Збагачення корисних копалин

Збагáчення корѝсних копáлин — сукупність процесів первинної (механічної) переробки мінеральної сировини, спрямованих на відокремлення цінних мінералів від пустої породи і шкідливих домішок, а також на розокремлення цінних мінералів.

Це — найважливіша проміжна ланка між видобутком корисних копалин та їхнім використанням. У процесі збагачення отримують як кінцеві товарні продукти (вапняк, азбест, графіт та ін.), так і концентрати (вугілля, руд), придатні для подальшої хімічної або металургійної переробки.

Історична довідка

Збагачення корисних копалин історично постало як необхідний етап у процесі одержання кінцевого продукту, зокрема як елемент низки процесів: видобування — збагачення — витоплення металу. Тому у давніх описах гірничих технологій збагачення мінеральної сировини згадано поряд із власне гірничими роботами та металургією (точніше, поміж цими процесами). Такі описи знаходять у Полібія, в 40-томній «Загальній історії»; Плінія Старшого, в 37-томній «Природничій історії»; у «Географії» Страбона; творах Аппіана та ін. Вперше систематизував знання про збагачення корисних копалин Г. Агрикола у восьмій книзі праці «Про гірничу справу та металургію» (1556).

Характеристика

Теорія збагачення корисних копалин досліджується мінералургією — наукою, що аналізує властивості мінералів та їхню взаємодію у процесах розділення та встановлює закономірності цих процесів.

Збагачуваність, або здатність до розділення на відповідні продукти, залежить від контрастності розділових ознак корисних копалини. Вона є технологічною оцінкою повноти вилучення корисних компонентів з руд і вугілля шляхом їхнього збагачення.

На збагачуваність впливають дві групи факторів:

  • характеристики збагачуваного матеріалу;
  • характеристики збагачувальних процесів.

Збагачення корисних копалин — багатоопераційний процес, тому під збагачуваністю розуміють таку технологічну оцінку повноти вилучення корисних компонентів, яка передбачає оптимізацію параметрів технологічних процесів усього ланцюга переробки. Збагачуваність залежить від мінерального складу, текстури та структури корисних копалин. Категорії збагачуваності за виходом проміжних фракцій (у %) для кам’яного вугілля та антрациту наведені у наступній таблиці.

Категорії Кам’яне вугілля Антрацит
І, легка до 4 % до 4 %
ІІ, середня 4–10 % 4–8 %
ІІІ, важка 8–17 % 8–14 %
ІV, дуже важка понад 17 % понад 14 %

Класифікація

За призначенням процеси первинної переробки корисних копалин поділяють на підготовчі, основні (збагачувальні) і допоміжні (заключні).

1. Підготовчі процеси (дроблення, подрібнення, грохочення, класифікація, знешламлення) призначені для розкриття або відкриття зерен корисних компонентів (мінералів), що входять до складу корисної копалини, та її поділу на класи крупності, що відповідають технологічним вимогам наступних процесів збагачення.

2. Основні (збагачувальні) процеси призначені для розділення вихідної мінеральної сировини з розкритими або відкритими зернами корисного компонента на відповідні продукти: концентрат, в якому зосереджується основна частина корисного компонента, проміжний продукт та відходи (хвости). В основних процесах збагачення використовують відмінності мінералів корисного компонента і пустої породи в густині, магнітній сприйнятливості, змочуваності, електропровідності, крупності, формі зерен, хімічних властивостях та ін.

До основних процесів збагачення належать гравітаційні (відсадка, важкосередовищна сепарація, гвинтова сепарація тощо), магнітні, електростатичні, флотаційні, бактеріальні та ін.

За видом середовища, в якому здійснюють збагачення, розрізняють: сухе (в повітрі та аеросуспензії) та мокре (у воді, важких середовищах), у гравітаційному, відцентровому, магнітному, електричному полях.

Існують також спеціальні методи збагачення корисних копалин, засновані на відмінностях корисного компонента та пустої породи за критеріями: кольору та блиску; радіоактивним випромінюванням; твердістю; пружністю; формою зерен; коефіцієнтом тертя; характером зміни грудок матеріалу при термічному впливі (декрипітація); характером переведення компонентів твердих корисних копалин в інші фазові стани (вилуговування); за електрокінетичними властивостями поверхні мінералів і породи, їх адгезійними властивостями (див. Адгезія), ліофільністю, намагнічуваністю та ін.

Завершальні операції — згущення пульпи, зневоднення та сушка продуктів розділення дозволяють одержати кондиційні продукти збагачення, а також регенерувати оборотні води збагачувальної фабрики. На вимогу замовників кінцеві продукти можуть брикетувати (див. Брикетування), гранулювати, агломерувати (див. Агломерація матеріалу) тощо.

Значення

Збагачення корисних копалин дозволяє суттєво збільшити концентрацію цінних компонентів. Так, вміст важких кольорових металів міді, свинцю, цинку в рудах складає близько 0,3‒2 %, а в їхніх концентратах — 20‒70 %. Концентрація молібдену збільшується від 0,05‒0,1% до 47‒50 %, вольфраму— від 0,1‒0,2 % до 45‒65 %, зольність вугілля знижується від 25‒35 % до 2‒15 %.

Збагачення корисних копалин відбувається також з метою вилучення шкідливих домішок мінералів (арсен, сірка, кремній тощо). Вилучення цінних компонентів у концентрат у процесах збагачення складає від 60 до 95 %. Переробка корисних копалин здійснюється на збагачувальних фабриках.

Література

  1. Бережний М. М., Мовчан В. П. Збагачення та окускування сировини. Кривий Ріг : [б. и.], 2000. 368 с.
  2. Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / За ред. В. С. Білецького. Донецьк : Східний видавничий дім, 2004–2013.
  3. Barry A. Wills James Finch. Wills' Mineral Processing Technology. 8th ed. Oxford; Boston : Butterworth-Heinemann, 2015. 512 p.
  4. Смирнов В. О., Білецький В. С. Переробка корисних копалин. Львів : Новий Світ-2000, 2020. 607 с.

Автор ВУЕ

В. С. Білецький

Покликання на цю статтю

Покликання на цю статтю: Білецький В. С. Збагачення корисних копалин // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Збагачення корисних копалин (дата звернення: 2.12.2020).


Оприлюднено

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено:
21.10.2020

Офіційний телеграм-канал ВУЕОфіційний телеграм-канал ВУЕ