Обогащение руды

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Обогащение руд»)
Перейти к навигации Перейти к поиску
На обогатительной фабрике Раммельсберг

Обогаще́ние руды́ — совокупность методов разделения металлов и минералов друг от друга по разнице их физических и/или химических свойств. Химический состав компонентов руды при этом не изменяется[1].

История[править | править код]

В России первый труд по обогащению руд был написан М. В. Ломоносовым.

Назначение[править | править код]

Большая часть руд в естественном состоянии не пригодна для непосредственного металлургического передела. При добыче железной руды вследствие низкого содержания железа и высокого пустой породы при плавке получается большое количество шлака, требующего повышенного расхода топлива; при этом работа доменных печей характеризуется низкой производительностью. Повышение концентрации железа в рудах дает существенный экономический эффект. При увеличении содержания железа в руде на 1 % удельный расход кокса в среднем снижается на 1,4—2,0 %, а производительность доменной печи повышается на 2,5—3,0 %. Этот эффект значительно превышает расходы на обогащение. Поэтому почти все руды перед металлургическим переделом подвергаются обогащению.

Обогащение является операцией, в результате которой повышается концентрация полезного элемента (железа, марганца и др.) за счёт удаления максимально возможного количества пустой породы. Иногда при обогащении руды с пустой породой удаляется часть вредных примесей.

По своему существу обогащение — это механический процесс разделения частичек руды, представляющих либо полезный минерал, либо пустую породу. Для этого используют различия по каким-либо свойствам полезного минерала и пустой породы: по цвету, блеску, твердости, плотности, оптическим, электрическим, магнитным и другим свойствам[2].

Технология[править | править код]

Под технологией обогащения руд подразумевается совокупность отдельных процессов (операций) — подготовительных, основных и вспомогательных.

  • Подготовительные процессы (операции) предназначены для подготовки руды к обогащению: уменьшение крупности кусков руды, раскрытие сростков рудных и нерудных минералов и др. К подготовительным процессам относятся дробление и измельчение руды, грохочение, гидравлическая классификация, магнетизирующий обжиг.
  • Основными являются процессы собственно обогащения руды. Они основаны на использовании различий в физических и физико-химических свойствах разделяемых при обогащении компонентов (минералов) руды — цвете и блеске, промываемости, плотности, магнитной восприимчивости, смачиваемости поверхности и др. Различают следующие методы обогащения руд: рудоразборка, промывка, гравитационное обогащение, магнитная сепарация и флотация.
  • Вспомогательные процессы применяются для обработки продуктов, получаемых в результате обогащения. К ним относятся сгущение шламов и осветление моечных вод, обезвоживание продуктов обогащения и др[3].

Полученные при обогащении руд продукты классифицируются на два и более классов отличных по качеству, более богатый продукт называют концентратом, самый бедный — хвостами, продукты со средним содержанием называют промежуточными (промпродуктами), они обычно возвращаются на переработку. Для современных руд цветных, редкоземельных и радиоактивных элементов отходы процессов обогащения полезных ископаемых (хвосты) составляют от 90 до 99 % исходной руды. Процесс рудоподготовки вносит от 50 до 60 % затрат в стоимость переработки руды, где используется дорогое и быстроизнашивающееся оборудование.

При обогащении руд чёрных металлов используют три способа разделения минералов и их сростков:

  • сортировку кусковых фракций (+ 10 мм) — обычно используют как рудоподготовительную операцию на пришахтных дробильно-сортировочных фабриках, например для выборки породы или кусков мартеновских и карбонатных руд;
  • сепарацию потока минеральных зерен или их флокул с помощью конкурирующих силовых полей, перемещающих фракции в водной или воздушной среде — используется для основных операций обогащения кусковатой и измельченной бедной руды и промпродуктов. Он осуществляется путем погружения или притяжения и удерживания крупнозернистых частиц рудных минералов, когда равнодействующая конкурирующих сил, участвующих в разделении, направлена вниз. При обработке мелкозернистых руд используют извлечение рудных зерен или всплывание их, когда эта сила направлена вверх. Удерживание обычно обеспечивает большой выход, а извлечение — более высокое качество концентрата;
  • сепарацию потока шламов с помощью особых переносчиков рудных частиц (воздушных пузырьков при флотации, магнитных носителей при высокоградиеитиой сепарации, зерен ионнообменных смол при экстракционных процессах) — используется при флотационном обогащении слабомагнитных тонковкрапленных руд, а в последнее время при обогащении их методом подиградиентной сепарации путем ввода и вывода из рудной пульпы индукционных магнитов-носителей с притянувшимися к ним частицами слабомагнитных рудных минералов, а также при обогащении комплексных рул в сорбционных аппаратах, где частицы минералов цветных и редких металлов удерживаются зернами поглотителей (ионообменных и других смол)[4].

В урановой промышленности используют обогащение руды по удельному весу и химические и физико-химические методы. Обычно используется цепочка дробление — измельчение — доводка. Также используется радиометрическое обогащение.

Показатели, характеризующие процесс[править | править код]

Показатель способности полезных ископаемых к разделению на соответствующие продукты, при их обогащении называется обогатимостью[5].

Выход концентрата рассчитывается по формуле:

где  — содержание металла в исходной руде, %;  — содержание металла в концентрате, %;  — содержание металла в хвостах, %.

Извлечение металла в концентрат рассчитывается по формуле:

[6]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

  • Шинкоренко С. Ф., Белецкий Е. П., Ширяев А. А. Справочник по обогащению руд черных металлов / под ред. С. Ф. Шинкоренко. — Москва: Недра, 1980. — 527 с.
  • Кармазин В. И. Обогащение руд черных металлов. Учебник для вузов. — Москва: Недра, 1982. — 216 с.
  • Шумаков Н. С., Дмитриев А. Н., Гараева О. Г. Сырые материалы и топливо доменной плавки. — Екатеринбург: Институт металлургии УрО РАН, 2007. — 392 с. — ISBN 5-7691-1833-4.

Ссылки[править | править код]