Ásványok dúsítása - az ásványi nyersanyagok elsődleges feldolgozására szolgáló módszerek és eljárások összessége, azzal a céllal, hogy az összes értékes ásványt elválasztsák a hulladékkőzettől, valamint az értékes ásványok kölcsönös elkülönítését.
A dúsítás során kereskedelmi végtermékek ( azbeszt , grafit stb.) és további vegyi vagy kohászati feldolgozásra alkalmas koncentrátumok is előállíthatók. A dúsítás a legfontosabb köztes kapcsolat az ásványi anyagok kitermelése és a kitermelt anyagok felhasználása között. A dúsítás elmélete az ásványok tulajdonságainak és kölcsönhatásainak elemzésén alapul az elválasztási folyamatokban - ásványlurgiában .
A dúsítás lehetővé teszi az értékes komponensek koncentrációjának jelentős növelését. A fontos színesfémek - réz , ólom , cink - tartalma az ércekben 0,3-2%, koncentrátumaikban pedig 20-70%. A molibdén koncentrációja 0,1-0,05% -ról 47-50% -ra nő, a wolfram - 0,1-0,2% -ról 45-65% -ra, a szén hamutartalma 25-35% -ról 2-15% -ra csökken. A dúsítás feladata az ásványi anyagok ( arzén , kén , szilícium stb.) káros szennyeződéseinek eltávolítása is. A dúsítási eljárások során az értékes komponensek koncentrátumba történő extrakciója 60-95%.
Azok a feldolgozási műveletek, amelyeknek a kőzettömeget a sűrítő üzemben alávetik, a következőkre oszlanak: fő (valójában koncentráló); előkészítő és kisegítő.
Minden létező dúsítási módszer az ásvány egyes összetevőinek fizikai vagy fizikai-kémiai tulajdonságaiban mutatkozó különbségeken alapul. Vannak például gravitációs , mágneses , elektromos , flotációs , bakteriális és egyéb dúsítási módszerek.
Az ásványi anyagok előzetes dúsítása lehetővé teszi:
Az ásványi anyagok feldolgozását a feldolgozó üzemekben végzik , amelyek ma erősen gépesített, összetett technológiai folyamatokkal rendelkező vállalkozások.
Az ásványok feldolgozóüzemekben történő feldolgozása egy sor egymást követő műveletet foglal magában, amelyek eredményeként a hasznos komponensek elválasztása a szennyeződésektől valósul meg. Céljuk szerint az ásványok feldolgozásának folyamatait előkészítő, fő (dúsítás) és kiegészítő (végső) folyamatokra osztják.
Az előkészítési folyamatok célja az ásványt alkotó hasznos komponensek (ásványok) szemcséinek felnyitása vagy kinyitása, valamint az azt követő dúsítási eljárások technológiai követelményeinek megfelelő méretosztályokba osztása. Az előkészítő folyamatok közé tartozik a zúzás, őrlés, szitálás és osztályozás.
Zúzás és őrlésA zúzás és őrlés az ásványi nyersanyagok (ásványok) darabjainak megsemmisítésének és méretének csökkentésének folyamata külső mechanikai, termikus, elektromos erők hatására, amelyek célja a szilárd test részecskéit összekötő belső kohéziós erők leküzdése.
A folyamat fizikája szerint nincs alapvető különbség a zúzás és az őrlés között. Hagyományosan úgy gondolják, hogy zúzáskor 5 mm -nél nagyobb részecskéket kapunk , zúzáskor pedig 5 mm - nél kisebb részecskéket . A legnagyobb szemcsék mérete, amelyekre az ásványt a dúsítási előkészítés során aprítani vagy őrölni kell, az ásványt alkotó fő összetevők zárványainak méretétől és a berendezés műszaki képességeitől függ. amelyet a zúzott (zúzott) termék feldolgozásának következő műveleteként végre kell hajtani .
Hasznos komponensek szemcséinek kinyitása - a növekedések zúzása és (és) őrlése addig, amíg egy hasznos komponens szemcséi teljesen felszabadulnak, és egy hasznos komponens szemcséiből és hulladékkőzetből (keverék) mechanikus keveréket nem kapunk. A hasznos komponensek szemcséinek felnyitása - a növekedések zúzása és (és) őrlése, amíg a hasznos komponens felületének egy része felszabadul, amely hozzáférést biztosít a reagenshez.
Az aprítás speciális zúzóberendezéseken történik . A zúzás a szilárd anyagok megsemmisítésének folyamata a darabok méretének adott finomságra való csökkentésével, külső erők hatására, amelyek legyőzik a szilárd anyag részecskéit megkötő belső kohéziós erőket. A zúzott anyagok őrlését speciális malomban (általában golyós vagy rúd ) végzik .
Szűrés és osztályozásSzűréssel és osztályozással az ásványt különböző méretű- méretosztályú termékekre különítik el . A szűrést úgy végezzük, hogy az ásványt szitán és kalibrált lyukakkal ellátott szitán kisméretű (szita alatti) és nagy (szitán felüli) termékké szűrik. A szitálást az ásványok méret szerinti szétválasztására használják szitáló (szita) felületeken, millimétertől több száz milliméterig terjedő lyukmérettel.
A szűrést speciális gépek - sziták végzik .
Az anyag méret szerinti osztályozása vizes vagy levegős környezetben történik, és a különböző méretű részecskék ülepedési sebességének különbségein alapul. A nagy részecskék gyorsabban ülepednek és koncentrálódnak az osztályozó alsó részében, a kis részecskék lassabban ülepednek ki, és víz- vagy levegőáramlással kerülnek ki a készülékből. Az osztályozás során nyert nagytermékeket homoknak, a kistermékeket drénnek (hidraulikus osztályozással) vagy finomterméknek (pneumatikus osztályozással) nevezzük. Az osztályozás a kis és vékony termékek 1 mm-nél nem nagyobb szemcseméret szerinti elkülönítésére szolgál.
A fő dúsítási eljárások célja egy vagy több hasznos komponens elkülönítése az eredeti ásványi nyersanyagoktól. A nyersanyag a dúsítási folyamat során a megfelelő termékekre - koncentrátum(ok)ra, ipari termékekre és végső zagyra – szétválasztásra kerül. A dúsítási eljárások során a hasznos komponens ásványai és a hulladékkőzet közötti különbségeket használják fel sűrűségben, mágneses szuszceptibilitásban , nedvesíthetőségben , elektromos vezetőképességben , méretben, szemcsealakban, kémiai tulajdonságokban stb.
Az ásványszemcsék sűrűségbeli különbségeit az ásványok gravitációs módszerrel történő dúsításánál használják fel . Széles körben használják szén , ércek és nem fémes nyersanyagok dúsítására.
Az ásványok mágneses dúsítása a mágneses térnek az eltérő mágneses érzékenységű ásványi részecskékre gyakorolt egyenlőtlen hatásán és a kényszerítő erőn alapul . Mágneses módszer, mágneses szeparátorok használatával vas , mangán , titán , volfrám és más ércek dúsítása. Ezenkívül ez a módszer izolálja a vastartalmú szennyeződéseket grafitból , talkumból és más ásványokból, és magnetitszuszpenziók regenerálására használják .
A komponensek vízzel való nedvesíthetőségének különbségeit az ásványi anyagok flotációs módszerrel történő dúsításában használják fel . A flotációs módszer sajátossága a nedvesség darabos szabályozásának és a nagyon vékony ásványszemcsék szétválasztásának lehetősége. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően a flotációs módszer az egyik legsokoldalúbb, sokféle finom eloszlású ásvány dúsítására szolgál.
A komponensek nedvesíthetőségében mutatkozó különbségeket számos speciális eljárásban is alkalmazzák hidrofób ásványok dúsítására - olajagglomerációban , olajgranulálásban , polimer (latex) és olajflokkulációban .
Azok az ásványok, amelyek összetevőinek elektromos vezetőképessége eltérő, vagy bizonyos tényezők hatására különböző nagyságú és előjelű elektromos töltéseket képesek felvenni, elektromos elválasztási módszerrel dúsíthatók . Ilyen ásványok az apatit , volfrám , ón és más ércek.
A finomsági dúsítást olyan esetekben alkalmazzák, amikor a hasznos komponenseket nagyobb vagy éppen ellenkezőleg, kisebb szemcsék képviselik a kopott kőzet szemcséihez képest. A helytartókban a hasznos komponensek kis részecskék formájában vannak, így a nagy osztályok szétválasztása lehetővé teszi, hogy megszabaduljon a kőzetszennyeződések jelentős részétől.
A szemcseforma és a súrlódási együttható különbségei lehetővé teszik a csillám vagy rostos azbeszt aggregátumok lapos, pikkelyes részecskéinek a lekerekített alakú kőzetszemcséktől való elkülönítését. Ferde sík mentén haladva a rostos és lapos részecskék elcsúsznak, és lekerekített szemcsék gördülnek le. A gördülési súrlódási tényező mindig kisebb, mint a csúszósúrlódási tényező, így a lapos és lekerekített részecskék egy ferde síkban, különböző sebességgel és különböző pályákon mozognak, ami megteremti a feltételeket az elválasztásukhoz.
A komponensek optikai tulajdonságainak különbségeit az ásványok fotometriás elválasztási módszerrel történő dúsításánál hasznosítják . Ezt a módszert a különböző színű és fényű szemcsék mechanikus szétválasztására használják (például a gyémántszemcsék elkülönítésére a hulladékkőszemcséktől).
A hasznos komponens ásványainak és a meddőkőzetnek a tapadási és szorpciós tulajdonságaiban mutatkozó különbségek hátterében állnak az aranydúsítás és a gyémántok ragasztóanyag-dúsításának adhezív és szorpciós módszerei ( a módszerek a speciális dúsítási módszerekhez tartoznak).
Az ásványi anyagok összetevőinek különböző tulajdonságai a kémiai reagensekkel, baktériumokkal és (vagy) metabolitjaikkal való kölcsönhatásban meghatározzák számos ásvány (arany, réz, nikkel) kémiai és bakteriális kioldódásának működési elvét .
Az ásványok eltérő oldhatósága alapozza meg a modern komplex (kombinált) „extrakció-dúsítás” típusú folyamatokat (sók fúrásos feloldása az oldat további bepárlásával).
Az egyik vagy másik dúsítási mód alkalmazása az ásványi anyagok ásványi összetételétől, az elválasztott komponensek fizikai és kémiai tulajdonságaitól függ.
Az ásványi feldolgozási sémák végső műveletei általában a páratartalom normál szintre történő csökkentésére, valamint a feldolgozó üzemben keringő vizek regenerálására irányulnak .
A fő végső műveletek a pép sűrítése , dehidratálása és a dúsító termékek szárítása. A víztelenítési módszer megválasztása a víztelenítendő anyag jellemzőitől (kezdeti nedvességtartalom, szemcseméret-eloszlás és ásványtani összetétel) és a végső nedvességigénytől függ. Gyakran nehéz egy lépésben elérni a szükséges végső nedvességet, ezért a gyakorlatban egyes dúsító termékeknél a dehidratálási műveleteket többféleképpen, több lépcsőben alkalmazzák.
A dúsító termékek víztelenítésére a vízelvezetés ( sziták , liftek), centrifugálás (szűrés, ülepítés és kombinált centrifugák), sűrítés (sűrítők, hidrociklonok), szűrés ( vákuumszűrők , szűrőprések ) és termikus szárítás módszereit alkalmazzák.
A technológiai folyamatok mellett a feldolgozó üzem normális működéséhez termelési szolgáltatási folyamatokat kell biztosítani: ásványok és feldolgozási termékeik műhelyen belüli szállítása, a gyár ellátása vízzel, villamos energiával, hővel, az alapanyagok technológiai minőségellenőrzése, ill. feldolgozott termékek.
A dúsítást szolgáló környezet típusától függően a dúsítás megkülönböztethető:
A gravitációs dúsítási módszerek a vízben vagy levegőben lévő kőzetdarabok sűrűségének, méretének és sebességének különbségén alapulnak. Nehéz közegben történő leválasztáskor az elválasztott komponensek sűrűségkülönbsége elsődleges fontosságú.
A legkisebb részecskék dúsítására a flotációs módszert alkalmazzák , amely az összetevők felületi tulajdonságainak különbségén alapul (szelektív nedvesíthetőség vízzel, ásványi részecskék tapadása a légbuborékokhoz).
A dúsítás eredményeként az ásvány több termékre oszlik: koncentrátum (egy vagy több) és hulladék. Ezenkívül a dúsítási folyamat során köztes termékek is nyerhetők.
A koncentrátumok olyan dúsító termékek, amelyekben az értékes komponensek fő mennyisége koncentrálódik. A koncentrátumokat a dúsított anyaghoz képest lényegesen magasabb hasznos komponens-tartalom, valamint alacsonyabb hulladékkő- és káros szennyeződés-tartalom jellemzi. Ezt követően a koncentrátumokat további feldolgozásra küldik. A vas- és színesfémércek agglomerálhatók , vagy közvetlenül a pirometallurgiai folyamatba juttathatók [1] .
A hulladékok a dúsítás olyan alacsony értékes komponens tartalmú végtermékei, amelyek további kinyerése műszakilag lehetetlen és/vagy gazdaságilag nem célszerű. (Ez a kifejezés megegyezik a korábban használt zagy kifejezéssel , de nem a zagy kifejezéssel , amely a hulladéktól eltérően egyetlen dúsítási művelet kimerült termékére utal).
A köztes termékek (középtermékek) a hasznos komponensek nyitott szemcséivel és a hulladékkőzetekkel összenövések mechanikus keveréke. Az intermediereket a koncentrátumokhoz képest alacsonyabb hasznos komponens-tartalom, a hulladékhoz képest pedig magasabb hasznos komponens-tartalom jellemzi.
Az ásványi anyagok és dúsító termékek minőségét az értékes komponens, a szennyeződések, a kapcsolódó elemek tartalma és kivonata, valamint a nedvességtartalom és finomság határozza meg.
Az ásványok ideális dúsítása (ideális szétválasztás) alatt az ásványkeverék komponensekre való szétválasztásának folyamatát értjük, amelynek során az egyes termékek nem tömődnek el tőle idegen részecskékkel. Az ideális ásványi anyag feldolgozás hatékonysága bármilyen kritérium mellett 100%.
A részleges dúsítás egy külön ásványi méretosztály dúsítása, vagy a szennyező szennyeződések legkönnyebben elválasztható részének leválasztása a végtermékről annak érdekében, hogy egy hasznos komponens koncentrációja növekedjen benne. Használják például a nem osztályozott termikus szén hamutartalmának csökkentésére egy nagy osztály elválasztásával és dúsításával a keletkező koncentrátum további keverésével és finom, dúsítatlan szitákkal.
A dúsítás során ásványi anyag veszteség alatt a dúsításra alkalmas hasznos komponens azon mennyiségét értjük, amely a dúsítási hulladékkal az eljárás tökéletlenségei vagy a technológiai rend megsértése miatt elveszik.
Meghatározták a különféle technológiai folyamatokhoz, különösen a széndúsításhoz szükséges dúsító termékek interkontaminációjának megengedett normáit. Az ásványi veszteségek megengedett százalékát a dúsító termékek mérlegéből kivonják az eltérések fedezésére, figyelembe véve a nedvesség tömegét, az ásványok füstgázzal történő eltávolítását a szárítókból és a mechanikai veszteségeket.
Az ásványi feldolgozás határa a feldolgozógépben hatékonyan dúsított ércszemcsék legkisebb és legnagyobb mérete, szén.
A dúsítás mélysége a dúsítandó anyag finomságának alsó határa.
A szén dúsításakor technológiai sémákat alkalmaznak dúsítási határértékekkel 13; 6; egy; 0,5 és 0 mm. Ennek megfelelően megkülönböztetünk 0-13 vagy 0-6 mm szemcseméretű dúsítatlan szitákat, illetve 0-1 vagy 0-0,5 mm szemcseméretű iszapot . A 0 mm-es dúsítási határ azt jelenti, hogy minden méretosztályra vonatkozik a dúsítás.
1952 óta rendeznek Nemzetközi Ásványfeldolgozási Kongresszusokat. Az alábbiakban felsoroljuk őket [2] .
| Kongresszus | Év | Elhelyezkedés |
|---|---|---|
| én | 1952 | London |
| II | 1953 | Párizs |
| III | 1954 | Goslar |
| IV | 1955 | Stockholm |
| V | 1960 | London |
| VI | 1963 | Caen |
| VII | 1964 | New York |
| VIII | 1968 | Leningrád |
| IX | 1970 | Prága |
| x | 1973 | London |
| XI | 1975 | Cagliari |
| XII | 1975 | Sao Paulo |
| XIII | 1979 | Varsó |
| XIV | 1982 | Toronto |
| XV | 1985 | Caen |
| XVI | 1988 | Stockholm |
| A XVII | 1991 | Drezda |
| XVIII | 1993 | Sydney |
| XIX | 1995 | San Francisco |
| XX | 1997 | Aachen |
| XXI | 2000 | Róma |
| XXII | 2003 | Fokváros |
| XXIII | 2006 | Isztambul |
| XXIV | 2008 | Peking |
| XXV | 2010 | Brisbane |
| XXVI | 2012 | Delhi |
| XXVII | 2014 | Santiago |
| XXVIII | 2016 | Quebec |
| XXIX | 2018 | Moszkva [3] |