Обогащение минерального сырья

Обогащение полезных ископаемых – это комплекс технологических мероприятий, направленных на повышение концентрации полезных компонентов в минералах, добытых из недр. Процесс обогащения занимает промежуточное положение между добычей и последующей переработкой полезных компонентов. Он обусловлен технологией дальнейшей переработки полезных ископаемых.

Необходимость обогащения, как правило, связана с малым содержанием ценного компонента в добытой руде. Например, содержание молибдена в руде составляет 0,06%, в то время как для металлургического передела содержание молибдена должно быть не менее 45%. При малой концентрации полезного компонента в процессе металлургического передела происходит потеря металла, кроме того, требуется огромное количество теплоносителей. Таким образом, обогащение – операция, вызванная технологией и экономикой процессов переработки.

Виды полезных ископаемых

Все полезные ископаемые, которые подвергаются обогащению, можно разделить на следующие типы:

• Металлические - содержащие медь, свинец, цинк, молибден и т. д.;
• Неметаллические - доломит, сера, фосфорит, калийные соли и т.д.;
• Углеродсодержащие - графит, каменный уголь, антрацит.

Типы обогатительных фабрик

В зависимости от обогащаемого сырья обогатительные фабрики классифицируются на следующие типы:

• Фабрики, обогащающие руды черных и цветных металлов – ГОКи, ЦГОКи, ГМК;
• Фабрики, обогащающие угли, антрациты - ГОФ, ЦОФ;
• Фабрики при коксохимических заводах – ОФ.

Продукты обогащения

В результате обогащения получают следующие продукты:

• Концентрат – продукт, содержащий максимальное количество полезного компонента;
• Промежуточный продукт (пром. продукт) – занимающий промежуточное положение по качеству между концентратом и отходами;
• Отходы – продукт, содержащий минимальное количество полезного компонента.

Технологические показатели процессов обогащения

Различают 2 группы показателей:

• Характеризующие количество обогащаемого материала;
• Характеризующие качество обогащаемого материала и продуктов обогащения.

К количественным показателям относятся нагрузка и выход.

Нагрузка (Q, т/ч) – это выраженное в тоннах в час количество материала, поступающего в операцию. Выход (y, %) – это выраженное в процентах к исходному материалу количество продукта.

y = Qпрод.* 100/Qin, %

Качество продуктов обогащения оценивается следующими показателями.

Для углей – это:

Зольность (Аd, %), характеризует количество негорючего остатка после сжигания единицы массы продукта.

Влажность (Wr, %), характеризует содержание влаги в единице массы продукта.

Содержание серы – сернистость (Sd, %), характеризует содержание серы в углях или продуктах обогащения.

Содержание летучих веществ (Vd, %) – характеризует содержание углеводородов в угле.

Для руд используются следующие показатели:

Содержание металла в исходной руде ………. a, %;

Содержание металла в концентрате …………. b, %;

Содержание металла в отходах ……………...… Q, %;

Эффективность процесса оценивается показателем, который называется извлечение (E, %).

E = y*b/a, %

Виды операций обогащения

Процесс обогащения включает следующие операции:

• Подготовительные. К ним относятся: дробление, измельчение, грохочение. Предназначены для подготовки материала к обогащению.
• Основные. К ним относятся: гравитационные процессы, флотационные процессы, магнитное обогащение, электрическое обогащение, специальные методы обогащения. Предназначены для непосредственного разделения минерала на полезные компоненты и отходы.
• Заключительные. К ним относятся: обезвоживание, классификация на товарные сорта. Предназначены для доведения продуктов обогащения до нормативных показателей.

Последовательность операций обогащения называется технологической схемой.

Свойства минералов и методы обогащения

В основу процесса обогащения положены различия минералов в определенных свойствах. Чем контрастнее эти различия, тем выше эффективность разделения минералов. К свойствам минералов, положенным в основу разделения, относятся:

• Плотность;
• Смачиваемость водой;
• Магнитная восприимчивость;
• Электропроводность;
• Группа свойств, положенных в основу специальных методов обогащения.

Плотность положена в основу гравитационных процессов, к которым относится: обогащение в тяжелых средах, отсадка, обогащение на концентрационных столах, обогащение на шлюзах, в винтовых сепараторах, тяжелосредных гидроциклонах.

Различие в смачиваемости положено в основу процесса флотации. Различие в магнитных свойствах положено в основу магнитного обогащения. Различие в электрических свойствах положено в основу электросепарации. Различие в цвете, блеске, твёрдости, коэффициенте трения, радиоактивном излучении и т. д. положено в основу специальных методов обогащения.