ОБОГАЩЕНИЕ горных пород Обогащение – это совокупность процессов первичной переработки минерального сырья с целью разделения минералов и получения кондиционных продуктов с повышенной концентрацией в них одного или нескольких ценных компонентов. Обогащение руд преследует основные цели: 1. Максимально возможное отделение полезных минералов от пустой породы и вредных примесей; 2. Разделение минерального сырья, содержащего несколько полезных компонентов, на продукты, пригодные для дальнейшей их переработки.
В процессе обогащения решаются вопросы: – распределение всех компонентов руды между выпускаемыми товарными концентратами и продуктами - наиболее рациональное извлечение компонентов в металлургическом (или химическом) производстве или эффективное использование в других отраслях народного хозяйства; – сокращение безвозвратных потерь ценных компонентов (например, цветных металлов) в концентратах, используемых в других отраслях промышленности (например, строительных материалов); – обеспечения качества получаемых концентратов и продуктов (по крупности, содержанию основных компонентов, вредных примесей и др. ), отвечающего условиям их наиболее эффективного использования в соответствующих отраслях промышленности.
n n Концентратом называют продукт обогащения с преимущественным содержанием полезных компонентов (минералов, металлов или элементов). Хвостами называются отходы процесса обогащения, содержащие преимущественно минералы пустой породы (порода, содержащая не совсем полезные минералы, либо содержащая их в непромышленном количестве). В иных условиях они могут использоваться как сырье в той или иной отрасли народного хозяйства. Промежуточные продукты отличаются по содержанию компонентов от концентрата и хвостов. Как правило, промежуточные продукты подвергаются дополнительной переработке. Содержание компонентов в исходном полезном ископаемом α, полученных концентратах β и хвостах θ обычно дается в процентах, а содержание драгоценных металлов – в граммах на тонну продукта (г/т).
Выходом продукта обогащения γ называют отношение его массы к массе исходной руды , выраженное в процентах или в долях единицы. Суммарный выход всех продуктов обогащения должен соответствовать выходу исходной обогащаемой руды, принимаемому за 100 %. При разделении обогащаемой руды на два конечных продукта – концентрат (с выходом γк) и хвосты (с выходом γхв) : γк + γхв = 100 % Считая, что количество ценного компонента в руде (100α) равно его суммарному количеству в концентрате (γкβ) и хвостах (γхвθ), можно составить уравнение баланса компонента по руде и продуктам обогащения: 100α = γкβ + (100 – γк) θ Эффективность процессов обогащения характеризуется также степенью обогащения, или степенью концентрации (К), которая определяется как отношение содержания полезного компонента в концентрате к содержанию его в исходной руде: К =β /α
Основные технологические показатели процесса обогащения полезных ископаемых n n извлечение ценных компонентов в концентраты, выход и качество продуктов обогащения. Качество продуктов обогащения определяется содержанием ценных компонентов, вредных примесей, гранулометрическим составом и должно отвечать требованиям, предъявляемым к ним потребителями. Требования к качеству концентратов называются кондициями и регламентируются ГОСТами, техническими условиями (ТУ), временными нормами и разрабатываются с учетом технологии и экономики переработки
Переработка сырья n n n 1 стадия – подготовительные процессы 2 стадия- обогащение, глубокая переработка 3 стадия – вспомогательные процессы
основные подготовительные процессы • различие в крупности разных минералов • избирательное разрушение минералов в результате их различной механической прочности при дроблении и измельчении • свойства минералов избирательно разрушаться при нагревании и последующем быстром охлаждении
Основные подготовительные процессы разделения материалов по крупности: грохочение и классификация Они обеспечивают разделение материала на классы крупности, необходимые для получения максимальной эффективности разделения минералов при использовании различных методов обогащения или наибольшего экономического эффекта при непосредственном их использовании в народном хозяйстве
Основные подготовительные процессы разрушения минеральных комплексов: дробление, измельчение и дезинтеграция, обеспечивают раскрытие (разъединение) минералов перед их разделением. Конечная крупность дробления, измельчения или дезинтеграции материала определяется крупностью вкрапленности извлекаемых минералов и необходимостью получения конечного продукта заданного гранулометрического состава для непосредственного использования в народном хозяйстве;
Основные подготовительные процессы изменения физических, физико-химических свойств и химического состава разделяемых минералов, с целью увеличения различия их технологических свойств и повышения эффективности процессов обогащения. Они могут включать в себя операции термической, химической, механической, электрической и другие виды обработки минеральных частиц перед их разделением.
Подготовка сырья Исходное сырье подвергается сушке n стадия измельчения (валково-щеточный измельчитель или дезинтегратор) сырье превращается в мелкодисперсную сыпучую массу. Частицы сырья подсушиваются на поверхности и утрачивают способность к слипанию. Подготовленное сырье досушивается в барабанных сушилках с прямым нагревом. Перечисленные методы рудоподготовки и оборудование с высокой эффективностью апробированы на различных видах сырья. n стадия грохочения или классификации ( вибрационное рассеяние «система Крушера» ) n
Валково-щеточный измельчитель n n n n n Технические характеристики Производительность по исходному питанию – до 50 т/ч Масса дезинтегратора в сборе - 2900 кг Габариты - 4708*1704*2244 мм Количество ярусов – 5 Установленная мощность привода одного питателя, (суммарная) - 2, 2 (6, 6) к. Вт Параметры пылеулавливающей системы: – производительность – до 170 м 3/мин – скорость потока в воздуховодах – до 20 м/с
Вибрационное рассеивание n n Сегодня вибрация используется для просеивания порошков во всевозможных отраслях промышленности, начиная с горнодобывающей и заканчивая фармацевтической. Спрос на вибрационное просеивание постоянно растет, а сама технология практически остается на месте. В любой вибрационной просеивающей системе наилучшие результаты достигаются в режиме резонанса, когда относительно малые усилия дают несоразмерно большой эффект. Трудность состоит в удержании резонанса. Большинство существующих вибрационных систем эксплуатируются за пределами оптимального резонансного диапазона. Результатом является низкая эффективность процесса.
Система «Крушер» n n Отличительной особенностью грохотов «Ultimate Screener™» (ULS™) является многочастотная адаптерная система «Крушер®» . Это полностью механическая система, не требующая никакого отдельного источника энергии. Вибрация, создаваемая мотором (или вибромоторами), передаётся по корпусу грохота на многочастотные адаптеры, где усиливается в 200 - 400 раз, преобразуется из одночастотной (гармонической) в многочастотную (негармоническую) и возбуждает рабочий орган машины – сетку. Система рассчитана таким образом, что высокочастотные колебания не передаются обратно на корпус грохота. Каждая частичка материала практически немедленно "находит" свою собственную частоту возбуждения, т. к. многочастотная система "Крушер®" передает на сетку сплошной широкий спектр частот одновременно. Помимо этого, распределение различных частот на поверхности сетки меняется хаотически с частотой до 25 раз в секунду. Это приводит к тому, что многочастотный вибрационный грохот действительно просеивает материал (т. е. , сообщает каждой частичке её собственную частоту возбуждения), а не просто перемещает его по поверхности сетки.
Технология «Крушер» . n n n низкочастотные колебания обеспечивают заданное движение материала по сетке и его перемешивание, облегчающее перемещение мелких частиц через слой материала к поверхности сетки; колебания со средними частотами разбивают агломераты; высокочастотные колебания обеспечивают самоочистку сетки.
Технология «Крушер» n n эффект аттрактора (существенно нелинейная колебательная система) в механической системе. Система не только остается постоянно в резонансном режиме, но и создает хаотические колебания с более мощными динамическими импульсами, создавая широкий диапазон супер- и субчастотных гармоник
МСР
Вспомогательные процессы n n n процессы обезвоживания и обеспыливания продуктов обогащения путем их дренирования, сгущения, фильтрования и сушки для доведения влажности этих продуктов до установленной нормы, процессы кондиционирования оборотных вод с целью повторного их использования и очистки сточных вод перед сбросом в водоемы.
Основные обогатительные процессы – гравитационные методы обогащения, основанные на различии в плотности разделяемых минеральных зерен, вызывающем различный характер их движения в воздухе или жидкости под действием силы тяжести или центробежных сил и сил сопротивления среды. Гравитационные методы используются при обогащении руд, углей и строительных горных пород;
МАГНИТНЫЕ и ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ n n Магнитные методы обогащения основаны на различии в магнитных свойствах разделяемых минералов, главным образом на различии в их магнитной восприимчивости. Электрические методы обогащения, основаны на различии в электропроводности минералов и способности их приобретать под действием тех или иных физических факторов неодинаковые по величине и знаку электрические заряды
Основные обогатительные процессы Электрические методы обогащения, основаны на различии в электропроводности минералов и способности их приобретать под действием тех или иных физических факторов неодинаковые по величине и знаку электрические заряды. Электрические методы широко используются при обогащении вольфрамовых, титановых, оловянных и неметаллических полезных ископаемых;
Электрическая сепарация зарядка частиц Контактирование с электродом Ионизация в электрическом поле Электризация Трением, нагреванием
Электрическая сепарация n n Зарядка частиц может осуществляться контактированием с заряженным электродом, ионизацией в электрическом поле коронного разряда, электризацией трением, изменением температуры, давления и другими способами. Выбором способа зарядки частиц обеспечивается наибольшее различие в электрических свойствах основных разделяемых минералов и тем самым максимальная эффективность электрической сепарации. На каждую заряженную минеральную частицу при сепарации в электрическом поле действуют:
Электрическая сепарация n n • электрическая кулоновская сила Fэ, обусловленная притяжением частицы к противоположно заряженному электроду и отталкиванием ее от одноименно заряженного, как в однородном, так и в неоднородном поле. Влияние Fэ на траекторию движения частиц практически нивелируется только в поле переменной полярности из-за механической инерции частиц; • сила зеркального отображения Fэ, обусловленная взаимодействием остаточного заряда частицы и вызванного этим зарядом на поверхности электрода равного по величине индуктивного заряда. Сила направлена к электроду. По абсолютной величине она значительно меньше Fэ и ее действие заметно лишь вблизи электрода или при соприкосновении с ним;
Электрическая сепарация n n • пондеромоторная сила Fп, обусловленная разницей между значениями диэлектрической проницаемости частицы εч и среды εс, в которой осуществляется сепарация. Она стремится вытолкнуть частицу в более слабые участки поля, если εч < εс и наоборот втянуть при εч > εс. Она весьма мала в воздушной среде по сравнению с Fэ и достигает больших значений в жидкостях с высокой диэлектрической проницаемостью; • механические силы, основными из которых являются сила гравитационного притяжения FГ, центробежная сила FЦ, силы сопротивления среды FС.
Электрическая сепарация n n Все минералы по электропроводности делятся на три группы: • проводники, обладающие удельным электрическим сопротивлением менее 109 Ом∙м (самородные металлы, графит, многие сульфидные минералы, магнетит, гематит, рутил и др. ); • полупроводники, обладающие удельным электрическим сопротивлением от 109 до 1012 Ом∙м (боксит, гранат, лимонит, сидерит, хромит и др. ); • непроводники, или диэлектрики, удельное электрическое сопротивление составляет более 1012 Ом∙м (алмаз, кварц, полевой шпат).
Электрическая сепарация n Электропроводность минералов складывается из объемной и поверхностной составляющих. Чем больше разница в значениях общей электропроводности разделяемых минералов, тем лучше результаты электрической сепарации.
электросепарация n n Важным параметром регулирования процесса электросепарации является напряжение на электродах, с увеличением которого возрастает разница в зарядах проводящих и непроводящих частиц и улучшаются результаты их разделения. Величина напряжения на коронирующем электроде в современных сепараторах находится в пределах 35– 50 к. В, максимальный ток в межэлектродном пространстве – около 50 м. А. Регулировать процесс электросепарации можно также изменением расстояния между электродами – уменьшая его, увеличивают ток короны, и наоборот. Расстояние между электродами устанавливают в процессе отработки режима сепарации и не изменяют, как правило, при работе.
Схемы электростатического (а), коронноэлектрического (б) и коронно-электростатического (в) сепараторов из бункера 1 подается на заряженный вращающийся барабан 2.
n n n При контакте с ним частицы минералов-проводников сразу же приобретают одноименный заряд, отталкиваются от него под действием кулоновских сил и, двигаясь по криволинейной траектории, попадают в приемник 6. Частицы непроводящих минералов, наоборот, прилипают под действием сил зеркального отображения к поверхности барабана и счищаются с него щеткой 3 в приемник 4. Частицы промежуточной электропроводности и сростки минералов -проводников с непроводящими минералами падают по траектории, определяемой в основном механическими силами, и попадают в приемник 5. Качество продуктов регулируют положением шиберов 8. Для увеличения отклонения частиц минералов-проводников и улучшения селективности сепарации параллельно барабану устанавливается отклоняющий электрод 7 противоположной полярности. Повышению эффективности разделения способствует также классификация материала на узкие классы крупности и увеличение различия в электропроводности разделяемых минералов в процессе подготовки материала к электрической сепарации.
Основные обогатительные процессы магнитные методы обогащения, основанные на различии в магнитной восприимчивости минералов, вызывающем различные траектории их движения в магнитном поле. Магнитные методы широко применяются при обогащении руд черных металлов, титановых, вольфрамовых и других типах руд;
Магнитная сепарация n n Минералы и руды по магнитным свойствам подразделяют на группы: 1. Сильномагнитные, или ферромагнитные, обладающие удельной магнитной восприимчивостью вещества χ > 3, 810– 5 м 3/кг (ферриты, магнетит, титаномагнетит, франклинит, иоцит и др. ); 2. Слабомагнитные, или парамагнитные минералы с удельной магнитной восприимчивостью вещества χ > от 7, 510– 6 до 1, 2610– 7 м 3/кг, т. е. с восприимчивостью в сотни и тысячи раз меньше, чем сильномагнитные (оксиды, гидроксиды, карбонаты железа и марганца, ильменит вольфрамит); 3. Немагнитные и диамагнитные минералы, обладающие магнитной восприимчивостью χ соответственно < 1, 2610– 7 м 3/кг и < 0 (кварц, алюмосиликаты и др. ).
Магнитная сепарация n n n 4. Минералы–проводники с высокой электрической проводимостью – от 10– 1 до 104 См/м (галенит, магнетит, титаномагнетит, пирит и др. ); 5. Полупроводники с удельной электрической проводимостью – от 10– 1 до 10– 8 См/м (сидерит, кальцит, алмаз, берилл и др. ); 6. Непроводники (диэлектрики), обладающие ничтожной удельной электрической проводимостью – менее 10– 8 См/м (кварц, кальцит и др. ).
Магнитная сепарация n n Магнитные и электрические свойства не являются постоянными физическими величинами и изменяются в зависимости от напряженности магнитного и электрического полей, создаваемых электротоками или статическим электричеством, температуры и давления, приходящегося на образец, времени намагничивания, формы частиц, времени намагничивания, а также электризации, влажности, кристаллической решетки, наличия дефектов и примесей в ней. Магнитная сепарация имеет объемы практического применения в десятки раз больше, чем электрическая.
Магнитная сепарация n Чем больше различаются минералы по величине магнитной восприимчивости, тем легче осуществить их разделение в магнитном поле. Средой разделения минералов может быть вода или воздух. В соответствии с этим процесс называется мокрой или сухой магнитной сепарацией.
Магнитная сепарация n n n В зависимости от назначения сепаратора и напряженности магнитного поля все магнитные сепараторы подразделяются на сепараторы со слабым и сильным магнитными полями. В сепараторах со слабым полем напряженностью от 70 до 120 к. А/м и силой от 3∙ 105 до 6∙ 105 к. А 2/м 3 большое распространение получили магнитные системы из постоянных магнитов. Основным типом рабочего органа для извлечения и транспортирования магнитного продукта из зоны действия магнитной силы (из рабочей зоны) является барабан. Барабанные сепараторы являются основными при обогащении сильномагнитных железных руд. Другие типы магнитных сепараторов со слабым магнитным полем (шкивные, ленточные и др. ) в промышленности практически не применяются.
Магнитная сепарация n n n В сепараторах с сильным полем – валковых и дисковых – поле напряженностью от 800 до 1600 к. А/м и силой от 3∙ 10 7 до 1210∙ 107 к. А 2/м 3 создается электромагнитными системами, в высокоградиентных сепараторах – полиградиентной средой. По сравнению с сепараторами со слабым магнитным полем, они характеризуются более сложной конструкцией, высокой стоимостью, более громоздки и менее производительны. Сепараторы используют при обогащении слабомагнитных железных и марганцевых руд, при обезжелезнении каолиновых, тальковых, графитовых и других неметаллических полезных ископаемых, для доводки и разделения концентратов, получаемых при обогащении руд и россыпей цветных и редких металлов.
Магнитная сепарация Все магнитные сепараторы состоят из следующих основных узлов: n магнитной или электромагнитной системы; n питателя для подачи материала в рабочую зону сепаратора; n рабочего органа (барабана, диска, валка и др. ) для извлечения магнитного продукта и удаления его из рабочей зоны, n кожуха или ванны с отделениями для магнитного и немагнитного продуктов. Барабаны, ванны и некоторые другие детали магнитных сепараторов должны быть немагнитными и обладать достаточной механической прочностью и износостойкостью. Конструкции отдельных узлов и режим работы различных типов сепараторов характеризуются большим разнообразием
Магнитная сепарация В барьерном магнитном сепараторе обогащение осуществляется непрерывно в неподвижном канале 1, продольный разрез которого приведен на рисунке. Стенки, дно и потолочина канала имеют гладкие поверхности. На пути движения по каналу зерен обогащаемого материала нет никаких механических препятствий. В канале создается градиент магнитного поля, направленный от дна перпендикулярно направлению потока сепарируемого материала, движущегося внутри канала. Область, где произведение магнитной индукции на ее градиент является наибольшим, расположена выше дна и простирается на всю длину канала. Это область магнитного барьера (красная линия). Канал расположен между полюсными наконечниками 2 магнитной системы. Подлежащий обогащению материал 3 подается в канал выше области магнитного барьера 4 вдоль его простирания. Немагнитные зерна 5 под действием силы тяжести проходят сквозь магнитный барьер на дно канала и по нему соскальзывают в приемник 6 немагнитного продукта. Магнитные зерна 7 не могут проникнуть сквозь магнитный барьер. Поэтому они соскальзывают вниз над магнитным барьером в приемник 8 для магнитного продукта
Основные обогатительные процессы n радиометрические методы обогащения, основанные на различии минералов в цвете, блеске, прозрачности, естественной и наведенной радиоактивности, люминесценции и других их спектроскопических и радиоспектроскопических свойствах;
Основные обогатительные процессы флотационные методы обогащения основаны на различии в физико-химических свойствах минералов, приводящих к разной смачиваемости их поверхности водой и разной способности прилипать в воде к пузырькам газа;
основные подготовительные процессы обогащение по форме и трению, основанное на использовании различий траекторий и скоростей движения разделяемых частиц по наклонной плоскости;
основные подготовительные процессы обогащение по упругости, основанное на разнице траекторий, по которым отбрасываются при падении на поверхность частицы минералов, имеющих различную упругость;
основные подготовительные процессы адгезионные процессы обогащения, основанные на различной способности минералов прилипать к жировой или термопластичной поверхности;
основные подготовительные процессы комбинированные процессы обогащения, основанные на различии нескольких технологических свойств разделяемых минералов (смачиваемости и плотности, плотности и электромагнитных свойств);
основные подготовительные процессы химические методы обогащения, основанные на селективном растворении (выщелачивании) ценных компонентов минерального сырья или вредных примесей в нем водными растворами химических реагентов.
Скачать презентацию ОБОГАЩЕНИЕ горных пород Обогащение это совокупность процессов
тема 5а -способы переработки-_3.ppt