Как правило, содержание редких элементов в рудах невелико (см. табл. 1). Перерабатывать такое сырье технологически нецелесообразно, а иногда невозможно и экономически невыгодно. В связи с этим более 95% добываемых руд подвергается обогащению.
Обогащение – это совокупность процессов обработки минерального сырья с целью отделения всех полезных минералов от пустой породы. При обогащении не происходит изменения состава минералов, лишь их механическое разделение. В результате обогащения получают два конечных продукта - концентрат, в котором сосредоточена основная масса полезных минералов, и отходы обогащения, так называемые “хвосты”, в которые переходит большая часть пустой породы. При обогащении сырья, содержащего несколько ценных компонентов, получают несколько концентратов, “хвосты” и промежуточный продукт (промпродукт). В результате несовершенства процессов обогащения в концентрате обычно присутствует пустая порода, а в “хвостах” – полезные составляющие.
Концентрат – это продукт обогащения, содержащий значительно больше ценного компонента, чем его содержится в руде (табл. 1). По своему минералогическому и химическому составу он должен удовлетворять определенным требованиям (кондициям). Концентраты называют по основному металлу, входящему в их состав (молибденовый, бериллиевый и т.д., (табл. 4).
“Хвосты” –отходы обогащения, содержащие в основном пустую породу и небольшие количества полезных компонентов (редких элементов).
Промежуточный продукт (промпродукт) – продукты, которые по содержанию полезного компонента (редких элементов) занимают промежуточное положение между концентратом и хвостами и должны подвергаться дальнейшему обогащению.
Таблица 4.
Содержание металлов в рудах и концентратах
| Металл | Содержание в процентах | |
| В рудах | В концентратах | |
| Литий | 1,0 – 1,5 | 4,0 – 8,0 |
| Бериллий | ~0,1 | 6 - 12 |
| Стронций | 10 - 15 | 85 - 95 |
| Редкоземельные элементы | 5 - 9 | 25 - 60 |
| Титан (ильменит) | 13 - 14 | 40 – 45 |
| Цирконий | 5 - 30 | 55 – 65 |
| Ниобий | 0,1 – 0,3 | 50 – 60 |
| Тантал-ниобий | 0,003 – 0,1 | 69 (Ta2O5) (танталит) 51 (Nb2O5) (колумбит) |
| Молибден | 0,1 – 0,5 | 48 – 50 |
| Вольфрам | 0,2 – 0,4 | 55 – 65 |
Технологическими показателями процесса обогащения являются:
1) степень извлечения (или степень обогащения) из сырья в концентрат полезного минерала
2) содержание минерала в концентрате.
Обе величины выражаются в процентах. Степень обогащения – отношение содержания полезного минерала в концентрате к его содержанию в руде.
Процесс обогащения состоит из ряда отдельных операций, среди которых на первом месте – дробление и измельчение, и связанная с ними классификация руды на грохотах, в классификаторах и гидроциклонах. Главная задача – отделение зерен минерала от пустой породы и обеспечение доступа к зернам минералов реагентов, применяемых на последующих стадиях обогащения. Для оценки размеров зерен, которые получают при измельчении, пользуются ситовым анализом. В европейских странах используют систему, в которой размеры отверстий в сите определяются числом “меш”. Это число отверстий, приходящихся на 25,4 мм (1 дюйм) длины сита. Группу зерен, проходящих через сито с диаметром отверстий d, обозначают –d, остаток на сите - +d.
Все существующие настоящее время разнообразные методы обогащения основаны на использовании различий в физических или физико-химических свойствах минералов и пустой породы.
Различают следующие методы обогащения (рис.3):
Флотация
↑
Электростатическое ← Методы обогащения → Магнитное
обогащение обогащение
Ручная рудоразборка Гравитационное
обогащение
рис.3
Методы обогащения
Ручная рудоразборка.
Наиболее простой способ обогащения, основан на использовании различий во внешнем виде, цвете и блеске минералов. Например, ручная рудоразборка поллуцита (минерал цезия) или выделение золота из речных песков. Применение в виду малой производительности ограничено.
Гравитационное обогащение.
Основано на использовании разницы в воздействии гравитационного поля (силы тяжести) на зерна минералов с разной плотностью. Это самый древний метод обогащения, известный человечеству с доисторических времен. В качестве среды при обогащении используют воду (мокрое гравитационное обогащение – отсадка, промывка), иногда воздух или специально приготовленные суспензии.
Все минералы в зависимости от плотности делятся на три группы: 1) тяжелые с плотностью более 4 г/см3; 2) с промежуточной плотностью 2,7 - 4 г/см3; 3) легкие, плотность которых менее 2,7 г/см3.
В таблице 5 приведены значения плотности важнейших минералов. Эти данные относятся к редко встречаемым чистым минералам. Практически каждый минерал загрязнен пустой породой, плотность которой обычно меньше.
Таблица 5
Плотность и твердость (по Моосу)* некоторых минералов
| Минерал | Химическая формула | Плотность, г/см3 | Твердость |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Вольфрамит | (Fe, Mn)WO4 | 7,0 – 7,5 | 5,5 |
| Танталит | (Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6 - минерал Ta с примесью Nb | 6,7 – 8,3 | 6,0 |
| Шеелит | CaWO4 | 5,9 – 6,1 | 4,8 |
| Баделеит | ZrO2 | 5,5 – 6,0 | <6,5 |
| Колумбит | (Fe, Mn)(Nb,Ta)2O6- минерал Nb с примесью Ta | 5,3 - 6,6 | 6,5 |
| Гематит | Fe2O3 | 5,0 – 5,3 | 5,8 |
| Магнетит | Fe3O4 | 4,9 – 5,2 | 5,8 |
| Монацит | (Ce, La,Th)(PO4) | 4,9 – 5,5 | 5,3 |
| Рутил | TiO2 | 4,2 – 4,3 | 6,0 |
| Апатит | (Ca3PO4)2 · CaF2 | 2,9 – 3,2 | 5,0 |
| Берилл | Al2Be3(Si6O18) | 2,6 – 2,9 | 7,5 – 8,0 |
| Сподумен | LiAl(Si2O6) | 3,2 | 6 – 7 |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Поллуцит | CsAl(Si2O6) ·xH2O | 2,9 – 3,0 | 6 – 7 |
* Шкала Мооса (минералогическая шкала твердости – набор эталонных минералов для определения относительной плотности методом царапания.
Основные процессы гравитационного обогащения:
1. в водной среде - а) обогащение на отсадочных машинах; б) концентрационных столах; в) сепараторах.
2. в воздушной среде – пневматическое обогащение;
3. обогащение в тяжелых жидкостях и суспензиях.
Отсадочные машины. В настоящее время используют два типа отсадочных машин – с неподвижным решетом (поршневые) и диафрагмовые.
Схема поршневой отсадочной машины изображена на рис.4.
Рис.4.
Схема поршневой отсадочной машины
Камера (1) машины имеет перегородку (2), не доходящую до дна камеры. Эта перегородка делит камеру на два сообщающихся между собой отделения – поршневое и концентрационное. В поршневом движется поршень (3), который получает возвратно-поступательное движение от эксцентрикового вала (4). Руда поступает на решето (5) концентрационного отделения. Камера заполняется водой. При движении поршня вниз в концентрационном отделении камеры создается восходящая струя воды, благодаря которой рудные частицы поднимаются, слой разрыхляется. При обратном движении поршня частицы руды падают и при падении расслаиваются – в нижнем слое (на решете) собираются частицы большей плотности, в верхнем – легкие частицы. Материал делится на два слоя – тяжелых и легких минералов. Слой тяжелых минералов при крупности обогащаемой руды меньше 4 мм разгружается под решето, величина отверстий которого должна быть больше размера тяжелых частиц. Легкая фракция (хвосты) под действием горизонтального потока воды разгружается через сливной порог камеры машины. При обогащении крупнокусковой руды концентрат остается на решете в виде естественной постели и разгружается через боковую или центральную разгрузочную щель в стенке корпуса машины. Диафрагмовые машины отличаются тем, что в них поршень заменен резиновой диафрагмой, движения которой создают вибрацию пульпы.
Концентрационный стол (рис. 5) - плоскость обычно ромбической формы, имеющая небольшой уклон перпендикулярно направлению движения. Приводной механизм сообщает столу возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости.
Дека (плоскость стола) движется дифференциально, т.е. имеет минимальную скорость в начале и максимальную в конце. В поперечном направлении деки подается струя воды. Деку делают из досок или алюминия, покрывают линолеумом, стеклопластиком, на которые набивают деревянные или резиновые рейки. У верхнего края деки размещается ящик для загрузки пульпы и желоб для воды.
1 – ящик
2 – дека
3 – приемный бункер
4 - приемный бункер
Рис.5.
Схема аппаратуры для гидравлической классификации твердых веществ
Пульпа поступает в ящик (1), расположенный на деке (2), и благодаря ее нажиму и возвратно-поступательному движению течет по ней. Рудные зерна на деке испытывают действие двух сил (рис.6) – силы гидравлического давления смывной воды (V2), направленной поперек деки, и силы инерции (V1), вызванной возвратно-поступательным движением деки и направленной вдоль деки стола. Зерна минералов силой трения удерживаются на поверхности деки и перемещаются вместе с ней от начала до конца хода стола. При быстром обратном ходе деки зерна отрываются от ее поверхности и скользят вперед. Зерна минералов большей плотности (концентрат) будут продвигаться вперед с большей скоростью, так как приобретаемая сила инерции у них больше, чем у зерен меньшей плотности. Сила смывной воды наоборот действует больше на зерна меньшей плотности (“хвосты”), поэтому они будут быстрее перемещаться в поперечном направлении деки. Таким образом, каждая частица в зависимости от плотности будет продвигаться по равнодействующей силе (3).
Концентрационные столы сотрясают для того, чтобы освободить зерна минерала от пустой породы и заставить их двигаться по направлению к соответствующим сборным корытам для концентрата.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 199.
