В.В. Ворончихина Специальные и комбинированные методы обогащения полезных ископаемых

Задачи изучения курса

Главная задача обогащения полезных ископаемых – рациональное использование минерально-сырьевых ресурсов, максимальное извлечение всех ценных компонентов из исходного сырья.

В связи с вовлечением в переработку труднообогатимых полезных ископаемых в технологических схемах обогатительных фабрик все чаще встречаются такие специфические методы, как сортировка, химическое обогащение, выщелачивание, обогащение по форме и упругости, комбинированные процессы и др.

Целью преподавания дисциплины является формирование у студентов знаний теории и практики специальных и комбинированных методов обогащения и умения использовать эти знания для практической деятельности.

Программа курса

Введение

Предмет и содержание курса. Роль и значение в народном хозяйстве. Классификация специальных и комбинированных методов обогащения.

1. Обогащение по смачиванию

Флотогравитация. Теоретические основы метода обогащения. Область применения. Практика использования. Схемы обогащения.

Обогащение на липких поверхностях. Сущность. Область применения.

Оборудование. Технико-экономические показатели.

2. Рудосортировка. Радиометрические методы обогащения

Общие сведения. Классификация способов. Оценка эффективности процесса. Технология сортировки полезных ископаемых.

Ручная и порционная сортировка полезных ископаемых. Покусковая сортировка. Способы формирования потоков. Способы облучения.

Аппаратура для покусковой сортировки полезных ископаемых. Техни-

ка безопасности при работе с сортирующей аппаратурой.

3. Обогащение на основе селективно направленного изменения кусков полезного ископаемого

Способы избирательного изменения размеров кусков компонентов.

Критические оценки избирательного изменения размеров компонентов. Декрипитационное и термохимическое разрушения. Изменение размеров частиц с помощью термообработки.

4. Комбинированные методы обогащения и переработки полезных ископаемых

Перевод ценного компонента в форму, удобную для дальнейшего ис-

пользования. Обогащение с использованием избирательного характера фазовых переходов компонентов полезного ископаемого. Общие сведения. Теоретические основы фазовых переходов полезного ископаемого и его компонентов.

Химическое обогащение руд. Практика применения технологии кучного, частного, автоклавного выщелачивания.

Доводка и переработка концентратов. Переработка промпродуктов обогащения с разложением основного ценного минерала.

5. Бактериальное выщелачивание

Бактериальное выщелачивание. Теоретические основы применения микроорганизмов для выщелачивания металлов. Интенсификация процессов перевода твердой фазы в раствор.

Технология бактериально-химического выщелачивания цветных металлов из отвалов и куч.

Технология подземного бактериально-химического выщелачивания.

Введение

Предмет и содержание курса. Основные представления о специальных и комбинированных методах обогащения полезных ископаемых, область их применения, роль и значение в переработке минерального сырья.

Классификация специальных методов обогащения и комбинированных процессов. Краткая история и основные направления развития специальных методов обогащения [1, с.3].

Вопросы для самопроверки:

1. Какие схемы обогащения принято называть комбинированными?

2.Назовите процессы обогащения, которые называют специальными.

3.Дайте классификацию специальных и комбинированных методов обогащения.

4.Какие специальные методы возникли первыми и в чем причина их возникновения?

1. Обогащение по смачиванию

Флотогравитация. Теоретические основы метода. Область применения флотогравитации. Оборудование. Практика использования процесса. Схемы обогащения. Основные реагенты, используемые в процессе флотогравитации. Технико-экономические показатели про-

цесса [2, с.273-283].

Обогащение на липких поверхностях. Сущность и теоретические основы метода. Область применения. Оборудование. Характеристика липких составов и требования к ним. Технико-экономические показа-

тели [2, с.281-284].

Вопросы для самопроверки:

1. Запишите уравнение Валентинера.

2.Покажите связь уравнения Валентинера и уравнения Ребиндера.

3.Перечислите факторы, которые оказывают влияние на процесс пленочной флотации.

4.Отметьте основные свойства, которыми должен обладать аполярный реагент при пленочной флотации.

5.Назовите основные аппараты, применяемые для осуществления процесса флотогравитации.

6.Как осуществляется контакт с воздушной фазой?

7.На каких свойствах основано обогащение на жировых поверхностях?

8.Состав жирового покрытия и его влияние на прочность удержания частиц.

9.Как называются аппараты для проведения жирового процесса? Их классификация.

10.Укажите область применения жирового процесса обогащения. 11.Как выделяют концентрат при жировом процессе обогащения?

2. Сортировка руд

Ручная сортировка по внешним признакам. Сущность метода. Область применения. Оборудование рабочих мест, производительность процессов. Технико-экономические показатели [1, с.29-35].

Радиометрическое обогащение. Общая характеристика метода. Использование метода радиометрического обогащения для предварительного разделения полезных ископаемых на отдельные технологические типы, для предварительного обогащения крупнокускового материала, для получения крупнокусковых концентратов и для доводки концентратов. Основные факторы, влияющие на показатели радиометрического обогащения [1, с.7-29, 36-62].

Радиометрическое обогащение радиоактивных руд. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных полезных ископаемых. Общие принципы и классификация методов. Характеристика методов: электронный, гамма-абсорбционный, рентгенолюминесцентный, фотометрический и другие. Область их применения. Оборудование и установки. Практика использования методов. Вопросы техники безопасности и охраны труда. Технико-экономические показатели процессов[1, с.63-79].

Вопросы для самопроверки:

1. Где применяется ручная сортировка полезных ископаемых? Ее преимущества и недостатки?

2.Как оборудуются рабочие места при ручной сортировке?

3.Запишите показатель ручной сортировки.

1. Почему сортировку руд правильнее называть радиометрическим обогащением?

2.Какие виды излучений применяются при сортировке руд?

3.Назовите виды покусковой подачи материала в место определения сорта куска.

4.Нарисуйте схемы детерминированной подачи кусков. Область применения этих схем?

5.Нарисуйте схемы статистической покусковой подачи материала в место определения сорта куска.

10.Перечислите устройства для разделения кусков по сортам. 11.Назовите область применения радиометрического обогащения. 12.Дайте характеристику гамма-абсорбционному методу обогащения.

3.Обогащение минералов по форме, различию в трении, упругости, термическое обогащение, декрипитация

Сущность каждого метода. Их общая характеристика. Применяемая аппаратура. Область применения каждого метода и практика использования. Технико-экономические показатели [1, с.138-143].

Вопросы для самопроверки:

1. Назовите полезные ископаемые, которые могут обогащаться по трению.

2.Какие полезные ископаемые могут обогащаться по форме?

3.Что такое декрипитация? Какие руды можно обогащать таким способом?

4. Нарисуйте схему сепараторов для обогащения по твердости и упругости.

4. Комбинированные методы обогащения и переработки полезных ископаемых

Химическое обогащение руд. Теоретические основы селективного растворения минералов. Современные теории растворимости. Механизм растворения минералов, кинетика процессов растворения минералов.

Термодинамические и кинетические предпосылки избирательного выщелачивания и разложения минералов [1, с.152-162; 4, с.52-56].

Методы и схемы обогащения руд, основанные на селективном выщелачивании или разложении минералов. Кислотное выщелачивание, щелочное выщелачивание. Выщелачивание карбонатов, силикатов и алюмосиликатов. Выщелачивание фосфатов и утилизация фосфора. Выщелачивание ценных минералов. Экономика химического обогащения [4, с.37-130].

Термохимические методы избирательного разложения и превращения минералов в обогащении руд. Обжиг карбонатных руд с последующим удалением известковой суспензии. Термохимическая обработка железных и других руд механическим обогащением [4, с.137-

149].

Доводка и переработка концентратов. Гидрометаллургическая, пирометаллургическая, пирогидрометаллургическая. Переработка коллективных флотационных концентратов. Переработка медноцинковых концентратов. Сульфитизирующий обжиг и выщелачивание. Автоклавный процесс. Переработка медно-свинцово-цинковых концентратов. Хлоридо-возгонка. Гидрометаллургический процесс. Переработка свинцово-цинковых концентратов. Пирометаллургический процесс. Автоклавный процесс. Переработка цинковых, медномолибденовых, ртутно-сурьмяных, кальцитшеелитовых, бедных ниобиевых концентратов [1, с.167-186].

Переработка промпродуктов обогащения с разложением основного ценного минерала. Выщелачивание ценных элементов, осаждение химических концентратов, экстракция и сорбция ценных элементов из растворов и пульп. Переработка полиметаллических и молибденовых промпродуктов [1, с.182-197].

Вопросы для самопроверки:

1. В каких случаях применяется химическое обогащение руд?

2.Приведите пример химического обогащения полезного ископаемого, протекающего по реакциям обмена и вытеснения.

3.Запишите уравнения кинематики процесса растворения металлов, протекающих по окислительно-восстановительным реакциям.

4.Какие полезные ископаемые растворяют, используя реакции комплексообразования? Приведите примеры этих реакций.

5.Запишите реакции, протекающие при обжиге карбонатных руд.

6.Кучное выщелачивание. Приведите пример технологии кучного выщелачивания медных руд.

7.Назначение цементаторов и принцип их действия.

8.Чем отличается технология чанового выщелачивания от кучного выщелачивания? Назовите виды чанов.

9.Автоклавное выщелачивание. Расскажите о процессе выщелачивания на примере выщелачивания вольфрама.

10.Запишите реакцию перевода вольфрама в раствор.

11.Вычертите схему получения глиноземов из бокситов.

5. Бактериальное выщелачивание цветных и редких металлов

Использование микроорганизмов в промышленности для выщелачивания цветных и редких металлов из руд, для выщелачивания марганцевых руд и шламов [4, с.255-282].

Теоретические основы применения микроорганизмов при выщелачивании металлов. Факторы, влияющие на жизнедеятельность и активность тионовых микроорганизмов. Взаимодействие тионовых бактерий с поверхностью сульфидных минералов при выщелачивании. Физические, химические и биологические методы интенсификации деятельности бактерий [5, с.9-41].

Технология бактериально-химического выщелачивания цветных металлов из отвалов и куч. Подготовка и устройство куч и отвалов для бактериально-химического выщелачивания. Способ орошения отвалов и куч. Циркуляция растворов. Практика выщелачивания меди из отвалов и куч. Кучное выщелачивание золота и урана [1, с.179-185].

Технология подземного бактериально-химического выщелачивания меди и урана. Технология чанового процесса бактериального выщелачивания мышьяка из упорных мышьякосодержащих концентратов. Подготовка, переработка, регенерация бактериальных растворов и их использование. Технология чанового процесса бактериального выщелачивания коллективных концентратов цветных металлов [5, с.58-

102].

Схемы переработки золотомышьяковистых концентратов с применением бактериального выщелачивания и цианирования.

Применение гетеротропных микроорганизмов для выщелачивания и осаждения золота.

Обогащение низкосортных бокситов с помощью силикатных бактерий.

Экономика бактериального выщелачивания [5, с.112-180].

Вопросы для самопроверки:

1. Какие микроорганизмы используются в промышленности для перевода железа в раствор?

2.Напишите уравнение реакций окисления и растворения сульфидов меди и продуктов их разложения с помощью микроорганизмов. Укажите тип этих микроорганизмов.

3.Напишите уравнение реакций разложения молебденита бактериями.

4.Назовите факторы, влияющие на жизнедеятельность и активность тионовых микроорганизмов.

5.Перечислите основные типы микроорганизмов, которые применяются на практике для разложения металлов.

6.Какие методы используют для интенсификации деятельности бактерий при выщелачивании металлов?

7.Приведите примеры практического применения технологии бакте- риально-химического выщелачивания.

8.Укажите, какие преимущества имеет подземное выщелачивание ме ди и урана.

9.Какие полезные ископаемые выщелачивают при помощи бактерий?

10.Как осуществляется регенерация бактериальных растворов?

11.Приведите пример использования гетеротропных бактерий для осаждения золота.

Контрольное задание

Студент выполняет контрольное задание по варианту, соответствующему последней цифре его шифра.

В целях разработки конкретных условий обогащения сырья необходимо по литературным источникам выбрать современную схему технологического процесса. Описать условия, при которых возможно оптимальное проведение процесса обогащения. Назвать оборудование, на котором будет осуществляться этот процесс.

Задание 1. Приведите технологическую схему обогащения указанной руды или черновых концентратов.

Вариант 1. Слюда с ярко выраженной пластинчатой формой. Вариант 2. Сильвинитовая руда, трехкомпонентная. Вариант 3. Тонкодисперсный халькопиритовый концентрат. Вариант 4. Бедная урановая руда.

Вариант 5. Металлоколлоидная медно-цинковая руда. Вариант 6. Труднообогатимые серные руды. Вариант 7. Черновой пирохлоровый концентрат.

Вариант 8. Вольфрамовые руды с невысоким содержанием полезного компонента.

Вариант 9. Медно-цинковая руда, мелковкрапленная, окисленная. Вариант 10. Тонкодисперсный коллективный концентрат меди, цинка,

кадмия и свинца.

Задание 2. Опишите принцип работы и схему устройства для покусковой подачи материала в радиометрических сепараторах.

Вариант 1. Вращающийся барабан с лунками. Вариант 2. Вибропитатель с согласующим конусом. Вариант 3. Профилированный вибропитатель. Вариант 4. Карусельное колесо.

Вариант 5. Согласующий диск и ленточный конвейер.

Вариант 6.Статистическое формирование плоскокусковой подачи. Вариант 7. Элеваторное колесо со стабилизацией движения частиц по-

током воздуха.

Вариант 8. Вращающийся барабан с удержанием частиц под действи ем напряжения.

Вариант 9. Вибропитатель со струйным конвейером.

Вариант 10. Четырехканальный согласующий конус и ленточный конвейер.

Задание 3. По данным фракционного анализа определить показатель контрастности руды и оценить ее обогатимость.