Курс лекции по обогащению полезных ископаемых

Навои – 2008

Составители:

доц.

ст. преп.

Курс лекций по предмету «Технология обогащения нерудных полезных ископаемых для магистров по специальности 5А540205 «Обогащение полезных

ископаемых» / Нав. гос. гор. инс.

Сост. доц.

Данный курс содержит 30 лекций по технологии обогащения нерудных полезных ископаемых.

Даны технологические характеристики основных типов нерудных полезных ископаемых, и изложены теоретические основы обогащения этих руд, описаны технологические схемы, реагентные режимы и оборудования, применяемые при обогащении нерудных полезных ископаемых, для магистров горных и горно-металлургических ВУЗов обучающихся по специальности «Обогащение полезных ископаемых» и «Металлургия».

Печатается по решению научно—методического совета Навоийского государственного горного института ____________ протокол № _______

Рецензенты: инженер ОМГТП НГМК

к. т.н. зав. кафедры «Металлургия» НГГИ

ВВЕДЕНИЕ

Современная технология переработки, обогащения и комплексного использования минерального сырья вплоть до безотходной технологии в горно-обогатительном производстве основана на применении методом обогащения полезных ископаемых, использующих различия в физических, магнитных, электрических, физико-химических и других свойствах разделяемых минералов. Эти методы позволяют также при грамотном их применение эффективно решать экологические проблемы горного производства: переработки и использования вскрышных пород, накопившихся отходов, вторичного сырья, кондиционирования оборотных, очистки сточных вод и т. д.

К настоящему времени сформированы новые представления в области теории и технологии обогащения полезных ископаемых, созданы более совершенные техника и технология, новые методы комплексной их переработки с учетом охраны окружающей среды.

Назначение курса лекций – дать студентам горных специальностей необходимые знания о технологических свойствах полезных ископаемых, основ теории обогатительных процессов и конструкций, наиболее распространенного оборудования для их осуществления. Ознакомить с современной технологией комплексной переработки и обогащения основных типов полезных ископаемых, технико-экономическими показателями, переработки и обогащения различных типов минерального сырья, создать необходимую основу для творческого решения, будущими горными специалистами вопросов оптимального совмещения технологических процессов добычи и обогащения, повышения комплексности использования сырья, технологических, экономических и экологических показателей переработки и обогащения полезных ископаемых.

Лекция 1

Значение неметаллических руд в народном хозяйстве

План:

1. Минеральное сырье, его применение и классификация.

2. Технические требования к неметаллическому минеральному сырью.

3. Сущность и цели обогащения неметаллических полезных ископаемых.

Цель занятий: Дать общие понятия магистрам о не металлических рудах и их значениях в народном хозяйстве.

1. Среди различных видов сырья, используемого народным хозяйством, большую роль играют полезные ископаемые.

Ископаемое топливо представляет собой один из основных источников получения энергии. Разнообразные руды дают народному хозяйству металлы для производства машин и других изделий. Химическая промышленность выпускает различные химические продукты на основе переработки, преимущественно, неметаллического минерального сырья. Строительное дело основано на использовании большого количества нерудных ископаемых – известняка, песчаника, гранита, глины, песка и разнообразных материалов, изготовляемых из них. Сельское хозяйство немыслимо без минеральных удобрений, восполняющих уносимые из почвы соли калия, фосфора, азота и др.

Многочисленные руды и породы, используемые в народном хозяйстве, можно классифицировать по разным признакам.

Наиболее приемлемой основой для технологической классификации полезных ископаемых является не их химический состав, а способ применения, определяемый совокупностью химических, физических и механических свойств полезного ископаемого, а также экономическими соображениями.

На этой основе ниже дается технологическая классификация полезных ископаемых, представляющая собой несколько видоизмененную классификацию, предложенную акад. .

Ископаемые источники энергии

1) Угли (каменный, бурые, антрацит)

2) Нефть

3) Горючие газы

4) Горючие сланцы

5) Радиоактивные элементы

Руды металлов и металлы, встречающиеся в естественном состоянии

7) Железные руды.

8) Руды легирующих металлов – марганца, хрома, ванадия, никеля, вольфрама, молибдена, кобальта и др.

9) Руды тяжелых цветных металлов – меди, свинца, цинка, олова.

10) Руды легких металлов – алюминия, магния, бериллия.

11) Руды редких элементов–тантала, ниобия, церия, селена, теллура, таллия, германия, лития, и т. д.

12) Руды благородных металлов – золота, платины, серебра

Неметаллические полезные ископаемые.

13) Естественные строительные материалы и сырье, для искусственных строительных материалов (нерудные ископаемые ) – гранит, сиенит, порфир, базальт, кровельный сланец, песчаник, известняк, кварцевый песок, глина, асбест.

14) Сырье для вяжущих строительных материалов – мергель, известняк, глина, магнезит, гипс, битумы.

15) Химическое сырье для удобрений– апатит, фосфориты, сильвинит, карналлит, сера, серный колчедан, поваренная соль, бокситы, борные руды, барит, плавиковый шпат, известняк, уголь, нефть, негорючие газы.

16) Флюсовое сырье – известняк, плавиковой шпат.

17) Керамическое, огнеупорное, кислотоупорное, стекольное сырье-глина, каолин, полевой шпат, пегматит, андалузит, диаспор, кварц, кварцит, магнезит, доломит, тальково-магнезитовый камень, графит, андезит др.

18) Техническое минеральное сырье: природные абразивные (шлифовальные) материалы – алмаз, корунд, наждак, гранат, кварцевый песок, трепел; тепло-и электроизоляционные материалы – асбест, слюда, диатомит, мрамор и т. д; электротехнические материалы – графит, технические камни агат, литографический камень и т. д.

19) Наполнители, минеральные пигменты и адсорбенты – мел, барит, тальк, каолин, графит, железненные глины, глауконит, бентонит, флоридин, диатомит, и т. д.

19 Руды драгоценных камней – алмаза, изумруда и т. д.

Для обозначения неметаллических полезных ископаемых еще в недавнее время пользовались термином «нерудные ископаемые». На самом деле нерудным ископаемыми называются только те из неметаллических полезных ископаемых, которые представляют собою породы и используются непосредственно без выделения из них полезных минералов. Примером нерудных ископаемых могут служить естественные строительные материалы, а также сырье для них и вяжущих материалов.

2. Благодаря многообразию применения отдельных видов неметаллического минерального сырья, при использовании их для различных целей к ним предъявляются соответственно различные технические требования, зависящие от характера потребления.

Первое и основное требование состоит в том, чтобы содержание полезного компонента в сырье было достаточным. Нормы содержания полезного компонента в неметаллическом сырье по большой части очень высоки. Техническими требованиями к обогащаемым флюориту, апатиту, графиту, сере, андалузиту и т. д. предусматривается содержание полезных минералов в товарном сырьё 90 – 95% и более.

Согласно другим техническим требованиям ограничивается содержание вредных примесей. Ничтожные количества последних, составляющие иногда десятые доли процента делают сырьё, приемлемое по содержанию полезного компонента, непригодным для производства ответственных изделий. Так, содержание окислов железа в эмалевом сорте плавикового шпата или в стекольном песке не должно превышать 0,1 – 0,2%; содержание металлического железа в графите ограничивается сотыми долями процента.

3. При использовании полезных ископаемых в народном хозяйстве их приходится в большинстве случаев подвергать предварительной обработке. Последняя имеет цель увеличить содержание полезных компонентов в сырье и изменить его физические свойства для того, чтобы иметь возможность более выгодно использовать это сырьё.

Так, например, из руды чешуйчатого графита, содержащей подчас всего 5 – 6% графита, не могут, быт изготовлены плавильные тигли. Если содержание графита не увеличить до 86 – 90 %. Каолин нельзя применять в качестве наполнителя при производстве бумаги, если предварительно не снизить содержание в нем кварцевых частиц до 0,5 – 1,5 %. В каолине-сырце оно составляет десятки процентов. Талько– магнезитовый камень или медно – цинковая руда могут быть гораздо выгоднее использованы, если их предварительно разделить на отдельные компоненты.

Чистый мел, тальк или фосфорит нельзя использовать без предварительного измельчения, кварцевый песок с большим содержанием пылевидных частиц не годится для производства доброкачественного бетона.

Для повышения качества полезного ископаемого его подвергают обогащению. Обогащением называется совокупность операций механической обработки твердого полезного ископаемого, имеющих целью получить из него один или несколько продуктов с увеличенным содержанием полезных компонентов или уменьшенным содержанием вредных примесей. С помощью такой обработки состав полезного ископаемого изменяется за счет удаления ненужных или вредных примесей. При этом состав самых полезных минералов, входящих в ископаемое, не подвергается изменениям. Этим обогащение отличается от химической и металлургической обработки полезных ископаемых, когда состав полезного минерала претерпевает изменение. Иногда при обработке полезного ископаемого изменяют только его физические свойства – зернистость, влажность и т. д. Обработку без изменения состава ископаемого следует называть механической обработкой полезного ископаемого.

Промышленность – ведущая отрасль хозяйства и как предмет изучается и исследуется многими дисциплинами. И подготовке гео­графов данная отрасль в основном изучается учебными предмета­ми экономико-географического плана, в частности, социальной и экономической географией, географией промышленности и др. Особое место в этом процессе занимает курс “Технико-экономиче­ские основы производства”. И различной редакции он входит в учебные планы университетов, технических, экономических и педа­гогических высших учебных заведений. При этом в каждом конкрет­ном случае выполняет определенное функциональное значение. Особенность предмета курса в подготовке географов состоит в изучении важнейших аспектов технологических процессов, оборудо­вания, направлений научно-технического прогресса, технико-эко­номической специфики производства различной продукции с целью установления взаимозависимости между техникой, технологией и размещением предприятий промышленности, ее территориальной ор­ганизацией и влияния производственных процессов (технологии, сырья, топлива и др.) на экологическую обстановку.

Важное место занимает курс в подготовке географов, особен­но экономико-географов. Изучение курса способствует формирова­нию у студентов широкого географического кругозора, научного мировоззрения в понимании взаимозависимости явлений, взаимосвя­зей между обществом и природной средой. В процессе изучения курса студенты получают сведения об использовании в производственном процессе природных компонентов, стадиях их преобразования, особенностях основной и побочной продукции, затратах тех или иных ресурсов на выпуск изделий, направлениях научно-техни­ческого прогресса. Следовательно, положения курса формируют у студентов знания в сфере технических, экономических наук, ко­торые в совокупности с природопознавательными сведениями создают строгую систему взглядов на окружающую среду, понимания геогра­фических закономерностей. В этом проявляется познавательная функция курса. Поэтому известные географы обращали внимание на важность изучения основ производства в географическом образовании. Так, Н.Н. Баранский, рассматривая вопросы преподавания эко­номической географии, отмечал, что географу необходимы хотя бы элементарные знания наиболее важных и распространенных отраслей, что из чего делается, при каких способах производится и с какой калькуляцией. Без этого невозможно разобраться в размещении отраслей промышленности.* Подтверждением этого тезиса является излагаемый материал пособия. Технико-экономическая специфика производства, направления научно-технического прогресса обуслов­ливает, развитие промышленности, производительных сил в целом, территориальную организацию отраслей индустрии, формирование различных производственно-территориальных комбинаций в хозяйст­ве, производственных связей районов и отдельных предприятий и другие аспекты социальной и экономической географии.

Один из подходов географического образования – формирова­ние у студентов экологического мышления. Рассматривая вопросы антропогенной нагрузки на окружающую среду, рационального природопользования необходимо не только показывать влияние хозяйственной деятельности на изменения природы, но и раскры­вать причины этих процессов, отвечать, почему происходит то или иное явление. Чтобы получить ответы на эти вопросы и опре­делить направления решения экологических проблем необходимо знать из какого сырья получают продукцию, где и какое сжига­ется топливо, особенности старых и новых технологий, количест­венный состав побочных продуктов – отходов, возможности их утилизации и др. Следовательно, в понимании сущности причин экологических проблем, принятия компетентного их решения эко­логу нужны знания как природных, так и технологических процес­сов.

Таким образом, изучение курса формирует у студентов географический кругозор, создает необходимую базу для успешно­го освоения географических дисциплин и прежде всего социальной и экономической географии, охраны окружающей среды, географии промышленности и других учебных предметов. Знания курса необ­ходимы географу не только в образовательных целях, но и практи­ческой работе при решении экологических проблем, задач терри­ториальной организации производительных сил, определения разме­щения того или иного предприятия, моделировании территориальных систем, проведении экологических экспертиз.

Положения курса нужны географу в педагогической работе в средней школе с целью формирования у учащихся основных законо­мерностей территориальной организации, развития территориальных систем, понятий взаимоотношения человека с природой, экологи­ческого мышления, политехнического кругозора. Сущность политехнического образования состоит в познании основных производственных процессов, направлений развития хозяйства, научно-технического прогресса, знакомстве с профессиями и путями их получения с целью развития профессиональных интересов и спо­собностей учащихся, готовности их к самостоятельному труду. Для этого в школах изучается специальный предмет “Основы про­изводства. Выб ор профессии”. Политехническому обучению способ­ствуют в школе также многие другие учебные дисциплины, в том числе и география. Это предполагает хорошую компетентность преподавателя-географа в основных направлениях развития техни­ки, технологии, основах производства.

Таким образом, курс “Технико-экономические основы про­мышленного производства” имеет для географов познавательное, теоретическое и практическое значение.