37

Процессы переработки руд.

1. Подготовка руд к обогащению. Общие положения.

Куски руды, поступающие на обогатительную фабрику, весьма неоднородны по крупности. Крупность кусков руды зависит от системы горных работ и от мощности рудных тел. При добыче руд в шахтах максимальная крупность кусков достигает 600 – 700 мм (обычно 250 – 400 мм). Из карьеров поступает руда крупностью до 1100 – 1200 мм.

Процессы обогащения представляют собой разделение зерен ценных минералов и зерен минералов пустой породы, а также разделение зерен различных ценных минералов. Ясно, что зерна минералов предварительно должны быть отделены друг от друга. Следовательно, крупность руды, поступающей в процессы обогащения, определяется размером вкрапленности минералов, содержащих ценные компоненты.

Поступающие на фабрику куски руды подвергаются процессам разрушения, пока не достигнут таких размеров, при которых максимальное количество зерен ценных минералов будет находиться в свободном состоянии.

Распределение материала по классам крупности называется гранулометрическим составом. В каждом классе может быть различное содержание ценного компонента. Конечная крупность измельчения руды определяется распределением ценных минералов по классам крупности.

Следует отметить, что эффективность некоторых процессов обогащения снижается при уменьшении крупности ниже 0,074 мм, всех основных резко падает при крупности 0,044 мм и становится близкой к нулю при крупности 0,02 мм. Методы и аппараты, позволяющие выделять ценные компоненты из руд такой крупности, сложны и сравнительно малоэффективны экономически.

Помимо этого, процессы дробления и измельчения чрезвычайно энергоемки и дороги (до 70% всей электроэнергии, потребляемой в процессе обогащения). Они осуществляются с помощью весьма материалоемкого оборудования. Стоимость дробильно – размольного оборудования достигает 50% стоимости всего оборудования обогатительной фабрики и растет по мере необходимости снижения крупности помола.

Исходя из вышеизложенного, крупность измельчения не должна быть ниже необходимой для проведения обогатительных процессов. В противном случае снижение эффективности основных процессов обогащения будет сопровождаться повышением стоимости процессов дробления и измельчения.

Если процесс измельчения на фабрике проводится в шаровых или стержневых мельницах, то дробление осуществляется в три стадии:

Стадия	Крупность поступающего материала, мм	Крупность выходящего продукта, мм
Крупное дробление	1100 - 1200	250 – 300
Среднее дробление	250 – 300	60 – 75
Мелкое дробление	60 - 75	10 - 20

Если процесс измельчения на фабрике осуществляется в мельницах рудного самоизмельчения, то устанавливаются только дробилки крупного дробления.

Границей процессов дробления и измельчения является крупность 3 – 6 мм. При дроблении получаются продукты крупнее 3 – 6 мм, а при измельчении - мельче.

2. Основы процессов дробления.

Дробление – технологический процесс разделения твердых материалов на части. Процесс дробления зависит от:

- размера и формы раздрабливаемых кусков;

- от их взаимного расположения в дробящем пространстве;

- от физико – механических свойств материала (крепости, твердости, трещиноватости, вязкости, плотности, влажности), формы и массы дробящих частей и т.д.

Твердость – характеристика твердых веществ, в т.ч. минералов и руд, показывающая их способность противостоять внешней механической силе (прочность на сдвиг). Как правило, для характеристики твердости пользуются десятичной шкалой твердости Мооса (табл.2.1). Минерал с большим номером оставляет черту (царапает), если им провести по минералу с меньшим номером.

Табл. 2.1.

Шкала твердости Мооса.

Тальк	Гипс	Кальцит	Плавиковый шпат	Апатит	Полевой шпат	Кварц	Топаз	Корунд	Алмаз
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Сопротивляемость пород технологическому разрушению (прочность на сдавливание) характеризуется их крепостью.

Условное численное значение коэффициента крепости горных пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова дано в табл. 2.2.

Табл.2.2.

Категория	Горные породы	Предел прочности при сжатии (разрушающее напряжение), кН/м2.	Плотность, кг/м3	Коэффициент крепости по шкале проф. Протодьяконова
Очень мягкие (слабые)	Уголь каменный	2000 - 4000	1,2 – 1,5	2 - 5
	Антрацит	9000
	Известняк пористый	40000	2,3 – 2,5
Мягкие	Известняк плотный	50000 - 100000	2,5 – 3,0	6 - 10
	Песчаник	50000 - 100000	1,9 – 2,2
	Бурый железняк	80000
Средней твердости	Гранит выборгский	120000	2,5 - 2,7	11 - 15
	Гранит уральский	145000 - 160000	2,5 - 2,7
	Мрамор	55000 - 150000	2,7
	Песчаник плотный	160000	2,2 - 2,7
	Бурые железняки	125000
Твердые (крепкие)	Диабаз	180000 - 250000		16 - 18
	Диорит	200000
	Гнейс	172000 - 220000
Весьма твердые (особо крепкие)	Кварцит	198000 – 218000	2,65	18 - 20
	Диорит	180000 - 240000
	Порфир	153000 - 280000	2,6 – 2,9
	Базальт	285000 – 500000	2,7 – 3,3
	Гранит - аплит	До 350000	3,0

Силы сцепления между отдельными кристаллами минералов меньше сил сцепления внутри кристаллов. Если к куску руды приложить силы, превышающие силы внутреннего сцепления, кусок сначала раздробится по сечениям с минимальными силами сцепления, т.е. по трещинам, примесям, внутренним напряжениям и границам между кристаллами, но при этом получившиеся частицы, лишенные дефектов структуры, получаются как бы упрочненными.

Процессы дробления применяют не только на рудообогатительных фабриках и металлургических заводах, но и в производстве строительных материалов.

Теоретическая или номинальная степень дробления (измельчения) - это отношение размера наибольшего куска дробимого материала к размеру разгрузочного отверстия дробилки.

Истинная степень дробления (измельчения) - это отношение среднего размера кусков дробимого материала к среднему размеру кусков раздробленного материала.

Дробление осуществляется в машинах, называемых дробилками. В таблице 2.3 приведены схемы основных способов дробления.

В зависимости от принципа действия и конструкции дробильные машины делятся на щековые дробилки, конусные дробилки, валковые дробилки, дробилки ударного действия (например, молотковые).

Табл. 2.3.