Лекции по основам обогащения полезных ископаемых
Автор(ы):Абдурахманов Э.А., Донияров Н.А.
Издание:Навоийский государственный горный институт, Навои, 2008 г., 144 стр.
Данный курс содержит 30 лекций по технологии обогащения нерудных полезных ископаемых.
Даны технологические характеристики основных типов нерудных полезных ископаемых, и изложены теоретические основы обогащения этих руд, описаны технологические схемы, реагентные режимы и оборудования, применяемые при обогащении нерудных полезных ископаемых, для магистров горных и горно-металлургических ВУЗов обучающихся по специальности «Обогащение полезных ископаемых» и «Металлургия».
Современная технология переработки, обогащения и комплексного использования минерального сырья вплоть до безотходной технологии в горно-обогатительном производстве основана на применении методом обогащения полезных ископаемых, использующих различия в физических, магнитных, электрических, физико-химических и других свойствах разделяемых минералов. Эти методы позволяют также при грамотном их применение эффективно решать экологические проблемы горного производства: переработки и использования вскрышных пород, накопившихся отходов, вторичного сырья, кондиционирования оборотных, очистки сточных вод и т.д.
К настоящему времени сформированы новые представления в области теории и технологии обогащения полезных ископаемых, созданы более совершенные техника и технология, новые методы комплексной их переработки с учетом охраны окружающей среды.
Назначение курса лекций – дать студентам горных специальностей необходимые знания о технологических свойствах полезных ископаемых, основ теории обогатительных процессов и конструкций, наиболее распространенного оборудования для их осуществления. Ознакомить с современной технологией комплексной переработки и обогащения основных типов полезных ископаемых, технико-экономическими показателями, переработки и обогащения различных типов минерального сырья, создать необходимую основу для творческого решения, будущими горными специалистами вопросов оптимального совмещения технологических процессов добычи и обогащения, повышения комплексности использования сырья, технологических, экономических и экологических показателей переработки и обогащения полезных ископаемых
Среди различных видов сырья, используемого народным хозяйством, большую роль играют полезные ископаемые.
Ископаемое топливо представляет собой один из основных источников получения энергии. Разнообразные руды дают народному хозяйству металлы для производства машин и других изделий. Химическая промышленность выпускает различные химические продукты на основе переработки, преимущественно, неметаллического минерального сырья. Строительное дело основано на использовании большого количества нерудных ископаемых – известняка, песчаника, гранита, глины, песка и разнообразных материалов, изготовляемых из них. Сельское хозяйство немыслимо без минеральных удобрений, восполняющих уносимые из почвы соли калия, фосфора, азота и др.
Многочисленные руды и породы, используемые в народном хозяйстве, можно классифицировать по разным признакам.
Наиболее приемлемой основой для технологической классификации полезных ископаемых является не их химический состав, а способ применения, определяемый совокупностью химических, физических и механических свойств полезного ископаемого, а также экономическими соображениями.
На этой основе ниже дается технологическая классификация полезных ископаемых, представляющая собой несколько видоизмененную классификацию, предложенную акад. А.Е. Ферсманом.
Все права на материалы принадлежат исключительно их авторам или законным правообладателям. Все материалы предоставляются исключительно для ознакомления. Подробнее об авторских правах читайте здесь!
Внимание! Если Вы хотите поделиться с кем-то материалом c этой страницы, используйте вот эту ссылку:
https://local.www.geokniga.org/books/3781
Прямые ссылки на файлы работать не будут!
Источник
УТВЕРЖДАЮ
Руководитель Департамента
образовательных программ и стандартов
профессионального образования
_______________ Л.С. Гребнев
«____»______________
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Основы обогащения
полезных ископаемых»
Рекомендуется
Минобразованием России для подготовки
дипломированных
специалистов по направлению
650600 «Горное
дело» специальности 090300 «Обогащение
полезных
ископаемых»
1. Цели и задачи дисциплины
Цель – формирование у студентов
профессиональных знаний теоретических и технологических основ первичной
переработки, обогащения и комплексного использования полезных ископаемых.
Задачи:
Изучить:
·
характеристики
технологических свойств и обогатимости полезных ископаемых;
·
теоретические
основы, методы, процессы и аппараты разделения минералов по их физическим
свойствам;
·
технологические
основы функционирования обогатительных фабрик и производств.
2.
Требования к уровню освоения содержания
дисциплины
В результате изучения
дисциплины студент должен:
Знать:
·
закономерности
взаимосвязи вещественного состава и технологических свойств полезных
ископаемых;
·
теоретические
основы процессов и технологий дезинтеграции, разделения и концентрации полезных
компонентов из минерального сырья в товарные продукты;
·
организацию
функционирования обогатительных фабрик и производств.
Уметь:
·
произвести
сравнительную оценку технологической эффективности применения различных методов
и процессов обогащения применительно к данному полезному ископаемому.
Получить
навыки:
·
определения
технологических показателей и эффективности обогащения полезного ископаемого
данным методом и процессов.
3.
Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов | Семестр |
Общая | 100 | 4 |
Аудиторные | 51 | 4 |
лекции | 34 | 4 |
практические занятия (ПЗ) | 8 | 4 |
семинары (С) | – | |
лабораторные работы (ЛР) | 9 | 4 |
Самостоятельная | 49 | 4 |
курсовой проект | 34 | 4 |
расчетно-графические работы | – | |
реферат | – | |
другие виды самостоятельной | 15 | 4 |
Вид | экзамен |
4.
Содержание дисциплины
4.1.
Разделы дисциплины и виды занятий
№ | Раздел дисциплины | Лекции | ПЗ (или С) | ЛР |
1. | Вещественный | + | + | |
2. | Методы | + | ||
3. | Основы | + | + | |
4. | Дезинтеграция | + | + | |
5. | Процессы | + | + | |
6. | Основы | + | + | |
7. | Моделирование, | + | + | |
8. | Организация | + | + |
4.2.
Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Вещественный
состав и технологические свойства полезных ископаемых
Классификация
полезных ископаемых и их роль в народном хозяйстве. Характеристика
вещественного состава полезных ископаемых. Химический состав. Минералогический
состав. Текстурно-структурные характеристики. Гранулометрический состав.
Технологические свойства минералов и минерального сырья. Механическая
прочность. Плотность. Магнитные, электрические, ядерно-физические,
физико-химические, химические, биохимические, термохимические, механические
свойства горных пород и минералов. Оценка контрастности свойств и обогатимости
минеральных комплексов.
Раздел
2. Методы и процессы обогащения полезных ископаемых
Классификация методов
и процессов обогащения полезных ископаемых. Технологическое назначение
подготовительных, основных обогатительных, вспомогательных процессов и
процессов производственного обслуживания.
Показатели
обогащения: извлечение ценных компонентов в концентраты, выход и качество
продуктов обогащения. Нормирование качества основных типов минерального сырья.
Государственные, отраслевые стандарты. Стандарты предприятий. Технические
условия. Оценка эффективности процессов обогащения и уровня комплексности использования
сырья.
Раздел 3. Основы теории
разделения минералов
Разделительные
признаки минералов. Функция распределения частиц по физическому свойству.
Классификация и характеристика разделяющих сил. Разделительный массоперенос.
Уравнения сепарации. Оценка эффективности
разделительных процессов. Аналитические методы. Графоаналитические
методы. Кривые разделения Тромпа. Кривые обогатимости Анри. Кривые обогатимости
Моора. Сепарационные характеристики.
Раздел
4. Дезинтеграция и подготовка минерального сырья к обогащению
Процессы и аппараты
для усреднения качества минерального сырья. Технологические схемы усреднения
полезных ископаемых и продуктов их переработки. Физические, химические,
термические процессы рудоподготовки. Классификация и технологическое назначение
процессов дробления и измельчения полезных ископаемых. Законы дробления и
измельчения. Избирательное раскрытие минералов. Степень и стадиальность
дробления и измельчения. Основные конструкции, область применения и выбор
дробильно-измельчительных машин и оборудования. Технологические показатели и
эффективность подготовительных процессов.
Раздел
5. Процессы разделения, концентрации и переработки минералов
Процессы
классификации и разделения материала по крупности. Грохочение, гидравлическая,
пневматическая, электрическая классификация. Промывка. Основные процессы и
аппараты радиометрического обогащения. Процессы и аппараты гравитационного
обогащения. Процессы и аппараты магнитного и электрического обогащения.
Процессы и аппараты флотационного обогащения. Процессы и аппараты химического
обогащения. Процессы обезвоживания и окускования продуктов обогащения.
Технико-экономические показатели и область применения процессов.
Раздел
6. Основы технологии обогащения полезных ископаемых
Технологические
схемы: качественные, количественные, водно-шламовые, качественно-количественные,
комбинированные и схемы цепи аппаратов. Операции, циклы, стадии. Стадиальность
обогащения. Подготовка полезных ископаемых к переработке и обогащению.
Обогащение руд цветных металлов. Обогащение руд черных металлов. Обогащение
горно-химического сырья. Обогащение углей. Переработка и обогащение
индустриального сырья и строительных горных пород. Технико-экономические
показатели и комплексное использование сырья.
Раздел
7. Моделирование, контроль и автоматизация обогатительных процессов
Математические основы
и методы моделирования. Уравнения сепарации для обогатительных аппаратов.
Опробование и контроль процессов и технологии обогащения. Технологический и
товарный баланс. Автоматизация контроля и управления технологическими
процессами обогащения.
Раздел
8. Организация функционирования обогатительных фабрик
Обогатительные фабрики,
их состав, структура, классификация по типу перерабатываемого сырья и основному
процессу обогащения. Особенности размещения оборудования, зданий, сооружений,
местоположения. Принципы организации, охрана труда и окружающей природной среды
на обогатительных фабриках и установках. Основные технико-экономические
показатели работы обогатительных фабрик.
5. Лабораторный практикум
№ | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ |
1. | 1 2 | Определение |
2. | 4 | Определение |
3. | 3 5 | Определение |
4. | 7 | Определение |
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1.
Рекомендуемая литература
а) основная
литература:
1. Бедрань Н.Г.,
Скоробогатов Л.М. Переработка и качество полезных ископаемых: Учебник для
вузов. – М.: Недра, 1986. – 272 с.
2.
Авдохин В.М. Основы переработки и обогащения полезных ископаемых: Учебное
пособие. – М.: МГГУ, 1996. – 120 с.
б) дополнительная
литература:
1. Справочник по обогащению руд /
Под ред. О.С. Богданова. 2-е издание, том 1-3. – М.: Недра, 1984.
2. Техника и технология обогащения
углей. Справочное руководство / Под ред. В.А. Чантурия. – М.: Наука, 1995. –
621 с.
3. Журналы «Обогащение руд»,
«Уголь», «Горный журнал».
6.2.
Средства обеспечения освоения дисциплины
Компьютерные
программы:
– моделирование
разделительного массопереноса в процессах обогащения (обучающая программа),
– балансовый расчет
технологической схемы обогащения (расчетная программа),
– контроль знаний студентов
по типовым заданиям дисциплины (контролирующая программа).
Кино-
и телефильмы:
– серия кино- и
телефильмов «Обогатительные фабрики».
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Специализированные
лабораторные установки и стенды: дробление, измельчение и классификация по
крупности; гравитационное обогащение; магнитное и электрическое обогащения;
радиометрическое обогащение; флотационное обогащение; обезвоживание (сгущение,
фильтрация, сушка) продуктов обогащения.
Программа
составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего
профессионального образования подготовки дипломированных специалистов по
направлению 650600 «Горное дело» специальности 090300 «Обогащение полезных
ископаемых».
Программу составил
Авдохин
В.М., проф.,
докт. техн. наук, Московский государственный горный университет
Программа одобрена на
заседании Учебно-методической комиссии специальности 090300 «Обогащение
полезных ископаемых».
Председатель
Совета Учебно-методического
объединения
вузов РФ по образованию
в
области горного дела
профессор
Л.А. Пучков
Источник
ОБОГАЩЕ́НИЕ ПОЛЕ́ЗНЫХ ИСКОПА́ЕМЫХ, совокупность процессов извлечения ценных компонентов из твёрдого минерального природного и техногенного сырья с целью получения продуктов для дальнейшей технически возможной и экономически целесообразной переработки либо использования. Способы обогащения основаны на разделении минералов по их свойствам: плотности – гравитационное обогащение; смачиваемости поверхностей – флотация; магнитной восприимчивости – магнитная сепарация; электрич. свойствам (электрич. проводимости, диэлектрич. проницаемости, способности заряжаться при трении) – электрическая сепарация; различию в естеств. и наведённой радиоактивности – радиометрическое обогащение и др. Для повышения контрастности (отличий) технологич. свойств минералов применяют разл. способы (УЗ, электрохимич., радиац., термич. и др.) воздействия на руды и продукты обогащения. О. п. и. осуществляют на обогатит. фабриках.
О. п. и. известно с древнейших времён. Первое, опубликованное в 1556, обстоятельное описание многих (естественно, примитивных) процессов обогащения дал Г. Агрикола. В России зарождение О. п. и. связано с выделением золота из руд; в 1748 на р. Исеть построена первая обогатит. фабрика для извлечения золота. В 1763 М. В. Ломоносов дал описание ряда обогатит. процессов в труде «Первые основания металлургии или рудных дел». С сер. 19 в. началось интенсивное развитие осн. механич. методов (рудоподготовка, гравитац. методы и др.), на рубеже 19–20 вв. – магнитных и электрич. методов; в 1930-х гг. получил распространение флотац. метод обогащения, который является основным при переработке руд цветных и редких металлов, горно-химич. сырья. С сер. 20 в. для переработки бедных и окисленных руд широко используются процессы выщелачивания (напр., бактериальное выщелачивание). Для руд сложного вещественного состава (в связи с вовлечением в переработку труднообогатимых руд и техногенного минер. сырья, характеризующегося низким содержанием ценных компонентов и тонкой вкрапленностью минералов) комплексное извлечение ценных компонентов достигается сочетанием обогатит. процессов с использованием гидрометаллургич., химич. и биологич. переработок (комбиниров. схемы), т. н. обогатительно-химико-металлургич. технологии (Mineral processing).
В результате О. п. и., помимо концентратов, образуются т. н. хвосты (отходы процесса обогащения с содержанием ценных компонентов значительно ниже, чем в исходном сырье), которые, в зависимости от минер. состава пород, поступают в отвал или на переработку в целях комплексного использования сырья (напр., для доизвлечения ценных компонентов) либо их применяют в качестве флюсов, строит. материалов и др. При содержании в руде нескольких полезных компонентов из неё получают селективные концентраты, содержащие преим. один ценный компонент, или комплексные концентраты (напр., медно-золотые, никель-кобальтовые), которые разделяются на ценные компоненты в металлургич. процессе. Важное значение О. п. и. определяется тем, что металлургич., химич. и др. пром. процессы основаны на переработке концентратов.
Разнообразие видов и минералого-петрографич. характеристик полезных ископаемых почти полностью исключает возможность применения однотипных схем и режимов О. п. и. В каждом конкретном случае схема О. п. и. определяется в зависимости от состава и размеров вкраплений минералов в сырье, лабораторных и полупром. исследований на обогатимость (оценка возможности и полноты извлечения, концентрации минер. компонентов).
Схема обогащения рудного сырья состоит из ряда последоват. процессов – подготовит. процессы (дробление, измельчение, грохочение и классификация сыпучих материалов), собственно обогащение и вспомогат. процессы (обезвоживание, отстаивание, фильтрование, сушка) для достижения необходимого содержания влаги в концентратах.
На обогатит. фабрике поступившая с рудника или карьера горная масса (руда, уголь) после крупного дробления (60–40 мм) подвергается рудоподготовке, которая состоит из процессов дробления (крупностью менее 30–20 мм), грохочения и классификации (усреднение материала). Дроблёный продукт может подвергаться предварит. обогащению в тяжёлых средах или методами радиометрии. Данные методы позволяют удалить до 20–50% отвального продукта (пустой породы), повысив содержание ценных компонентов в 1,5–2 раза, что обеспечивает снижение энергетич. и материальных затрат при последующих операциях обогащения. Дополнит. дробление и измельчение исходного материала проводят с целью доведения его до размеров, пригодных для проведения обогатит. процесса, а также для раскрытия руды (разделение сростков и образование частиц индивидуальных минералов). Применение центробежных и конусных инерционных дробилок позволяет снижать крупность до 10–6 мм. Тонкое измельчение (крупностью от 5 мм до 74–40 мкм) осуществляется в мельницах. Для вскрытия тонкодисперсных минер. комплексов используют разл. энергетич. методы воздействия (напр., мощные наносекундные электромагнитные импульсы), обеспечивающие высвобождение частиц до микро- и наноуровня. Измельчённый продукт подвергается обработке обогатит. методами или их комбинацией.
О. п. и. характеризуется двумя осн. показателями: содержанием в концентрате полезного компонента и его извлечением (в процентах). При О. п. и. из руд извлекают до 65–95% ценных компонентов, при этом по сравнению с рудами их концентрация возрастает в десятки и сотни раз. Эффективность О. п. и. определяется степенью раскрытия минер. комплексов (соотношения раскрытых частиц рудных и породообразующих минералов) и контрастностью технологич. свойств по разделительному признаку (удельный вес, радиоактивность, электрич., магнитные и физико-химич. свойства, цвет, форма минерала). Выбор технологии О. п. и. осуществляется с учётом требований охраны окружающей среды. В 2010 в РФ обогащению подверглось 680 млн. т разл. руд и 110 млн. т углей.
Гл. направления развития О. п. и.: создание новых экологически безопасных способов комплексного извлечения компонентов из труднообогатимого минер. сырья с применением обогатит. и химико-металлургич. процессов; разработка высокоэффективных нетрадиц. методов селективной дезинтеграции тонкодисперных минер. комплексов; совершенствование технологий переработки техногенного минер. сырья; разработка новых методов кондиционирования водной и газовой фаз.
Источник