв) 100 %/(100б) = гкв/б.
Если выход концентрата неизвестен, то извлечение компонента в концентрат можно рассчитать по уравнению
ек = (в/б)(б - и) 100 % /(в - и),
полученному подстановкой в уравнение выражения для г из уравнения.
Суммарное извлечение каждого компонента во все полученные конечные продукты обогащения составляет 100 %. Извлечение ценных компонентов в концентрат при обогащении полезных ископаемых составляет от 60 до 95 % и выше.
Степень концентрации К -- показатель, обозначающий во сколько раз увеличилось содержание полезного компонента в концентрате по сравнению с его содержанием в исходном материале. Определяется как отношение содержания полезного компонента в концентрате в к содержанию его в исходном материале а:
К = в/б.
Степень концентрации при обогащении полезных ископаемых может быть от 2 до 100.
Степень сокращения R -- показатель, обозначающий во сколько раз масса полученного концентрата гк меньше массы переработанного полезного ископаемого:
R = 100/гк.
Степень сокращения при обогащении полезных ископаемых может составлять от 2 до 50 и более.
Эффективность обогащения полезного ископаемого, %, при разделении его на два продукта обычно определяют по формуле Ханкокка-Луйкена:
з = (е - гк)/(100 - б)100.
Процесс весьма эффективен, если з > 75 %, эффективен, если з > 50 %, и неэффективен, если з < 25 %.
- Промывка
Некоторые руды обязательно подвергают первичному обогащению, или промывке, под которой понимают механического дезинтегрирование в воде смеси руды с глинистым и глауконитовым дисперсным материалом, обволакивающим и цементирующим отдельные куски полезного минерала, с последующим выделением дисперсного материала.
- Измельчение
В большинстве случаев - это основная и часто наиболее энергоемкая операция, предназначенная для разрушения до требуемых размеров сырья, а также для раскрытия взаимно сросшихся агрегатов (зерен) и образования частиц отдельных минералов. Грубое измельчение, или дробление, крупных кусков руды проводят в щековых, конусных или валковых дробилках; макс. размер кусков 12-18, иногда 2-4 мм.
- Термическая обработка
Подготовительной операцией служит также обжиг, осуществляемый для изменения физ. свойств и хим. состава минерального сырья, перевода его полезных компонентов в извлекаемую форму и удаления вредных примесей. Обжиг заключается в нагревании руд определенной температуры, зависящей от их вида и свойств, а также от целей обогащения.
- Основные операции (разделение и концентрированно полезных компонентов)
Собственно обогащение базируется на использовании природных или искусственно создаваемых различий в физ. и физ.-хим. свойства минералов либо др. компонентов.
- Рудоразборка (сортировка)
Используется для отделения кусков руды или угля от породы благодаря их разному цвету и блеску. Ее производят либо вручную (напр., при добыче драгоценных камней) отбором кусков обычно размером не менее 50 мм, редко до 25 мм на ленте конвейера, либо с помощью автоматических аппаратов.