» » Техника обогащения руд
15.05.2015

Для удовлетворения все возрастающей потребности человеческого общества в металлах и минеральном сырье приходится перерабатывать ежегодно сотни миллионов тонн горной массы. Количество перерабатываемых руд возрастает в большей прогрессии, чем количество добываемых металлов: богатые металлом руды выработаны, а вновь открывают их довольно редко; поэтому приходится перерабатывать все более и более бедные руды. Если в 1927 г. Лениногорская (Риддерская) фабрика перерабатывала руды с содержанием около 15% Pb и 25% Zn, то в 1955 г. содержание в этих рудах составляло 1,5% Pb и около 2,8% Zn. Аналогично и в других странах; например в США в 1890 г. из одной тонны руды извлекали 40 кг меди, а в данное время перерабатывают руды с извлечением около 5 кг/т. То же самое можно сказать о рудах других полезных ископаемых.
Добытое полезное ископаемое обычно подвергают механической обработке или обогащению с целью более или менее полного разделения его на составляющие минеральные компоненты или их группы.
Продукты обогащения, в которых концентрируются ценные минералы, называются концентратами, а бесполезная пустая порода — хвостами или отходами. Концентраты получают название от преобладающего в них ценного компонента, например медные, свинцовые, цинковые и т. д. Если концентраты содержат несколько ценных компонентов примерно в одинаковом количестве, то они называются коллективными, например медно-свинцовыми, медно-цинковыми и т. д.
Поступающее на обогащение полезное ископаемое называют исходным продуктом или питанием. Питание часто обозначают буквой F; количество или выход концентратов выражают в процентах от питания (питание принимают за 100 %) и обозначают буквой γ с соответствующим значком, например γ1, γ2, γ3 или γPb, γZn, γCu; выход хвостов обозначают буквой τ.
Очевидно; F = γ + τ или F = + γ1 + γ2 + γ3 + τ.
Содержание каждого элемента в продуктах выражают в весовых процентах и обозначают; α — содержание в питании; β — содержание в концентратах с соответствующим значком — βPb, βZn и т.д.
Содержание элемента в хвостах υ или υPb, υZn и т.д. Очевидно: Fα = γβ + τυ или 100α = γβ + τυ.
Отношение веса извлеченного в продукт элемента (или минерала) к весу его в питании, выраженное в процентах, называют извлечением и обозначают знаком — ε.
Степень сокращения Кс — отношение веса питания к весу концентрата, %:
Кс = F/γ.

Степень обогащения — Ko — отношение содержания элемента в концентрате к содержанию его в питании:
Ко = β÷α.

В практике обогащения приходится вычислять извлечение, имея результаты химического анализа продуктов обогащения, т. е. зная α, β и υ:
Техника обогащения руд

В пределе ε = 100%; теоретически возможное максимальное βмакс определяется содержанием его в чистом минерале. Например, чистый свинцовый концентрат из галенита может содержать свинца не более 86,6%; медный концентрат из руд с халькопиритом не больше 34,6% меди и т. д.
ε и β — основные показатели эффективности обогащения и в известной мере противоположны друг другу. Обычно с увеличением ε в конце процесса обогащения β понижается и наоборот.
Если в процессе обогащения получают два концентрата, то эффективность обогащения тем выше, чем выше сумма извлечений, например εPb+εZn, если εPb — извлечение свинца в свинцовые концентраты, εZn — извлечение цинка в цинковые концентраты.
Механическое обогащение обеспечивает;
1) комплексное использование полезного ископаемого при выделении ценных компонентов в отдельные, пригодные для дальнейшей металлургической или иной переработки концентраты;
2) удешевление стоимости последующих металлургических операций и себестоимости конечного продукта;
3) обеспечение возможности переработки бедных руд, т. е. расширение запасов полезных ископаемых: запасы руд возрастают в геометрической прогрессии при снижении содержания в них металла.
Механическое обогащение — это совокупность операций, которым подвергается полезное ископаемое с момента добычи его на руднике до момента выдачи с фабрики конечных продуктов. Поэтому общее представление о технике обогащения можно получить, рассмотрев основные операции обогащения и процессы обогащения различных ископаемых.
Развитие процессов обогащения не только расширяет запасы минерального сырья и возможности его комплексного использования, но и вызывает изменение и развитие последующих технологических процессов, которым подвергаются продукты обогащения, в частности, металлургических процессов, так как при создании или изменении металлургических процессов используются особенности получаемых при обогащении концентратов. Так, при развитии флотационного обогащения медных руд металлургам пришлось перерабатывать мелкозернистые сыпучие и богатые концентраты, мало пригодные для переработки в шахтных печах, поэтому получили развитие отражательные печи, возникла плавка во взвешенном состоянии и т. д. Для переработки богатых свинцовых концентратов развилась реакционная плавка в новом конструктивном оформлении — в коротких барабанных печах, процесс агломерации с просасыванием воздуха снизу вверх, а также появились попытки создать процесс переработки электролизом в расплавленных средах и т. д.
Развитие процессов обогащения железных руд с получением богатых тонкозернистых концентратов вызвало расширение процессов плавки агломерированных материалов и проч.
Эффективность существующих процессов получения металлов тем выше, чем богаче концентраты, выдаваемые обогатительными фибриками. Ho получение богатых концентратов всегда связано с некоторыми повышенными потерями металлов как в разноименных концентратах, так и в хвостах, или с улучшением одних концентратов за счет некоторого ухудшения других. Например, почти на каждой обогатительной фабрике можно получать цинковые концентраты с содержанием цинка в пределах 54—60% в зависимости от вида цинковой обманки и содержания в ней железа. Этого можно достичь как селективной флотацией руды или коллективных концентратов, так и в результате выделения свинца, меди и пирита из полученных цинковых концентратов различными методами (обезмеживание или обессвинцовывание цинковых концентратов). При этом наряду с богатым цинковым концентратом получают продукт с высоким содержанием меди, свинца, цинка и железа — своего рода коллективный концентрат или промпродукт. При присоединении этого продукта к медным концентратам повышается извлечение меди, но ухудшается качество медного концентрата, возрастают потери цинка за счет содержания в этом коллективном концентрате цинка.
Можно также провести обесцинкование свинцовых или медных концентратов, получив богатые свинцовые или медные концентраты и продукт с некондиционным содержанием цинка и повышенным содержанием меди и свинца. Если этот продукт присоединить к цинковым концентратам, то понизится их качество, но повысится извлечение цинка при обогащении.
При получении оловянных, вольфрамовых и других концентратов, наряду с богатыми, получаются некондиционные — относительно бедные продукты, в которых теряется часть металла и которые в конечном итоге идут в отвал.
Такое состояние обогащения требует развития новых металлургических процессов для переработки относительно бедных коллективных концентратов или коллективных промпродуктов. Например, необходимы процессы для переработки -таких продуктов, как 5—8% Cu, 15—25% Zn, 18—25% Fe или 10—15% Pb, 3—7% Cu, 10—20% Zn, 10—25% Fe. Такие продукты целесообразно выделять при флотации труднообогатимых медно-цинковых и полиметаллических руд, выдавая основную часть металла в виде богатых концентратов, обеспечивающих высокое извлечение металла при металлургическом переделе. Несколько более бедные промпродукты могут быть выделены из хвостов, полученных на действующих фабриках. Аналогично может быть обеспечено дополнительное извлечение олова, вольфрама, молибдена и других металлов в бедные продукты, например содержащие 3—15% одного из указанных металлов.
Развитие процессов переработки указанных продуктов дало бы возможность резко изменить схемы обогащения, удешевить стоимость обогащения и повысить извлечение металлов, особенно для таких труднообогатимых руд, как медно-цинковые руды из зоны цементации или очень тонко вкрапленные медно-цинковые и полиметаллические руды. Новые процессы необходимы для переработки и пиритных концентратов, чтобы использовать остаток в них меди, свинца, цинка, золота и рассеянных металлов вместе с серой и железом. Все обогатительные фабрики могут выдавать пиритные концентраты с содержанием серы не ниже 48—50%, что обеспечит получение кондиционных по железу огарков.
Развитие процессов обогащения упростило металлургические переделы; дальнейшее развитие металлургических процессов может значительно упростить схемы и процессы обогащения, сведя во многих случаях их роль к получению коллективных концентратов при максимальном извлечении ценных компонентов из исходного сырья.