Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Адамов Э.В. Технология руд цветных металлов. - файл Обогащение руды. Адамов Э.В..doc


Адамов Э.В. Технология руд цветных металлов.
скачать (8103 kb.)

Доступные файлы (1):

Обогащение руды. Адамов Э.В..doc12119kb.01.07.2009 16:34скачать

содержание

Обогащение руды. Адамов Э.В..doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13



АДАМОВ Э.В.




ТЕХНОЛОГИЯ РУД

ЦВЕТНЫХ

МЕТАЛЛОВ




Допущено

Учебно-методическим объединением ВУЗов Российской Федерации

в области металлургии в качестве учебника для студентов, обучающихся

по направлению «Металлургия»




Москва

Оглавление




ВВЕДЕНИЕ




ГЛАВА 1. РУДЫ И МИНЕРАЛЫ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ПРОЦЕССЫ ОБОГАЩЕНИЯ



1.1.Характеристика основных типов руд и минералов цветных

металлов

1.2. Экономическая целесообразность процессов обогащения

1.3. Понятия о методах и схемах обогащения

1.4. Продукты и показатели обогащения руд
^

ГЛАВА 2. ПРОЦЕССЫ ПОДГОТОВКИ РУД К ОБОГАЩЕНИЮ



2.1. Процессы дробления и измельчения. Общие сведения

2.2. Теоретические основы процессов дробления

2.3. Типы дробильных машин и аппаратов, принцип их действия

2.3.1. Щековые дробилки

2.3.2. Конусные дробилки

      1. Валковые дробилки

2.3.4. Дробилки ударного действия

2.4. Теоретические основы процессов измельчения

2.5. Измельчительное оборудование

2.5.1. Шаровые мельницы

2.5.2 Стержневые мельницы

2.5.3. Мельницы самоизмельчения

2.6. Грохочение и классификация по крупности

2.6.1. Определение гранулометрического состава руды и продуктов обогащения

2.6.2. Грохочение. Основные принципы и показатели

2.6.3. Классификация и конструкция грохотов

2.6.4. Процессы классификации продуктов измельчения

2.7. Схемы рудоподготовки

2.7.1. Схемы дробления и грохочения

2.7.2. Схемы измельчения и классификации

2.8. Дезинтеграция и промывка

2.8.1. Процессы дезинтеграции и промывки

2.8.2. Аппараты для дезинтеграции и промывки

^

ГЛАВА 3 ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ


3.1. Классификация физических методов обогащения


    1. 3.2. Гравитационные методы обогащения

    2. 3.2.1. Теоретические основы процессов гравитационного обогащения

3.2.2.. Гидравлическая классификация.

    1. 3.2.3.. Процесс отсадки. Отсадочные машины

3.3. Процессы обогащения в безнапорной струе воды, текущей по наклонной поверхности

      1. 3.3.1 Обогащение на шлюзах

      2. 3.3.2. Обогащение на винтовых и конусных сепараторах

      3. 3.3.3.Обогащение на концентрационных столах

3.4. Обогащение в центробежных концентраторах и сепараторах

3.5. Обогащение в тяжелых суспензиях

3.6. Технология гравитационного обогащения руд и россыпей

3.7. Магнитные методы обогащения

3.7.1. Теоретические основы процессов магнитной сепарации

3.7.2. Магнитные и электромагнитные сепараторы

3.8. Электрические методы обогащения

3.8.1. Теоретические основы процессов электрической сепарации

3.8.2. Электрические сепараторы

    1. 3.8.3. Схемы электромагнитного и электрического обогащения

3.9. Специальные методы обогащения
^

ГЛАВА 4. ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ



4.1. Теоретические основы процесса флотационного обогащения

4.2.Флотационные реагенты и механизм их действия

4.2.1. Реагенты – собиратели

4.2.2. Реагенты – модификаторы

4.2.3. Реагенты – пенообразователи

4.3. Флотационные машины, устройство, принцип действия, области применения.

4.4. Основы технологии флотационного обогащения руд цветных металлов

4.4.1. Факторы, влияющие на технологию флотации руд

4.4.2.Операции и схемы флотации


ГЛАВА 5. Вспомогательные процессы


5.1. Классификация вспомогательных процессов

5.2. Процесс сгущения

5.3. Процесс фильтрования

5.4. Процесс сушки. Устройство и принцип действия сушильных агрегатов

5. 5. Пылеулавливание

5.6. Очистка сточных вод и оборотное водоснабжение


ГЛАВА 6. Контроль процессов обогащения


6.1. Опробование

6.2. Контроль и управление процессами обогащения

6.3. Учет на обогатительных фабриках


ГЛАВА 7. Практика обогащения руд и россыпей цветных металлов


7.1. Технология медных и медно-пиритных руд

7.2. Обогащение медно-цинковых руд

7.3. Обогащение свинцовых, свинцово-цинковых и медно-свинцово-цинковых руд

7.4. Обогащение никелевых руд

7.5. Обогащение золотосодержащих руд и россыпей

7.6. Обогащение оловянных и вольфрамовых руд и россыпей

7.7. Обогащение титансодержащих руд и россыпей

7.8. Обогащение литиевых и бериллиевых руд

Приложение. Характеристика основных минералов руд цветных металлов

Предметный указатель

Список литературы


ВВЕДЕНИЕ


Технология руд цветных металлов является составной частью процесса производства металлов. Исходными для этого производства являются минеральное и техногенное сырье, которое отличается большим разнообразием вещественного состава, содержанием в нем ценных компонентов, объемами переработки и эффективностью его переработки.

При переработке руд цветных металлов в настоящее время извлекается более 70 элементов периодической системы Д.Менделеева. Качество перерабатываемых руд и содеражние в них металлов непрерывно снижается. Руды в большинстве своем являются комплексными, полиметаллическими, содержащими несколько ценных минералов, совместное присутствие которых затрудняет или искоючает применение металлургических процессов без предварительного разделения их методами обогащения.

Современное состояние технологии и техники обогащения позволяет вовлекать в переработку все новые виды минерального сырья, содержание в котором цветных и особенно редких металлов находится часто на грани рентабельности и требует применение наиболее совершенных технологических процессов и схем, оборудования, методов контроля. Осваиваются новые виды полезных ископаемых и техногенного сырья, повышается извлечение из них ценных компонентов.

Часто при первичной переработке руд применяются комбинированные процессы с использованием пиро- и гидрометаллургических методов.

В учебнике приводится технологическая характеристика основных типов руд и минералов цветных и редких металлов. Даны теоретические основы процессов рудоподготовки – дробления и измельчения, грохочения и классификации, физических и физико-химических методов обогащения. Рассматривается устройство и принцип действия основного обогатительного оборудования, применяемого на современных обогатительных фабриках. Приводятся схемы и реагентные режимы процессов обогащения основных типов руд цветных и редких металлов.

Учебник предназначен для студентов, обучающихся по направлению «Металлургия» по профилю « Металлургия цветных металлов» и « Технология минерального сырья».


ГЛАВА 1


^ РУДЫ И МИНЕРАЛЫ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ПРОЦЕССЫ ОБОГАЩЕНИЯ


1.1.Характеристика основных типов руд и минералов цветных

металлов


Полезные ископаемые или минеральное сырье – это природные минеральные образования земной коры неорганического и органического происхождения, которые при современном состоянии техники и технологии могут с достаточной эффективностью применяться в народном хозяйстве в естественном виде или после предварительной обработки.

По физическому состоянию полезные ископаемые, добываемые из недр земли делятся на твердые ( руда, угли, торф, нерудные полезные ископаемые), жидкие ( нефть, минеральные воды) и газообразные ( природные горючие и инертные газы).

Совокупность полезных ископаемых, заключенных в недра составляют понятие минеральные ресурсы, которые являются основой для развития таких важнейших отраслей промышленности, как энергетика, черная и цветная металлургия, химическая промышленность, производство строительных материалов. Ежегодно в мире добывается до 20 т горной массы на человека в год. Удвоение количества добываемой горной массы происходит каждые 8 -10 лет. Из этой горной массы промышленностью используется только 30-40%.

В зависимости от области промышленного применения минеральные ресурсы подразделяются на следующие основные группы : топливно-энергетические ( нефть, природный газ, ископаемый уголь, горючие сланцы, торф); рудные, являющиеся сырьевой базой для черной и цветной металлургии ( железная и марганцевая руда, хромиты, бокситы, медные, свинцово-цинковые, никелевые, молибденовые, вольфрамовые, оловянные, руды редких и благородных металлов; горно-химическое сырье ( фосфориты, апатиты, поваренная, калийные и магнезиальные соли, сера, барит, боросодержащие руды, бром- и иодсодержащие растворы; природные строительные материалы и нерудные полезные ископаемые, поделочные технические и драгоценные камни( мрамор, гранит, яшма, горный хрусталь, гранат, гранат, корунд и др.; гидроминеральные ( подземные пресные и минерализованные воды). Такая классификация минеральных ресурсов является условной, т,к, промышленное применение одних и тех же полезных ископаемых может быть различными, например, нефть и газ являются не только энергетическим топливом, но и сырьем для химической промышленности.

Развитие мировой экономики постоянно сопровождается ростом потребления топливно-энергетических и других видов минерального сырья. Потребление цветных и легирующих металлов увеличилось за последние 100 лет в 3-5 раз. В ХХ1 веке будет продолжаться интенсивный рост потребления практически всех видов минерального сырья. Только в предстоящие 50 лет потребление нефти увеличиться в 2-2,2 раза, природного газа – в 3-3,2 раза, железной руды – в 1,4-1,6 , первичного алюминия – в 1,5-2 , меди – в 1,5-1,7, никеля – в 2,6-2,8, цинка – в 1,2-1,4 , других видов минерального сырья – в 2,2-3,5 раза. В связи с этим в ближайшие 50 лет объем горно-добычных работ увеличится более чем в 5 раз.

В соответствии с вещественным составом металлические полезные ископаемые подразделяются на руды черных и цветных металлов. В свою очередь руды цветных металлов – это руды , содержащие тяжелые цветные металлы ( медь, свинец, цинк, никель), легкие цветные металлы ( алюминий, магний), благородные металлы ( золото, серебро, платина) и руды редких металлов. К последним относятся руды, содержащие легкие металлы ( литий, бериллий, рубидий, цезий), тугоплавкие ( титан, циркон, гафний, ванадий, ниобий, тантал, молибден, вольфрам, рений), рассеянные (галлий, индий, таллий, германий, селен, теллур), редкоземельные ( скандий, иттрий, лантан, лютеций и др.) и радиоактивные ( уран, торий, радий, полоний).

Основным источником получения цветных и редких металлов являются руды, содержащие один или несколько цветных, редких и благородных металлов в виде природных минералов определенного состава и кристаллической структуры, являющихся естественными продуктами процессов, происходящих в земной коре. Иногда в рудах встречаются самородные металлы такие, как золото, серебро, платина, медь. Промышленные руды содержат ценные элементы в количествах, при которых их использование технически возможно и экономически целесообразно. Минералы, которые извлекаются из руды для их дальнейшего промышленного применения, называются ценными или полезными, а те которые не используются в данный момент, называются минералами вмещающих пород. Такое деление условно, т.к. один и тот же минерал в одном случае считается минералом вмещающих пород, а в другом он представляет промышленную ценность и извлекается.

Минералы в подавляющем большинстве – твердые тела, подчиняющиеся всем законам физики твердого тела. Реже встречаются жидкие, например, самородная ртуть. В земной коре насчитывают около 3000 минеральных видов и примерно столько же разновидностей. Из природных минералов только 200-250 имеют промышленное значение, с производством цветных и редких металлов связано немного более 40 минералов. Каждый минерал представляет собой природное соединение с присущей ему кристаллической структурой. Состав и кристаллическая структура определяют физические и химические свойства минералов, от которых зависит их поведение в процессах обогащения. Различают минералы кристаллические, аморфные – металлоиды ( например, опалы, лимонит) и метамиктные минералы, имеющие внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном стеклоподобном состоянии.

В природе наиболее распространены минералы класса силикатов – около 25% от общего числа минералов; оксиды и гидроксиды -12 % ,сульфиды – 13%, фосфаты и арсенаты – 18% и прочие – 32%.

По типу химических связей минералы подразделяются на простые ( самородные ) и составные. Помимо простых анионов S2-, 02-, 0H-, Cl- и др. в структуре часто встречаются комплексные солеобразующие радикалы [СO3]2-, [SiO4]4- ,[PO4]3- и др. В основу современной классификации минералов положены различия в типе химических соединений и кристаллических решеток.

Минералы, содержащиеся в рудах цветных и редких металлов, можно разделить прежде всего на сульфидные и несульфидные. К сульфидным минералам относятся минералы, представляющие собой природные соединения металлов и неметаллов с серой. Так, например, cульфидный минерал галенит PbS (свинцовый блеск) является основным свинцовым минералом. Он содержит до 86% свинца. Халькопирит СuFeS2 содержит до 34% меди, молибденит МоS2 - до 60% молибдена.

К несульфидным минералам относятся оксиды, силикаты, алюмосиликаты, карбонаты, фосфаты и др. Оксидами представлена значительная часть цветных и особенно редкометальных минералов, например, куприт Сu2O, содержащий до 88% меди, ильменит FeTiO3, cодержащий до 52% диоксида титана, рутил TiO2, содержащий до 95-100% диоксида титана. Последние два минерала являются основным источником получения титана. Олово извлекается в основном из касситерита SnO2, который содержит до 78% олова.

К силикатным минералам относится самая большая группа минералов, залегающих в земной коре. В верхней мантии земли они составляют до 92%. К этим минералам относится основная масса минералов вмещающих пород, содержащейся в обогащаемых рудах., а также значительная часть минералов редких металлов( литиевых, бериллиевых и др.) Среди силикатов наиболее распространены полевые шпаты ( в среднем 60%) и (кварц 12%), который является одним из основных минералов вмещающих пород редкометальных руд. Он может извлекаться в самостоятельный концентрат и использоваться в производстве стекла и строительных материалов. Силикатный минерал меди – хризоколла CuSiO3∙H2O содержит до 31% меди. Циркон ZrSiO4 – основной минерал для получения циркония его соединений, содержит до 67% диоксида циркония и до 16% диоксида гафния.

К алюмосиликатам относится большая группа минералов редких металлов и минералов вмещающих пород. Алюмосиликаты лития ( сподумен LiAl(SiO3)2) и бериллия (берилл 3BeO∙Al2O3∙6SiO2) являются основными минералами для производства лития и бериллия. Сподумен содержит до 8% оксида лития, а берилл до 14% оксида бериллия.

Карбонаты группа широко распространенных минералов ( более 80 минералов) солей угольной кислоты. Наиболее известные из них кальцит CaCO3, доломит FeCO3 , малахит Cu2(CO3) (OH)2, церуссит PbCO3, смитсонит ZnCO3 и др.

К фосфатам относятся такие минералы, как апатит 3Ca3(PO4)2·Ca(F,Cl)2 , монацит ThPO4.

В зависимости от количества ценных компонентов в руде руды разделяются на монометаллические и полиметаллические. Из монометаллических руд извлекается только один ценный компонент, например, медь, олово, молибден и т.п. Полиметаллические руды содержат два или более ценных металлов ( медь и цинк, свинец и цинк, медь и никель, молибден и вольфрам). В природе полиметаллические руды встречаются значительно чаще, чем монометаллические. Эти руды, как правило, комплексные и даже извлечение из них попутных металлов становится экономически целесообразно. Например, медно-цинковые руды содержат, как правило, в небольшом количестве золото, которое связано в основном с сульфидными минералами – халькопиритом и пиритом. Извлечение золота при последующей металлургической переработке медного и пиритного концентрата может составить значительную часть прибыли, получаемой при переработке этих руд.

По минеральному составу основных металлсодержащих минералов руды подразделяются на сульфидные, смешанные и окисленные. Так в сульфидных медных рудах содержание меди в виде сульфидных минералах составляет не менее 75%, в смешанных – около 50% и в окисленных рудах сульфидными минералами медь представлена не более чем на 10- 25%.

По содержанию металлов различают руды богатые, бедные и забалансовые руды. Однако эта классификация руд является чрезвычайно условной и зависит от состояния технологии обогащения и от вида полезного минерала. Так, при одинаковом содержании металла, например, 0,1% молибденовую руду можно считать богатой, а медную – очень бедной. В забалансовых рудах содержание ценного компонента настолько мало, что извлечение его нерентабельно и такие руды относятся к непромышленным.

Различают также руды вкрапленные и сплошные. Во вкрапленных рудах кристаллы и зерна ценных минералов рассеяны в массе минералов вмещающих пород. Сплошные руды состоят главным образом из ценных минералов и содержат небольшое количество минералов вмещающих пород. Например, сплошные или колчеданные медно-цинковые руды содержат более 35% пиритной серы ( иногда до 90 и более процентов) и сульфиды меди и цинка распределены по массе пирита, который в данном случае выполняет роль вмещающей породы. Во вкрапленных рудах содержание сульфидных минералов в том числе и пирита составляет 20-35% и они рассеяны в массе минералов вмещающих пород.

По размеру зерен ценных минералов руды бывают с весьма крупной вкрапленностью ( более 4-20 мм), с крупной вкрапленностью ( 2-4 мм), с мелкой вкрапленностью (0,2-2 мм), с тонкой вкрапленностью ( менее 0,2 мм) и с весьма тонкой вкрапленностью ( менее 0,02 мм). Размер вкрапленности ценных минералов определяет необходимую степень измельчения руды перед обогащением.

Минеральный состав руд обычно весьма разнообразен и сложен как по вещественному составу, так и по крупности минералов. Из руд с крупной вкрапленностью можно довольно легко извлечь ценные минералы в богатые концентраты, а из руд с весьма тонкой вкрапленностью сделать это с использованием только обогатительных методов очень трудно. Такие руды требуют прежде всего очень тонкого измельчения, для того, чтобы раскрыть и освободить ценные минералы от сростков с минералами вмещающей породы или друг от друга. В этом случает перед обогащением некоторых коренных руд с тонкой и неравномерной вкрапленностью ценных минералов необходимо дробить и измельчать руду до крупности менее 0,1 мм. Обогащение такой тонкоизмельченной руды обычно осуществляется с применением не только комбинированных методов обогащения, но и с использованием методов металлургии.

По условиям образования промышленные типы руд классифицируются также на коренные и россыпные. Коренные руды залегают в месте первоначального образования и расположены внутри общего массива горных пород. В таких рудах ценные минералы и минералы вмещающих пород находятся в тесной ассоциации между собой . Эти руды, после их добычи из шахты или из открытого рудника перед обогащением подвергаются дроблению и измельчению.

Россыпи – это вторичные месторождения, образовавшиеся в результате разрушения первичных коренных руд под действием физических и химических процессов выветривания. Под действием физических процессов ( колебания температуры, расклинивающее действие воды, льда, минеральных солей, ветра, ледников, морского прибоя и т.п.) происходит механическое разрушение горной массы. Эти процессы являются как бы подготовительными к химическим процессам выветривания, которые осуществляются при участии кислорода, углекислоты, воды, микроорганизмов. Сульфидные минералы при этом окисляются и выщелачиваются, удаляются щелочные и щелочноземельные элементы. Речными водными потоками и под действием морских волн россыпи переносятся на большие расстояния. Устойчивые к химическим воздействиям минералы принимают окатанную форму и освобождаются от сростков с другими минералами. Поэтому пески россыпных месторождений не подвергаются дроблению и измельчению, гравитационные процессы их обогащения значительно проще и дешевле.

В последние годы наряду с рудами и россыпями, добываемыми из различных месторождений, источниками получения цветных и редких металлов становится так называемое техногенное сырье – отходы переработки полезных ископаемых и отходы металлургических производств, например, хвостохранилища обогатительных фабрик, породные отвалы, шлаки металлургических производств меди и т.п.


^ 1.2. Экономическая целесообразность процессов обогащения

Перерабатываемые в настоящее время на обогатительных фабриках руды цветных и редких металлов характеризуются невысоким содержанием ценных металлов, поэтому извлекать металл из такого бедного природного сырья металлургическими методами экономически нецелесообразно. Месторождения запасы богатых руд практически исчерпаны, в переработку вовлекаются все более бедные руды. Так извлечение меди из руд, содержащих менее 0,3%, находится на грани рентабельности при современном уровне технологии и техники.

Поэтому 85-90% добываемых руд подвергаются обогащению. Обогащением полезных ископаемых называется совокупность процессов механической обработки минерального сырья с целью выделения полезных минералов ( при необходимости и их взаимное разделение) или удаления вредных примесей. В результате обогащения получают богатые концентраты и отходы – отвальные хвосты. Концентраты содержат в десятки, а иногда и в сотни раз больше полезного минерала по сравнению с его содержанием в исходной руде. Эти концентраты пригодны для дальнейшей металлургической переработки или могут служить сырьем для других отраслей промышленности. Отходы обогатительного производства – отвальные хвосты содержат главным образом минералы вмещающих пород, которые при данном состоянии производства металлов нецелесообразно, или же в этих минералах нет потребности.

В таблице 1 приведено содержание металлов в рудах, перерабатываемых в настоящее время на некоторых обогатительных фабриках, и требуемое содержание этих металлов в концентратах, направляемых на металлургическую переработку.


^ Таблица 1. Содержание металлов в обогащаемых рудах и получаемых концентратах

Металл

Содержание,

(массовая доля),%

в руде

в концентрате

Медь

0,3-1,5

20-40

Свинец

0,8-3,0

50-70

Цинк

1,0-4,0

45-50

Олово

0,3-1,0

15-60

Вольфрам

0,1-0,3

30-65

Молибден

0,05-0,4

48-50

Пентоксид ниобия

0,1-0,3

50-60


Необходимость процессов обогащения подтверждается зависимостью технико-экономических показателей металлургической переработки от содержания металла в сырье, поступающем в металлургический передел ( таблица 2).


^ Таблица 2. Зависимость технико-экономических показателей металлургической переработки свинцовых концентратов от содержания в них свинца

^ . Содержание свинца в исходном продукте

(массовая доля),%

Относительная производительность металлургического передела,%

Расход кокса на 1 т свинца, т

^ Потери свинца при плавке,%

50

100

1,0

4,0

30

53

2,6

8,8

10

17

11,4

31,0



Таким образом, предварительное обогащение рудного сырья обеспечивает:

- снижение затрат на последующий металлургический передел и снижение себестоимости получаемой металлургической продукции за счет, в первую очередь, сокращение объема перерабатываемого материала;

- эффективную переработку бедных руд, непригодных для прямой металлургической переработки, за счет чего происходит увеличении е запасов промышленных руд;

- повышение комплексности использование исходного сырья за счет выделения ценных металлов в самостоятельные концентраты, направляемые на дальнейшую металлургическую переработку;

- удаление вредных примесей из концентратов, направляемых на металлургическую переработку, затрудняющие процессы получения чистых металлов.


1.3. Понятия о методах и схемах обогащения


Руда при обогащении подвергается механической обработке, поэтому минералы в процессе не изменяют своих основных химических свойств и состава, в противоположность пиро – и гидрометаллургическим процессам, которые связаны с химическими превращениями компонентов исходного сырья.

Руда, поступающая на обогатительную фабрику, подвергается последовательной обработке в процессах, которые по своему назначению подразделяются на подготовительные, собственно обогатительные и вспомогательные (рис.1).





Рис. 1 . Принципиальная схема обогащения


Подготовительные процессы. Основной задачей подготовительных процессов является подготовка руды к обогащению. Эта подготовка включает прежде всего операции уменьшения размера кусков – дробление и измельчение и связанные с ними классификацию руды по крупности методами грохочения и классификации. Конечная крупность измельчения определяется крупностью зерен минералов, которые должны быть максимально раскрыты и свободны от сростков с минералами вмещающих пород и видом основного обогатительного процесса.

К подготовительным процессам относятся также процессы дезинтеграции и промывки, которые повсеместно применяются при подготовке песков россыпных месторождений, содержащих глину. В результате этих процессов в сочетании с классификацией и обесшламливанием выделяются мытые пески, идущие, как правило, на обогащение гравитационными методами.

Процессы и методы обогащения полезных ископаемых основаны на технологических свойствах минералов, входящих в состав руд. К ним относятся прежде плотность, механические свойства ( твердость и упругость), магнитные и электрические свойства, радиоактивность, физико-химические, химические и термохимические свойства.

К основным обогатительным процессам относятся физические (гравитационные, магнитные, электрические, радиометрические и специальные ) и физико-химические (флотационные).

Гравитационные методы обогащения основаны на различии в плотности , размерах и форм разделяемых минеральных зерен, различной скорости и характера их движения в среде под действием силы тяжести , сил сопротивления и центробежных сил. Разделение минералов осуществляется в воде, воздухе и тяжелых средах. К гравитационным процессам относится разделение минералов в вертикальной струе воды или воздуха (отсадка), в потоке воды, текущей по наклонной плоскости ( шлюзы, концентрационные столы, винтовые, струйные, конусные сепараторы), в тяжелых средах ( суспензионные сепараторы) и в центробежном поле ( центробежные сепараторы и концентраторы). Гравитационные методлы при обогащении крупновкрапленных руд цветных и редких металлов и особенно при обогащении руд и россыпей редких и благородных металлов..

Магнитные и электромагнитные методы обогащения основаны на различии в магнитной восприимчивости минералов и различии траекторий их движения в магнитном поле. Эти методы применяются при обогащении железных, марганцевых руд, а также при доводке гравитационных концентратов.

Электрические методы обогащения основаны на различии в электропроводности минералов, в зависимости от величины которой и получаемого ими заряда движутся по различным траекториям. Эти методы применяются при доводке оловянных , вольфрамовых концентратов, при доводке гравитационных концентратов, содержащих ильменит, циркон, рутил.

Радиометрические методы обогащения основаны на различии в радиоактивных свойствах минералов или силе их естественной или наведенной радиоактивности.

К специальным методам обогащения относится рудоразборка, основанная на различии в цвете , блеске, прозрачности или свечении минералов, обогащение по трению, основанное на различии коэффициентов трения минералов при их движении по плоскости, обогащение, основанное на способности минералов прилипать к жировой поверхности, растрескиваться при нагревании, химическое и бактериальное выщелачивание, основанное на способности минералов, например, окисленных минералов меди растворяться в сернокислотных растворах. При этом медь переходит в раствор, из которого извлекается гидрометаллургическими методами (осаждением, сорбцией, экстракцией). Присутствие в растворах некоторых типов микроорганизмов , например, тионовых, значительно усиливает процесс окисления сульфидных минералов и их растворение.

Флотационные методы обогащения основаны на различии физико-химических свойств минералов, которые обеспечивают избирательное прилипание частиц минералов к поверхности раздела двух фаз воды и пузырьков газа. Применяя различные флотационные реагенты можно искусственно изменять смачиваемость минеральной поверхности. Частицы плохо смачиваемые водой ( гидрофобные) прилипают к пузырькам воздуха и образуют минерализованную пену, которая всплывает на поверхность пульпы. Частицы минералов с хорошо смачиваемой поверхностью ( гидрофильные) не прилипают к пузырькам воздуха и остаются в объеме пульпы.

В технологических схемах переработки сложных комплексных руд часто используется два или более различных методов обогащения, например, гравитационный и флотационный, гравитационный, магнитный и электрический. Применяется также комбинирование методов обогащения и пиро – и гидрометаллургии.

Большинство процессов обогащения осуществляется в водной среде и получаемые продукты содержат большое количество воды. Металлургические заводы, как правило, принимают концентраты с содержанием влаги не более 4-5%. Поэтому возникает необходимость в обезвоживании получаемых концентратов, а иногда и хвостов. Процессы обезвоживания, включающие сгущение, фильтрование и сушку, относятся к вспомогательным процессам. К ним можно также отнести процесс обеспыливания, очистку оборотных и сточных вод.

При обогащении полезных ископаемых применяются разнообразные технологические схемы, выбор которых определяется прежде всего вещественным составом руды, применяемым процессом обогащения и требованиями к технологическим показателям обогащения – к качеству концентратов и извлечению металлов. Очень редко в практике обогащения удается получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты. Это достигается лишь при последовательной совокупности нескольких операций обогащения. По своему назначению операции обогащения различают основные, перечистные и контрольные операции. Например, основная флотация, контрольная флотация и перечистная флотация.

Основная операция – первая операция обогащения в цикле, в результате которой выделяется черновой или грубый концентрат и хвосты. В одной и той же схеме может быть несколько основных операций, например, при обогащении медно-цинковой руды : основная медная флотация, основная цинковая флотация.

Контрольная операция – операция обогащения хвостов основной операции с целью доизвлечения из них ценных минералов. В контрольной операции концентрат представляет собой промпродукт, который возвращается, как правило в основную операцию, а хвосты являются отвальными.

Перечистная операция – операция повторного обогащения концентратов основной операции с целью повышения качества концентрата. В этой операции хвосты являются промпродуктом, который возвращается также в основную операцию.

Совокупность и последовательность операций, которым подвергается руда при переработке представляют собой технологическую схему обогащения, которую принято изображать графически. В зависимости от назначения и информации, которые несут технологические схемы они могут быть качественными, количественными, водно-шламовыми и схемы цепи аппаратов.

В качественной схеме графически изображается последовательность операций, которым подвергается руда и продукты обогащения с указанием некоторых данных о качественных изменениях руды и продуктов переработки, например крупности. Качественная схема ( рис. 2) дает представление о способе обогащения, стадиальности процесса, количестве перечистных и контрольных операций, принятом способе переработки промпродуктов и качестве конечных продуктов обогащения.





Рис. 2. Качественная схема обогащения

Если на качественной схеме указано выход (%) и количество переработанной руды и получаемых в отдельных операциях продуктов ( т/сут или т/ч), содержание в них ценных компонентов (%), а также извлечение их в продуктах обогащения всей схемы (%), то схема уже будет количественной или качественно-количественной.

На водно-шламовой схеме приводятся данные о количестве воды в отдельных операциях и продуктах обогащения, о количестве добавляемой воды в операции. Распределение твердого и воды в операциях и продуктах указывается в виде отношения твердого к жидкому Т:Ж, например, Т:Ж=1:3, в виде процента твердого, например, 70% твердого или разжижения, т.е. соотношения жидкого к твердому, численно равное количеству воды (м3), приходящейся на 1 т твердого, например, при 30% твердого разжижение R будет равно 70/30 = 2,33.





Рис. 3. Схема цепи аппаратов:

1 —бункер исходной руды; 2,5, 8, ю и 11— конвейеры; з я в — грохоты; 4 — щековая дробилка; 7 — конусная дробилка; 9 — бункер дробленой руды; 12 — мель­ница; 13 — спиральный классификатор; 14 — флотационная машина; 15'— сгу­ститель; 16 — вакуум-фильтр; 17 — су­шильный барабан

Количество воды, добавляемой в отдельные операции, выражается в м3/сут или м3/ч. Иногда на водно- шламовой схеме приводится баланс воды по всей технологической схеме.

Часто все вышеуказанные схемы совмещаются и тогда схема называется качественно-количественная и водно-шламовая.

Схема цепи аппаратов представляет собой графическое изображение движения руды и продуктов обогащения по схеме с условными изображением аппаратов, указанием типа и количества машин и аппаратов (рис. 3).



^ 1.4. Продукты и показатели обогащения руд

В процессе обогащения руд выделяются концентраты ( один или несколько), отходы ( хвосты) и промежуточные продукты, которые, как правило, не являются конечными продуктами обогащения и подвергаются переработке в схемах обогащения в виде оборотных продуктов.

Концентратом называется продукт обогащения, содержащий значительно больше ценного компонента по сравнению с исходным. По своему химическому и минеральному составу готовый концентрат должен удовлетворять требованиям ( кондициям), определяемыми стандартами или техническими условиями, которые зависят от назначения концентратов и условий их дальнейшей переработки. В этих требованиях указывается содержание основного металла по маркам концентратов и содержание основных вредных примесей в них.

Концентраты называют по основному металлу, входящему в их состав, например, медный, никелевый, свинцовый, молибденовый, литиевый и др.

В каждой операции обогащения выделяются концентраты и хвосты, в первых содержание ценного компонента больше, чем в продукте, поступающем на обогащение, во вторых содержание ценного компонента меньше, чем в исходном продукте. Например, выделяются концентраты и хвосты основной операции обогащения, доводочной операции и т.п.

Отвальными хвостами называют отходы обогащения, содержащие главным образом минералы вмещающих пород и незначительные количества ценных компонентов, извлечение которых при современном уровне технологии и техники обогащения затруднено или экономически невыгодно.

Промежуточными продуктами (промпродуктами) называют такие продукты обогащения, в которых содержание полезного компонента выше, чем в исходном продукте, но ниже, чем в концентрате. Промпродукты занимают, таким образом, промежуточное положение между концентратом и хвостами и являются оборотными. Иногда они подвергаются обогащению в отдельном цикле обогатительными или химико-металлургическими методами.

Результаты процессов обогащения оцениваются несколькими технологическими показателями: извлечение ценных компонентов в концентраты, выходом и качеством продуктов обогащения, степенью обогащения и эффективностью обогащения.

Извлечением называется отношение количества ценного компонента, выделяемого в концентрат, к его количеству в исходной руде или исходном продукте, выраженное в процентах. Эта величина характеризует полноту перевода ценного компонента из обогащаемой руды в продукты обогащения – концентрат и хвосты, иногда и в промпродукт. Это один из важнейших технологических показателей технологии обогащения руд и работы обогатительных фабрик.

Выход – это отношение массы какого-либо продукта обогащения к массе переработанной руды или исходного продукта, выраженной в процентах или в долях единицы.

Качество продуктов обогащения определяется содержанием в нем полезного компонента, которое определяется обычно методами химического, атомно-абсорбционного и др. видами анализов.

Если обозначить: γк – выход концентрата , α – содержание металла в руде, β – содержание металла в концентрате, θ – содержание металла в хвостах, а ε – извлечение металла в концентрат, то можно составить баланс металла по руде и продуктам обогащения, т.е. количество металла в руде равно сумме его в концентрате и хвостах

100α = γкβ+ γхвθ (1)

Если принять выход исходной руды в за 100%, то выход хвостов будет равен 100 – γк,

Тогда уравнение (1) примет вид

100α = γкβ+(100 – γк)θ (2)

И выход концентрата

γк= (3)

Откуда извлечение металла в концентрат можно подсчитать по формуле

ε = (4)

Если выход концентрата неизвестен, то извлечение определяется по формуле:

,% (5)

Например, при обогащении свинцовой руды, содержащей 2,5% свинца выделен концентрат с содержанием 55% свинца, и отвальные хвосты, содержащие 0,25% свинца. Подставляя значения содержания в приведенные выше формулы получим:

выход концентрата

γк= =

извлечение в свинцовый концентрат

ε =

выход хвостов

γхв = 100 – γк = 100 – 4,1 = 95,9

Эффективность обогащения характеризуется также степенью обогащения или степенью концентрации и эффективностью обогащения.

Степень обогащения К – это отношение содержания полезного компонента в концентрате к его содержанию в исходной руде или исходном продукте, т.е.

^ К = , (6)

Иногда пользуются величиной С, которая называется степенью сокращения и показывает во сколько раз выход полученного концентрата меньше количества переработанной руды или исходного продукта, т.е.

С = , (7)

Эффективность обогащения η при выделении из руды двух продуктов – концентрата и хвостов определяется по формуле Ханкока- Люйкена:

η = (8)

При значении величины η > 75% процесс обогащения весьма эффективен, при η <75% и >50% процесс обогащения эффективен и при η<25% процесс неэффективен

Для приведенного выше примера расчета технологических показателей обогащения свинцовых руд :

К = , С = и η = 0,89


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13



Скачать файл (8103 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации