Геологическая энциклопедия - обогащение полезных ископаемых

(a. beneficiation, cleaning, concentration, dressing, enrichment, preparation, separation, washing; н. Rohstoffaufbereitung; ф. preparation des mineraux utiles, enrichissement des mineraux utiles, traitement des mineraux utiles, lavage des mineraux utiles, concentration des mineraux utiles; и. beneficio de fуsiles utiles, concentracion de minerales, separacion de fуsiles utiles, enriquecimiento de fуciles utiles, elaboracion de minerales, tratamiento de minerales, preparacion de fуsiles utiles) совокупность процессов и методов концентрации минералов при первичной переработке твёрдых полезных ископаемых. При O. п. и. возможно получение как окончат. товарных продуктов (известняк, асбест, графит и др.), так и концентратов, пригодных для дальнейшей технически возможной и экономически целесообразной хим. или металлургич. переработки. O. п. и. важнейшее промежуточное звено между добычей п. и. и их использованием. B основе теории O. п. и. лежит анализ свойств минералов и их взаимодействий в процессах разделения Минералургия. O. п. и. позволяет использовать комплексные и бедные руды; удешевить добычу п. и. применением высокопроизводит. способов сплошной выемки из массива, снизить трансп. расходы, т.к. часто перевозятся только концентраты, a не вся масса добытого сырья.

O. п. и. существует c глубокой древности как способ извлечения золота путём промывки золотоносных песков и как операция подготовки руд к плавке (см. Горное дело).

B России зарождение O. п. и. связано c выделением золота из руд. B 1760 на p. Исети построена первая обогатит. ф-ка для извлечения золота. B 1763 M. B. Ломоносовым в труде "Первые основания металлургии или рудных дел" дано описание обогатит. процессов. Его современники И. И. Ползунов, K. Д. Фролов построили неск. механизированных (c приводом от водяных колёс) обогатит. ф-к, оборудованных оригинальными машинами для промывки руд. B 19 в. возникли магнитное и электростатич. O. п. и., a затем флотация (об истории разных способов O. п. и. см. в соответствующих статьях).

B зависимости от минерального состава и содержания полезных минералов, размеров вкраплений определяется Обогатимость п. и. и выбирается схема O. п. и., к-рая состоит из ряда последоват. процессов. Самая общая схема O. п. и. включает "разъединение" минералов, т.e. высвобождение их из сростков, что достигается Дроблением и Измельчением п. и. и "разделение" минералов собственно процессами обогащения. Обычно вначале проводится Рудоподготовка, к-рая состоит из дробления, Грохочения, a также усреднения материала. Дробление проводится в неск. стадий, между к-рыми можно выделять готовый продукт. Дроблёный продукт может подвергаться предварительному Обогащению в тяжёлых средах или методами радиометрии, сортировки для удаления разубоживающих пород. Измельчение проводится для раскрытия руды, после к-рого минералы концентрируются гравитацией, магнитным обогащением или флотацией. Мельницы работают в цикле c Классификатором для выделения продуктов нужной крупности.

K O. п. и. относятся разл. методы разделения минералов по физ. свойствам: прочности, форме, плотности, магнитной восприимчивости, электропроводности, смачиваемости, адсорбционной способности, поверхностной активности, но без изменения их агрегатно-фазового состояния, хим. состава, кристаллохим. структуры.

При разной плотности разделяемых минералов применяются многообразные методы Гравитационного обогащения, использующие различие в скорости движения частиц в водной или воздушной среде под действием гравитац. или центробежных сил. K этим методам относятся: Отсадка, обогащение в тяжёлых средах, концентрация на столах (см. Концентрационный стол), обогащение на шлюзах. Различие в физ.-хим. свойствах поверхностей разделяемых минералов лежит в основе Флотации. Если минералы обладают разл. магнитной восприимчивостью, то их разделяют Магнитной сепарацией. При различии в электрич. свойствах (электрич. проводимости, диэлектрич. проницаемости, способности заряжаться при трении) минералы разделяют Электрической сепарацией.

Различие зёрен минералов по крупности, форме, хрупкости и коэфф. трения позволяет разделить их по этим признакам. Наиболее распространены гравитац., флотац. и магнитные методы. При наличии в п. и. загрязняющих примесей (гл. обр. глинистых) в схему обогащения включают Промывку. Разделение минералов может осуществляться по неск. свойствам путём применения разл. комбинаций процессов в одном аппарате (комбинир. процесс) или в ряде последовательно расположенных аппаратов (комбинир. технол. схема). Комбинир. обогатит. схемы включают обычно в качестве первичного процесса гравитационные, a затем магнитные или флотационные. Такие схемы типичны для смешанных железных (гравитационно-магнитная), марганцевых (гравитационно-флотационная) и редкометалльных руд (гравитационно-магнитная).

K наиболее распространённым комбинир. обогатит. процессам относятся флотогравитационные: флотация на концентрац. столах (отделение крупных сульфидов от касситерита), флотоотсадка (обогащение редкометалльных руд). Известны также магнитогидродинамич. и магнитогидростатич. сепарация, классификация в магнитном поле, флотация в магнитном поле.

Если обогатит. методами или их комбинацией не удаётся получить кондиционных концентратов, применяется комбинация c разл. видами Доводок. Гидрометаллургии. доводка проводится выщелачиванием вредных компонентов из концентратов, напр. фосфора или кремнезёма из железных, марганцевых, вольфрамовых концентратов. Удаление вредных компонентов возможно также термич. обработкой. Напр., обжигом карбонатитовых руд можно существенно повысить концентрацию полезных компонентов за счёт удаления CO2. Обжиг позволяет изменить магнитные свойства минералов (магнетизирующий обжиг окисленных железных руд) для последующей магнитной сепарации. Известны примеры применения обжига для изменения флотируемости минералов (фосфориты). Специфич. схема, включающая пирометаллургию и флотацию, используется при переработке медно-никелевых руд: они плавятся на медно-никелевый файнштейн, состоящий из искусств. сульфидных минералов, к-рый затем измельчается и разделяется флотацией на медный и никелевый продукты. Дp. оригинальной схемой переработки медно-никелевых руд является коллективно-селективная флотация c получением никельпирротиновых концентратов, к-рые подвергаются автоклавно-окислит. выщелачиванию c последующей флотацией серы и сульфидов.

K комбинир. обогатительногидрометаллургич. процессам относятся ионная флотация, электрофлотация, процесс Мостовича. B результате O. п. и. получают один или неск. концентратов и отходы хвосты. Полученные в результате применения мокрых методов O. п. и. концентраты подвергаются Обезвоживанию. Крупнозернистые продукты обычно обезвоживают на грохотах и дренированием c последующей сушкой. Мелкозернистые продукты вначале сгущают (см. Сгущение), затем фильтруют и сушат.

O. п. и. позволяет существенно увеличить концентрацию ценных компонентов. Содержание тяжёлых цветных металлов меди, свинца, цинка в рудах составляет 0,3-2%, a получаемых концентратов 20-70%. Концентрация молибдена увеличивается от 0,1 0,05% до 47-50%, вольфрама от 0,1-0,2 до 45-65%, зольность угля снижается от 20-35 до 8-15%. B задачу O. п. и. входит также удаление вредных примесей минералов (мышьяк, cepa, кремний и др.). Извлечение ценных компонентов в концентрат в процессах O. п. и. от 60 до 95%.

Гл. направления развития O. п. и.: совершенствование отд. Процессов обогащения и применение комбинир. схем c целью макс. повышения качества концентратов и извлечения полезных компонентов из руд; увеличение производительности отд. предприятий путём интенсификации процессов и укрупнения оборудования; повышение комплексности использования п. и. c извлечением из них ценных компонентов и утилизацией отходов (чаще всего для произ-ва строит. материалов); автоматизация произ-ва. Одна из важных задач сведение к минимуму загрязнения окружающей среды за счёт использования Оборотной воды и более широкого применения сухих методов обогащения. Масштаб использования п. и. непрерывно возрастает, a качество руд систематически ухудшается. Снижается содержание в рудах полезных минералов, ухудшается их обогатимость, возрастает зольность углей. Всё это предопределяет дальнейшее увеличение роли O. п. и. в пром-сти.

Литература: Эйгелес M. A., Обогащение неметаллических полезных ископаемых, M., 1952; Барский Л. A., Козин B. З., Системный анализ в обогащении полезных ископаемых, M., 1978; Разумов K. A., Pеров B. A., Проектирование обогатительных фабрик. 4 изд., M., 1982; Полькин C. И., Адамов Э. B., Обогащение руд цветных металлов, M.. 1983.

Л. A. Барский.