Збагачення корисних копалин: основні методи, технології та обладнання

При вигляді товарних цінних мінералів слушно виникає питання про те, яким чином з первинної руди або копалин може вийти настільки привабливе ювелірний виріб. Особливо з урахуванням того, що переробка породи як така являє собою якщо не один з фінальних, то як мінімум передує заключного етапу процес облагороджування. Відповіддю на питання буде збагачення корисних копалин, в ході якого відбувається базова обробка породи, що передбачає відділення цінного мінералу від порожніх середовищ.

Загальна технологія збагачення

Переробка цінних копалин здійснюється на спеціальних підприємствах по збагаченню. Процес передбачає виконання кількох операцій, серед яких підготовка, безпосереднє розщеплення і поділ породи з домішками. В ході збагачення отримують різні мінерали, у тому числі графіт, азбест, вольфрам, рудні матеріали і т. д. це Не обов'язково повинні бути цінні породи – є чимало фабрик, які виконують переробку сировини, яка в подальшому використовується в будівництві. Так чи інакше, основи збагачення корисних копалин базуються на аналізі властивостей мінералів, які зумовлюють і принципи поділу. До речі, необхідність відсікання різних структур виникає не тільки з метою отримання одного чистого мінералу. Поширена практика, коли з однієї структури виводиться кілька цінних порід.

Дроблення породи

На цьому етапі проводиться подрібнення матеріалу на окремі частки. В процесі дроблення задіюються механічні сили, з допомогою яких долаються внутрішні механізми зчеплення. В результаті порода ділиться на дрібні тверді частинки, що мають однорідний характер структури. При цьому варто розрізняти безпосередню дроблення і техніку подрібнення. У першому випадку мінеральна сировина піддається менш глибокого поділу структури, в ході якого формуються частинки фракцією більше 5 мм. В свою чергу подрібнення забезпечує утворення елементів діаметром менше 5 мм, хоча і цей показник залежить від того, з якою породою доводиться мати справу. В обох випадках ставиться завдання максимального розщеплення зерен корисного речовини так, щоб звільнявся чистий компонент без міксту, тобто порожньої породи, домішок і т. д.

Процес грохочення

Після завершення процесу дроблення заготовлену сировину піддається іншому технологічному впливу, який може являти собою і просіювання, і вивітрювання. Грохочення в сутності є способом класифікації отриманих зерен за характеристикою крупності. Традиційний спосіб реалізації даного етапу передбачає використання решета і сита, забезпечених можливістю калібрування осередків. В процесі грохочення відокремлюються надрешетчатые і подрешетчатые частинки. У деякому роді збагачення корисних копалин починається вже на цій стадії, оскільки частина домішок і міксти відокремлюються. Дрібна фракція розміром менше 1 мм відсіюється і з допомогою повітряної середовища – вивітрюванням. Маса, що нагадує мелкофракционный пісок, піднімається штучними повітряними потоками, після чого осідає. надалі частки, які осідають повільніше, відокремлюються від зовсім маленьких пилових елементів, що затримуються в повітрі. Для подальшого збору похідних такого грохочення використовують воду.

Збагачувальні процеси

Процес збагачення ставить метою виділення з вихідного сировини частинок корисних копалин. У ході виконання таких процедур виділяється кілька груп елементів – корисний концентрат, відвальні хвости та інші продукти. Принцип поділу цих часток ґрунтується на відмінностях між властивостями корисних мінералів і порожньої породи. Такими властивостями можуть виступати наступні: щільність, змочуваність, магнітна сприйнятливість, типорозмір, електропровідність, форма і т. д. Так, процеси збагачення, використовують різницю в щільності, задіють гравітаційні методи розділення. Такий підхід використовується при обробці вугілля, рудної та нерудної сировини. Досить поширене і збагачення на основі характеристик змочуваності компонентів. В даному випадку застосовується флотаційний метод, особливістю якого є можливість поділу тонких зерен.

Також використовується магнітне збагачення корисних копалин, яке дозволяє виділяти залізисті домішки з талькових і графітових середовищ, а також очищати вольфрамові, титанові, залізні та інші руди. Базується ця техніка на різниці ввплив магнітного поля на частинки копалин. В якості обладнання задіюються спеціальні сепаратори, які також використовують для відновлення магнетитових суспензій.

Заключні етапи збагачення

До основним процесам цього етапу варто віднести зневоднення, згущення пульпи і сушку отриманих частинок. Підбір устаткування для зневоднення здійснюється на основі хіміко-фізичних характеристик мінералу. Як правило, дана процедура виконується в кілька сеансів. При цьому необхідність в її виконанні виникає не завжди. Наприклад, якщо в процесі збагачення використовувалася електрична сепарація, то зневоднення не потрібно. Крім технологічних процесів підготовки продукту збагачення до подальших процесів переробки, повинна бути передбачена відповідна інфраструктура для поводження з частинками мінералу. Зокрема, на фабриці організується відповідне виробниче обслуговування. Вводяться внутрішньоцехові транспортні засоби, організовується постачання водою, теплом і електроенергією.

Обладнання для збагачення

На етапах подрібнення і дроблення використовуються спеціальні установки. Це механічні агрегати, які за допомогою різних приводних сил надають руйнівний вплив на породу. Далі в процесі грохочення використовують решето і сито, в яких передбачається можливість калібрування отворів. Також для просіювання застосовують більш складні машини, які називаються грохотами. Безпосередньо збагачення виконують електричні, гравітаційні й магнітні сепаратори, які використовуються у відповідності з конкретним принципом поділу структури. Після цього для зневоднення використовують технології дренування, у реалізації яких можуть застосовуватися ті ж грохоти, елеватори, центрифуги та апарати для фільтрування. Заключний етап, як правило, передбачає використання коштів термічної обробки і сушіння.

Відходи процесу збагачення

В результаті процесу збагачення утворюється кілька категорій продуктів, які можна розділити на два види – корисний концентрат і відходи. Причому цінну речовину зовсім не обов'язково має представляти одну й ту ж породу. Також не можна сказати, що відходи являють собою непотрібний матеріал. В таких продуктах може міститися цінний концентрат, але в мінімальних обсягах. При цьому подальше збагачення корисних копалин, які знаходяться у структурі відходів, часто не виправдовує себе технологічно і фінансово, тому вторинні процеси такої переробки рідко виконуються.

Оптимальне збагачення

В залежності від умов проведення збагачення, характеристик вихідного матеріалу та самого методу може відрізнятися якість кінцевого продукту. Чим вище вміст у ньому цінного компонента і менше домішок, тим краще. Ідеальне збагачення руди, наприклад, передбачає повну відсутність відходів в продукті. Це означає, що в процесі збагачення суміші, отриманої дробленням та сепарацією, із загальної маси повністю були виключені частинки сміття від пустих порід. Однак досягти такого ефекту вдається далеко не завжди.

Часткове збагачення корисних копалин

Під частковим збагаченням розуміється поділ класу крупності копалин або ж відсікання легко виділеної частини домішок з продукту. Тобто дана процедура не ставить за мету повне очищення продукту від домішок і відходів, а лише підвищує цінність вихідного матеріалу шляхом збільшення концентрації корисних частинок. Така обробка мінеральної сировини може використовуватися, наприклад, в цілях зниження зольності вугілля. У процесі збагачення виділяється великий клас елементів при подальшому змішуванні концентрату незбагаченого відсіву з дрібною фракцією.

Проблема втрат цінної породи при збагаченні

Як непотрібні домішки залишаються в масі корисного концентрату, так і цінна порода може виводитися разом з відходами. Для обліку таких втрат використовуються спеціальні засоби, що дозволяють розрахувати допустимий рівень оних для кожного з технологічних процесів. Тобто для всіх методів відділення розробляються індивідуальні норми допустимих втрат. Допустимий відсоток враховується в балансі оброблюваних продуктів з метою покриття розбіжностей у розрахунку коефіцієнта вологи і механічних втрат. Особливо такий облік важливий, якщо планується збагачення руди, в процесі якого використовується глибоке дроблення. Відповідно, підвищується і ризик втрат цінного концентрату. І все ж в більшості випадків втрата корисної породи відбувається з-за порушень в технологічному процесі.

Висновок

останнім часом технології збагачення цінних порід зробили помітний крок у своєму розвитку. Удосконалюються і окремі процеси переробки, і загальні схеми реалізації відділення. Одним з перспективних напрямків подальшого просування є використання комбінованих схем обробки, які підвищують якісні характеристики концентратів. Зокрема, комбінування піддаються магнітні сепаратори, в результаті чого оптимізується процес збагачення. До нових методик цього типу можна віднести магнитогидродинамическую і магнитогидростатическую сепарацію. При цьому наголошується і загальна тенденція погіршення рудних порід, що не може не позначатися на якості одержуваного продукту. Боротися з підвищенням рівня домішок можна активним застосуванням часткового збагачення, але в загальному підсумку збільшення сеансів переробки робить технологію неефективною.