Збагачення корисних копалини
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Збагачення корисних копалини

Збагачення корисних копалини , сукупність процесів первинної переробки твердої мінеральної сировини з метою виділення продуктів, придатних для подальшої технічно можливої і економічно доцільної хімічної або металургійної переробки або використання. До О. п. і. відносяться процеси, в яких відбувається розділення мінералів без зміни їх хімічного складу, структури або агрегатного стану. Ці процеси все в більшій міри поєднуються з гідрометалургією і хімічною переробкою (комбіновані схеми).

загрузка...

  В переважній більшості випадків з природних руд і вугілля економічно невигідно, а часто і технічно неможливо безпосередньо витягувати корисні компоненти. Важливість О. п. і. визначається тим, що металургійні, хімічні і ін. промислові процеси засновані на переробці збагачених корисними компонентамі продуктів — концентратів. Наприклад вміст Pb в рудах зазвичай менше 1,5%, тоді як за умовами металургійної плавки воно повинне складати 30—70%. Ще більше розривши в руд рідких металів. Наприклад, вміст Мо в рудах не перевищує десятих доль відсотка, а металургія вимагає 40—50%, та ще при дуже малому включенні шкідливих домішок — As, Cu і ін., що в природі не зустрічається.

  В результаті О. п. і. виходить два основні продукти: концентрат і хвости. В деяких випадках (наприклад, при збагаченні азбесту або антрациту) концентрати відрізняються від хвостів в основному великою мінеральних часток. Якщо в руді міститься ряд корисних компонентів, то з неї отримують декілька концентратів. Наприклад, при збагаченні поліметаллічеських руд, що містять мінерали Pb, Zn, Cu і S, отримують відповідно свинцевий, цинковий, мідний і сірчаний концентрати. Можливо також здобуття концентратів різних сортів. У ряді випадків отримують комплексні концентрати, наприклад мідно-золоті або кобальтові для нікелю, компоненти яких розділяються вже в металургійному процесі.

  В більшості випадків унаслідок дуже тонкого взаємного зрощення мінералів в концентратах присутня невелика кількість домішок, а в хвостах — корисних мінералів. О. п. і. характеризується двома основними показниками: вмістом в концентраті корисного компонента і його витяганням (у відсотках). При О. п. і. (1974) з руд витягують до 92—95% корисних компонентів. При цьому їх концентрація зростає в десятки і сотні разів. Наприклад, з молібденових руд з вмістом 0,1% Мо отримують 50%-ниє концентрати.

  О. п. і. здійснюється за допомогою ряду послідовних операцій, складових схему збагачення. Спочатку виробляється дроблення і подрібнення вихідного матеріалу з метою доведення його до розмірів, придатних для існуючих збагачувальних процесів і апаратів, а також для розділення зростків і утворення часток індивідуальних мінералів. Дроблення і подрібнення здійснюється в декілька стадій, між якими може вироблятися виділення готового продукту для зменшення непотрібного переподрібнення. Для дроблення застосовуються дробарки, що доводять матеріал до великої 20—30 мм . Тонке подрібнення здійснюється в млинах . Виділення продуктів потрібній великій виробляється за допомогою грохотов для крупних зерен і класифікаторів для дрібних зерен.

  Власне збагачення здійснюється з використанням різних фізичних і физико-хімічних властивостей мінералів.

  Чисто зовнішні відмінності, наприклад в кольорі і блиску шматків, що розділяються, використовуються для рудорозбирання за допомогою автоматичних апаратів. Відмінність в природній і наведеній радіоактивності мінералів покладена в основу радіометричного збагачення . При різній щільності мінералів, що розділяються, застосовуються багатообразні методи гравітаційного збагачення, що використовують відмінність в швидкості руху часток у водному або повітряному середовищі під дією гравітаційних або відцентрових сил. До цих методів відносяться: відсадження, збагачення у важких суспензіях, концентрація на столах (див. Концентраційний стіл ), збагачення на шлюзах . Відмінність у физико-хімічних властивостях поверхні мінералів, що розділяються, лежить в основі методу флотації збагачення (див. Флотація ). Якщо мінерали володіють різною магнітною сприйнятливістю, то їх розділяють магнітною сепарацією (див. Магнітне збагачення ). При відмінності в електричних властивостях (електричній провідності, діелектричній проникності, здатності заряджати при терті) мінерали розділяють електричною сепарацією .

  Якщо руди містять мінерали, що змінюються при високій температурі, наприклад виділяють кристалізаційну воду, Co 2 , що міняють магнітну сприйнятливість, щільність, розтріскуються і т.п., то їх можна підготувати до подальшого збагачення за допомогою випалення . У ряді випадків випалення застосовується і для видалення шкідливих домішок. Відмінність зерен по великій, формі, крихкості і коефіцієнт тертя дозволяє розділити їх по цих ознаках. Проте такі процеси менш ефективні. Найбільше поширення мають гравітаційний і флотація методи.

  Всі перераховані методи О. п. і. застосовуються кожен окремо і в різних поєднаннях. За наявності в корисній копалині забруднюючих домішок (головним чином глинистих) в схему збагачення включають промивання . Отримані в результаті вживання мокрих методів О. п. і. концентрати піддаються обезводненню. Грубозернисті продукти зазвичай зневоднюються на грохотах і дренуванні з подальшою сушкою. Дрібнозернисті продукти спочатку згущують (див. Згущування ), потім фільтрують і сушать (див. Фільтр ).

  Різноманітність видів і мінералого-петрографічніх характеристик корисних копалини майже повністю унеможливлює вживання однотипних схем і режимів О. п. і. В кожному випадку раціональний варіант встановлюється на основі лабораторних і напівпромислових досліджень на збагачуваність .

  Головні напрями розвитку О. п. і.: вдосконалення окремих процесів збагачення і вживання комбінованих схем з метою максимального підвищення якості концентратів; збільшення продуктивності окремих підприємств шляхом інтенсифікації процесів і укрупнення устаткування; комплексність використання корисних копалини з витяганням з них всіх коштовних компонентів і утилізацією відходів (найчастіше для виробництва будівельних матеріалів); максимальна автоматизація виробництва. Одне з важливих завдань — зведення до мінімуму забруднення довкілля за рахунок використання оборотної води і ширше вживання сухих методів збагачення. Масштаб використання корисних копалини безперервно зростає, а їх якість систематично погіршується. Знижується вміст в рудах корисних мінералів, погіршується їх збагачуваність, зростає зольність вугілля. Все це зумовлює подальше збільшення ролі О. п. і. у промисловості.

  О. п. і. відомо з прадавніх часів. Перший грунтовний опис багатьох (природно, примітивних) процесів О. п. і. дав Р. Агрікола (1556). У Росії зародження О. п. і. пов'язано з виділенням золота з руд. У 1488 Іван III залучав майстрів, що уміють відокремити золоту руду від порожньої породи. У 1748 на р. Ісеті була побудована перша збагачувальна фабрика для витягання золота, а в 1763 М. В. Ломоносов в праці «Перші підстави металургії або рудних справ» дав опис ряду збагачувальних процесів. Його сучасники І. І. Повзунів, До. Д. Фролов, В. А. Кулібін побудували декілька збагачувальних фабрик. До 1917 Росія мала в своєму розпорядженні 16 дуже невеликі фабрики.

  В СРСР працюють сотні фабрик, що збагачують різні руди. Серед них десятки переробляють щодня більше 25 тис. т руди кожна. У 1971 в СРСР піддалося збагаченню близько 900 млн. т різних руд і 300 млн. т вугілля.

  Розвиток теорії і практики О. п. і. у СРСР нерозривно пов'язано з організацією і діяльністю багатьох найбільших дослідницьких, учбових і проектних інститутів. Перший науково-дослідний інститут механічної обробки руд (Механобр) створений у Ленінграді в 1920. Крупний вклад у вдосконалення О. п. і. внесли багато радянських учених і інженери: С. Е. Андрєєв, О. С. Богданов, До. Ф. Белоглазов, І. М. Верховський, Ст А. Глембоцкий, Ст А. Гуськов, Ст Р. Деркач, Л. Би. Льовенсон, П. Ст Лященко, С. І. Мітрофанов, Ст А. Мокроусов, Ст Я. Мостовіч, М. Т. Ортин, І. Н. Плаксин, С. І. Полькин, До. А. Розумів, П. А. Ребіндер, А. Ст Троїцкий, Ст І. Трушльовіч, М. А. Ейгелес, Р. І. Юденіч, С. М. Ясюкевіч і др.; за кордоном значні дослідження проведені американським ученими А. М. Годеном, А. Ф. Таггартом, австралійським ученим І. Уорком.

  

  Літ.: Розумів До. А., Проектування збагачувальних фабрик, 3 видавництва, М., 1970; Ейгелес М. А., Збагачення неметалічних корисних копалини, М., 1952; Полькин С. І., Збагачення руд, М., 1953; його ж, Збагачення руд і розсипів рідких металів, М., 1967; Таггарт А. Ф., Основи збагачення руд пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1958; Прейгерзон Р. І., Збагачення вугілля, 2 видавництва, М., 1969; Глембоцкий Ст А., Классен Ст І., Флотація, М., 1973; Sutherland До. L., Wark I. W., Principles of flotation, Melbourne, 1955; Caudin A. М., Flotation, N. Y.— L., 1957; Schubert Н., Aufbereitung fester mineralischer Rohstoffe, Bd 1—3, Lpz., 1964—72.

  Ст І. Классен.

Принципова схема збагачення корисних копалини.