Энциклопедии, словари, справочники
 Энциклопедии, словари, справочники (поиск)   /   Химическая энциклопедия  Читатели спрашивают 
 
А Б В Г
Д Е Ж З
И К Л М
Н О П Р
С Т У Ф
Х Ц Ч Ш
Щ Э Ю Я

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ,совокупность процессов и методов первичной переработки твердого минер. сырья (руд, углей, горючих сланцев) с целью получения конечных товарных продуктов (асбест, графит, известняк и др.) или продуктов, пригодных для послед. технически возможной и экономически целесообразной хим., металлургич. либо иной переработки. При обогащении полезных ископаемых (О.) структура, хим. состав или агрегатное состояние минералов либо др. компонентов не изменяются, а происходит отделение (или взаимное разделение) всех полезных компонентов от пустой породы - горной массы, не представляющей практич. ценности. В результате О. получают один или неск. (напр., при переработке апатито-нефелиновых либо полиметаллич. руд) к о н ц е н т р а т о в, содержащих осн. массу полезных составляющих, и отходы - т. наз. х в о с т ы, включающие большую часть пустой породы. О. производят на обогатит. фабриках или в спец. цехах.

Осн. показатели О. (%): выход концентратов и хвостов; кондиционное (соответствующее требованиям дальнейших технол. переделов) содержание полезных компонентов и вредных примесей; степень извлечения (или просто извлечение) целевых продуктов в концентрат.

О. существует с древнейших времен как способ извлечения золота путем промывки золотоносных песков и подготовки руд к плавке. Первая в России обогатит. фабрика для извлечения золота была построена на Урале (1760). Описание ряда процессов и методов О. приведено в труде М. В. Ломоносова "Первые основания металлургии или рудных дел" (1763). Его современники И. И. Ползунов, К. Д. Фролов и В. А. Кулибин построили неск. механизир. обогатит. фабрик, оборудованных оригинальными машинами для промывки руд. В 19 в. возникли новые процессы и методы О. Дальнейшее развитие в мире оно получило в первой половине 20 в. До 1917 в России работало всего ок. 20 небольших обогатит. фабрик. Сейчас в СССР функционируют сотни фабрик, перерабатывающих разные руды.

Причины возникновения и развития О. обусловлены тем, что минер. сырье обычно встречается в виде, исключающем возможность его непосредств. использования вследствие недостаточно высокого содержания полезных компонентов или наличия вредных примесей. Так, среднее содержание Р2О5 в фосфоритах составляет 13% по массе, тогда как в получаемой из них фосфоритной муке оно должно быть не менее 20%, а в концентратах, к-рые

3062-15.jpg

Рис.1. Схема обогащеняя минерального сырья.

Необходимы ДЛЯ переработкив фосфорную к-ту,-24-28% при строго регламентир. кол-ве примесей (не более 2,5% MgO и др.). Наиб. содержание ценного компонента (в расчете на данный элемент), достигаемое в концентрате, зависит от того, в виде какого хим. соед. этот компонент входит в состав обогащаемого. Напр., медные концентраты можно получить более богатыми медью, если они содержат халькозин Cu2S (79,7% Сu), чем в случае халькопирита CuFeS2 (34% Сu) и т.д.

О. осуществляется с помощью ряда последовательных подготовит., осн. и вспомогат. операций. Все эти операции составляют т. наз. схему О. (рис. 1), к-рая выбирается преим. в зависимости от минер. состава сырья и содержания в нем полезных компонентов.

Подготовительные операции (рудоподготовка)

Измельчение. В большинстве случаев-это основная и часто наиб. энергоемкая операция, предназначенная для разрушения до требуемых размеров сырья, а также для раскрытия взаимно сросшихся агрегатов (зерен) и образования частиц отдельных минералов. Грубое измельчение, или д р о б л е н и е, крупных кусков руды проводят в щековых, конусных или валковых дробилках; макс. размер кусков 12-18, иногда 2-4 мм. Тонкое измельчение, или п о м о л, сырья осуществляют в мельницах стержневых, шаровых или самоизмельчения, при этом макс. размер частиц достигает 0,7-0,04 мм, иногда (напр., при О. сильвинитовых руд) 1 мм. Для получения продуктов размером частиц менее 0,3 мм применяют измельчение в цикле мельница - классификатор. Чтобы "не дробить ничего лишнего" и обеспечить необходимую степень раскрытия структурных компонентов (минералов), дробление и помол сочетают соотв. с грохочением и классификацией гидравлической.

Промывка. Нек-рые руды обязательно подвергают т. наз. первичному О., или промывке, под к-рой понимают мех. дезинтегрирование в воде смеси руды с глинистым и глауко-нитовым дисперсным материалом, обволакивающим и цементирующим отдельные куски полезного минерала, с послед. выделением дисперсного материала. Так, из фосфоритов Егорьевского месторождения (Московская область) промывкой получают концентрат, пригодный для приготовления кондиционной фосфоритной муки. Для промывки руд применяют т. наз. бутары (барабанные грохоты, скрубберы, корытные мойки, а также спиральные и башенные классификаторы).

Термическая обработка. Подготовит. операцией служит также обжиг, осуществляемый для изменения физ. св-в и хим. состава минер. сырья, перевода его полезных компонентов в извлекаемую форму и удаления вредных примесей. Обжиг заключается в нагревании руд до определенной т-ры, зависящей от их вида и св-в, а также от целей О. Переработка сырья с применением обжига наиб. перспективна для труднообогатимых руд, напр. фосфоритов с низким содержанием Р2О5 и высоким содержанием тонковкрапленных примесей. В ряде случаев обжиг является самостоят. обогатит. операцией, наз. т е р м о х и м и ч е с к и м О. (подробнее о видах обжига и используемом для его проведения оборудовании см. Печи).

Основные операции (разделение и концентрированно полезных компонентов)

Собственно О. базируется на использовании прир. или искусственно создаваемых различий в физ. и физ.-хим. св-вах минералов либо др. компонентов. Ниже рассмотрены наиб. часто применяемые методы их разделения (сепарации) и концснтрирования.

Рудоразборка (сортировка) используется для отделения кусков руды или угля от породы благодаря их разному цвету и блеску. Ее производят либо вручную (напр., при добыче драгоценных камней) отбором кусков обычно размером не менее 50 мм, редко до 25 мм на ленте конвейера, либо с помощью автоматич. аппаратов. Различия в естественной и наведенной радиоактивности минералов используют при радиометрическом О. (см. ниже).

Гравитационное обогащение-разделение минералов по плотности. Многообразные методы этого вида О. основаны на различиях в скоростях движения частиц в водной или воздушной среде под действием гравитационных либо центробежных сил. С помощью гравитац. методов перерабатывается половина от общего кол-ва обогащаемых полезных ископаемых.

Отсадка-разделение находящегося на решете слоя минер. частиц (т. наз. постели) в турбулентном потоке среды, колеблющемся вертикально с заданными амплитудой и частотой. Под действием струй среды постель попеременно разрыхляется и уплотняется, при этом частицы разной плотности взаимно перемещаются по ее высоте: с малой плотностью в верх. слои, с большой плотностью в ниж. слои. Сформировавшиеся слои разл. плотности раздельно удаляются в виде концентратов и хвостов. О. в водной среде осуществляют в гидравлич. отсадочных машинах (рис. 2), в к-рых колебания потока создаются посредством пульсаций воды или движения решета, поршня, диафрагмы. Легкая фракция разделенных минералов сносится потоком воды, тяжелая в случае мелких частиц собирается в резервуаре машины, проходя под решетом, или в случае крупного материала - непосредственно на решете (создается естеств. постель из тяжелого обогащаемого материала).

3501-1.jpg

Рис. 2. Гидравлическая отсадочная машина: 1 - резервуар (камера); 2 - перегородка; 3 - решето; 4 - шток с поршнем.


При работе в засушливых и холодных районах, а также при нежелании увлажнять целевые продукты (напр., асбест или энергетич. уголь) О. проводят в воздушной среде с помощью пневматич. отсадочных машин и сепараторов. Благодаря сравнительно высокой точности разделения, большой уд. производительности, малой энергоемкости и простоте используемого оборудования отсадка относится к наиб. экономичным методам О. и применяется при переработке руд и углей с размерами частиц соотв. более 0,07-0,1 и 0,3 мм.

Обогащение в тяжелых средах, особенно широко применяемое для переработки углей и горючих сланцев, основано на разделении компонентов сырья по плотности (т. наз. плотность разделения) в среде, к-рая занимает промежут. положение между легкими и тяжелыми частицами. Более плотные частицы тонут, а более легкие всплывают на пов-сть среды и удаляются спец. гребками. В качестве тяжелых сред применяют суспензии, р-ры неорг. солей, напр. хлоридов Са и Zn (при лаб. работах), а также орг. жидкости. В пром-сти наиб. распространены суспензии - тонкоизмельченные в воде взвеси твердых частиц (размер менее 1 мм), или утяжелителей, к-рыми обычно служат разл. минералы. Так, при О. углей утяжелителем является магнетит (концентрат, имеющий плотн. 4,5-5,0 г/см3), при О. полиметаллич., железных и др. руд и неметаллич. полезных ископаемых-гранулир. ферросилиций (6,9-7,0 г/см3); иногда используют арсенопирит (6,0-6,2 г/см3), галит (2,17 г/см3) и т.п. Крупные фракции сырья обогащают в ваннах разл. конфигурации, гл. обр. в колесных и конусных сепараторах, мелкие-под действием центробежной силы в гидроциклонах. В последнее время достигнуты хорошие результаты О. мелких фракций в тяжелых орг. жидкостях, напр. трихлорэтане (плотн. 1,44 г/см3), четыреххлористом углероде (1,6 г/см3), дибромэтане (2,18 г/см3), бромоформе (2,89 г/см3) и др.; с их помощью в гидроциклонах можно разделить твердые частицы размером до 0,07 мм. Осн. достоинство метода - возможность получать результаты, близкие к расчетным, недостаток-необходимость регенерации суспензий.

Обогащение (концентрирование) на столах - разделение минер. частиц по плотности (иногда по форме) в тонкой струе воды, текущей по наклонной плоскости (деке) спец. стола, к-рый совершает возвратно-поступат. движения (качания). Более эффективно на концентрац. столе разделяется материал, предварительно рассортированный на ряд классов по равнопадаемости (частицы разных размеров и плотности имеют одинаковую скорость падения в воде). Пов-сть стола покрывается линолеумом, резиной, пластикатом и др. материалом, на к-ром крепятся параллельные деревянные планки, расположенные параллельно направле-нию качания деки (частота колебаний 4-7 Гц, размах 6-30 мм). Минер. пульпу и смывную воду подают в верх. угол деки. Разделяемые частицы разл. плотности расходятся по пов-сти деки веерообразно, под разными углами смыва, перемещаясь в продольном или поперечном направлении к разгрузочным устройствам. На концентрац. столах обычно обогащают руды редких металлов и ископаемое сырье россыпных месторождений, реже руды черных металлов и угли; оптим. размер кусков руд 4 мм, углей 12 мм.

Обогащение в винтовых сепараторах происходит в струе воды, текущей по наклонной пов-сти винтообразного желоба. Минер. частицы разной плотности разделяются под действием центробежных сил, сил тяжести, гидродинамич. сил потока и силы трения. Легкие частицы движутся с большой скоростью и прижимаются потоком воды к внеш. борту желоба; тяжелые частицы движутся в виде отдельной полосы по дну желоба, сползая к его внутр. борту. С первых двух-трех витков отсекателями снимают концентрат, с последующих - промежут. продукт (сростки полезного компонента с пустой породой или их мех. смесь), с последнего ниж. витка в конце желоба - хвосты. В этих сепараторах обогащают руды с размерами кусков 0,15-16 мм.

Обогащение в конусных и струйных сепараторах-сравнительно недавно внедренный в пром-сть (в нач. 60-х гг.) метод гравитац. разделения минер. сырья. Осн. элементом сепараторов служит желоб со сходящимися под нек-рым углом стенками. Пульпа, поступающая на желоб, к-рый установлен под углом 15-20° к горизонту, при движении расслаивается в зависимости от плотности и размера частиц. Тяжелые частицы концентрируются в нижнем, медленно текущем слое пульпы, легкие выносятся в верх. слой, движущийся с большой скоростью. В конце желоба вследствие сужения его стенок высота потока возрастает. Это позволяет разделять расслоившиеся по высоте частицы на ряд продуктов, значительно отличающихся один от другого содержанием тяжелых минералов.

Обогащение в криволинейных потоках - новое направление гравитац. разделения минер. частиц разл. плотности. Разделение происходит под действием центробежных сил в криволинейных потоках при несовпадении векторов скоростей частиц и разделяющей среды, в качестве к-рой служат вода и воздух, а также любые др. жидкости и газы. Операцию проводят в шнековом сепараторе (рис. 3), где криволинейный поток создается в спиральном канале, образованном корпусом аппарата и вращающимся шнеком. Среда, напр. жидкость, подается так, что направления векторов угловых скоростей потока и вращения шнека совпадают. В таком сепараторе частицы разделяемого материала имеют меньшее центробежное ускорение, чем разделяющая среда, и она как бы "утяжеляется". В результате частицы, плотность к-рых меньше плотности разделения, всплывают и увлекаются потоком разделяющей среды в сторону желоба для выгрузки легкой фракции. Частицы, плотность к-рых больше плотности разделения, транспортируются шнеком к желобу для выгрузки тяжелой фракции. Шнековые сепараторы используют для О. углей. Выявлена возможность разделения касситеритовой руды в воде по плотности разделения 4,5 г/см3 и золотоносной руды по плотн. 13 г/см3. При О. последней степень извлечения в концентрат фракции плотн. более 13 г/см3 составляет 98,92%.

Обогащение в аппаратах КНС. В последнее время для О. углей применяют противоточные гравитац. аппараты. Они представляют собой установленные крутонаклонно и соединенные между собой в месте загрузки исходного сырья две трубы квадратного сечения (крутонаклонные сепараторы, или аппараты КНС). Вода подается в ниж. часть сепаратора, где разгружается тяжелая фракция; легкая фракция вместе с водой выносится через разгрузочный порог. Такие сепараторы сравнительно просты по конструкции, имеют достаточно высокую производительность и используются при значит. содержании тяжелых фракций в исходном сырье. При большом кол-ве в нем промежут. фракций обеспечить оптим. показатели О. в одном аппарате КНС без снижения качества конечных продуктов затруднительно. В этом случае применяют технол. схемы О. в две стадии; аппараты КНС допускают разл. варианты агрегирования двух аппаратов с возможностью доочистки любого продукта, выделяемого на первой стадии О.

3501-2.jpg

Магнитное обогащение (магнитная сепарация) основано на использовании различий в магн. св-вах (напр., магн. восприимчивости) компонентов разделяемой мех. смеси (минералов, их сростков и др.) с размером частиц до 100, иногда до 150 мм в неоднородном постоянном или переменном магн. поле. Процесс осуществляют в водной или воздушной среде в валковых, барабанных, роторных и иных магн. сепараторах (рис. 4).

3501-3.jpg

По магн. св-вам все материалы на практике подразделяют на сильномагнитные (напр., магнетит, франклит, пиротин, мартит), магнитные (напр., ильменит, гематит, хромит), слабомагнитные (напр., глауконит, доломит, пирит) и немагнитные (напр., полевой шпат, апатит, кварц, галенит). В магн. поле сепаратора магн. частицы материалов намагничиваются и притягиваются к полюсам магнита (электромагнита); частицы немагнитных материалов не намагничиваются и свободно выводятся из аппарата.

Магн. сепарацию широко применяют при О. железных, марганцевых, медно-никелевых руд и руд редких металлов (преим. для перечистки чистовых концентратов и доводки коллективных, т. е. содержащих неск. ценных компонентов). Магнитному О. железных руд иногда предшествует т.наз. магнетизирующий обжиг слабомагнитных минералов в кипящем слое в присут. газов-восстановителей; при этом гематит F2O3, сидерит FeCO3 и бурый железняк F2O3·nH2O переводятся в более магн. оксид железа(II, III) Fe304.

Магнитогидродинамическое обогащение (МГД-сепарация) -электромагн. гравитац. процесс, в к-ром разделение смеси минер. частиц по плотности совмещено с разделением их по электромагн. параметрам. В результате взаимод. электромагн. полей с жидкостями, обладающими электрич. проводимостью и магн. восприимчивостью (используются водные электролиты и водные р-ры магн. солей), в них возбуждается дополнительная к архимедовой объемная выталкивающая сила. Последняя действует со стороны жидкости на твердые частицы с отличающимися от нее электрич. проводимостью и магн. восприимчивостью. В зависимости от направления электромагн. полей при МГД-сепарации можно искусственно "утяжелять" жидкость до плотн. 10 г/см3 или "облегчать" ее до плотн. менее 1 г/см3 . В качестве магн. жидкостей служат р-ры парамагнитных солей в воде. Если применяют водные суспензии тонкоизмельченных ферромагнитных материалов, процесс наз. магнито-гидростатич. сепарацией (МГС-сепарацией). Она основана на возбуждении дополнит. выталкивающей силы в р-рах солей Fe, Co, Ni и др. при взаимод. их с внеш. магн. полем. При MГC-сепарации плотн. искусственно "утяжеленных" жидкостей превышает 10 г/см3.

Электрическое обогащение (электрическая сепарация) основано на различии в электрич. св-вах (электрич. проводимости, диэлектрич. проницаемости, способности заряжаться при трении и т. д.) компонентов ископаемого сырья. Воздействие на него электрич. поля, создаваемого в сепараторе электродами с высокой разностью потенциалов, обусловливает неодинаковые электрич. заряды минер. частиц и их разделение. При сепарации по электрич. проводимости хорошо проводящие электрич. ток частицы получают одноименный заряд, соприкасаясь с электродом, и отталкиваются от него; остальные частицы практически не заряжаются. О. по электрич. проводимости осуществляется успешно (рис. 5), если компоненты минер. смеси значительно отличаются один от другого этим св-вом. Напр., проводники (антрацит, галенит, магнетит и др.) хорошо отделяются от полупроводников (боксит, касситерит, сфалерит и др.) и непроводников (алмаз, апатит, кварц и др.).

3501-4.jpg

Рис. 5. Барабанный электростатический сепаратор: 1-бункер для исходного материала; 2-заряженный барабан; 3-ци-линдрич. электрод; 4-устройство для очистки барабана; 5-7-приемники соотв. для непроводников, полупроводников и проводников.

Диэлектрич. сепарация минералов основана на различии в траекториях движения частиц с разной диэлектрич. проницаемостью в неоднородном электрич. поле. Для разделения минералов с близкими электрич. проводимостями применяют трибоэлектрич. сепарацию (контактную электризацию), основанную на способности твердых частиц заряжаться при трении о пов-сть сепаратора; разнородные частицы заряжаются одинаково по величине, но противоположно по знаку. Известны и др. методы электрического О., к-рое используют для доводки и разделения коллективных концентратов (напр., титаноциркониевых, оловянно-вольфрамовых и др.), на мономинеральные, а также в нек-рых случаях для О. руд (напр., калийных) или в сочетании с др. процессами (напр., магн. сепарацией) для переработки железных руд и отходов разных произ-в.

Радиометрическое обогащение основано на разнице в способности минералов испускать, отражать или поглощать радиоактивные излучения. В настоящее время известно более 20 методов радиометрического О.; почти половину из них уже применяют в пром-сти или подготавливают к внедрению. С помощью радиометрич. методов, к-рые используют для предварит. О. и в качестве основной и доводочных обогатит. операций, обрабатывают руды черных, цветных, редких и благородных металлов, алмазные россыпи и мн. др. неметаллич. полезные ископаемые. На основе естеств. радиоактивности таким образом выделяют куски руды, содержащие уран. Искусств. радиоактивность м. б. создана g-облучением материала. Напр., при облучении обогащаемой бериллиевой руды вследствие ядерной р-ции возникает испускаемый куском руды поток нейтронов; мощность его определяется содержанием Be в этом куске независимо от того, какими минер. формами он представлен.

Разновидностью такого О. служит радиометрич. крупнопорционная сортировка - разделение руд на сорта по интенсивности искусств. радиоактивного излучения крупных их объемов, загруженных в транспортирующие устройства (вагонетки, автомашины и др.). Этот самый производительный и дешевый обогатит. процесс применяют только для О. руд, в к-рых ценные компоненты распределены достаточно неравномерно.

Для О. материалов с размерами кусков от 0,5 до 200-250 мм используют радиометрич. сепараторы (рис. 6). В них датчик регистрирует излучение и преобразует его в электрич. импульсы. Из датчика импульсы подаются в радиометр, в к-ром частота их поступления сравнивается с заранее заданным "пороговым" значением; при его превышении подается команда на исполнит. механизм, разделяющий ископаемое сырье, поступающее с ленточного конвейера, на концентрат и хвосты. В описанных сепараторах обычно обогащается материал с размером кусков 20-25 мм.

Из др. методов интересно авторадиометрическое О.-разделение по интенсивности излучения естеств. радиоактивных элементов, входящих в состав разл. руд. Этот метод широко применяют для О. урановых руд и руд, в к-рых ценный компонент находится в минералах, попутно содержащих радиоактивный элемент.

Радиометрическое О. дешевле гравитационного, магнитного и электрического и поэтому позволяет снижать существующие требования к содержанию в сырье полезных компонентов, а также вовлекать в пром. использование некондиционные разубоженные (содержащие меньше ценных составляющих, чем вмещающие породы) и забалансовые (малая мощность залежей, глубокое залегание, сложность добычи и т.д.) руды.

3501-5.jpg

Рис. 6. Радиометрический сепаратор: 1 - ленточный конвейер; 2-датчик радиометра; 3-разделяющий шиберный механизм; 4 - электромагнит, поворачивающий шибер; 5-экрап; 6-радиометр.

Обогащение по трению и форме основано на использовании различий в скоростях движения разделяемых частиц на плоскости под действием разл. сил. Скорость движения частиц по наклонной плоскости (при заданном угле наклона) зависит от состояния пов-сти самих частиц, их формы, размера, влажности, плотности, св-в пов-сти, по к-рой они перемещаются, характера движения (качение или скольжение), а также среды, в к-рой происходит разделение. Частицы могут перемещаться под действием силы тяжести (при движении по наклонной плоскости), центробежной силы (при движении по горизонтальной плоскости вращающегося диска) и в результате комбинир. действия сил тяжести, центробежной и трения (винтовые сепараторы, см. ниже). Для эффективного разделения этим методом необходима узкая классификация материала по размерам частиц. Обычно О. по трению и форме применяют для ископаемого сырья с размером частиц 10-100 мм и осуществляют в устройствах с неподвижной (наклонные плоскости, винтовые сепараторы) и подвижной (барабанные, ленточные, дисковые, вибрационные сепараторы и грохоты) рабочей пов-стью. Напр., плоскостные сепараторы используют для О. слюды, винтовые - для О. слюды, вольфрамита, касситерита и магнетита, ленточные - для разделения тонких абразивных порошков на фракции разной формы и отделения мелкого техн. графита от пластинок слюды, вибрационные - для разделения по размерам частиц порошкообразных материалов.

Обогащение по упругости основано на различии траекторий, по к-рым отбрасываются частицы минералов с неодинаковой упругостью при падении на плоскость. Такое разделение частиц применяют при О. строит. материалов (щебня, гравия и др.) и осуществляют, как правило, в барабанных сепараторах. Для О. гравия иногда используют сепараторы с наклонной плитой. Падая на нее, более упругие частицы отражаются под большим углом с большей скоростью; менее упругие непрочные частицы отражаются незначительно и попадают в соответствующие приемники.

Обогащение на жировых поверхностях (жировой процесс) основано на избират. закреплении нек-рых минералов на пов-сти, покрытой слоем жира. При протекании минер. пульпы по слою жирового покрытия гидрофобные частицы прилипают к ней, а гидрофильные удаляются потоком воды в хвосты. Этот процесс в осн. используют в операциях доводки первичных (черновых) алмазных концентратов, выделяемых при О. алмазосодержащего сырья. Жировыми покрытиями служат смеси, в состав к-рых в зависимости от св-в руды и т-ры воды в разных соотношениях входят нефть и машинное масло, иногда вазелин, парафин и др. Процесс осуществляют на т. наз. жировых столах. Непрерывно действующий стол оборудован бесконечной резиновой лентой шириной 1 м, натянутой на два барабана, к-рые смонтированы на раме, установленной на пружинных опорах; стол может совершать колебания в плоскости потока; слой жира с прилипшими частицами снимается скребком под разгрузочным барабаном.

Прочие способы. Для О. полезных ископаемых используют также след. методы: фотонейтронный (бериллиевые руды), фотометрический (золотоносные руды и неметаллич. материалы), фото- и рентгенолюминесцентные (алмазы), гамма-абсорбционный (железные руды), нейтронно-абсорбционный (борные руды) и т.д. Различия в физ.-хим. св-вах пов-стей разделяемых материалов лежат в основе флотационного О. (см. Флотация). Особый вид физ.-хим. О., основанного на избират. смачивании материалов ртутью,-амальгамация, применяемая преим. для извлечения благородных металлов (см. Амальгамы).

Все перечисл. операции и методы разделения и концентри-рования используют каждый в отдельности и в разных сочетаниях. Нек-рые общие расходные показатели (на 1 т обогащаемой руды): 2-4 м3 воды; кол-во оборотной воды (в замкнутых системах водоснабжения) 90-95%; затраты электроэнергии 0,3-0,7 кВт·ч.

Вспомогательные операции. Работа предприятий

Обезвоживание. При О. вспомогат. операции сводятся гл. обр. к обезвоживанию, к-рому подвергают концентраты, полученные мокрыми методами. Конечная влажность обезвоженного продукта зависит от способа и продолжительноет удаления влаги, св-в пов-стей минералов, их плотности, размеров частиц, соотношения твердое: жидкое в исходной смеси, наличия примесей и добавок, условий эксплуатации оборудования и др.

Дренирование - наиб. простой способ удаления влаги, применяемый в осн. к крупно- и среднезернистым продуктам (конечная влажность 5-10%). Заключается в стекании воды с пов-сти обогащенного продукта через стенки и днища спец. конич. бункеров, снабженных отверстиями.

Сгущение и фильтрование-способы обезвоживания жидких пульп, содержащих мелкие и тонкоизмельченные частицы. После сгущения (см. также Осаждение) получают продукты с содержанием влаги 40-60%, после фильтрования -10-15%. Сгущение жидких продуктов производят преим. в одно- и многоярусных цилиндрич. (радиальных) аппаратах диаметром 2,5-30 м. Для сгущения пульп, содержащих быстрооседающую твердую фазу, применяют гидросепараторы (небольшие сгустители с центр. приводом). Если при сгущении не требуется получения чистого слива, используют гидроциклоны. При их установке перед сгустителями питанием последних служит слив из гидроциклонов; сгущенные продукты, выходящие из аппаратов, объединяются. Фильтрование осуществляют на барабанных, дисковых, карусельных, камерных и ленточных вакуум-фильтрах. На нек-рых обогатит. фабриках (напр., при О. калийных руд) концентраты обезвоживают на центрифугах. Сгущение и фильтрование можно интенсифицировать обработкой жидких пульп с помощью т.наз. реагентов-флокулянтов (полиакриламида и др.) и магн. методами (см. Омагничивание водных систем).

Сушка и пылеулавливание. Для исключения возможности смерзания в зимнее время при перевозках и хранении, а также в соответствии с требованиями технологии дальнейшей переработки продукты О. подвергают сушке, к-рая позволяет полностью удалить из них внеш. влагу. Для сушки используют разл. типы сушилок (барабанные, турбинные, шнековые, трубчатые, кипящего слоя). После сушильных агрегатов для удаления пыли устанавливают спец. оборудование (см. Пылеулавливание).

Другие операции. Важное место на обогатит. фабриках занимают внутр. транспорт сырья и готовой продукции, водо- и энергоснабжение, охрана труда и окружающей среды и др.

Работа предприятий. Совр. обогатит. фабрики-высоко-механизир., автоматизир. предприятия, перерабатывающие 50-55 тыс. т/сут горной массы. Основой их работы служат автоматич. системы контроля и управления технол. процессами и предприятием в целом. Важное значение для эффективного функционирования обогатит. фабрик имеет высокопроизводит. оборудование. Пример - драги, представляющие собой комплексно-мсханизир. горно-обогатит. агрегаты производительностью 100-550 м3/ч минер, сырья, оснащенные ср-вами автоматизир. управления технол. процессами (выемка-погрузка, промывка, измельчение, грохочение, классификация, концентрирование на столах, амальгамация и др.). Технол. контроль произ-ва включает: грануло-метрич. анализ и определение состава исходного материала и продуктов О., установление плотности пульп, непрерывный учет кол-ва обогащаемого в-ва, определение выхода концентратов и хвостов и т.д.

Главные направления и перспективы развития. О. позволяет извлекать из сырья 92,5-95,4% ценных компонентов (1990). При этом их концентрация увеличивается в десятки и сотни раз. Напр., из молибденовых и вольфрамовых руд с содержанием 0,05-0,1% Мо и 0,1-0,2% W приготовляют соотв. 47-50%-ные и 45-65%-ные концентраты; содержание в рудах тяжелых цветных металлов (Си, Pb, Zn) составляет 0,3-2%, а получаемых концентратов -2-70%; зольность углей снижается с 20-35 до 8-15%.

Традиционно сложившаяся система техники и технологии добычи полезных ископаемых и их О. создавалась гл. обр. для извлечения только одного осн. рудного компонента и в настоящее время уже не отвечает все расширяющейся практике т.наз. безотходной переработки минер. сырья (см. Безотходные производства). Для ее достижения необходимо: совершенствовать отдельные процессы и методы О. и применять комбинир. схемы (с использованием хим. и термич. переработки, а также гидрометаллургии и пирометаллургии) с целью макс. повышения качества концентратов; увеличивать производительность отдельных предприятий путем интенсификации процессов и укрупнения оборудования; комплексно использовать полезные ископаемые с извлечением из них всех ценных компонентов и утилизацией отходов (чаще всего для изготовления строит, материалов); максимально автоматизировать произ-во; обеспечивать миним. загрязнение окружающей среды.

Масштабы использования полезных ископаемых непрерывно возрастают, однако их качество ухудшается, а стоимость увеличивается вследствие перехода от разработки месторождений богатых руд к разработке месторождений бедных руд, к добыче минер. сырья, залегающего в труднодоступных районах, в сложных горно-геол. условиях, на больших глубинах. Переработка обогащенного сырья значительно дешевле, чем природного; при перевозке концентратов вместо руды высвобождается большое число транспортных ср-в и т.д. Методы О. применяют также в разл. химико-технол. процессах (разделение смесей кристаллов солей в их насыщ. р-рах; извлечение ионитов после сорбции на них в-в из р-ров), в пищ., микробиол. и иных отраслях пром-сти. Все это предопределяет дальнейшее возрастание роли О. в нар. х-ве.

Лит.: Классен В. И., Обогащение руд (химического сырья), М., 1979; Физические и химические основы переработки минерального сырья, М., 1982; Титков С. Н., Мамедов А. И., Соловьев Е. И., Обогащение калийных руд, М., 1982; Справочник по обогащению руд. Основные процессы, 2 изд., М., 1983; Справочник по обогащению руд. Специальные и вспомогательные процессы, испытания, обогатимость, контроль и автоматика, М., 1983; Справочник по обогащению руд. Обогатительные фабрики, 2 изд., М., 1984; Ласкорин Б. Н., Барский Л. А., Персиц В. 3., Безотходная технология минерального сырья, М., 1984; Горная энциклопедия, т. 2, М., 1986, с. 98-99, 157-60; т. 3, М., 1987, с. 232-33, 529-32; Кармазин В. В., Кармазин В. И., Магнитные и электрические методы обогащения, М., 1988; Обогатимость железных руд. Справочное пособие, М., 1989. В. Г. Зерницкий.


^ЗГЛ: ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ