Полезные ископаемые.

Полезными ископаемыминазывают твердые, жидкие и га-зообразные вещества, добываемые из земных недр для использо-вания человеком. Твердые полезные ископаемые, в свою очередь, подразделяются на горючие (торф, сланец, уголь) и негорючие, которые бывают: агрономические (апатитовые и фосфоритовые), неметаллические (кварцевые, баритовые и др.) и металлические (руды черных и цветных металлов). Эффективность использова-ния того или иного полезного ископаемого зависит, прежде всего, от содержания в нем ценного компонента и наличия вредных примесей. Добываемые полезные ископаемые только в тех случа-ях подвергаются непосредственной переработке металлургиче-скими, химическими и другими методами, когда качество их со-ответствует требованиям, предъявляемым к данному сырью. Та-кие полезные ископаемые в природе встречаются редко. Содер-жание полезных компонентов в добываемом сырье может состав-лять от долей процента (медь, никель, кобальт и др.) до несколь-ких процентов (свинец, цинк и др.) и нескольких десятков про-центов (железо, марганец, ископаемый уголь и некоторые другие неметаллические полезные ископаемые). Непосредственная пере-работка таких полезных ископаемых технически и экономически невыгодна, поэтому в большинстве случаев полезные ископаемые подвергают специальной подготовке с целью их обогащения.

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Обогащение полезных ископаемых − совокупность процес-сов механической переработки минерального сырья с целью из-влечения ценных компонентов и удаления пустой породы и вред-ных примесей, которые не представляют практической ценности в данных технико-экономических условиях. В результате обогаще-ния из руды получают концентрат, качество которого выше, чем качество руды. Качество концентрата характеризуется содержа-нием ценного компонента (оно выше, чем в руде), содержанием полезных и вредных примесей, влажностью и гранулометриче-ской характеристикой.

Полезными примесями называют отдельные химические элементы или их природные соединения, которые входят в состав полезного ископаемого в небольших количествах и могут быть вы-делены и использованы совместно с основным ценным компонен-том, улучшая его качество. Например, полезными примесями в же-лезных рудах являются хром, вольфрам, ванадий, марганец и др. Вредными примесями называют отдельные элементы и природные химические соединения, содержащиеся в полезных ископаемых и оказывающие отрицательное влияние на качество извлекаемых ценных компонентов. Например, в железных рудах вредными примесями являются сера, мышьяк, фосфор, в коксующихся уг-лях – сера, фосфор, в энергетических углях – сера и т.д.

Предварительное обогащение полезных ископаемых позволяет:

• увеличить промышленные запасы сырья за счет исполь-зования месторождений бедных полезных ископаемых с низким содержанием ценных компонентов;

• повысить производительность труда на горных предпри-ятиях и снизить стоимость добываемой руды за счет механизации горных работ и сплошной выемки полезного ископаемого вместо выборочной;

• повысить технико-экономические показатели металлур-гических и химических предприятий при переработке обогащен-ного сырья за счет снижения расхода топлива, электроэнергии, флюсов, химических реактивов, улучшения качества готовых продуктов и снижения потерь полезных компонентов с отходами;

• комплексно использовать полезные ископаемые, так как предварительное обогащение позволяет извлечь не только основ-ные полезные компоненты, но и сопутствующие, содержащиеся в малых количествах;

• снизить расходы на транспортирование к потребителям более богатых продуктов, а не всего объема добываемого полез-ного ископаемого;

• выделить из минерального сырья те вредные примеси, которые при дальнейшей его переработке могут загрязнять окру-жающую среду и тем самым угрожать здоровью людей и ухуд-шать качество конечной продукции.

Обогащение, как и любой другой технологический про-цесс, характеризуется показателями. Основные технологические показатели обогащения следующие:

• масса продукта (производительность) − Q, C, Т, выража-ется обычно в тоннах в час, тоннах в сутки и т.д.;

• содержание ценного компонента в продукте – α, β, ϑ − это отношение массы ценного компонента в продукте к массе продук-та; содержание различных компонентов в полезном ископаемом и в полученных продуктах принято вычислять в процентах;

• выход продукта – γи, γк, γхв − это отношение массы про-дукта к массе исходной руды; выход любого продукта обогаще-ния выражают в процентах, реже в долях единицы;

• извлечение ценного компонента – εи, εк, εхв − это отно-шение массы ценного компонента в продукте к массе этого же компонента в исходной руде; извлечение выражается в процен-тах, реже в долях единицы.

Рассмотрим вариант, когда в результате обогащения полу-чают только два продукта. В этом случае выход концентрата

γк = (C/Q)100.

Этой формулой можно пользоваться, если известна масса продук-тов. Однако часто она неизвестна. А вот содержание полезного компонента в продуктах известно практически всегда.

Выход концентрата и хвостов через содержания определя-ется следующими формулами:

γк = 100; γхв = 100; γк + γхв = 100. ϑ−βϑ−αϑ−αϑ−β

Извлечение полезного компонента в концентрат

εк = 100, или εк=, εхв=; εк + εхв = 100. αβQCαβγкαϑγхв

Полезные ископаемые на обогатительных фабриках про-ходят целый ряд последовательных операций, в результате полез-ные компоненты отделяются от примесей. Процессы обогащения полезных ископаемых по своему назначению делятся на подгото-вительные, вспомогательные и основные.

К подготовительным относят процессы дробления, из-мельчения, грохочения и классификации. Их задача − разъеди-нить полезный минерал и пустую породу и создать нужную гра-нулометрическую характеристику перерабатываемого сырья.

К основным относят следующие процессы:

• гравитационные, основанные на различиях в плотности разделяемых минералов;

• флотационные (различия в поверхностных свойствах разделяемых минералов);

• магнитные (различия в магнитной восприимчивости разделяемых минералов);

• электрические (различия в электрических свойствах раз-деляемых минералов);

• специальные (различия в цвете, блеске, форме, естест-венной или наведенной радиации разделяемых минералов);

• комбинированные, в схему которых помимо традицион-ных процессов обогащения (не затрагивающих химического со-става сырья) включены пиро- или гидрометаллургические опера-ции, изменяющие химический состав сырья.

Задача основных процессов обогащения − разделить по-лезный минерал и пустую породу.

очистку сточных вод, опробование, контроль и автомати-зацию. Задача этих процессов − обеспечить оптимальное проте-кание основных процессов.

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