Производство  ->  Машиностроение

Основы получения полезных ископаемых из сырьевого материала (обогащение)

Переработка полезных ископаемых имеет длительную историю. Минералы и их продукты, формировали способы и методы их переработки на протяжении многовековой истории человечества. Технологии, применяемые для этих целей, являются классическими, взаимодополняющими и вполне определенными. Для лучшего понимания процессов обогащения необходимо определить содержание таких терминов как минерал, порода и руда.
Минерал - (от позднелатинского minera-руда), природное твердое тело с характерными свойствами, химическим составом и кристаллической структурой.
Порода - природное образование минералов.
Руда - природное минеральное образование, содержащее металлы в таких соединениях и концентрациях, при которых их промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно.

Эти природные образования представляют собой разные технологические системы, свойства которых определяют выбор эффективных методов и стадий их переработки.

      Технологические этапы при обогащении полезных ископаемых остаются неизменными в течение тысячелетий. Исключение составляет лишь оборудование и физические процессы. С античных времен применяется следующая схема переработки сырья: добыча - измельчение и классификация - обогащение - доводка - транспортировка материалов - защита.
Добыча - начальный этап переработки полезных ископаемых.
Измельчение и классификация - получение требуемого распределения материала по крупности. Грубая переработка - мокрое или сухое измельчение и грохочение.
Обогащение - увеличение содержания ценного компонента минералов путем удаления пустой породы. Грубая обработка - обычно связана с большим количеством воды и энергоресурсов. Объем удаляемой пустой породы достигает порядка 80% (железная руда) в некоторых случаях достигает почти 100% (золото, алмазы).
Доводка - получение требуемого конечного продукта с максимальным содержанием ценной компоненты или с минимальным содержанием вредных примесей.Тонкая обработка - как правило, связана с относительно небольшим объемом удаления пустой породы.
Транспортировка - перемещение материала вдоль технологического процесса с минимальными энергетическими потерями.
Защита - меры по минимизации износа оборудования и охране окружающей среды.

     Однако эта схема не всегда используется в полном объеме. Свойства природных образований диктуют нам разные технологические подходы к их переработке. Например. при обогащении железной руды (минеральное образование) требуется из большого количества пустой породы извлечь относительно небольшое количество железа (около 20%). Здесь мы имеем полный цикл, включающий все стадии переработки исходного сырья.
При обогащении кварцевых песков (минерал) задача иная, из большого количества ценного компонента требуется удалить относительно небольшое количество примесей снижающих качество кварцевого песка. (обычно до 10-20%). Технологическая система (минерал) диктует нам следующий цикл: добыча, доводка и транспортировка.

Цены на продукты переработки редко устанавливают сами производители, чаще это делает рынок, потребляющий продукт обогащения. Поэтому владельцы и руководители предприятий должны помнить:

Всегда имеется возможность увеличить доход от деятельности предприятия.

Знание свойств перерабатываемого материала, а также выбор процессов используемых в его переработке позволяет инвестировать средства в наиболее эффективные процессы и оборудование, направленные на решение следующих задач:
Увеличить производительность - увеличиваем объем продукции на тех же производственных площадях.
Улучшить качество - увеличиваем цену продукта.
Уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты (строительство, энергоносители, запасные части, кол-во персонала…) - снижаем себестоимость.
Улучшить условия труда - увеличиваем мотивацию работников.

Резервы экономии заложены в свойствах материала и в процессах, используемых при выполнении работ по обогащению.

     Часто встает вопрос, какой технологический процесс выбрать сухой или мокрый. С нашей точки зрения этот вопрос достаточно надуманный. Нельзя однозначно ответить о преимуществах того или иного процесса не ответив на ряд вопросов: соотношение объема ценной компоненты и пустой породы, степень вкрапленности, размер зерен ценного компонента и их взаимосвязь с пустой породой, необходимость переработки хвостов и рекультивация территории, свойствами извлекаемых минералов, капитальными и эксплуатационными затратами при получении сравнимых по качеству продуктов, и т. п.

Установлено, что технологические показатели и выбор процессов обогащения зависят от минерального состава и структурно-текстурных особенностей породы.

     Наиболее древним способом обогащения руд является мойка, в ходе которой на дробленую руду во вращающемся барабане (скрубере) направляется сильная струя воды, способная отделить глинистую пустую породу (80%) от рудного вещества (20%). Дальнейшая переработка: грохочение, классификация и т.д. также связана с большим потреблением воды.
Например, на КачГОКе из 1 т руды получают 170,5 кг концентрата и 829,5кг. хвостов. Расход воды составляет 5-6 м3/т породы или 6-8 м3/т хвостов. Общий расход электроэнергии на дробление, измельчение, обогащение, доводку и транспортировку составляет 408 кВт /т породы. На тонну шлама расход энергии составит 510 кВт. Если мокрую технологию и оборудование (исключая дробление) использовать на обогащение кварцевых стекольных песков или обогащение отсевов гранита, получим следующие цифры: кол-во воды 160-400 т на тонну шлама, кол-во электроэнергии на тонну шлама 4000-10000 кВт. При обогащении отсевов дробления гранита цифры будут ниже из-за несколько большего количества пыли, но незначительно.
Сопоставляя цифры, см. табл. №1 , становиться очевидной экономическая несостоятельность такого подхода для целого ряда полезных ископаемых.

Кроме энергетических затрат происходят значительные потери товарного продукта (до 25%) и большое кол-во отходов, имеющих высокую рыночную стоимость, а также связанные с отходами значительные земельные и экологические проблемы. 
В то же время сухой способ обогащения, как и мокрый, то же имеет тысячелетнюю историю. Например, удаление шелухи из зерен в сельском хозяйстве. 
Как показали исследования, проведенные в НИИСМ г. Минск, гранитная пыль карьера Микашевичи, получаемая по сухому способу обогащения, не требует дополнительной переработки и является великолепным сырьем для цементной промышленности. 

Переработка кварцевых песков и отсевов дробления гранита является безотходным производством

     Несмотря на очевидные факты, мокрый процесс переработки сырьевых материалов является доминирующим и необоснованно переноситься практически на все виды материалов. Действует сила привычки и наличие серийно выпускаемого оборудования, приспособленного для мокрого обогащения руды. Экономический аспект, как правило, остается за скобками.
     Во многих случаях, практически при одинаковом качестве конечного продукта, при сухом обогащении на современном оборудовании, себестоимость конечного продукта снижается многократно. Здесь мы специально, для лучшего восприятия, привели примеры с материалами полярными по своим свойствам: железная руда, кварцевый песок и отсевы дробления гранита.

Ткачев П.П  Макаров К.О.

Параметры статьи

Адрес источника: http://ooo-stroymash.ru/item1.html

постоянная ссылка на статью: http://www.po4itaem.ru/art/21489_stat.html