Обогащение полезных ископаемых

обогащение  полезных ископаемых, техн.  

1. Цели и задачи  программы-минимума

Цель и задачи изучения дисциплины «Обогащение полезных ископаемых» заключаются в подготовке аспирантов и соискателей к решению  научных и технических проблем  в области разработки новых и  совершенствования применяемых  процессов обогащения с использованием комбинированных схем для повышения  качества концентратов и полного  извлечения полезных компонентов из ископаемых рудного и нерудного  происхождения при обеспечении  защиты окружающей среды от загрязнений.

2. Требования  к знаниям, умениям и навыкам  аспиранта (соискателя)

В результате усвоения по программе-минимуму дисциплины «Обогащение  полезных ископаемых» аспирант (соискатель) должен овладеть навыками изучения процессов  и методов концентрации минералов  при первичной переработке твердых  продуктов и концентратов для  дальнейшей механической, химической и металлургической переработки, уметь  анализировать свойства минералов  и их взаимодействие в процессах  разделения, моделировать, оптимизировать и выполнять расчеты процессов  и технических средств обогащения и переработки твердых полезных ископаемых, разрабатывать системы повышения комплексности использования ископаемых и утилизации отходов, оценивать технико-экономические показатели процессов обогащения полезных ископаемых.

На основе знаний в области обогащения полезных ископаемых аспирант должен уметь сформулировать цель и задачи исследования по выбранной  теме, обосновать ее актуальность, обладать навыками моделирования (анализ размерностей, подобие, критерии механического моделирования), постановки инженерного эксперимента(последовательность испытаний, виды измерений и погрешностей, измерение случайных величин, прямые неравноточные и косвенные измерения, измерение случайных величин, выявление и исключение грубых ошибок, выбор вида и нахождение параметров эмпирических формул, корреляционный анализ) и выполнять аналитические исследования (составление алгебраических и дифференциальных уравнений, линейное и динамическое программирование)

В основу программы  положены следующие дисциплины: Технология переработки и обогащения полезных ископаемых, Процессы и аппараты обезвоживания горных пород, Машины и оборудование обогатительных и перерабатывающих производств, Проектирование горноперерабатывающего оборудования, Физико-механические свойства и разрушение горных пород, Моделирование и численный анализ в горном деле, Эксплуатация горных машин и оборудования, Электрообеспечение горных производств, Основы компьютерного проектирования, Методы и средства исследования и диагностики горного оборудования, Отраслевая экология, Экономика горного производства.

Помимо указанных  предполагается знание общенаучных  и общетехнических дисциплин. 

3. Содержание  курса

Введение

Общие сведения о полезных ископаемых и их роли в развитии и становлении различных  производств. Направления использования  полезных ископаемых. Требования, предъявляемые  к продуктам обогащения и переработки  полезных ископаемых. Технические условия  и стандарты на полезные ископаемые, поставляемые для переработки и  обогащения.

3.1. Физико-механические  свойства горных пород

3.1.1. Физико-технические  свойства горных пород. Классификация  свойств пород. Базовые физико-технические  свойства пород. Влияние минерального  состава и строения пород на  их свойства. Изотропность и анизотропность свойств пород. Внешние факторы, их влияние на свойства пород. Внешние факторы, их влияние на свойства пород. Методы изучения состава и строения горных пород. Влияние на физико-технические свойства химического состава минералов. Многофазность пород, их плотность, пористость и трещиноватость.

3.1.2. Механические  свойства горных пород. Напряжения  и деформации в горных породах,  методы их определения. Упругие  свойства пород. Динамический  и статистический модуль упругости.  Зависимость упругих свойств  пород от состава, строения  и внешних усилий. Роль упругих  свойств пород в процессах  их разрушения. Реологические свойства  пород. Ползучесть горных пород.  Релаксация напряжений в горных  породах. Методы определения реологических  свойств пород. Пластические свойства  горных пород, необратимость деформаций. Прочностные свойства горных  пород. Пределы прочности пород  при сжатии, растяжении, сдвиге. Угол  внутреннего трения, коэффициент  сцепления горных пород. Зависимость  прочностных свойств пород от  состава, строения и внешних  условий. Значение прочностных  свойств пород в процессах  их разрушения и упрочнения. Гидравлические  и газодинамические свойства  пород. Влажность и влагоемкость пород. Водопроницаемость. Закон Дарси. Содержание газов в породах. Размокаемость и растворимость пород, ослабление и упрочение пород. Переработка горных пород. Интенсивность деформаций при переработке пород в различных перерабатывающих механизмах. Затраты энергии на переработку. Аэромеханические свойства измельченных горных пород.

3.1.3. Тепловые, электрические,  магнитные и радиационные свойства  горных пород. Физические основы  распространения и накопления  тепла в горных породах. Тепловые  свойства пород: теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность, тепловое расширение горных пород. Количественный анализ тепловых свойств пород и процессов в технологии обогащения полезных ископаемых. Электромагнитное поле как особый вид материи. Поляризация пород. Диэлектрическая проницаемость пород. Зависимость электрических и магнитных свойств пород от состава, строения и внешних условий. Воздействие электрических полей на породы и его эффективность. Радиоактивность пород. Радиоактивные минералы. Методы и аппаратура определения радиоактивности пород. Радиационные методы в процессах обогащения и переработки полезных ископаемых.

3.1.4. Горно-технологические  показатели горных пород. Технологические  показатели скальных, плотных, мягких, вязко-пластичных и сыпучих полезных  ископаемых. Крепость, хрупкость, дробимость горных пород. Технологические показатели разрыхленных пород. Воздействие воды на дисперсные породы. Твердость, абразивность. Связь технологических показателей с физическими свойствами.

3.1.5. Разрушение  горных пород. Классификация методов  разрушения горных пород. Прогнозная  оценка применения методов разрушения. Модели физических методов разрушения  горных пород. Особенности механического,  теплового, электрического и комбинированного  методов разрушения. Идеальная прочность  минералов и горных пород. Хрупкое  разрушение горных пород. Деформационные  и тепловые потери энергии  при механическом разрушении. Механизм  ударного разрушения. Дробление,  измельчение горных пород. Разрушение  расколом. Дробление соударением.  Дробление (измельчение) раздавливанием. Оптимальная степень дробления  (измельчения). Динамическое и статистическое  дробление. Характеристика теплового,  электрического и комбинированного  методов разрушения горных пород.  Способы передачи энергии и  средства реализации теплового,  электрического и комбинированного  методов разрушения пород.

3.2. Подготовительные  процессы обогащения полезных  ископаемых

3.2.1. Качество  добываемого сырья, продуктов  рудоподготовки и обогащения. Раскрытие минералов при подготовке ископаемых к обогащению. Назначение и классификация подготовительных процессов.

3.2.2. Усреднение  полезных ископаемых. Назначение  и методы усреднения. Влияние  усреднения на показатели и  эффективность обогащения. Гранулометрический  состав измельченных горных пород.  Математическое описание характеристик  крупности.

Технология и  оборудование процесса усреднения. Определение  конструктивных и режимных параметров устройств для усреднения полезных ископаемых.

3.2.3. Грохочение полезных ископаемых. Виды грохочения и область применения. Эффективность грохочения. Кинетика грохочения и факторы, влияющие на процесс грохочения. Типы и основные параметры грохотов. Расчет грохотов, особенности их эксплуатации. Оптимизация процесса грохочения.

3.2.4. Классификация  полезных ископаемых. Способы и  виды классификации, области применения. Физические основы классификации,  ее эффективность. Технология  и оборудование классификации,  их расчет.

3.2.5. Дробление  полезных ископаемых. Физические  основы дробления. Способы, схемы  и оборудование дробления полезных  ископаемых. Степень дробления и  его эффективность. Определение  конструктивных параметров дробилок  и режимов их работы. Расчет  энергоемкости процесса дробления  и выбор силового оборудования. Особенности эксплуатации дробилок.

3.2.6. Измельчение  полезных ископаемых. Назначение  процесса измельчения и область  применения. Способы и показатели  измельчения. Влияние технологических  параметров на процесс измельчения полезных ископаемых. Типы и основные параметры мельниц и мелющих рабочих органов, их расчет. Энергоемкость измельчения полезных ископаемых. Особенности эксплуатации мельниц.

3.3. Методы обогащения  полезных ископаемых

3.3.1. Гравитационные  процессы обогащения. Классификация  гравитационных процессов и область  их применения. Физические свойства  минералов и разделительных сред, влияние их на процесс разделения. Теоретические основы гравитационных  процессов разделения, область их  применения и эффективность.

Обогащение в  тяжелых средах. Приготовление и  расчет гидро- и аэросуспензий и тяжелых жидкостей, их свойства и области применения. Технология и оборудование обогащения полезных ископаемых в минеральных суспензиях. Расчет устройств для обогащения пород в тяжелых средах.

Физические основы процесса отсадки. Область применения отсадки. Технология и показатели отсадки, обоснование и расчет параметров отсадочных машин. Обогащение полезных ископаемых в потоке воды и в воздушной  среде, методы расчета улавливателей  и сепараторов.

Физические основы промывки полезных ископаемых, область  применения промывки. Типы и схемы  промывочных машин, их расчет.

3.3.2. Флотация  и галургические методы обогащения полезных ископаемых. Область применения процесса флотации, его физико-химические основы и кинетика. Факторы, влияющие на флотационный процесс, его технология. Типы и основные параметры флотационных машин, их расчет. Пенная сепарация и флотогравитация, основные расчетные зависимости. Технология галургического метода обогащения полезных ископаемых.

3.3.3. Магнитные  и электрические способы обогащения  полезных ископаемых. Физические  основы магнитного обогащения. Способы  магнитной сепарации, основы теории  процесса магнитной сепарации,  расчет конструктивных и режимных  параметров магнитных сепараторов.  Подготовка руд перед магнитным  обогащением. Технология магнитной  сепарации в мокрой и сухой  средах.

Физические основы электрического обогащения полезных ископаемых, область применения. Электрические  свойства минералов, динамика процесса их электрической сепарации. Схемы  электрических сепараторов и  расчет их параметров. Технология электрической  сепарации.

3.3.4. Специальные  методы обогащения. Избирательное  дробление, измельчение и истирание,  расчет и определение конструктивных  и режимных параметров для  выполнения этих процессов.

Электронные, рентгеновские  и радиометрические сепараторы, устройства для люминисцентного процесса обогащения, расчет параметров этих процессов и технология их использования.

Технология, машины и оборудование для обжига руд  и концентратов.

3.3.5. Обезвоживание  продуктов обогащения. Процессы  обезвоживания и область их  применения. Теоретические основы  дренирования и фильтрования  через слой материала и пористые  перегородки. Обезвоживание в  бункерах и элеваторах, на грохотах  и центрифугированием. Расчет и  оптимизация параметров оборудования  для обезвоживания продуктов  обогащения. Очистка сточных вод.

Термическая сушка  продуктов обогащения Основы теории сушки. Способы сушки и ее качество. Сушилки, их конструктивные особенности и расчет. Материальный баланс процесса термической сушки продуктов обогащения.

Гидро- и пневмотранспорт в технологических процесах обогащения и сушки полезных ископаемых, мокрое и сухое улавливание продуктов обогащения, расчет и оптимизация систем трубопроводного транспорта и пылеулавливания.

3.3.6. Окусковывание полезных ископаемых. Назначение и область применения способов окусковывания. Брикетирование полезных ископаемых и продуктов обогащения. Основы теории прессования горных пород. Технологические схемы производства брикетов. Штемпельные прессы и грануляторы.

Агломерация руд  и концентратов, получение металлизированных  окатышей.

Расчет и оптимизация  процессов окусковывания, обоснование параметров машин и устройств для окусковывания полезных ископаемых и продуктов обогащения.

3.3.7. Транспорт в процессах обогащения. Характеристики и физико-механические свойства грузов обогатительных фабрик. Теоретические основы расчета транспортных средств периодического и непрерывного действия.

3.3.8. Охрана окружающей  среды при обогащении полезных  ископаемых. Загрязнение производственных  помещений и промплощадок обогатительных фабрик, шумы и вибрация оборудования. Оценка выбросов в окружающее пространство при обогащении полезных ископаемых. Методы и средства борьбы с загрязнениями и вредностями. Защита техносферы производственных помещений и окружающей среды при обогащении полезных ископаемых.

3.3.9. Испытания  машин и оборудования обогащения  полезных ископаемых. Виды и задачи  испытаний, ГОСТы, национальные и международные нормы на испытания.

Стратегия эксперимента. Классификация экспериментов. Критерии оценки и основные этапы экспериментальной  работы. Организация экспериментов. Математические методы планирования эксперимента. Тактика эксперимента и измерений.

Характеристики  измерительной и регистрирующей аппаратуры. Преобразование механических величин в электрические. Погрешности различных измерительных систем.

Определение усилий и напряжений, применяемые при  этом измерительные системы. Характеристики информационно-измерительных систем.

Измерение кинематических параметров механических систем. Измерительные  системы, применяемые для определения  кинематических параметров.

Измерение шумов  и вибраций и применяемые при  этом измерительные системы. Виды лабораторных испытаний. Ресурсные испытания. Методы сравнительных испытаний.

Обработка экспериментальных  данных. Методы определения параметров эмпирических формул. Машинная обработка  результатов эксперимента.

Литература:

Ржевский  В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. Учебник. – 4-е изд. – М.: Недра, 1984. – 280 с.

Протасов  Ю.И. Теоретические  основы механического  разрушения горных пород. – М.: Недра, 1985. – 242 с.

Физика  и химия торфа/ И.И. Лиштван, Е.Т. Базин, Н.И. Гамаюнов, А.А. Терентьев. – М.: Недра, 1989. – 304 с.

Шилаев В.П. Основы обогащения полезных ископаемых. – М.: Недра, 1985. - 322 с.

Фридман С.Э. Обогащение полезных ископаемых. – М.: Недра, 1985. - 426 с.

Горфин О.С., Зайцев В.С. Технология переработки торфа. – М.: Недра, 1986. - 248 с.

Андреев С.Е., Перов В.А., Зверевич В.В. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. – М.: Недра, 1980. - 452 с.

Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов. – М.: Химия, 1988. – 352 с.

Хрусталев Б.М., Кислов Н.В. Пневматический транспорт. – Мн.: Информ. служба недвиж., 1988. – 452 с.

Аренс В.Ж. Физико-химическая геотехнология. – М.: МГГУ, 2001. – 656 с.

Абрамов А.А. Переработка, обогащение и комплексное  использование твердых  полезных ископаемых. Т. 1. Обогатительные процессы и аппараты. – 2004. – 471 с., Т. 2. Технология переработки и  обогащения полезных ископаемых. – 2004. – 510 с.

Кармазин  В.И., Кармазин В.В. Магнитные, электрические и  специальные методы обогащения полезных ископаемых. – М.: МГГУ, 2005. – 669 с.

Смычник А.Д., Богатов Б.А., Шемет С.Ф. Технология и механизация разработки калийных месторождений. – М.: ЮНИПАК, 2004. – 224 с.

Моссаковский Я.В. Экономика горной промышленности: Учебник. – М.: МГГУ, 2004. – 525 с.

Мещеряков Н.Ф. Кондиционирующие и флотационные аппараты и машины. - М: Недра, 1990. - 237 с.

Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения: учеб. для  вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М:Недра, 1993. - 350 с.