ИТС 25-2023 Добыча и обогащение железных руд

     2.3.3 Обогащение

Обогащение - это процессы разделения минералов на полезный компонент и пустую породу.

К основным методам обогащения относятся следующие.

Гравитационные - это такие методы, в которых разделение минеральных частиц, отличающихся плотностью, размером и формой, обусловлено различием в характере и скорости их движения в текучих средах под действием силы тяжести и сил сопротивления. Они могут быть собственно гравитационными (разделение в поле силы тяжести - обычно для относительно крупных частиц) и центробежными (разделение в центробежном поле - для мелких частиц). Если разделение происходит в воздушной среде, то процессы называют пневматическими; в остальных случаях - гидравлическими. Наибольшее распространение в обогащении получили собственно гравитационные процессы, осуществляемые в воде.

По типу используемых аппаратов гравитационные процессы можно разделить на отсадку, обогащение в тяжелых средах и обогащение на наклонной плоскости в потоке воды: концентрацию на столах, обогащение на шлюзах, в желобах, винтовых сепараторах. Применяют также относительно новые гравитационные процессы - обогащение в вибрационных концентраторах, противоточных сепараторах, обогатительных циклонах с водной средой и др.

Флотационные методы обогащения - методы, основанные на различиях в физико-химических свойствах поверхности минералов, которые обуславливают их различную смачиваемость водой. Флотация основана на различном закреплении частиц разделяемых минералов на межфазной границе, что определяется различием в поверхностных свойствах минералов. При пенной флотации, наиболее применяемой в промышленности, пульпу насыщают газом, и частицы некоторых минералов прилипают к пузырькам газа и всплывают на поверхность, образуя минерализованную пену, которая легко удаляется механическим путем. Другие минералы не прилипают и остаются в объеме пульпы. По способу насыщения пульпы газом различают несколько видов пенной флотации, однако наибольшее распространение получило насыщение пульпы воздухом.

Магнитные методы обогащения основаны на различиях в магнитных свойствах разделяемых минералов, что получило широкое распространение в производстве магнетитовых концентратов.

Электрическое обогащение основано на различиях в электрических свойствах разделяемых минералов и осуществляется под влиянием электрического поля.

Специальные методы обогащения включают ручную рудоразборку, радиометрическое обогащение, обогащение по трению и форме, обогащение по упругости, термоадгезионное обогащение, а также обогащение, основанное на селективном изменении размера куска при дроблении. Наибольшее распространение из перечисленных методов получило радиометрическое обогащение, основанное на различии в способности минералов отражать, испускать и поглощать различные виды излучения. Радиометрическое обогащение широко применяют при переработке руд цветных металлов.

Комбинированные методы используют пиро- или гидрометаллургические операции, приводящие к изменению химического состава сырья. Используемые пирометаллургические операции - обжиг, плавка, конвертирование; гидрометаллургические - выщелачивание, осаждение, экстракция, сорбция. Например, обжиг применяют для изменения магнитных свойств слабомагнитных минералов железа (карбонатов, оксидов, гидроксидов). При нагревании до 600-800°C гематит (красный железняк ) восстанавливается газообразными или твердыми восстановителями (окись углерода, водород, природный газ, уголь и др.) до сильномагнитного магнетита . Процесс этот иногда называют восстановительным обжигом. Обожженную руду обогащают на магнитных сепараторах со слабым магнитным полем аналогично обогащению природных магнетитовых руд.

Магнитный метод обогащения руд

Этот метод наиболее широко применяется для обогащения руд черных и доводки некоторых цветных и редких металлов.

Разделение руды в магнитном поле под влиянием магнитных и механических сил осуществляется в режиме извлечения магнитных минералов (нижнее питание) или в режиме их удерживания (верхнее питание). Средой, в которой осуществляется разделение минералов, может быть воздух или вода. В соответствии с этим процесс называется сухой или мокрой магнитной сепарацией.

Магнитные свойства минералов характеризуются удельной магнитной восприимчивостью , которую измеряют в кубических сантиметрах на грамм. По ее значению все природные минералы разделены на три группы: сильномагнитные, слабомагнитные и немагнитные.

К сильномагнитным, или ферромагнитным, относятся в основном железосодержащие минералы (магнетит, пирротин и др.) с удельной магнитной восприимчивостью не менее 3 10 см/г, извлекаемые на сепараторах со слабым полем напряженностью H<1500 Э (до 120 кА/м).