32. Класифікація і підготовка сировини

Сировина — прості або складні речовини природного, штучного або синтетичного походження, що використовуються при виробництві готової продукції. Її класифікують за ознаками:

1. Агрегатним станом:

   1. Тверда (вугілля, торф, руди)

   2. Рідка (нафта, вода)

   3. Газоподібна (повітря, гази)

2. Походження:

   1. Мінеральна

• Рудна

• Нерудна (для будівництва та хімічної промисловості)

• Горюча (сланці, вугілля)

1. Рослинна (картопля, зерно)

2. Тваринна (жири, шкіра)

1. Складу:

   1. Органічна

   2. Неорганічна

Найбільш відомий представник сировини — руди під якими розуміють мінеральні маси з яких доцільно видобувати необхідні елементи або мінерали. Найбагатші корисними компонентами скупчення руд називають родовищами, а промисловими родовищами — скупчення, які економічно доцільно розробляти. Кондиційними називають руди у яких вміст елемента (мінерала) робить доцільним їх промислове використання. Руди видобуті з надр називають сирими, а після підготовчих операцій — товарними.

Для підвищення економічності і продуктивності процесів виробництва видобуту сировину піддають збагаченню. Збагачена фракція — концентрат, а залишок — «хвіст».

Фізичні процеси підготовки сировини бувають:

1. Механічні — пов'язані з подрібненням матеріалу у твердому стані.

2. Гідромеханічні — пов'язані з використанням рідини, газів або неоднорідних систем.

3. Теплові — базуються на перенесенні тепла від одного тіла до іншого який завершується конденсацією.

4. Масообмінні — базуються на переході речовини з одного фазового стану (рідина, газ, тверде) в інший (Т-Р, Т-Г, Р-Г і т.д.).

Крупне і середнє подрібнення виконують сухим способом, а всі інші — мокрим. При подрібнення матеріалів і при їх видобуванні утворюються багато дрібних частинок і пилу. Для їх використання проводять брикетування, або змішують з зв'язуючими (вапняк, глина, дрібний кокс) і опікають в агломерат. Якщо додають до них флюси — отримують офлюсований агломерат. Агломерат отриманий в барабанах, що обертаються називають окатиші.Машини для подрібнення поділяють на дробарки та млини. Дробарки використовують для крупного, середнього та дрібного подрібнення. Для всіх інших видів подрібнення — млини. Найбільш поширені дробарки таких типів:

1.Щокові. Вони прості танадійні в експлуатації, легкі в обслуговувані, але породжують сильні вібрації. Використовують для подрібнення високоміцних матеріалів (базальт, граніт).

2.Конусні Вони відзначаються високою продуктивністю, надійністю, але складні в експлуатації. Використовуються для подрібнення високоміцних матеріалів.

3.Валкові. Використовуються для подрібнення м'яких матеріалів (крейда, вапняки). Недолік у тому, що простір між зубцями забивається подрібненим матеріалом.

4.Молоткові. Використовуються для подрібнення м'яких матеріалів. Замість суцільних зубців на валках мають відокремлені один від одного «молотки», що дозволяє подрібнювати матеріал з вологістю до 15% і полегшує очистку простору між молотками.

З різноманітних конструкцій млинів широко використовують кульові млини. У металеву циліндричну обойму (бочку) вільно вкладають чавунні кулі або циліндри. При обертанні вони вдаряються один об другий і подрібнюють матеріал, що опинився між ними.

Гідромеханічні процеси використовують рідину, гази або водяну пару для створення неоднорідних систем з різних фаз. Кожна система спрямова на на отримання твердої фракції певних розмірів.

Для розділення створених гідромеханічних потоків застосовують осадження, фільтрування або центрофугування. Осадженням виділяють суспензії і пил. Його здійснюють за рахунок ваги або сил інерції з допомогою центробіжних або електростатичних апаратів.

Центробіжні апарати (циклони) складаються з нерухомих частин і використовують центробіжні сили та сили інерції. Поток системи Г-Т подають по дотичній до внутрішньої поверхні апарата. За рахунок швидкості потока який починає обертатись створюють центробіжні сили, які притискують частки до поверхні апарата. Вони гальмуються і виходять через нижній отвір. Через центральну трубу виводять очищений робочий газ.

Електростатичні фільтри використовують коронізуючий електричний розряд і виконують тонку очистку газів від твердих фракцій.

Осадження твердих фракцій під дією сил ваги називають відстоюванням. Використовують відстойники періодичної або безперервної дії. Чим більші та важчі тверді частки тим ефективніший процес. Тому відстоюванням виділяють, переважно, суспензії.

Розділення фракцій за допомогою пористих перегородок називають фільтруванням. Розділяють суспензії та пил. Застосовують різноманітні фільтри. В залежності від тиску бувають вакуум-фільтри та фільтри під тиском.

Теплові процеси використовують теплопровідність або теплопередачу. Вони дуже важливі для теплообмінних апаратів які бувають прямоточними або протиточними. Для інтенсифікації теплопередачі потрібно, щоб між теплоносієм та нагріваємим тілом підтримувалась велика різниця температур.

Масообмінні процеси використовують перехід речовини з одного фазового стану в інший. Найчастіше використовують явища:

Абсорбція — поглинання газів рідиною.

Адсобція — поглинання газів твердими речовинами.

Екстракція — перевод речовини з твердої фази в рідину.

Ректифікація — розділення рідких сумішей на компоненти при переході з одного фазового стану в інший.

Для збагачення підготовленої сировини використовують:

1. Ртоорозборку. Полягає у відокремлені пустої породи або концентрате за кольором, блиском або формою. Інколи використовують спеціальне освітлення (наприклад, ультрафіолетове для вилучення кристалів алмазів).

2. Магнітне збагачення. Здійснюється магнітними сепаратами для мінералів, що відзначаються магнітними властивостями.

3. Гравітаційне збагачення. Використовують різницю у щільності або швидкості падіння мінералів у рідинах або повітрі. Устаткування — відсадочні машини де здійснюється промивка руд водою для відокремлення легкої пустої породи. Флотація. Вона базується на використанні різниці у змочуванні та вибірковому прилипанні деяких мінеральних часток до повітряних пухирців які їх підіймають і створюють мінералізовану піну. Використовують флотаційні машини. Вони складаються з системи направляючих щитів занурених у воду. У машину подають тонко подрібнену (<0,1мм) руду і створюють густу, стійку піну. Флотація використовує фізикохімічні поверхневі явища.

4. Грохочення (просіювання). Використовують для породи високої міцності. Сировину попередньо подрібнюють на дробарках і струшують на грохотах для поділу по величині. Великі шматки, що не проходять через грохоти піддають подрібненню.

До числа підготовчих операцій обробки рудної сировини відносять:

1. Обпалювання. Здійснюєть у рудообпалювальних печах з метою видалення вологи і часткового спалювання шкідливих домішок;

2. Вирівнювання хімічного складу. Робить рудну сировину однорідну за вмістом компонентів, що сприяє стабілізації технологічних процесів наступної обробки.