Что называют полезными ископаемыми и их обогащением. Что получают в результате обогащения

2.1 Полезные ископаемые

Полезными ископаемыми называют природные минералы, которые при данном состоянии техники могут быть экономически эффективно использованы в народном хозяйстве.

Минералами называют как самородные элементы, так и природные химические соединения элементов.

Минералы называютполезными, если они обладают ценными свойствами и успешно используются в народном хозяйстве. Минералы, не имеющие на современном уровне техники промышленной ценности, составляютпустую породу.

Полезные ископаемые по физическому состоянию бывают твердые (руды, уголь), жидкие (нефть, минеральные воды), газообразные (природный горючий газ).

Места нахождения полезных ископаемых в земной коре называютместорождениями.

Горную массу, содержащую полезные минералы в количестве, позволяющем экономически выгодно перерабатывать ее при современном уровне развития техники обогащения, называютрудой.

Понятие «полезные ископаемые» не является постоянным, а меняется с развитием науки и техники, с изменением потребностей народного хозяйства.

Усовершенствование методов переработки минерального сырья позволяет включать в категорию промышленных руд все более сложные по составу и бедные по содержанию полезных минералов горные породы.

Рудам обычно дают названия в зависимости от того, какие полезные минералы присутствуют в горной породе. Например, апатитовой рудой называется горная порода, содержащая апатит. Если ценность твердого полезного ископаемого определяет не какой-либо полезный минерал, а сама горная порода, то такие полезные ископаемые обычно называют не рудами, а названиями горных пород, например известняк, мрамор, гранит и т. д.

Руды, в которых присутствует несколько полезных компонентов, используемых в народном хозяйстве, называются комплексными.

По составу и характеру применения в народном хозяйстве твердые полезные ископаемые принято разделять на следующие группы:

Ø горючие полезные ископаемые (уголь, горючие сланцы, торф) - важнейшее сырье для энергетики и химической промышленности;

Ø металлические полезные ископаемые (железные руды, руды цветных, редких, благородных металлов), используемые для про­изводства металлов;

Ø неметаллические полезные ископаемые, представляющие собой минеральное сырье для получения неметаллических материалов, металлоидов и их соединений.

В недрах Беларуси выявлены и разведаны ряд полезных ископаемых, в том числе таких ценных, как нефть и газ, горючие сланцы, торф, бурый уголь, сапропели, янтарь, калийные соли, каменные соли, минерализованные рассолы, фосфориты, доломиты, мел, пресноводные известковые отложения, торфовивианиты, глауконит, цементное сырье, огнеупорные и тугоплавкие глины, стекольные и формовочные пески, строительный камень, железные руды, медь, алюминий и минеральные воды, т.е. в основном неметаллические.

По степени готовности для использования в хозяйственных нуждах эти месторождения условно можно разделить на 2 группы: месторождения, подготовленные для промышленного освоения (то есть с детально разведанными запасами минерального сырья, которые экономически целесообразно и технически возможно разрабатывать в настоящее время), и месторождения, не подготовленные для промышленного освоения и требующие постановки на них специализированных геологоразведочных работ с целью оценки их промышленной значимости.

К первой группе относятся месторождения топливно-энергетических ресурсов (нефть, бурые угли, торф), агрохимического сырья (калийные и каменные соли, сапропели, доломиты для производства известковых удобрений), разнообразных строительных материалов (сырье для производства цемента и извести, строительный и облицовочный камень, пески строительные, стекольные, силикатные, песчано-гравийные смеси, глины керамические, огнеупорные и для производства легких заполнителей), формовочных песков, пресных и минеральных подземных вод.

Вторая группа включает месторождения и рудопроявления железных руд, редких металлов, алюминиевого и содового сырья, горючих сланцев, драгоценных металлов, фосфоритов, гипса, минеральных волокон, каолина цеолитсодержащих силицитов и др.

Основные понятия об обогащении полезных ископаемых

Некоторые полезные ископаемые, добытые из недр земли, непосредственно используются в отдельных отраслях народного хозяйства (камень, глина, известняк для строительных целей, слюда для электроизоляции и др.), но большая часть их предварительно подвергается обогащению.

Обогащением полезных ископаемых называется совокупность операций механической обработки полезного ископаемого с целью получения продуктов, годных для использования в народном хозяйстве.

Процесс обогащения полезных ископаемых осуществляется на специально оборудованных, высокомеханизированных предприятиях. Эти предприятия называются обогатительными фабриками, если основной задачей их является разделение минералов и дробильно-сортировочными фабриками, если обогащение сводится в основном к дроблению горных пород и разделению их по крупности и прочности.

Полезные ископаемые на обогатительных фабриках проходят целый ряд последовательных операций, в результате полезные компоненты отделяются от примесей. Процессы обогащения полезных ископаемых по своему назначению делятся на подготовительные, основные и вспомогательные.

К подготовительным относят процессы дробления, измельчения, грохочения и классификации. Их задача - привести минеральные компоненты в такое состояние, при котором возможно вести разделение (уменьшение крупности, разделение по крупности и др.);

К основным относят следующие процессы:

гравитационные;

флотационные;

магнитные;

электрические;

специальные;

комбинированные.

Задача основных процессов обогащения - разделить полезный минерал и пустую породу.

К вспомогательным относят обезвоживание, пылеулавливание, очистку сточных вод, опробование, контроль и автоматизацию, разгрузку, транспортирование материала в сухом виде и с водой, перемешивание, распределение материала и реагентов по машинам и др.

Задача этих процессов - обеспечить оптимальное протекание основных процессов.

Совокупность последовательных технологических операций обработки, которым подвергают полезные ископаемые на обогатительных фабриках, называется схемой обогащения. В зависимости от характера сведений, которые содержатся в схеме обогащения, ее называют технологической, качественной, количественной, качественно-количественной, водно-шламовой и схемой цепи аппаратов.

Все, что поступает на обогащение или в отдельную операцию обогащения, называется исходным материалом, или питанием.

Исходным материалом для обогатительного предприятия является руда. Процентное содержание ценного компонента в исходном материале (руде) обычно обозначается через (альфа). Продуктами обогащения (или операции) называют материалы, получаемые в результате обогащения - концентрат, промежуточный продукт (промпродукт) и хвосты.

Концентратом называется продукт обогащения, в котором содержание ценного компонента больше, чем в исходном материале. Процентное содержание ценного компонента в концентрате обозначается через (бэта).

Хвостами называется продукт обогащения, имеющий незначительное содержание ценного компонента по сравнению с исходной рудой. Процентное содержание ценного компонента в хвостах принято обозначать через (тэта). Хвосты представляют собой, главным образом, пустую породу и вредные примеси.

Промежуточным продуктом (промпродуктом) называется продукт, в котором содержание ценного компонента меньше, чем в концентрате, и больше, чем в хвостах. Содержание в нем ценного компонента обозначается через . Промпродукты обычно направляются на дополнительную переработку.

Концентраты и хвосты могут являться как продуктами отдельных операций, так и конечными продуктами процесса обогащения. Качество конечных или так называемых товарных концентратов должно соответствовать государственному стандарту (ГОСТу). Каждым ГОСТом предусматривается минимальное содержание в концентратах ценного компонента и допускаемые содержания примесей.

Для оценки результатов обогащения применяются следующие основные технологические показатели и их условные обозначения:

Выход (гамма) - количество полученного продукта, выраженное в процентах (или долях единицы) к исходному материалу.

Выход концентрата , промпродукта , хвостов определяется из следующих выражений:

где С - количество концентрата;

М - количество переработанной руды;

П - количество промпродукта.

Степень извлечения е (эпсилон) - выраженное в процентах отношение количества ценного компонента в данном продукте (обычно в концентрате) к количеству его в исходном материале (руде), принятому за 100%. Степень извлечения в концентрат , промпродукт , хвосты определяется из формул:

;

Степень концентрации (или коэффициент обогащения) К - отношение содержания ценного компонента в концентрате к содержанию его в исходном материале (руде):

Часто неизвестна масса продуктов. А вот содержание полезного компонента в продуктах известно практически всегда.

Выход концентрата и хвостов, его извлечение определяются через содержания следующими формулами:

; ; .

По таким формулам в процессе работы на фабриках можно производить оценку обогащения, имея лишь данные химического анализа руды ( ) и продуктов обогащения ( , ). Аналогичным путем могут быть получены уравнения и формулы для случая, когда в процессе обогащения получаются два концентрата и хвосты, т. е. для двух ценных компонентов.

Эти уравнения являются различными выражениями общего правила, заключающегося в том, что количество материала, поступающего на обогащение, равно сумме получаемых продуктов