16.1 Принципы обогащения сырья

Обогащение сырья – совокупность физических и физико-химических методов обработки минерального сырья (руды, угля и др.) для удаления пустой породы и повышения содержания основного компонента в концентрате.

Если в сырье содержится несколько полезных составляющих, его делят на составные части (фракции), обогащенные тем или иным компонентом и являющиеся сырьем для различных производств.

Методы обогащения сырья зависят от его фазового состояния. Большая группа методов предназначена для обогащения твердых материалов.

Гравитационный метод – разделение, основанное на разной скорости выпадения частиц разной плотности и крупности в потоке жидкости или газа или на действии центробежной силы (этот метод широко применяется для обогащения сырья в производстве силикатных материалов, минеральных солей и в металлургии).

Электромагнитный метод – разделение по магнитной проницаемости, например, отделение магнитного железняка, хромистого железняка, рутила и других магнитно-восприимчивых материалов от пустой породы.

Электростатический метод – разделение по электрической проводимости (отделение проводящих руд от диэлектрических пород, например, гипса, известняка, силикатов и др.).

Флотационный метод – разделение взвешенных в жидкости относительно мелких частиц друг от друга (или выделение твердых частиц из жидкости) по их способности прилипать к вводимым в суспензию газовым пузырькам с последующим всплыванием их на поверхность жидкости и образованием пены. Для обеспечения эффективной флотации в суспензию вводят различные флотационные реагенты, усиливающие избирательность и прочность прилипания минеральных частиц к пузырькам воздуха. Флотация является наиболее универсальным и совершенным способом обогащения. Методом флотации извлекаются из минерального сырья практически все минералы, это один из наиболее распространенных способов обогащения, применяемый в крупнейших масштабах.

Жидкие растворы различных веществ концентрируют упариванием растворителя, вымораживанием, выделением примесей в осадок или в газовую фазу.

Газовые смеси разделяют на компоненты последовательной конденсацией газов при их сжатии (компрессии) и понижении температуры.

Дальнейшее совершенствование процессов обогащения сырья связано с решением ряда теоретических вопросов, к числу которых относятся: изучение изменения физических и физико-химических свойств минералов, воды и различных реагентов, а также поверхности раздела «воздух–жидкость» в результате воздействия на них различных силовых полей и излучений (ядерных и фотонных излучений, магнитных и электрических полей, ультразвука); установление физических характеристик поверхностных слоев минералов, связи этих характеристик с поведением частиц при флотационном, электрическом и других методах обогащения, выяснение физико-химических свойств водных растворов реагентов и особенностей их взаимодействия с минералами, свойств и структуры абсорбционных слоев реагентов; вопросы гидродинамики двух- и трехфазных систем применительно к условиям гравитационного обогащения полезных ископаемых.