МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Технический институт (филиал)

федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова»

в г. Нерюнгри

Методические указания

к выполнению контрольной работы по дисциплине

«Обогащение полезных ископаемых»

для студентов заочного обучения

по специальности 130400.65 «Горное дело»

Специализации

Открытые горные работы

Подземная разработка пластовых месторождений

Нерюнгри 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение 3

2. Рекомендации по выполнению контрольной работы 3

3. Методические указания по разделам дисциплины

для самостоятельного изучения 4

4. Контрольные задания 29

5. Рекомендуемая литература 38

6. Пример выполнения контрольной работы 39

ВВЕДЕНИЕ

Цель дисциплины - подготовка специалиста по общим во­просам горного производства, взаимосвязи его с процессами обо­гащения и комплексного использования сырья.

В результате изучения курса студент должен знать состоя­ние и перспективы развития горнодобывающей промышленности России; требования промышленности к качеству добытого сырья и продуктам обогащения. Студент должен иметь представления о способах и методах добычи полезных ископаемых, способах транспортировки, складирования и усреднения добытого сырья; разбираться в вопросах комплексного использования сырья при применении безотходной технологии горного производства, эко­логических проблемах горно-обогатительной промышленности. Знать методы расчета и составления баланса металлов, а также методику расчета технологических параметров при обогащении сырья. Студент должен уметь на основании физико-механических и физико-химических характеристик сырья вы­брать методы и процессы подготовки и обогащения добытого сы­рья с целью его комплексного использования.

1. Рекомендации по выполнению контрольной работы

Номер варианта выбирается по двум последним цифрам шифра зачетной книжки студента. Если число двух цифр шифра превышает 50, то для определения варианта задания необходимо от него отнять 50. Полученное число есть номер варианта кон­трольного задания.

Контрольная работа составлена таким образом, чтобы про­верить знания студента в объеме читаемого курса.

Студент выполняет 8 заданий, 2 из них теоретических и 6 практических по варианту.

Для решения практических задач нужно предварительно выучить основные термины по обогащению и уравнения для оценки качества и количества продуктов обогащения. Решения аналогичных задач приведены в учебно-методическом пособии. Построение кривых обогатимости угля выполнить на миллимет­ровке в квадрате 200x200 мм.

2. Методические указания по разделам дисциплины для самостоятельного изучения.

Введение

Большие объемы добычи и переработки различных руд, уг­лей и другого минерального сырья, увеличение системы механи­зации добычных работ и ухудшение качества добываемых по­лезных ископаемых приводят к все более возрастающему значе­нию обогащения полезных ископаемых перед процессом даль­нейшего их использования, вызывают необходимость разработки и создания новых технологий, при которых все составные части полезного ископаемого разделяются на различные товарные про­дукты, экономически эффективно используемые в народном хо­зяйстве. В большинстве случаев дальнейшее применение добы­тых полезных ископаемых без предварительного процесса обо­гащения невозможно.

Полезные ископаемые, добываемые из недр земли, пред­ставляют собой смесь кусков отдельных минералов с различными физическими

и химическими свойствами и их сростков. Подвер­гая полезные ископаемые ряду последовательных операций пере­работки, получаем конечный товарный продукт.

На современных горно-обогатительных комбинатах обога­щение полезных ископаемых представляет собой сложный мно­гоступенчатый процесс, включающий в себя добычу, получение концентратов и промежуточных продуктов, транспортирование и складирование отходов производства.

Целесообразность использования продуктов обогащения с повышенным содержанием ценного компонента в концентратах определяется технико-экономической эффективностью после­дующих процессов металлургической или химической их перера­ботки.

Удаление вредных примесей также зачастую является важ­ным, как и повышение содержания ценного компонента в кон­центрате.

Полезное ископаемое - природное минеральное вещество, которое в естественном виде или после предварительной обра­ботки может быть использовано в народном хозяйстве.

Полезный компонент - элемент или минерал, с целью полу­чения которого добывается данное полезное ископаемое.

Обогащение полезных ископаемых - совокупность процес­сов первичной переработки полезных ископаемых с целью полу­чения конечных товарных продуктов или продуктов, пригодных для последующей технически возможной и экономически выгод­ной химической, металлургической либо иной переработки. При обогащении полезных ископаемых химический состав, структура не изменяется, а происходит отделение (а при необходимости и взаимное разделение) всех полезных компонентов от пустой по­роды, не представляющей ценности на данном технико-экономическом этапе. Этот процесс осуществляется на обогати­тельных фабриках: рудных и угольных.

В результате обогащения получают один или несколько концентратов, в которых сосредоточена основная масса полез­ных компонентов, и отходы (хвосты), состоящие главным обра­зом из пустой породы. Экономическое значение обогащения по­лезных ископаемых обусловлено:

- снижением стоимости переработки обогащенного сырья по сравнению с природным, поскольку при том же выпуске про­

дуктов уменьшается количество материалов, подлежащих пере­работке;

• повышением эффективности последующего передела по­лученных продуктов обогащения за счет снижения потерь, уве­личения производительности и повышения качества продукции при переработке обогащенного сырья;

-увеличением доли дополнительной прибыли, получаемой за счет попутного извлечения ценных полезных ископаемых;

• сокращением расходов на перевозку обогащенного сырья - перевозится ценный компонент, а не пустая порода.

Особое внимание обратить на основные технологические по­казатели, характеризующие процесс обогащения в целом. К ос­новным показателям относят: содержание ценного компонента в исходном сырье и продуктах обогащения; выходы продуктов обогащения; извлечение компонентов в продукты обогащения; степень концентрации полезного компонента и степень сокраще­ния, достигаемые при обогащении; эффективность обогащения.

Выходом продукта обогащения - называется отношение массы полученного продукта к массе переработанного исходного сырья. Масса исходного сырья, поступающего на фабрику, при­нимается за 100%. Выход выражается в процентах или долях единицы и обозначается греческой буквой у (гамма).

Содержание ценного компонента определяется отношением массы ценного компонента в продукте к массе продукта, в кото­ром он находится (в пересчете на сухое вещество). Содержание компонентов обычно определяется химическими анализами и выражается в процентах, долях единицы или для драгоценных металлов в граммах на тонну (г/т). Содержание компонентов принято обозначать греческими буквами: а (альфа) - содержание металла в исходной руде; в (бета) - содержание металла в про­дуктах обогащения.

Извлечение полезного компонента в продукты обогащения называется отношение массы компонента в продукте к массе того же компонента в исходном полезном ископаемом. Извлечение выражается обычно в процентах или долях единицы и обознача­ется греческой буквой s (эпсилон). Извлечение полезного компо­нента характеризует полноту его перехода в тот или иной про­дукт обогащения.

Все технологические показатели обогащения полезных ис­копаемых взаимосвязаны, поэтому, зная значения одних, можно расчетным путем получить значения других по основным балан­совым уравнениям:

Вопросы для самопроверки

1. Что такое обогащение полезных ископаемых и каковы его задачи?

2. Продукты, получаемые при обогащении полезных иско­паемых.

3. Перечислите свойства минералов используемые при обогащении полезных ископаемых.

4. Назовите три вида операций, на которые можно подраз­делить технологический процесс обогащения.

Усреднение полезных ископаемых

Под усреднением понимается процесс, который включает комплекс технологических операций и организационных меро­приятий, направленных на повышение однородности качествен­ного состава добываемого полезного ископаемого или продуктов обогащения.

В настоящее время в эксплуатацию вводятся все больше бедных, сложных по минеральному составу труднообогатимых руд и углей, что естественно приводит к усложнению технологи­ческих схем. Усреднение качества сырья и продуктов обогащения положительно сказывается на ведении технологического процес­са.

Решение, полностью удовлетворяющее требованиям обога­тительных фабрик это такое, при котором усреднение исходного сырья по всем показателям качества, влияющих на эффектив­ность процесса, осуществляется с момента подачи в приемные устройства фабрики в объемах, обеспечивающих эффективную работу всего технологического процесса, начиная с процессов подготовительного цикла.

Усреднение - многоступенчатый процесс, начинающийся еще в забоях рудников и шахт и который продолжается на усред-нительных складах или бункерах обогатительных фабрик и за­канчивается на предприятиях, которые перерабатывают уже про­дукты обогащения.

Технология обогащения полезных ископаемых представляет собой совокупность последовательных операций обработки, ко­торым они подвергаются на обогатительных фабриках. Графическое изображение такой последовательности, а также ре­зультатов обогащения может иметь различное наименование: - технологическая (принципиальная) схема обогащения ха­рактеризует только последовательность операций и наименова­ние конечных продуктов;

• качественно-количественная схема дает дополнитель­ную информацию о качестве (по содержанию ценного компо­нента) и количестве (по выходу и массе) продуктов разделения или смешения в любой технологической операции;

• водно-шламовая схема характеризует распределение во­ды по операциям и содержание ее во всех продуктах переработ­ки. Качественно-количественная и водно-шламовая схемы изо­бражаются в совмещенном виде на одном чертеже;

• схема цепи аппаратов характеризует последовательность операции обработки рядового угля в отдельных машинах и аппа­ратах (изображенных условными фигурами), начиная с поступле­ния исходного сырья и кончая выдачей товарного продукта (кон­центрата) и отходов.

Дезинтеграция и подготовка минерального сырья

к обогащению

К подготовительным операциям относят дробление, из­мельчение, грохочение и классификацию. С их применением дос­тигается раскрытие минералов с образованием механической смеси частиц различного минерального состава, пригодной для их последующего разделения в процессе обогащения

Основными процессами разделения сыпучих материалов на продукты различной крупности, называемые классами, служат процессы грохочения и классификации.

Процесс разделения кускового и сыпучего материала по крупности путем рассева на ситах или решетах, установленных на различных грохотах, называется грохочением.

Поступающий на грохочение материал, называется исход­ным, остающийся на сите - надрешетным продуктом, а прохо­дящий через отверстия сита - подрешетным продуктом или нижним

По технологическому назначению различают следующие виды грохочения:

предварительное - выделение крупных кусков из основной массы для последующей их обработки, например дробления;

подготовительное - разделение исходного материала на не­сколько определяемых технологией обогащения классов крупно­сти, предназначенных для последующей раздельной обработки в различных обогатительных аппаратах. Продукты подготовитель­ного грохочения называют машинными классами;

окончательное - разделение обрабатываемого материала на классы крупности, размеры которых регламентируются соответ­ствующими техническими условиями. Полученные при этом классы отправляются потребителю как готовая продукция;

избирательное - материал разделяется на различные клас­сы, отличающиеся не только по крупности, но и по содержанию ценных компонентов, качеству;

обезвоживающее - удаление основной массы воды, содер­жащейся в обрабатываемом материале, продуктах мокрого обо­гащения, а также в операциях отделения суспензии, и т. п.

По способу выделения машинных классов на углеобогати­тельных предприятиях различают сухое и мокрое (с добавлением промывающей воды) грохочение.

Для определения гранулометрического состава (количест­венного соотношения классов различной крупности в данной пробе) используют различные методы, наиболее распространен­ный - ситовый анализ, который заключается в рассеве пробы ма­териала через набор стандартных сит, подбираемых по опреде­ленному модулю.

Графическое изображение гранулометрического состава сыпучего материала называют характеристикой крупности.

Основным показателем грохочения является его эффектив­ность, характеризующая точность разделения материала по за­данной крупности. Численно эффективность определяется отно­шением количества нижнего (подрешетного) класса к общему количеству мелочи в исходном продукте. Содержание нижнего класса в исходном и надрешетном продукте можно определить тщательным рассевом пробы на сите с отверстиями, размер кото­рых равен размерам отверстий грохота.

На эффективность грохочения значительное влияние оказы­вают много факторов: гранулометрический состав, влажность ис­ходного материала, размер и форма частиц, частота и амплитуда колебаний просеивающей поверхности, угол наклона сита и т.д.

В настоящее время предложено и используются большое число различных конструкций грохотов по способу разрыхления и передвижения материала по просеивающей поверхности. В ка­честве просеивающих поверхностей в производственных услови­ях применяются колосниковые решета, штампованные, литые, сварные решета, проволочные и резиновые сита.

Вопросы для самопроверки

1. Продукты процесса грохочения?

2. Способы определения гранулометрического состава.

1. Что называют классом крупности? Пример записи клас­са крупности.

2. Перечислите факторы, влияющие на эффективность грохочения.

Классификацией называется процесс разделение материала на классы крупности по скорости падения зерен в жидкой или га­зообразной среде под действием сил тяжести (гравитационное поле), центробежной силы (центробежное поле) или при дейст­вии этих сил одновременно. Процесс классификации в водной среде - гидравлическая классификация, в воздушной среде -пневматическая. При разделении на два класса крупный продукт называют песками и мелкий продукт - сливом.

Аппаратура, используемая для классификации: классифика­торы механические спиральные, конусные, гидравлические мно­гокамерные классификаторы, гидроциклоны. Для классификации в горизонтальном потоке используются отстойники различной конст-

рукции - элеваторные классификаторы, как наиболее про­стые. Элеваторные классификаторы применяют для предвари­тельного обезвоживания мелкого угольного концентрата и клас­сификации его под действием силы тяжести по граничной круп­ности равной 0,5 мм.

Вопросы для самопроверки

1. Для каких целей применяются операции классификации на обогатительных фабриках?

2. Какие принципы разделения частиц заложены в основу действия классификаторов?

3. Продукты, получаемые при классификации.

4. Какие классификаторы вы знаете?

5. Назначение спирали в спиральном классификаторе. Дроблением и измельчением называют процесс уменьшения

размеров кусков полезного ископаемого путем разрушения их под действием внешних сил, направленных на преодоление внут­ренних сил сцепления, связывающих между собой частицы твер­дого тела. Принципиальной разности между двумя этими процес­сами нет. Принято считать, что при дроблении получают продукт крупнее 5 мм, а при измельчении - мельче 5 мм.

Дробление и измельчение как подготовительные процессы используются для раскрытия (разъединения) минералов (срост­ков) перед операциями обогащения. Дробление осуществляется в дробилках, а процесс измельчения в мельницах.

Раскрытие минералов при дроблении и измельчении проис­ходит в результате разрушения кусков и зерен, к основным спо­собам разрушения относятся: раздавливание, раскалывание, ис­тирание, излом, срезывание и удар. Современные дробилки по конструкции и основному способу дробления классифицируются на следующие типы: щековые, конусные, валковые, молотковые. Дробление, а особенно измельчение являются весьма энергоем­кими процессами, поэтому их проводят под девизом « не дробить ничего лишнего».

Процесс дробления и измельчения осуществляется в одну или несколько стадий. Степень дробления и измельчения при этом можно оценивать как соотношением размеров максималь­ных зерен до и после дробления, или же процентным содержани­ем определенного класса крупности в измельченном продукте.

Совокупность операций дробление - грохочение и измельчение -классификация составляет цикл дробления или измельчения, ко­торый может быть открытым или замкнутым. В открытом цикле каждый кусок проходят через дробилку или мельницу только один раз; в замкнутом выделяемые куски избыточной крупности возвращаются еще раз на додрабливание или доизмельчение в тот же самый аппарат.

Процесс измельчения осуществляется в мельницах, выбор которых зависит от качественных характеристик исходногосырья, его крупности, требуемой степени измельчения и раскрытия сростков. Измельчение материалов в большинстве случаев осу­ществляется мельницами барабанного типа: шаровыми, стержне­выми, галечными и мельницами самоизмельчения. Мельницы «Каскад» и «Аэрофол» - мельницы самоизмельчения, работаю­щие соответственно в режиме мокрого и сухого измельчения. Самоизмельчение кусков происходит в результате подъема кус­ков под действием центробежной силы и затем их падения вниз.

Измельченный продукт из мельниц «Каскад» удаляется лифтерами - вычерпывателями, а у «Аэрофолов» выносится че­рез разгрузочную цапфу воздушным потоком, создаваемым вен­тилятором.

Вопросы для самопроверки

1. Какие способы разрушения используются при дробле­нии?

1. Частная степень дробления, общая степень дробления.

2. Чем отличается дробление от измельчения?

3. Недостатки щековой дробилки?

4. Назовите преимущества конусных дробилок.

2. Для каких целей применяются операции дробления на углеобогатительных фабриках?

3. Что такое критическая частота вращения мельницы, как она определяется?

5. Классификация мельниц в зависимости от дробящих

тел.