Способы обогащения твердого сырья

Принципы обогащения сырья

Важное технико-экономическое значение в рациональной переработке сырья имеет использование концентрированного сырья, обогащенного полезными компонентами. Применение концентрированного сырья снижает стоимость последующей химической переработки и, следовательно, стоимость продукта производства и повышает его качество. Такое сырье способствует интенсификации технологического процесса и экономии топлива. Расходы на транспортировку сырья к месту переработки снижаются пропорционально концентрации ценных компонентов.

Концентрированное сырье получают его обогащением. В процессе обогащения отделяют ценные компоненты от примесей, используя различия в их физических, физико-химических и химических свойствах, а также разделяют на компоненты сложные смеси, полиметаллические руды. Методы обогащения разнообразны и принципиально различны для твердого, жидкого и
газообразного сырья.

Твердое минеральное сырье предварительно измельчают, далее измельченная масса поступает на обогащение, в результате которого получают концентрат (фракция, обогащенная полезными компонентами) и пустую породу ‑ хвосты. Для твердого сырья чаще всего применяют механические способы обогащения ‑ рассеивание (грохочение), гравитационное разделение, электромагнитную и электростатическую сепарацию, а также физико — химический метод ‑ флотацию.

Рассеивание (грохочение) применяют для разделения твердой породы, содержащей минералы различной прочности и образующей при измельчении зерна разной величины. При последовательном пропускании измельченного сырья через грохоты ‑ металлические сита с отверстиями разных размеров ‑ происходит разделение на фракции, обогащенные определенным минералом.

Гравитационное обогащение (мокрое и сухое) основано на разной скорости падения частиц измельченного материала различной плотности и величины в потоке жидкости или газа или на действии центробежной силы. Чаще всего проводят мокрое обогащение в потоке воды. Центробежное ускорение в гидроциклонах во много раз выше ускорения при осаждении частиц, поэтому они дают более высокую производительность, чем осадительные камеры; соответственно меньше их габариты. Гравитационные способы применяют для обогащения сырья в производствах минеральных солей, силикатных материалов, в металлургии а также при обогащении углей.

Электромагнитное и электростатическое обогащение основано на различиях в магнитной проницаемости или в электрической проводимости компонентов сырья. Эти способы применяют для отделения магнитовосприимчивых частей от немагнитных и электропроводящих от диэлектриков.

Флотация ‑ широко распространенный способ обогащения, применяющийся для разделения полиметаллических сульфидных руд, обогащения каменных углей и многих других минералов. Флотация основана на различии в смачиваемости водой и прилипании частиц обогащаемого минерала к пузырькам пропускаемого через пульпу воздуха. Плотность агрегата минерал ‑ воздух меньше, чем плотность того же объема пульпы, поэтому он всплывает на поверхность. Большинство минералов природных руд мало отличаются по смачиваемости друг от друга. Для их разделения необходимо создать условия неодинаковой смачиваемости водой отдельных компонентов породы, для чего применяют разнообразные химические соединения ‑ флотационные
реагенты.

Термическое обогащение твердого сырья основано на различии в плавкости компонентов сырья. Например, нагреванием серосодержащей породы отделяют легкоплавкую жидкую серу от пустой породы, состоящей из более тугоплавких известняков, гипса и др.

Химическое обогащение основано на различии во взаимодействии компонентов сырья с химическими реагентами с последующим выделением образовавшегося соединения осаждением, испарением, плавлением и т. п.

Для выделения ценных компонентов из жидкостей часто применяют экстракцию ‑ избирательное растворение их в органических растворителях. При последующей регенерации экстрагента выделяют одновременно и поглощенные вещества.

Газовые смеси разделяют, используя различия компонентов смеси в температурах кипения, растворимости и других свойствах. Разные температуры кипения дают возможность при сжатии и сильном охлаждении последовательно конденсировать отдельные компоненты. Так, из коксового газа, содержащего 53-60 % Н2, получают газообразный водород, последовательно конденсируя и отделяя содержащиеся в газе углеводороды, оксид углерода, кислород и азот. В других случаях газовую смесь сжижают и затем разделяют на компоненты перегонкой в ректификационных колоннах.

Широкое распространение в промышленности для разделения газовых смесей находят методы сорбции ‑ избирательное поглощение компонентов смеси жидкими (абсорбция) или твердыми (адсорбция) веществами. Поглощенные компоненты выделяют (процесс десорбции) нагреванием, обработкой водяным паром и т. п.

Источник

Способы обогащения сырья

Обогащение природного сырья осуществляется с использованием различных физических и физико-химических свойств минералов следующими способами и методами: промывка, гравитация, флотация, магнитная и электрическая сепарация, окускование (агломерация и окатывание) и др.

Различают мокрый и сухой вариант обогащения полезных ископаемых и многих других разновидностей сырья.

1. Мокрые способы и методы обогащения:

а) промывка горных пород водой во вращающихся барабанах (удаление загрязненных примесей, в основном глины);

б) гравитация применяется при разной плотности полезных компонентов разделяемых минералов с использованием различных скоростей движения частиц в водной (или воздушной) среде под действием центробежных или гравитационных сил; к этому методу относится отсадка, т.е. более тяжелые частицы рудных пород или ценных компонентов оседают на дно емкости с водой;

в) флотация — плавание на поверхности воды, т.е. метод отделения одних частиц металлов или минералов от других в водной среде, т.е. это обогащение, основанное на различии в физико-химических свойствах поверхностей разделяемых минералов. Флотация выполняется во флотационных машинах. Различают флотацию масляную, пленочную и пенную. Эти разновидности флотации составляют основу метода обогащения полезных ископаемых и минерально-сырьевых ресурсов Земли.

2. Сухие способы обогащения:

а) магнитная сепарация — отделение железосодержащих минералов (т.е.обладающих ферромагнитными свойствами) от пустой породы. Используется в тех случаях, когда природные минералы обладают различной магнитной восприимчивостью, т.е. намагничиваемостью;

б) электрическая сепарация — обогащение минерального сырья, применяющегося в тех случаях, когда минералы полезных ископаемых (различных руд) имеют различие в своих электрических свойствах (к примеру, обладают разными электрическими проводимостями, разными способностями заряжаться при трении и др.);

в) обжиг — это подготовка сырья к последующему обогащению, применяется в тех случаях, когда сырье (в частности, различные породы руд) содержит минералы, изменяющиеся при высокой температуре (например, выделяют С0₂, кристаллизационную воду, меняющие свою плотность, магнитную восприимчивость, содержат примеси, растрескиваются и т.д.).

Все перечисленные методы обогащения природного сырья и минерально-сырьевых ресурсов применяются в отдельности или совокупно в разных сочетаниях.

Окускование — процесс переработки (подготовки) концентратов, полученных после обогащения сырья или рудной мелочи, в кусковые материалы необходимых размеров путем агломерации, окатывания (окомкования) или брикетирования.

Агломерация — процесс спекания сырья (мелких сырых руд (8—10 мм) и ее концентратов, топлива (коксовой и антрацитовой мелочи) и флюса (известняка) до 3 мм в агломерационных машинах при 1200—1500 °С в кусковой пористый материал — агломерат (5—10 мм), использующийся в металлургии черных (чугун, сталь, ферросплавы) и цветных (алюминий, никель, свинец) металлов.

Окатывание — процесс получения из увлажненного водой мелкого (пылевидного) рудного сырья, шихты, тонкоизмельченного концентрата или минеральных удобрений — шариков (окатышей) размерами 10—15 мм. Иначе этот метод называется окомкованием. Окатыши бывают неофлюсованными и офлюсованными (с добавлением флюсов). Их получают во вращающихся барабанах, тарельчатых или конусных грануляторах. Затем сушат при температуре 300— 600 °С и обжигают в специальных шахтных печах при температуре 1200—1350 °С. Сушат для придания им прочности и сохранения в них пористости.

Брикетирование — процесс переработки мелкого ископаемого сырья (к примеру, топлива, руд) и различных материалов промышленного и сельскохозяйственного назначения в куски — брикеты, имеющие геометрически правильные формы и практически одинаковые массы. Брикетирование широко применяется в пищевой промышленности (для выпуска главным образом пищевых концентратов) и в сельском хозяйстве (при производстве концентрированных и полнорационных кормов), а также брикетов из сена или соломы.

При брикетировании создаются дополнительные сырьевые ресурсы из мелких материалов, использование которых малоэффективно или затруднительно, а также утилизируются отходы (пыль, шлаки, металлические и древесные стружки и т.п.). Брикетирование производится путем прессования в ленточных, вальцевых, штемпельных или кольцевых прессах, а также в специальных кормовых брикетировщиках.

Дата добавления: 2015-11-12 ; просмотров: 3279 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Обогащение сырья

Обогащение сырья — это процесс отделения лишней породы от сырья, что приводит к получению концентратов (полезных минералов). Существует гравитационное, флотационное, электростатическое и электромагнитное обогащения.
Гравитационное обогащение основано на использовании разницы в удельном весе полезных ископаемых и лишней породы. Это обогащение используется в процессе добычи золота, платины, вольфрама и других веществ.
Жидкостное гравитационное обогащение осуществляют в шлюзах, осадочных машинах и на концентрационных столах. Обогащение в шлюзах имеет следующий принцип: смесь очень раздробленной руды в растворе (пульпа) подают на шлюз, где имеет место распределение частиц в связи с различным удельным весом. Более тяжелые частицы (руда) оседают на дно, а легкие (лишняя порода) уходят с потоком жидкости. Обогащение на концентрационных столах выполняется аналогично, только отличается непрерывной разгрузкой концентрата в связи с колебанием концентрационного стола.
В осадочных машинах отделения минеральных частиц происходит под действием подъемного импульса струи воды. Очень частое повторение переменного движения струи воды способствует отделению и концентрации тяжелых частиц в нижних слоях машины, а излишняя порода выносится жидкостью.
Воздушное гравитационное обогащение выполняется на основе разделения полезной и пустой породы в потоке воздуха. Сепараторы, осадочные машины и концентрационные столы работают так же, как и в процессе жидкостного обогащения.
К физико-химическим методам обогащения относят: флотацию, основанную на различном смачивании полезных минералов и лишней породы сырья. Она используется, например для обогащения нефтепродуктов. В ванну с жидкостью (водой, керосином, жидким стеклом и т.п.) засыпают измельченную до 0,3-0,5 мм руду. Через днище ванны подают воздух, который, проходя сквозь жидкость, удерживает пульпу в неподвижном состоянии. При этом частицы, плохо смоченные жидкостью, приклеиваются к пузырькам воздуха и накапливаются на поверхности ванны, образуя пену. Смоченные частицы оседают на дно. Пену собирают ковшами, а частицы со дна разгружают в посуду.
Для полиметаллических руд используют селекционную флотацию, при которой сначала с помощью специальных флотореагентов отделяют один компонент, а затем таким же образом последовательно с помощью нового флотореагента отделяют второй компонент.
Электромагнитное обогащение основано на свойствах частиц минерального сырья заряжаться в электростатическом поле разными по размеру и полюсами зарядами в зависимости от химического состава, физического состояния сырья. Под влиянием элементов сепаратора частицы с разными зарядами получают различные траектории движения и разделяются.
Химические способы обогащения основаны на разных свойствах разделения частиц сырья в растворах и отделении, таким образом, полезных компонентов. Такой способ позволяет отделить золото от серебра вследствие реагирования их с ртутью, цианистым натрием и хлором. Обжиг минералов с целью расплавления карбонатов или отделения кристаллизационной воды, обжиг органических смесей, также являются типичными химическими средствами обогащения.

Источник

Методы обогащения сырья

Характеристика сырья

Комплексное использование сырья и вторичных ресурсов

Сырье — один из основных компонентов производственного процесса, свойства которого в значительной степени определяют экономичность процесса, качество и себестоимость продукции.

Сырье представляет собой вещества и материалы, предназна­ченные для дальнейшей переработки и получения промышлен­ной и потребительской продукции.

По происхождению сырье подразделяют на минеральное, расти­тельное и животное. В промышленности преимущественно применяют минеральное сырье, представленное рудными, нерудными и горючими природными ископаемыми.

Рудным минеральным сырьем называют горные породы, содер­жащие металлы, из которых их извлекают в процессе переработки. Например, магнитный железняк, содержащий Fe₃0₄, красный железняк, в состав которого входят оксиды Fe₂0₃ и гидроксиды Fe(OH)₃ железа.

Медные руды обычно содержат сернистые соединения меди — медный блеск Cu₂S, сульфид меди CuS, медный колчедан, или халькопирит, FeCuS₂.

По добываемому металлу руды бывают железными, медными, свинцовыми, медно-никелевыми и т.д. Руды, из которых извле­кают несколько металлов, называют полиметаллическими. В окис­ленных рудах металл находится в виде оксидов или других кисло­родсодержащих соединений — силикатов, карбонатов и т.д. В суль­фидных рудах металл связан в соединения с двухвалентной серой.

Нерудным сырьем называют все неорганические материалы, не содержащие металлы. Например, сырьем для производства фос­форных удобрений служат апатиты, которые имеют в своем со­ставе фторапатит — Ca₅F(P0₄)₃ и трикальцийфосфат — Са₃(Р0₄)₂. При производстве калийных удобрений используют природный минерал — сильвинит.

К горючему минеральному сырью относят органические ископа­емые — уголь, торф, сланцы, нефть, газ.

В промышленности стремятся применять концентрированное сырье, что позволяет увеличить скорость процесса при его пере­работке, снизить энергозатраты, использовать различные компо­ненты сырья в разных производствах.

Минералами являются физически обособленные вещества или смеси веществ, которые существуют в природе.

Известно несколько методов обогащения минерального сырья. В основе методов механического обогащения твердого сырья лежат различные физические и физико-химические свойства минералов, методов химического обогащения — различные химические свой­ства компонентов сырья, методов термического обогащения — раз­личные температуры плавления отдельных составляющих сырья (последние используются в промышленности сравнительно редко).

При обогащении получают две или более фракций. Фракцию, обогащенную одним компонентом горной породы, называют кон­центратом. Фракции, состоящие из минералов, не используемых в данном производстве, называют хвостами.

Рассмотрим некоторые способы обогащения, наиболее часто применяемые в промышленности.

Механические способы обогащения твердых материалов включа­ют рассеивание (грохочение), гравитационное разделение, элект­ромагнитную и электростатическую сепарацию, а также флотацию.

Рассеивание материалов по крупности зерен применяют в тех случаях, когда порода состоит из прочных (вязких) и непрочных (хрупких) минералов. Последние измельчаются легче, образуют более мелкую фракцию и при рассеивании проходят через отвер­стия сита. Рассеивание минерального сырья называется грохочени­ем, а применяемые металлические сита — грохотами. Таким спо­собом проводят обогащение фосфорита.

Гравитационное разделение основано на разной скорости паде­ния частиц различной плотности и размера в потоке жидкости или газа. Этот способ широко применяется для обогащения сырья в производстве силикатных материалов, минеральных солей и в металлургии.

Принципиальная схема мокрого гравитационного обогащения представлена на рис. 3.4. Измельченный материал, перемешанный с водой в смесителе, подается в виде пульпы в отстойник, разде­ленный вертикальными перегородками на три осадительные ка­меры. Каждая камера снабжена в нижней части бункером. Самые крупные и тяжелые частицы оседают наиболее быстро в камере I, средние — в камере II, легкие — в камере III. Наиболее мелкие и легкие частицы породы уносятся водой из отстойника.

Электромагнитное обогащение применяется для отделения маг­нитного материала от немагнитных составляющих. Под действием электромагнитного поля меняется траектория движения магнит­ных частиц и они отделяются от пустой породы.

Флотация (от англ. float — плавать на поверхности) — один из наиболее распространенных способов обогащения, применяемый

Крупные частицы Мелкие частицы Воздух

Рис. 3.4. Принципиальная схема мокрого гравитационного обогащения (I, II, III— камеры аппарата)

Рис. 3.5. Влияние смачивания (θ — угол смачивания): 1— несмачиваемая частица; 2—- смачиваемая частица

в промышленности (например, для отделения апатита от нефели­на, разделения на фракции полиметаллических сульфидных руд, обогащения каменного угля и т.д.).

Флотация основана на различной смачиваемости минералов водой. Положение на границе трех фаз: твердое тело — жидкость — воздух, показано на рис. 3.5. Жидкость образует с несмачиваемой частицей / тупой краевой угол в,, а со смачиваемой частицей 2 острый угол 0₂. Силы поверхностного натяжения стремятся вы­ровнять уровень жидкости. В результате этого смачиваемая (гидро­фильная) частица погружается в жидкость, а несмачиваемая (гид­рофобная) частица выталкивается из жидкости, т.е. остается на поверхности воды.

Через смесь тонко измельченного минерала во флотатор по­дают воздух. В результате подъема пузырьков на поверхности жид­кости образуется слой пены, наполненный частицами гидрофоб­ного минерала. Более смачиваемые частицы остаются в объеме пульпы во взвешенном состоянии и постепенно опускаются на дно.

Для создания благоприятных условий флотации в пульпу вво­дят флотационные реагенты. Подбирают различные вещества, спо­собные усилить гидрофильность определенных компонентов ми­нерала. Проводя многократную, селективную флотацию сырья, последовательно получают ряд концентратов, содержащих различ­ные компоненты. Под водой остается пустая порода. Расход фло­тационных реагентов невелик и обычно не превышает 100 г на 1 т обрабатываемого сырья.

Галлургический метод, основанный на различной растворимо­сти отдельных компонентов разделяемой смеси, применяется, на­пример, при извлечении хлорида калия из природного сильвини­та. Однако этот метод более сложен и менее экономичен по срав­нению с флотацией.

В металлургической промышленности для переработки руд ис­пользуют пирометаллургический метод, основанный на действии высоких температур, и гидрометаллургический метод. Типовыми разновидностями пирометаллургических процессов являются об- жиг, плавка и дистилляция. Для гидрометаллургических процес­сов наиболее характерно выщелачивание отдельных компонентов и осаждение их из растворов.

Химические методы обогащения основаны на применении реа­гентов, которые избирательно концентрируют одно из веществ, входящих в состав смеси, или на образовании и осаждении новых соединений.

В промышленности широко применяется метод экстракции. Раствор обрабатывают экстрагентом, в который переходит один из компонентов раствора.

Метод образования труднорастворимых соединений широко применяют при очистке сточных вод.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник