ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ • Относится к циклу дисциплин профессиональной подготовки и изучает вещественный состав полезных ископаемых, методы и процессы их обогащения. • Трудоемкость 252 часа • Лекции 36 часов – 7 семестр, 28 часов – 8 семестр • Практические занятия - 28 часов – 8 семестр • Курсовая работа – 7, 8 семестр • Самостоятельная работа - 160 часов • Зачет – 7 семестр. Экзамен – 8 семестр • Кафедра «Обогащение полезных ископаемых» Преподаватель Олейник Татьяна Анатольевна, доктор техн. наук, профессор
Задачи дисциплины: • Изучение основных процессов подготовки сырья к обогащению, методов обогащения и вспомогательных процессов обогатительного производства; • Знакомство с перспективными направлениями развития технологии переработки и обогащения полезных ископаемых. • Формирование способности обосновывать проектные решения по обеспечению промышленной и экологической безопасности, экономической эффективности производств по переработке полезных ископаемых, разрабатывать мероприятия по управлению качеством продукции
Основная литература 1. Кармазин В. И. Обогащение руд черных металлов. М. : Недра, 1982 2. Полькин С. И. , Адамов Э. В. Обогащение руд цветных и редких металлов и россыпей. М. , 1983 3. Справочник по обогащению руд. В 3 -х томах, М. : Недра, 1972, Т. 1 -447 с. Т. 2 (ч. 1 -447, ч. 2 -451 с. ). Т. 3405 с. 4. Справочник по обогащению углей. Под ред. Благова, Коткина, Зарубина. М. : - Недра, 1984 г. -614 с. 5 Конспект лекцій з дисципліни «Технології збагачення корисних копалин» // скл. Олійник Т. А. – Кривий Ріг. – 2012– 2013 рр.
ЛЕКЦИЯ 1. ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Состояние и перспективы обеспечения ГМК Украины минеральным сырьем
ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ - природные минеральные образования органического и неорганического происхождения в недрах, на поверхности земли, в источниках вод и газов, на дне водоемов, а также техногенные минеральные образования в местах удаления отходов производства и потерь продуктов переработки минерального сырья; ПОЛЕЗНЫЙ КОМПОНЕНТ - составная часть полезного ископаемого, извлечение которой с целью промышленного использования технологически возможно и экономически целесообразно. При наличии двух или более полезных компонентов полезное ископаемое является комплексным. Месторождение комплексного полезного ископаемого либо двух или более однокомпонентных полезных ископаемых определяется как комплексное Земная кора на 99, 5 % состоит из 14 химических элементов: кислорода – 49, 13%, кремния – 26, 0%, алюминия – 7, 45%, железа – 4, 2%, кальция – 3, 25%, натрия – 2, 4%, магния – 2, 35%, калия – 2, 35%, водорода – 1, 0% и др. Наша МАТУШКА ЗЕМЛЯ
Признаки полезных ископаемых • Прямые и косвенные: • Минералы — спутники рудных месторождений (для алмаза — пироп, для рудного золота — кварц и пирит, для платины — хромистый железняки пр. ) • Присутствие минералов в перенесенных обломках, валунах и т. п. , попадающихся на склонах, в ложбинах, руслах водотоков и пр. • Прямое наличие в горных обнажениях, выработках, керне • Повышенное содержание их элементов-индикаторов в минеральных источниках • Повышенное содержание их элементов-индикаторов в растительности и пр. )
Виды полезных ископаемых По назначению выделяют следующие виды полезных ископаемых: • Горючие полезные ископаемые (нефть, природный газ, горючие сланцы, торф, уголь) • Руды (руды чёрных, цветных и благородных металлов) • Нерудные полезные ископаемые — строительные материалы (известняк, песок, глина и др. ), строительные камни (гранит) и пр. • Камне-самоцветное сырьё (яшма, родонит, агат, оникс, халцедон, чароит, нефрит и др. ) и драгоценные камни (алмаз, изумруд, рубин, сапфир). • Гидроминеральные (подземные минеральные и пресные воды) • Горно-химическое сырьё (апатит, фосфаты, минеральные соли, барит, бораты и др. )
Камнесамоцветное сырьё
• По физическому состоянию полезные ископаемые делятся на: • твердые; • жидкие; • газовые. • В зависимости от использования и состава, полезные ископаемые распределяют на: • рудные; • нерудные; • топливо.
• Руды являются полезными ископаемыми, которые в своем составе имеют металл в объеме, необходимом для его промышленного получения. Полиметаллическими называют руды, в составе которых есть несколько полезных металлов. К нерудным ископаемым относят минералы, используемые для промышленности (для металлургии – известняк, для строительной промышленности – известняк, гранит, песок и другое, для химической промышленности – апатиты, фосфориты, соль, слюда и др. ). К топливу относят: • бурый и каменный уголь; • горючие сланцы; • нефть, • газ и прочее.
• Месторождение полезных ископаемых составляет естественное их скопление в слоях земной коры. По составу размещения в земной коре ископаемые распределяют на оседлые, пластовые и гнездовые. • Геологическими запасами называют те полезные ископаемые, которые обнаружены в земле расчетными методами. • Балансовыми называют те запасы полезных ископаемых, которые по качеству соответствуют требованиям промышленности, а по количеству их добычу можно считать экономически выгодным. • Промышленными запасами считают то количество полезных ископаемых, которые возможно получить в процессе их добычи.
Месторождения полезных ископаемых можно классифицировать по следующим признакам генетическая классификация по составу и субстанции полезных ископаемых промышленная морфологическая минералогическая
генетическая классификация дифференциация месторождений по происхождению полезного ископаемого и по условиям формирования места его залегания. Образование того или иного сырья в земной коре естественный и непрерывный процесс. Классификация по генезису типов залегания природного образования, которая базируется на оценке его возраста и особенностей возникновения. Самые интенсивные процессы образования руд приурочены к основным этапам развития суши, и каждая эпоха характеризуется своими особенностями проявления минерализации и своим набором уникальных характеристик
состав и субстанция полезных ископаемых • • месторождения нефти, месторождения газа, месторождения угля, железорудные месторождения, месторождения фосфоритов и т. п. ;
Классификация промышленная - использует признаки указанных других классификаций для характеристики условий эксплуатации месторождений. морфологическая - использует данные размеров, форм и условий залегания месторождения; минералогическая - использует данные минерального состава, т. е. , по составляющим его элементам
Запасы месторождения • Запасы полезных ископаемых — это количество минерального сырья, которое выявлено при помощи геологической разведки. • Их разделяют на две категории — балансовые и забалансовые. • К балансовым принадлежат те, которые соответствуют промышленным кондициям и их экономически целесообразно использовать. К забалансовым — запасы, которые вследствие низкого содержания ценных компонентов или сложной технологии добычи и переработки пока что нецелесообразно использовать (но со временем такое использование возможно). • Все запасы полезных ископаемых в зависимости от степени разведанности месторождений, качества сырья и горнотехнических условий разработки разделяют еще на категории А, В, C 1 и С 2.
К категории А относят наиболее исследованные ископаемые, условия залегания которых, форма и строение рудных тел полностью изучены, выявлены природные типы и промышленные сорта сырья, выделены и оконтурены безрудные и некондиционные участки внутри рудного тела, полностью исследованы качество, технологические свойства и инженерногеологические условия добычи сырья. Для категории В эти характеристики почти совпадают, за исключением того, что здесь не определено пространственное положение каждого типа и контуры безрудных и некондиционных участков внутри рудного тела.
К категории C 1 относятся запасы, о которых известно: условия залегания, форма и строение тел полезных ископаемых, их природные типы, промышленные сорта, качество, технологические свойства и условия проведения горноэксплуатационных работ. К категории С 2 относятся предварительно оцененные запасы полезных ископаемых. Промышленные запасы ископаемых ресурсов определяются как сумма запасов по категориям А+В+ C 1 без потерь, которые обязательны во время добывания минерального сырья
Состояние и перспективы обеспечения ГМК Украины минеральным сырьем
Украина является крупной минерально-сырьевой базой железных руд, которая представлена 80 месторождениями, 30 из которых эксплуатируется (58% разведанных запасов). Общие запасы железных руд достигают более 30 млрд. т, что составляет около 6% мировых запасов и 30% запасов стран СНГ. Богатые железные руды и железистые кварциты добываются на месторождениях Криворожского, Кременчугского и Белозерского железорудных бассейнов, до 1992 г. разрабатывались также "табачные" руды Керченского бассейна. В целом железные руды представлены тремя основными типами: богатыми мартитовыми, железистыми кварцитами и бурыми железняками.
В настоящее время железные руды Украины добывают 10 горнодобывающих предприятий, из них шесть разрабатывают железистые кварциты и четыре - богатые руды. Основные проблемы: Разрабатываемые месторождения пригодны, в основном, для обеспечения традиционной доменной металлургии и не соответствуют современным требованиям порошковой и электрометаллургии. Наметился дефицит железорудного сырья - 5 -7 млн. т руды в год. Усложнение горно-геологических условий разработки месторождений: карьеры до 350 м, шахты - до 1300 м. Это вызывает рост себестоимости добычи руд (20 -25 грн. /т). Снижение качества железных руд и концентратов (украинский концентрат - 62 -64% Fe, бразильский - 67%). Геоэкологические последствия: за 125 лет разработки железорудных месторождений переработано 17 -20 км 3 горных пород, общей массой - 510 млрд. т. Дисбаланс отношений между поставщиками и потребителями железных руд.
В числе новых месторождений можно рекомендовать следующие: Прогнозные запасы, млн. т Желтянское, 650 Николаевское, 700 Млынковское, 75 Успенское, 28 Хутора Петровского, 60 Северо-Зеленовское, 54 Восточно-Зеленореченское, 34 Западно-Зеленореченское, 52 Ленинское, 75 Краснофедоровское, 220 Гороховское, 110 Лозоватское, 20 Северо-Лозоватское, 319 Ивановское, 35 Каменно-Потокское, 41, 5
Марганцевые руды • По уровню разведанных запасов марганцевых руд Украина занимает второе место после ЮАР и первое место по производству марганцеворудной и ферросплавной продукции. За последние годы увеличились запасы Никопольского марганцеворудного бассейна и Большетокмакского месторождения. Разведанные запасы составляют 2, 26 млрд. т, в том числе окисные руды - 0, 6 млрд. т. Основная часть руд (77%) относится к карбонатному типу, для которых необходимы более эффективные и дешевые технологии. Это основная проблема дальнейшего развития бассейна. Важнейшей задачей является обеспечение химической промышленности пероксидными высококачественными концентратами, которые ранее завозились из Грузии. Эта задача может быть решена за счет подготовки и ускоренного освоения нового - Федоровского месторождения с более высококачественными рудами, в составе которых большая их часть (98%) представлена оксидными и смешанными карбонатно-оксидными рудами.
Хромовые руды • Пока Украина импортирует эти руды. Потенциальные ресурсы связаны с хромитоносными массивами гипербазитов в Побужье. Здесь предварительно оценено Капитановское месторождение, прогнозные ресурсы которого составляют 7 млн. т при среднем содержании Cr 2 O 3 - 28%. Общие ресурсы всего Капитановского рудного поля составляют 50 млн. т руды. • Характерной особенностью Капитановского месторождения является его комплексность: линейные коры выветривания содержат силикатные никелевые руды, а также повышенные концентрации золота. Кроме того хромовые руды содержат аномальные значения платины и возможен вариант ее попутного извлечения. Возможно также попутное получение вермикулита и бокситов. • В результате предварительных технологических исследований получен хромовый концентрат с содержанием Cr 2 O 3 32 -42% с выходом оксида хрома 69 -82%, что отвечает требованиям огнеупорной промышленности.
• • Алюминий В Украине развито мощное алюминиевое производство (около 270 тыс. т алюминия и его сплавов в год), которое держится исключительно на импорте бокситов. Годовая потребность в бокситах составляет 1, 5 млн. т в год, в перспективе до 3 млн. т в год. В Украине выявлено 12 небольших месторождений и рудопроявлений низкокачественных бокситов. Из них разведано и утверждены запасы по двум месторождениям: Высокопольскому и Южно-Никопольскому. Промышленный интерес представляет пока только Высокопольское месторождение, общие ресурсы которого оцениваются в 72 млн. т, а разведанные запасы составляют 17 млн. т. Содержание глинозема - 28 -50, 8%, кремнезема - 2, 8 -20%, окислов железа - 25 -45%, что свидетельствует о возможности выделения руд повышенного качества, пригодных для баэрского передела. В качестве потенциальных ресурсов следует рассматривать закарпатские алуниты - Береговское и Беганьское месторождения с запасами алунитовых руд соответственно 51, 4 и 290, 3 млн. т.
• • • Медь Особое значение для Украины имеет обеспечение собственными ресурсами меди, потребности в которой определяются в пределах 170 тыс. т в год, перспективу - 300 тыс. т в год. Перспектива создания собственной минерально-ресурсной базы меди связаны прежде всего, с самородной медью в базальтах трапповой формации Волыни. Например, на участке Жиричи было установлено 6 рудных горизонтов, которые залегают на глубинах от 150 до 700 м, при мощности от 1 до 19 м и содержании меди от 0, 5 до 4, 5%, в среднем 1, 21, 5%. Изучен Рафаловского рудного узла, где в Полицком карьере найден наибольший самородок меди - 700 г. Самородная медь здесь выходит на поверхность карьера и дальше рудные горизонты погружаются на глубину 150 -200 м, содержание меди здесь 0, 7 -4, 5%, попутными элементами являются золото, платина, палладий, серебро. Общие ресурсы Волынского меднорудного района оцениваются в 30 млн. т, а отдельных объектов - 1, 5 -3 млн. т, что отвечает мировым промышленным уровням (район Верхнего Озера в США). Перспективным является также рудопроявление медистых песчаников Бахмутской котловины в Донбассе. Остались невыясненными перспективы медно-никелевого оруденения в габбро-долеритах. Выявленное Прутовское месторождение этого типа, прогнозные ресурсы которого оцениваются в 95 тыс. т со средним содержанием меди 0, 26%.
Свинец и цинк • Потребности Украины в этих металлах составляет: по цинку до 66 тыс. т, по свинцу - до 14 тыс. т. Эти потребности можно частично или полностью обеспечить за счет собственного минерального сырья, прежде всего в районах Закарпатья и Донбасса. • В Закарпатье выявлен ряд золотополиметаллических месторождений с достаточно качественными рудами: Мужиевское, Береговское, Беганьское. Первоочередным объектом является Мужиевское месторождение, которое уже разрабатывается на золото. Необходимо обеспечить попутное извлечение полиметаллов, что предусматривалось изначально. • Требует дальнейшего изучения и оценки Беляевское месторождение в Западном Донбассе.
Никель и кобальт • Годовые потребности в никеле определяются на уровне 7 тыс. т. На территории Украины разрабатываются месторождения силикатных руд в Побужье, остаточные запасы которых составляют 60 тыс. т, что может обеспечить действующий никелевый завод на 10 лет. • В этом районе выявлено несколько новых перспективных участков, прогнозные ресурсы которых оцениваются в 52 тыс. т • Перспективы коренной никеленосности пока неясны. Нуждается в доизучении Прутовское месторождение медно-никелевых сульфидных руд на Волыни.
Молибден • Пока разведанных месторождений молибдена нет, но имеются реальные перспективы выявления небольших месторождений. Это прежде всего Вербинское и Устиновское рудопроявления на севере Украины и Восточно-Сергеевское рудопроявление в Среднем Приднепровье. • Новое интересное рудопроявление молибдена, вольфрама, висмута, свинца, цинка выявлено в Восточном Приазовье, что открывает новые перспективы нахождения промышленных руд молибдена и вольфрама.
Олово • Потребности Украины в олове составляют 600 -800 т в год. Оловянные руды могут быть оценены и получены попутно при комплексном освоении Пержанского рудного поля. Там уже предварительно оценены небогатые касситеритовые россыпи и выявлен ряд коренных рудопроявлений (Карьер, Западное, Горное).
Титан • Украина была в бывшем Союзе монопольным производителем титановых концентратов (более 90% общесоюзного производства) и обеспечивала ими как собственные предприятия ("Химпром", "Титан", Запорожский титаномагниевый комбинат), так и экспортные поставки. • Производство титановых концентратов осуществляет Иршанский горно-обогатительный комбинат и Вольногорский горно-металлургический комбинат. Их общая мощность составляет более 20% мирового выпуска ильменитовых концентратов. • В Украине создана мощная минеральная база титана, разведаны месторождения ильменитовых руд с запасами и ресурсами, превышающими мировые запасы ильменита. Известно 40 месторождений, из которых 12 детально разведаны и разрабатываются. Коренные ильменитовые руды связаны с габбро-анортозитами (Коростеньский и Корсунь. Новомиргородский массивы) и их корами выветривания. С ними связаны россыпные месторождения, которые в настоящее время имеют основное промышленное значение и активно разрабатываются.
• • Редкие металлы Украина выделяется как крупная редкометальная держава мира и определенный к настоящему времени минеральноресурсный потенциал редких металлов является наибольшим в Европе. Наибольшее значение имеет Украинский щит, где выделяются 22 редкометальные формации. Наибольший интерес представляют комплексные месторождения в связи с редкометальными гранитами, сиенитами, замещенными пегматитами и метасоматитами. Среди известных в настоящее время рудных объектов выделяются уникальные и крупные месторождения. Это прежде всего Пержанское месторождение бериллия, которое представлено пока еще единственным в мире промышленным типом высококачественных гентгельвиновых руд в щелочных метасоматитах. Азовское месторождение цирконий-редкометальных руд в связи со щелочными сиенитами является наибольшим в Европе и может стать основным источником редких земель для этого континента
• Полоховское, Станковатское и Шевченковское месторождения лития в связи с петалитсподуменовыми пегматитами, характеризуются высоким уровнем концентрации лития, сопряженным с золоторудными и урановыми полями, близостью к действующим горнорудным предприятиям. Значение лития в настоящее время возрастает в связи с получением его новых соединений с алюминием, которые используются в самолето- и ракетостроении, что имеет особое значение для Украины. Перспективным является использование литиевых руд для изготовления высококачественной керамики. • К перспективным относится также Мазуровское месторождение цирконий-ниобиевых руд, опытнопромышленная разработка которого начата силами ОАО "ММК им. Ильича". • Украина является также крупной титан-циркониевой провинцией, где разрабатывается Малышевское и Волынская группа месторождений.
• Следует еще раз обратить внимание на значительный потенциал получения ряда дефицитных минеральных компонентов из вторичных отходов, которых на территории Украины накопилось уже почти 30 млрд. тонн. Недавно этот вопрос обсуждался на парламентских слушаниях в Верховной Раде. Принято решение о резком усилении работ с утилизацией техногенных отходов, что имеет как чрезвычайное экологическое, так и экономическое значение. • В результате выполненных прогнозно-поисковых исследований выделено 16 первоочередных предприятий с рудо-перспективными отходами, в которых выявлено в промышленных концентрациях 36 видов цветных, черных, редких, редкоземельных и драгоценных металлов. Прежде всего, это железо, марганец, алюминий, титан, цирконий, медь, никель, свинец, цинк, литий, редкие земли, ванадий, галлий, скандий и др. Ориентировочная стоимость потенциальных ресурсов техногенных отходов составляет 5 млрд. дол. США.
• К первоочередным объектам вторичных ресурсов можно отнести следующие предприятия: Николаевский глиноземный завод, Запорожский титано-магниевый комбинат, Крымское ПО "Титан", Константиновский завод "Укрцинк", Криворожские ГОКи, Никитовский ртутный комбинат, Побужский никелевый завод, Никопольский завод ферросплавов, Турбовский каолиновый завод, Винницкое ПО "Химпром", Артемовский завод цветных металлов, Донецкий химикометаллургический завод (ныне ХМФ), Сумское ПО "Химпром", Свердловский завод чистых металлов, Запорожский алюминиевый комбинат, ПО "Харьковвторцветмет", ПО "Донецквторцветмет", отходы ТЭС и др.
Скачать презентацию ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Относится к циклу
Лекция 1. 2014-2015 уч. год ТОПИ.pptx