Классификация продуктов обогащения
В результате обогащения полезные ископаемые разделяются на несколько продуктов:
концентраты (один или несколько);
отходы;
промежуточные продукты (промпродукты).
Концентраты - продукты обогащения, в которых сосредоточено основное количество ценного компонента. Концентраты по сравнению с обогащаемым материалом характеризуются значительно более высоким содержанием полезных компонентов и более низким содержанием пустой (пустой) породы и вредных примесей.
Отходы - продукты обогащения, в которых сосредоточено основное количество пустой породы, вредных примесей и небольшое (остаточное) количество полезных компонентов.
Промежуточные продукты (промпродукта) - это механическая смесь сростков с раскрытыми зернами полезных компонентов и пустой породы. Промпродукты характеризуются низким по сравнению с концентратами и более высоким по сравнению с отходами содержанием полезных компонентов.
Качество полезных ископаемых и продуктов обогащения определяется содержанием ценного компонента, примесей, сопутствующих элементов, а также влажностью и крупности.
Технологические показатели обогащения
Результаты обогащения полезного ископаемого характеризуются качественно-количественным показателями, основные из них следующие:
выход продукта обогащения;
содержание компонента;
извлечение;
степень сокращения.
Выход продукта обогащения - показатель, что определяет, какую часть массы полезного ископаемого, что перерабатывается, составляет тот или иной продукт. Выход продукта обогащения определяется по формуле
,
(1.1)
где Qпр и Q – масса полученного продукта и исходного питания, т.
Суммарный выход всех продуктов обогащения должен соответствовать выходу исходного обогащаемого полезного ископаемого, что принимается за 100%. Если при обогащении получают два конечных продукта - концентрат с выходом к и отходы с выходом отх, то это условие записывается таким уравнением, выражающим баланс выходов продуктов обогащения:
к + отх = 100% (1.2)
Содержание компонента - показатель, характеризующий долю компонента (полезного, вредного, нейтрального) в полезном ископаемом или в продукте обогащения. Содержание компонентов в полезном ископаемом и в продуктах обогащения выражают в процентах, иногда в долях единицы.
Содержание драгоценных металлов в рудах и продуктах обогащения обычно выражают как отношение массы металла к массе руды - г/т.
Суммарное количество любого компонента, содержащегося в конечных продуктах обогащения, должно соответствовать количеству этого компонента в исходном полезном ископаемом. Если при обогащении получены два конечных продукта - концентрат и отходы, то это условие запишется равенством:
к х к + отх х отх = 100 х (1.3)
Если при обогащении получены три конечных продукта - концентрат, отходы и промпродукт, то уравнение принимает вид:
к х к + отх х отх + пп х пп = 100 х (1.4)
Равенства (1.2), (1.3) и (1.4) называются уравнениями баланса продуктов обогащения.
Извлечение – это показатель, который определяет, какая часть массы ценного компонента, содержащегося в исходном сырье, перешла в концентрат или другой продукт обогащения. Извлечение выражается в процентах, реже в долях единицы:
εі
=
,
% , (1.5)
где:
γпр - выход продукта от исходного питания, %;
β – содержание компонента в продукте, %;
α – содержание компонента в исходном питании, %.
При двух продуктах обогащения – концентрат и отходы – извлечение полезного компонента к концентрату (εк) и в отходы (εотх) записываем следующим образом:
Суммарное извлечение εі одного (данного) компонента во все конечные продукты обогащения составляет 100%, то есть: к + отх = 100%; к + отх + пп = 100%;
Степень сокращения kc - величина, которая показывает во сколько раз выход полученного концентрата к меньше количества переработанного полезного ископаемого:
kc = 100/к (1.6)
Степень сокращения показывает, какое количество тонн полезного ископаемого необходимо переработать для получения 1 т концентрата.
Степень концентрации (степень обогащения) kк - величина, которая показывает, во сколько раз увеличилось содержание компонента в концентрате по сравнению с его содержанием в обогащаемом полезном ископаемом:
kк = к/
Качественно-количественные показатели обогащения характеризуют техническое совершенство технологического процесса фабрики. Чем выше содержание полезного компонента в концентрате и его извлечение, чем большие показатели степени обогащения и степени сокращения, тем выше эффективность обогащения полезных ископаемых.
Качество продуктов обогащения в отдельных случаях характеризуют не только содержанием полезных компонентов и наличием вредных примесей, но содержанием зерен разного размера – гранулометрическим составом.
Качество конечных продуктов обогащения, получаемых на обогатительных фабриках, должна соответствовать требованиям, которые выдвигают потребители продукции. Требования к качеству концентратов называются кондициями и регламентируются государственными стандартами (ГОСТ) или техническими условиям (ТУ), они разрабатываются с учетом технологии и экономики переработки данного сырья и его свойств, а также с учетом реальных возможностей технологии обогащения. Кондициями устанавливаются средний и минимально или максимально допустимое содержание различных компонентов полезного ископаемого в конечных продуктах обогащения. Если качество продуктов соответствует кондициям, продукты называются кондиционными.
В процессах обогащения используют различия минералов полезного компонента и пустой породы в плотности, магнитной восприимчивости, смачиваемости, электропроводности, крупности, форме зерен, химических свойствах и др.
Различия в плотности минеральных зерен используются при обогащении полезных ископаемых гравитационным методом. Его широко применяют при обогащении угля, руд и нерудного сырья. Магнитное обогащение полезных ископаемых основывается на неодинаковом влиянии магнитного поля на минеральные частицы с различной магнитной восприимчивостью и коэрцитивной силой. Магнитным способом, используя магнитные сепараторы, обогащают железные, марганцевые, титановые, вольфрамовые и другие руды. Кроме того, выделяют железистые примеси из графитовых, тальковых и других полезных
Методы обогащения
Применяемые в процессах переработки полезных ископаемых методы обогащения подразделяются на механические и химические.
Механические методы основаны на разделении минералов по плотности, магнитной восприимчивости, электропроводности, смачиваемости (естественной или созданной искусственно), радиоактивности, оптическим свойствам и др.
Химические методы обогащения основаны на избирательном выщелачивании или разложении минералов в растворах различных реагентов. К таким процессам относится растворение оксидов или сульфидов в растворах кислот и щелочей с получением растворимых сульфатов, хлоридов, нитратов и других солей.
К химическим методам обогащения относится также биохимическое (микробиологическое) выщелачивание руд и концентратов. Многие процессы окисления, способствовавшие растворению или осаждению рудного компонента, в присутствии бактерий протекают в десятки и сотни раз быстрее, чем в обычных условиях.
Наиболее распространенными методами обогащения являются:
гравитационный;
флотационный;
магнитный;
электрический;
комбинированные и специальные.
Остальные находят ограниченное применение из-за сложности технологии, дороговизны (например, химические), но являются перспективными.
Переработка полезных ископаемых на современных горно-обогатительных комбинатах – сложный многоступенчатый процесс, включающий добычу исходной руды, ее транспортирование, дробление, измельчение, обогащение, обезвоживание продуктов обогащения, окускование получаемых концентратов и складирование отходов (хвостов) производства.
Качество товарной продукции обогатительных фабрик по содержанию ценного компонента, вредных примесей, в отдельных случаях по крупности, регламентируются соответствующими ГОСТами и техническими условиями министерств и ведомств.