Министерство образования и науки, молодежи и спорта украины Донецкий национальный технический университет

ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ

Курс лекций для студентов специальности 6.05030301 «Обогащение полезных ископаемых»

Н.А. Звягинцева

2012

Лекция № 1

Введение

Все, чем богат и силен Человек, здания, сооружения, машины, все, из чего он создает энергию и орудия производства, добывается из недр земли.

Сырье, добываемое из недр земли и используемое человеком, называют полезными ископаемыми. Участки земли, где сконцентрированы полезные ископаемые, именуют месторождениями.

Но открыть месторождение полезного ископаемого - это еще даже не полдела. Отошли в далекое прошлое времена, когда найти, добыть и использовать означало одно и то же. Золотые самородки, железные горы и алмазные копи давно отработаны, исчерпаны. Современные руды содержат всего 20 - 25 % железа; 0,5 % меди; 0,1 % молибдена или вольфрама; граммы золота, серебра или урана на 1 т породы.

Использование полезных ископаемых в таких концентрациях невозможно. Поэтому все, что сегодня добывают их недр земли, подвергается переработке и обогащению.

Обогащение полезных ископаемых - это технологические операции, направленные на увеличение содержания полезных ископаемых в выпускаемых продуктах.

1.1 Краткая история

Все начиналось с камня. Первобытный человек заметил, что наиболее крепкие камни находятся там, где высокая скала торчит над поверхностью земли. Как только он начал откалывать, сортировать эти камни по прочности, форме, он стал горняком-обогатителем!

Первую школу обогащения люди прошли при обогащении руд золота. Самородки золота и меди легко добывали из россыпей. Сначала вручную, но вскоре выяснилось, что там, где обнаруживали самородки, есть и более мелкие, почти невидимые крупинки тяжелого металла. Люди научились отмывать его.

Природа помогла человеку освоить полезные ископаемые, сконцентрировав в некоторых местах залежи определенных руд и минералов. Места, где родились эти скопления из расплавленной магмы, образовали месторождения полезных ископаемых. Эти месторождения, как правило, представлены рудными телами. Другие минералы с различными химическими сочетаниями образуют земную кору.

В прежние времена месторождения обнаруживались на поверхности по обломкам пород и руд. Первые разведчики начали применять различные выработки - канавы, колодцы-шурфы, штольни и, наконец, шахты. С давних времен применялось бурение.

Широко начал применяться шлиховой метод поиска месторождения. Он заключается в систематической промывке песков, взятых в определенных у

Рис. 1.1. Промывка золотоносного песка на шкуре барана

частках речек и ручьев и изучении отмытого тяжелого остатка этих песков - шлиха. Наличие в шлихах полезных минералов - это ключ к обнаружению рудных тел. Двигаясь вверх по течению, т.е. в сторону увеличения содержания в шлихе ценного минерала, постепенно подходят к месту, откуда размывается данный минерал, т.е. к месторождению.

Значительного совершенства достигают работы до добыч золота с использованием водных потоков. В Колхиде обычно золотоносный песок ссыпали на бараньи шкуры, которые промывали водой, подаваемой по деревянным желобам.

В Испании эти работы по долинам рек приняли глобальный характер: на предварительно расстеленные шкуры обрушивались огромные объемы горных пород, на которые затем отводились потоки от рек. После окончания промывки в обоих случаях шкуры высушивались и сжигались. Остатки горения собирали в корыта и вручную промывали в проточной воде, которая уносила пепел. На дне корыта оставались песчинки золота.

С

Рис. 1.2. Дробление руды в толчее

(Г. Агрикола, 1556 г.)

винцово-цинковые и другие руды измельчали в каменных ступках (позднее толчеях) с последующей промывкой на каменных «столах» - площадках с параллельными канавками для воды, которая подавалась из водоемов «Архимедовым винтом».

В 13 в. в Западной Европе начинается подземная добыча каменной соли методом растворения.

У средневековых горняков Гарца появляются первые обогатительные машины – прообраз отсадочных машин. Глубокие корыта разделяли перегородкой, не доходящей до дна, на два отделения. В одном из них вертикально движется плоский поршень, вызывая пульсацию пульпы. Происходит отделение рудного материала (свинца, цинка, серебра) от пустой породы.

Центром добычи золота и серебра в 16 в. становится Южная Америка. В этот период в Мексике для измельчения и истирания руды применялись специальные устройства (арастры), для привода которых использовались мулы. В кольцевых каменных ямах с выпуклыми отверстиями для измельченной руды дробление осуществлялось огромными обтесанными камнями, прикрепленными цепями к вращающейся крестовине.

Для извлечения золота начинает широко применяться амальгамация в чугунных ретортах (так называемый американский метод). Амальгамация – это метод избирательного извлечения благородных металлов из руд, основанный на способности металлов при смачивании их ртутью образовывать с ней сплавы (амальгамы). Процесс известен более 2000 лет, его описание дал в 16 в. Георг Агрикола (настоящая фамилия Бауэр).

В 16 – 18 вв. начинается научно-технический прогресс, под влиянием идей эпохи Возрождения наука обращается к практике. Появляются первые обогатительные механизмы – толчеи, мельницы, мешалки.

Дробление и сортировка руды осуществляется с помощью специальных устройств, для обогащения россыпей широко применяется энергия водного потока. В 15 - 16 вв. появляется прообраз дробилки в виде толчейных ставов с водяным приводом. Дробящим органом в них служили свободно падающие в армированный металлом желоб деревянные песты с железными наконечниками.

Вводятся в практику технологические процессы: обжиг руд; рудосортировка по цвету и блеску; амальгамация.

В 1760 г. в России была построена первая обогатительная фабрика для излечения золота.