Косы по основам обогащения полезных ископаемых
Согласовано ЦК строительных и геологических дисциплин Протокол № _____ «____»_____________2020г. Председатель ЦК: ________Т.А. Павлова | ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3 ПМ.01 Ведение технологических процессов обогащения полезных ископаемых согласно заданным параметрам. МДК.01.01 Основы обогащения полезных ископаемых Специальность: 21.02.18 «Обогащение полезных ископаемых» |
Группа 2 ОП — 4 очная форма обучения 2019/2020 учебный год | |
Студент группы 2ОП- 4__________________________ Дата выполнения «___»________2020г.
Обведите правильный ответ
№ п/п | Вопросы и ответы | баллы |
1 | Совокупность технологических процессов механической переработки исходного материала с целью извлечения ценных компонентов, удаление пустой породы и вредных примесей — называется: а). измельчением; б). дроблением; в). обогащением; | |
2 | Минеральные продукты, в которых сосредоточен полезный компонент в количестве, соответствующем техническим условиям называется: а). хвостами; б). концентратом; в). промпродуктом; | |
3 | Назовите оборудование, изображенное на данном рисунке, применяемое для разделения по классам крупности исходного материала: а). конусная дробилка; б). щековая дробилка; в). вибрационный грохот; | |
4 | Параметр показывающий, во сколько раз необходимо уменьшить максимальный размер куска при измельчении называется: а). степень грохочения; б). степень дробления; в). степень измельчения; | |
5 | Укажите технологический процесс, в результате которого полученный продукт, пригодный обогащения: а). грохочение; б). классификация; в). измельчение; | |
6 | Назовите оборудование, изображенное на рисунке, применяемое в процессе дробления: а). валковая дробилка; б). молотковая дробилка; в). конусная дробилка; | |
7 |
а). дробление, измельчение и классификация; б). грохочение, сгущение, фильтрация; в). дробление, флотация, сушка; | |
8 | Назовите параметр, характеризующийся отношением размеров максимальных кусков в дробимом и дробленом материале: а). степень грохочения; б). степень дробления; в). степень флотации; |
9 | Назовите цикл процесса измельчения, изображенный на схеме: а). замкнутый цикл; б). открытый цикл; в). смешанный цикл; | |
10 | Электрические свойства материала характеризуются: a). проводниками б). непроводниками; в). удельной восприимчивостью; | |
11 | Собиратели и пенообразователи являются реагентами процесса а). флотации; б).классификации; в). гравитации; | |
12 | Назовите режим работы шаровой мельницы, изображенный на рисунке: а). каскадный режим; б). критический режим; в). водопадный режим | |
13 | Назовите оборудование, изображенное на рисунке, применяемое в процессе обогащения: а). электромагнитный сепаратор б). электрический сепаратор с). диэлектрический сепаратор | |
14 | Укажите способ разрушения, изображенный на рисунке, применяемый в процессе дробления: а). удар; б). раскалывание; в). раздавливание; | |
15 | Укажите, какой процесс обогащения выполняется при помощи оборудования показанного на схеме: а). обогащение флотация; б). обогащение отсадкой; в). магнитное обогащение |
Критерий оценки (1 балл за правильный ответ):
«Отлично» — 13- 15 баллов (87-100%)
«Хорошо» — 11-12 баллов (73-80%)
«Удовлетворительно»- 8 — 10 баллов (53-67%)
«Неудовлетворительно»- менее 8 баллов
Источник
Горнодобывающая промышленность никогда не обходится без такого метода обработки полезных ископаемых, как обогащение. Это процесс, при котором концентрация ценного сырья в добытой породе увеличивается, что повышает эффективность его использования. Например, железная руда представляет собой комплекс минералов, содержание железа в которых может колебаться от 10 до 60%.
Чтобы очистить сырье от примесей и прибегают к процессу обогащения, после которого эти цифры увеличиваются до 70-90%. Это первичная обработка твердых полезных ископаемых. Прежде чем приступить к нему, руду необходимо подготовить. В зависимости от вида сырья, его дробят, обжигают и промывают. Дальнейшее производство зависит от физико-химических свойств.
Основы обогащения полезных ископаемых
Исходя из минерального состава сырья, которое требует обогащения, существует большое количество способов его очищения. Принцип действия заключается в разделении ценной породы и пустой, благодаря чему концентрация полезного вещества в переработанном материале значительно повышается.
Есть несколько видов обогащения:
- электрическое,
- гравитационное,
- магнитное,
- радиологическое
- химическое.
Его выбор зависит от плотности материала, его магнитной или электрической восприимчивости, адсорбционной способности, химического состава, агрегатного состояния и кристалло-химической структуры. Также влияет и уровень взаимодействия пустой и ценной породы, насколько сильна их связь. Часто возникают случаи комбинирования этих методов, для повышения эффективности работы. Обогащение может проводиться в несколько этапов, когда в пустой породе остаются маленькие частички полезного ископаемого.
Первое промышленное применение обогащения сырья датируется 1700 годом, когда для добычи золота, оно размачивалось и фильтровалось. Но различные методы существовали в примитивном виде еще до нашей эры.
Гравитационное разделение
Основа обогащения полезных ископаемых этого типа лежит в распределении материалов по плотности, относительно среды, в которую помещается взвесь. Самым распространенным в горнодобывающей промышленности является применение гидравлического прибора. Пласт полезных ископаемых постепенно поддается воздействию турбулентного потока жидкости. В результате этого, минералы разрыхляются и разделяются в зависимости от плотности.
1 – бункер; 2 – питатель; 3 – грохот; 4 – конвейер; 5 – дробилка; 6 – конвейерные весы; 7 – отсадочные машины; 8, 9, 10 – спиральный, гидравлический, реечный классификаторы; 11 – гидроциклон; 12 – концентрационный стол; 13 – сгуститель; 14 – мельница; 15 – контактный чан; 16 – флотационная машина”> Pис. 1. Cхема обогащения оловянной руды c предварительной гидравлической классификацией: 1 – бункер; 2 – питатель; 3 – грохот; 4 – конвейер; 5 – дробилка; 6 – конвейерные весы; 7 – отсадочные машины; 8, 9, 10 – спиральный, гидравлический, реечный классификаторы; 11 – гидроциклон; 12 – концентрационный стол; 13 – сгуститель; 14 – мельница; 15 – контактный чан; 16 – флотационная машина.
Легкая фракция быстро поднимается на поверхность, а в дальнейшем собирается. Этот процесс не позволяет достигнуть высокой точности сепарации, поэтому сейчас частота его применения снизилась. Преимущество гравитационного обогащения в его себестоимости – она достаточно низкая. Но, из-за использования воды, он может стать причиной неблагоприятной экологической ситуации.
Гравитационное обогащение применяется почти для каждого вида переработки полезных ископаемых. Предварительно необходимо провести несколько подготовительных этапов. Например, дробление сырья в грохотах, благодаря чему можно отделить небольшое количество пустой породы. Применяется и вымачивание, опрыскивание, обжигание. Это значительно увеличивает его эффективность.
Тяжелые среды
Самым простым является обогащение в тяжелых средах, где нет потока жидкости, а разделение происходит под воздействием гравитации. Легкие частицы отделяются от тяжелых на несколько фракций. В качестве жидкостей может выступать раствор хлоридов кальция или цинка, органические смеси.
Концентрационные столы
Эталоном гравитационного разделения полезных ископаемых является обогащение на концентрационных столах. Первое упоминание об этом методе можно найти еще в трудах Геродота, который описывал древне-грецкие способы добычи золота. Установка представляет собой стол с выточенными горизонтальными желобами (рифлями), наклоненный под углом 1-10 градусов. Сверху подается напор суспензии, жидкости с дробленым полезным ископаемым. Под воздействием силы тяжести, частички оседают в желобах, а пустая порода остается в потоке. Недостаток этого способа в том, что для эффективного разделения сырья, руду необходимо раздробить до 0,1-13 мм. В противном случае большое количество пустой породы попадет в отсадку.
Сепарация на шлюзах
Для обогащения рассыпных руд (золота, вольфрама, олова и других редких металлов), используют сепарацию на шлюзах. Для разделения используется специальный материал с шероховатым покрытием – трафарет, в котором и задерживается ценное сырье. Жидкость может подаваться на ступенчатую и желобную ровную конструкцию, в зависимости от вида полезного ископаемого.
Интересно, что этот вид обогащения появился очень давно, и стал причиной появления легенды о золотом руно. В древности шкуры молодых овец смазывали жиром, и укладывали на дно желобов, куда подавалась суспензия золотоносного песка. Ценный металл задерживался в ворсинках, а жир не позволял ему двигаться вместе с потоком.
Винтовые сепараторы
Жидкость, в которую помещена взвесь полезного ископаемого, движется по вертикальной оси, по винтовому желобу. Здесь на породу воздействует две силы – гравитационная и центробежная. В результате этого процесса, тяжелые частицы перемещаются вдоль внутреннего борта желоба, а легкие по его внешней части. По завершению движения жидкости, они попадают в разные отсеки, и отправляются на дальнейшую переработку или утилизируются.
Центробежный концентратор
Этот способ является наиболее современным и эффективным на сегодня среди гравитационных. Его особенность в том, что он позволяет отделить минимальные частички полезного ископаемого от пустой породы. Благодаря воздействию центробежной силы, удается увеличить массу частиц, в результате чего и происходит сепарация. Для осуществления этого метода используется специальная установка – гидроциклон. В нем происходит вихревое вращение жидкости, благодаря чему образуется центробежная сила, заставляющая породу разделяться на фракции.
Воздушная сепарация (подвид гравитационной)
Это один из самых старых способов обогащения полезных ископаемых, но его не часто применяют в промышленных целях. Использование воздушной сепарации было разработано для районов, которые не обеспечены достаточным количеством водных ресурсов, из-за чего их использование не рентабельно. Одно из значительных преимуществ этого способа – минимальный вред окружающей среды.
Принцип действия воздушной сепарации в том, что струя воздуха, подающаяся под давлением, разрушает породу, высвобождая необходимое сырье. Это подходит для железных руд, где плотность пустого сырья значительно ниже, чем металла. Впервые его применили в Мексике, для обработки золотоносной руды, где воздушная сепарация показала хороший результат. Существенным недостатком этого метода является климатическая зависимость – влажность окружающей среды не должна превышать 5-6%.
Магнитное обогащение
Метод магнитного обогащения используется только для руд, которые имеют в составе магнитное сырье (железных, марганцевых, медно-никелевых руд и руд редких металлов). Его проводят в мокрой и сухой среде, в зависимости от плотности и гидрофильности пустой породы. Иногда в качестве первичной обработки сырья используется обжиг – он повышает его магнитные свойства.
Преимущество этого метода в низкой себестоимости. Устройства для сепарации долговечны, не требуют постоянного обслуживания и автоматизированы. К тому же он не оказывает негативного влияния на экологию местности. Учитывая постоянное развитие технологий, эффективность магнитной сепарации значительно увеличивается.
Руды, подлежащие магнитному обогащению:
1. Сильномагнитные:
1.1. магнетит,
1.2. франклит,
1.3. пиротин,
1.4. мартит
2. Магнитные:
2.1. ильменит,
2.2. гематит,
2.3. хромит
3. Слабомагнитные:
3.1. глауконит,
3.2. доломит,
3.3. пирит.
4. Не магнитные:
4.1. нерудные ископаемые.
Обогащение проводится в магнитном сепараторе, где разделяется смесь минералов и металлических включений. Он может быть роторным, барабанным и валковым, но принцип разделения остается одинаковым. При движении магнитной головки, восприимчивый материал движется по направлению к полю, а пустая порода не меняет своей траектории. Существуют приспособления, которые скомбинированы с грохотами, для вибрационного дробления материала.
Магнитная сепарация впервые была изобретена еще в 1792 году, но ее промышленное использование началось только в 19 веке.
Электрическое обогащение
Одним из самых новых и эффективных методов является электрическая сепарация сырья. Но он подходит только для полезных ископаемых, которые восприимчивые к воздействию тока.
Способы электрической сепарации материала:
- Электрическая.
- Электростатическая.
- Диэлектрическая.
- Трибоэлектрическая.
- Трибоадгезионная.
Основа этого метода – существенные различия в их электрической природе. Прежде, чем приступить к процессу обогащения, необходимо зарядить восприимчивый материал. Благодаря этому, его можно будет отделить от пустой породы. Изменения электрического поля можно достигнуть несколькими путями – индукция, касание, воздействие газовыми ионами.
Принцип разделения основывается на том, что поведение проводника и диэлектрика разное. При контакте одноименных зарядов, они отталкиваются, а непроводник остается неподвижным. Если заряды разные, то они притягиваются. Из-за этого, порода с большим количеством полезного сырья отделяется от пустой. Электрическая сепарация – один из самых эффективных процессов обогащения полезных ископаемых, без применения химических реагентов.
Флотационное обогащение
Чаще всего этот способ применяется в обогащении медной руды. В основе принципа действия этого метода лежит разделение жидкости на фракции, при котором гидрофобные частицы удерживаются на поверхности легкого слоя, и поднимаются на поверхность с пеной или реагентом.
Существует 2 типа флотационных методов обогащения:
- Жидкость-жидкость (масляная, пленочная).
- Жидкость-газ (пенная).
В промышленных масштабах чаще используется пенная флотация. Жидкость состоит из реагентов, которые увеличивают адгезивные свойства полезного ископаемого. При вспенивании суспензии, частицы металла, например, меди, прикрепляются к пузырькам воздуха, и всплывают на поверхность. Пустая порода оседает на дно, а пена собирается и отправляется в дальнейшее производство.
Пленочная и масляная сепарация появилась намного раньше. В качестве реагента, к которому прикреплялось полезное ископаемое, использовались перья смазанные жиром или смола. При всплывании на поверхность, они задерживали в себе частички гидрофобных материалов. Но, в сравнении с ним, пенная сепарация несколько эффективнее и дешевле.
Радиометрическая сепарация
Этот метод является одним из самых дорогих, используется для руд с низким содержанием полезного сырья. Например, он высокоэффективен в поиске драгоценных камней, концентрация которых в породе может достигать 0,1%. Основа обогащения полезных ископаемых этим методом – способность минералов к излучению или восприимчивость к облучению Он чувствителен для частичек 2-300 мм. Принцип действия построен на восприимчивости ископаемого к излучению. Во время облечения, камни начинают источать свечение. Специальный прибор регистрирует его и подает поток воздуха, в результате чего, частица выбрасывается в приемник.
Химическая сепарация
При обработке урановых, вольфрамовых, медных, медно-никелевых руд активно используется и метод химического обогащения. Также для обезжелезивания каолинов, кварца и полевого шпата. Ископаемое помещают в специальный реагент, который растворяет пустую породу, не меняя состав полезного сырья. Благодаря этому методу можно получить высокую эффективность обогащения, но его себестоимость достаточно высока. Поэтому его используют в случаях, когда концентрация материала в руде достаточно низкая, из-за чего другие методы сепарации будут не результативны.
Одним из самых новых является химико-биологическое обогащение. В основе лежит принцип выщелачивания, разрушения кристаллических решеток пустой породы бактериями, например, Thiobacillus ferroxidans, Ferrobacillus tiooxidans. Также продукты жизнедеятельности этих бактерий являются сильными окислителями, благодаря чему разрешение пустой породы происходит намного быстрее. В результате этого процесса можно перерабатывать руды с низким содержанием полезного ископаемого.
Обогатительные фабрики
Обогащение полезных ископаемых – это способ увеличения концентрации ценного сырья, и отделения его от пустой породы. Оно необходимо для получения чистых металлов, угля, драгоценных камней. Каждое горнодобывающее предприятие не может обойтись без обогатительной фабрики, где и происходит процесс сепарации. Они могут, как располагать на месте добычи полезных ископаемых, так и при заводах, которые перерабатывают уже готовое сырье.
Современные обогатительные фабрики являются полностью автоматизированными, а речное вмешательство сведено до минимума. На них в сутки может быть переработано до 100 тысяч тонн руды. Очень часто методы обогащения полезных ископаемых комбинируются, как, например, химический и флотацинный.
Источник
Факультет переработки минерального сырья
Кафедра обогащения полезных ископаемых
Уровень образования
Форма обучения
Продолжительность обучения
Вступительные испытания
Математика, Химия, Русский язык
Бюджетные места
Места по договору платных услуг
Стоимость обучения
130000
руб. за семестр
Краткая характеристика профиля подготовки
В процессе обучения по данной специализации студенты знакомятся с процессами, происходящими при обогащении полезных ископаемых, конструкциями и особенностями работы основных аппаратов, методиками выбора, обоснования и расчета технологических схем, основного и вспомогательного технологического оборудования и проектно-компоновочных решений. Студенты получают знания в области экономики эффективной переработки руд, техногенных месторождений; современных информационных технологий, автоматизированных систем проектирования обогатительных производств; изучают экологические проблемы и другие вопросы, связанные с обогащением полезных ископаемых.
Причины выбрать данное направление
- Широкая востребованность на рынке специализированных кадров с глубокими знаниями в области обогащения полезных ископаемых;
- Комплексный подход к обучению, включающий в себя классический подход и современные методы обучения всем необходимым теоретическим и практическим навыкам;
- Возможность заниматься научной деятельностью во время обучения;
- Возможность включенного обучения в зарубежных университетах-партнерах с выдачей дипломов международного образца.
Основные читаемые дисциплины
- Моделирование процессов обогащения;
- Гравитационные методы обогащения;
- Магнитные, электрические и специальные методы обогащения;
- Флотационные методы обогащения;
- Исследование руд на обогатимость;
- Переработка руд цветных металлов;
- Проектирование обогатительных фабрик;
- Химия флотореагентов;
- Теория разделения минералов.
Профессиональные навыки выпускника
- Имеет устойчивые навыки математических, статистических, оптимизационных и информационно-коммуникационных средств решения технологических задач высокой сложности;
- Имеет навыки анализировать горно-геологическую информацию о свойствах и характеристиках минерального сырья и вмещающих пород для выбора технологии производства работ по обогащению полезных ископаемых;
- Имеет навыки разработки и реализации проектов производства при переработке минерального и техногенного сырья на основе современной методологии проектирования с учетом рационального использования природных ресурсов;
- Имеет навыки анализа и оптимизации структуры, взаимосвязи, функционального назначения комплексов по добыче, переработке и обогащению полезных ископаемых и соответствующих производственных объектов при строительстве и реконструкции.
Карьерные перспективы
Выпускники по специализации «Обогащение полезных ископаемых» устраиваются на работу в ведущие компании минерально-сырьевого и топливно-энергетического комплекса, научно-исследовательские и проектные институты, а также в учреждения, занимающиеся геологическими и геотехническими исследованиями и т.д. в должности технолога, специалиста, инженера, менеджера и др.
Известные выпускники
Генеральный директор
ООО «ИнПроТех»
В течение 2011 г., выиграв грант компании Binder+Co AG, проходила обучение в Горном университете г. Леобен (Австрия) на кафедре Mineral processing. По завершению стажировки начала работу в компании BrugTech GmbH, ведущую деятельность по оснащению горнодобывающих предприятий России и стран СНГ. В 2015 г. основала компанию «ИнПроТех».
Главный менеджер отдела баланса металлов Производственно-технического департамента
«ГМК «Норильский никель»
Горный инженер-обогатитель, зав. лабораторией горного дела и обогащения филиал Петрозаводского университета в г. Апатиты Мурманской области (2004 — 2005), ведущий специалист отдела обогащения руд АО «Кольская ГМК» г. Заполярный (2005 — 2018).
Дополнительные возможности при обучении
- Прохождение стажировок на базе зарубежных университетов и компаний;
- Получение навыков работы с современными программными пакетами для выбора, разработки и моделирования схем рудоподготовки и обогащения (JK SimMet v.6.2, JK SimFloat v.6.2 Plus, HSC Chemistry и др.);
- Возможность посещения лекций приглашенных профессоров и зарубежных специалистов;
- Обучение сертифицированным методикам работы на современном технологическом оборудовании;
- Возможность участия в научно-исследовательской деятельности во время обучения.
Сотрудничество с партнерами
История кафедры, открытия и достижения
Как самостоятельная дисциплина «Обогащение полезных ископаемых» выделилась в Петербургском горном институте в 1896 г. До этого времени «Механическая обработка полезных ископаемых» являлась частью курса горного искусства. В 1908 г. Корзухин И.А. написал учебник по данной дисциплине, которую вел ряд преподавателей, в том числе и Чечотт Генрих Оттонович, создатель научной школы по обогащению полезных ископаемых и организатор в Петроградском горном институте первой в нашей стране лаборатории по исследованию обогатимости руд и углей (1916 г.).
1920 г. – организована первая в нашей стране кафедра обогащения полезных ископаемых.
1922 г. — первый выпуск инженеров-обогатителей (8 человек).
1930 г. — начало подготовки научно-педагогических кадров через аспирантуру.
Основные направления и достижения кафедры обогащения полезных ископаемых:
Математическое моделирование физико-химических и технологических процессов и аппаратов, обеспечивающее разработку эффективных аппаратурно-технологических решений, алгоритмов и систем управления при добыче и переработке сырья природного и техногенного происхождения применительно к минерально-сырьевому комплексу России.
Разработка технологий обогащения полидисперсных минеральных комплексов различного генезиса с использованием физико-химических и энергетических воздействий для повышения эффективности извлечения ценных компонентов.
Выполнение научных исследований по тематике, связанной с исследованием и разработкой инновационных наукоемких технологий при комплексной переработке минерального и техногенного сырья, в том числе и за счет развития информационных и цифровых технологий, осуществляется в рамках федеральных и ведомственных целевых программ, грантов РНФ, РФФИ, договоров с компаниями.
Сотрудники кафедры обогащения полезных ископаемых получили премию Правительства РФ в области науки и техники за 2018 год для молодых ученых за разработку и внедрение технологии глубокой переработки углеродсодержащего сырья: фундаментальные и прикладные исследования в области извлечения стратегических металлов и алмазов. Также за последние годы были получены следующие награды: бронзовая медаль и диплом за участие в Европейском салоне изобретений «Конкурс Липин», г. Страсбург, Франция 2011 г.; золотая медаль и диплом 63-ей Международной выставки «Идеи, изобретения, новые продукты» IENA-2011, Нюрнберг (Германия); медаль и диплом Ассоциации изобретателей и рационализаторов Польши, 2011 г.; медаль и диплом Лиги выдающихся изобретателей республики Тайвань, 2011, диплом I степени (с вручением специального приза) Петербургской технической ярмарки в номинации «Промышленная экология, рациональное природопользование», 2013.
Контакты кафедры
Учебный центр № 1
Источник