I.1. Основные характеристики

Обогащение полезных ископаемых - совокупность процессов механической переработки минерального сырья с целью извлечения ценных компонентов и удаления пустой породы и вредных примесей, которые не представляют практической ценности в данных технико-экономических условиях. В результате обогащения из руды получают концентрат, качество которого выше, чем качество руды. Качество концентрата характеризуется содержанием ценного компонента (оно выше, чем в руде), содержанием полезных и вредных примесей, влажностью и гранулометрической характеристикой.

Полезными примесями называют отдельные химические элементы или их природные соединения, которые входят в состав полезного ископаемого в небольших количествах и могут быть выделены и использованы совместно с основным ценным компонентом, улучшая его качество. Например, полезными примесями в железных 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 углях – сера, фосфор, в энергетических углях – сера и т.д.

Предварительное обогащение полезных ископаемых позволяет:

· увеличить промышленные запасы сырья за счет использования месторождений бедных полезных ископаемых с низким содержанием ценных компонентов;

· повысить производительность труда на горных предприятиях и снизить стоимость добываемой руды за счет механизации горных работ и сплошной выемки полезного ископаемого вместо выборочной;

· повысить технико-экономические показатели металлургических и химических предприятий при переработке обогащенного 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 основные полезные компоненты, но и сопутствующие, содержащиеся в малых количествах;

· снизить расходы на транспортирование к потребителям более богатых продуктов, а не всего объема добываемого полезного ископаемого;

· выделить из минерального сырья те вредные примеси, которые при дальнейшей его переработке могут загрязнять окружающую среду и тем самым угрожать здоровью людей и ухудшать качество конечной продукции.

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

· масса продукта (производительность) - Q, C, Т, выражается обычно в тоннах в час, тоннах в сутки и т.д.;

· содержание ценного компонента в продукте – a, b, J - это отношение массы ценного компонента в продукте к массе продукта; содержание различных компонентов в полезном ископаемом и в полученных продуктах принято вычислять в процентах;

· выход продукта – g_и, g_к, g_хв - это отношение массы продукта к массе исходной руды; выход любого продукта обогащения выражают в процентах, реже в долях единицы;

· извлечение ценного компонента – e_и, e_к, e_хв - это отношение массы ценного компонента в продукте к массе этого же компонента в исходной руде; извлечение выражается в процентах, реже в долях единицы.

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

g_к = (C / Q)100.

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

Выход концентрата и хвостов через содержания определяется следующими формулами:

g_к = 100; g_хв = 100; g_к + g_хв = 100.

Извлечение полезного компонента в концентрат

e_к = 100, или e_к= , e_хв= ; e_к + e_хв = 100.

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, вспомогательные и основные.

К подготовительным относят процессы дробления, измельчения, грохочения и классификации. Их задача - разъединить полезный минерал и пустую породу и создать нужную гранулометрическую 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 разделяемых минералов);

· специальные (различия в цвете, блеске, форме, естественной или наведенной радиации разделяемых минералов);

· комбинированные, в схему которых помимо традиционных процессов обогащения (не затрагивающих химического состава сырья) включены пиро- или гидрометаллургические операции, изменяющие химический состав сырья.

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

К вспомогательным относят обезвоживание, пылеулавливание, очистку сточных вод, опробование, контроль и автоматизацию. 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.