Принципи збагачення сировини

Важливе техніко-економічне значення в раціональній переробці сировини має використання концентрованого сировини, збагаченого корисними компонентами. Застосування концентрованого сировини знижує вартість подальшої хімічної переробки і, отже, вартість продукту виробництва і підвищує його якість. Така сировина сприяє інтенсифікації технологічного процесу і економії палива. Витрати на транспортування сировини до місця переробки знижуються пропорциональ-но концентрації цінних компонентів. Можливість отримання Концентрованого сировини безпосередньо пов'язана зі значитель-ним розширенням сировинних запасів, так як дозволяє економіч-но переробляти бідні руди.

Концентрований сировину отримують його збагаченням, під яким розуміють сукупність процесів первинної (механічного-ської) обробки мінеральної сировини, що мають на меті відділення всіх корисних мінералів (концентрату) від порожньої породи. До про-чення також відносяться процеси взаємного поділу поліз-них мінералів. У процесі збагачення відокремлюють цінні компо-ненти від домішок, використовуючи відмінності в їх фізичних, фізико-хімічних і хімічних властивостях, а також поділяють на компо-ненти складні суміші, поліметалічні руди. Методи збагачені-ня різноманітні і принципово різні для твердого, жид-кого і газоподібного сировини.

Тверде мінеральну сировину входить до складу гірських порід у вигляді мінералів, що представляють собою фізично відокремлені речовини або суміші речовин. Гірську породу попередньо через дрібнішають, щоб порушити зв'язок між кристалами або зернами різних мінералів. Подрібнена маса надходить на збагачений-ня, в результаті якого отримують концентрат (фракція, обога-щенная корисними компонентами) і так звані хвости. Для твердого сировини найчастіше застосовують механічні способи збагачення - розсіювання (просівання), гравітаційне розділі-ня, електромагнітну і електростатичну сепарацію, а також фізико-хімічний метод - флотацію.

Розсіювання (просівання) застосовують для розділення твердої породи, що містить мінерали, різної міцності і утворюється при подрібненні зерна різної величини. При послідовно-вательного пропущенні подрібненої сировини через грохоти - ме-металевого сита з отворами різних розмірів - відбувається раз-розподіл на фракції, збагачені певним мінералом. Про-тивність гуркоту пропорційна розміру отворів сита.

Гравітаційне збагачення (мокре і сухе) основа-но на різній швидкості падіння частинок подрібненого матеріалу, що має різну щільність, форму і розміри в потоці рідини або газу або на дії відцентрової сили. Найчастіше проводять мокре збагачення.

До гравітаційним процесам збагачення відносяться відсадження, збагачення у важких суспензіях, на концентраційних столах, гвинтових сепараторах і ін. Один з можливих варіантів гравію-тационная збагачення представлений на рис. 1.

До економічним апаратів для розділення мінералів і мокрого гравітаційного
збагачення, заснованого
на дії відцентрової сили, відноситься гидроциклон (рис.2).
Гравітаційні способи застосовують для збагачення сировини в виробництвах мінеральних солей, силікатних матеріалів, в ме-металургії, а також при збагаченні вугілля.

Електромагнітне і електростатичне обо-чення засноване на відмінностях в магнітної проникності або в електричної провідності компонентів сировини. Ці спосо-би застосовують для поділу магнітовоспріімчівих частин від немагнітних і електропровідних від діелектриків. Поділ здійснюють в електромагнітних і електростатичних сепараторах, що мають подібний принцип дії. Так, в електромагнітному сепараторі (рис. 3) в барабан стрічкового транспортера вмонтований електромагніт. Подрібнене сировину, проходячи над поверхнею барабана, розділяється: немагнітні частинки падають в бункер для немагнітної фракції; магнітні частинки затримуються на льон-ті, поки стрічка не вийде з поля дії електромагніту, а потім потрапляють в відповідний бункер.

Електростатичні сепаратори замість магніту забезпечені електродом, з'єднаним з негативним полюсом випрямляча елек-тричних струму.

Флотація - широко поширений спосіб збагачення, що застосовується для поділу різних сульфідних руд, відділення апатиту від нефелина, збагачення кам'яного вугілля і багатьох інших мінералів. Флотація заснована на різниці в виборчої змочуваності водою і прилипании частинок збагачувальні-го мінералу до бульбашок пропускається через пульпу повітря. Щільність агрегату мінерал - повітря менше, ніж щільність того ж обсягу пульпи, тому він спливає на поверхню.

Більшість мінералів природних руд мало відрізняються по смачиваемости один від одного. Для їх поділу необхідно створити умови неоднаковою змочуваності водою окремих когось тами породи, для чого застосовують різноманітні хімічні сполуки - флотаційні реагенти. Вони вибірково підсилюють або послаблюють смачиваемость водою, а також прилипання до бульбашок повітря зважених мінеральних частинок. Внесені в пульпу флотореагенти, звані збирача-ми (колекторами), адсорбуються поверхнею визначено-ного мінералу (мінералів), утворюючи гідрофобний адсорбційний шар. Гідрофобізовані частки прилипають до бульбашок віз-духу і піднімаються на поверхню пульпи в піну, що знаходиться на поверхні пульпи, і видаляються разом з нею. Збирачами служать поверхнево-активні органічні речовини, утримуючи-щие полярну і неполярну групи, наприклад жирні кислоти і їх мила, такі, як олеїнова, нафтенові, а також ксантогенати, найчастіше калію - R-О-С-S-К, і т . п.

Полярні групи молекул збирача при адсорбції направ-лені в сторону поверхні мінеральних часток, а неполярні - в сторону води, утворюючи гидрофобную оболонку. Частинки, що не адсорбують колектори, зокрема порожня порода, залишаються в пульпі, утворюючи так званий камерний продукт. Мінералізована піна, яка і дає фло-тационная концентрат, повинна бути стійкою, щільною і рухомий. Така піна створюється внесенням в суспензію піноутворювачів, поверхнево-активних речовин, що утворюють адсорбційний-ні плівки на поверхні бульбашок повітря. До найбільш ефек-тивним піноутворювачам відносяться соснове масло, піноутворювача ОПСБ, Т-80 і ін.

Для зміни флотируемого мінералів шляхом регулирова-ня дії на їх поверхню збирачів застосовується група реагентів, що об'єднуються під загальною назвою модіфікато-ри: до них відносяться депрессори, активатори і регулятори середовища. До депрессора, які підвищують змочуваність твердих частинок, відносяться вапно, ціаніди, цинковий купорос, силікат натрію (рідке скло), сульфіт натрію і ін. Активатори (застосовують для активації поверхні) - мідний купорос, сірчана кислота, сульфід натрію та ін. До регуляторам середовища відносять вапно, соду, сірчану кислоту.

Залежно від форми поділу компонентів руди разли-ють колективну і селективну флотацію.

Колективної флотацией називають процес, при кото-ром отримують концентрат, що містить всі корисні компоненти, і пусту породу. Колективний концентрат потім може бути раз-діловий на окремі складові. Це поділ можна осу-ществить за допомогою виборчої або селективної флотації. При виборчої флотації крім збирачів і пенообразова-телей в процес вносять депрессори, здатні посилювати гідрофільність певних мінералів, перешкоджаючи їх спливання.

Подальшим внесенням активаторів знімають дію депрессоров і сприяють Спливання мінералів, які в попе-щей стадії флотації занурилися в рідину. Ефективність флотації підвищується добавкою регуляторів, що змінюють рН сере-ди і підсилюють вплив флотореагентов.

Процес флотації здійснюється у флотаційних машинах, де пульпа перемішується і насичується повітрям, який дис-пергіруется на дрібні бульбашки. За способом перемішування і аерації пульпи флотаційні машини поділяються на механічні, пневмомеханічний і пневматичні. Широке застосування мають пневмомеханічний флотаційні машини, в яких пе-ремешіваніе пульпи здійснюється одночасно імпеллером і стисненим повітрям.

Термічне збагачення твердого сировини грунтується на відмінності в плавкости компонентів сировини. Наприклад, нагріванням серосодержащей породи відокремлюють легкоплавкую рідку сірку від порожньої породи, що складається з більш тугоплавких вапняків, гіп-са і ін.

Хімічне збагачення грунтується на відмінності у вза-імодействіі компонентів сировини з хімічними реагентами з подальшим виділенням утворився з'єднання осадженням, випаровуванням, плавленням і т. П. Приклад хімічного збагачені-ня можуть служити відновний випал мідного колчедану CuFeS2. в результаті чого збільшується концентрація міді (мідний штейн); випал для видалення баластних органічних примі-сей, кристалізаційної води та ін.