Технология обогащения угля гравитационным методом. Типы руд, используемые для гравитационного метода обогащения
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный открытый университет
им. В.С. Черномырдина»
Губкинский институт (филиал)
Кафедра техники и технологии горного производства
дисциплина: «Обогащение полезных ископаемых»
РЕФЕРАТ
«Технология обогащения угля гравитационным методом. Типы руд, используемые для гравитационного метода обогащения.»
Специальность:Экономика и
управление в ДО и металлургии
Губкин, 2013 г.
Содержание:
Введение......................
1. Технология обогащения
угля гравитационным методом………
2. Типы руд, используемые для гравитационного метода обогащения………………..10 стр.
Заключение……………………………………………………
Список используемой литературы……………………………………………………
.
Введение
Обогащение полезных ископаемых представляет собой методы переработки минеральной смеси ценных компонентов и пустой породы с целью получения концентратов, существенно обогащенных одним или несколькими ценными компонентами.
Свойство, по которому осуществляется разделение минералов, называется технологическим или разделительным. В основном ис-пользуются как технологические следующие свойства минералов: плотность, магнитная восприимчивость, электропроводность, смачиваемость, радиоактивность, оптические свойства и др. Наиболее распространенными методами обогащения являются: гравитационные, флотационные, магнитные и электрические
Наиболее широко Гравитационное обогащение применялось в конце 19 и начале 20 вв., когда добыча полезных ископаемых резко возросла, а флотационный метод обогащения, успешно конкурирующий с гравитационным при обогащении мелких фракций, только начал развиваться. Гравитационное обогащение не теряет своей актуальности, что связано с его принципиальными преимуществами — дешевизной и возможностью разделять разными методами частицы минералов широкого диапазона крупности.
Гравитационное
обогащение осуществляется в водной и воздушной
средах. В водной среде разделение происходит
более четко, что связано с большей плотностью
воды. Однако сухое (т. н. пневматическое) Гравитационное
обогащение в ряде случаев имеет преимущество, поскольку
не требует обезвоживания продуктов обогащения.
Это особенно важно для районов с суровым
климатом, где смерзание концентратов,
например угольных, затрудняет их транспортировку. Гравитационное
обогащение обычно используется сила земного притяжения,
откуда и название метода; одновременно
с силой тяжести в некоторых случаях используется
центробежная и электромагнитная силы.
Гравитационные процессы обогащения
основаны на разделении двух и более минералов
благодаря их различию в плотности. Гравитационные
процессы обогащения делят минералы на
тяжелые и легкие. Разделение минералов
различной плотности возможно благодаря
различию скорости их движения в различных
средах.
Для углей и многих других минералов гравитационный метод обогащения является основным из-за простоты и дешевизны процесса.
Обогатительные процессы могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими процессами обогащения.
Гравитационные методы обогащения (ГМО) – древнейшие. До конца XIX века ГМО играли основную роль в практике обогащения полезных ископаемых, другие методы практически не применялись. Ныне ГМО используют при обогащении углей и сланцев, золото- и платиносодержащих руд, оловянных руд, окисленных железных и марганцевых руд, хромовых, вольфрамитовых и руд редких металлов, строительных материалов и некоторых других видов сырья. Гидравлическая (или пневматическая) классификация применяется в том или ином виде в той или иной обогатительной фабрике.
Преимущества
ГМО: экономичность, безвредность для
окружающей среды, высокая производительность
(для большинства процессов). Основной
недостаток – трудность эффективного
обогащения мелких частиц. Кроме того,
на характер и скорость движения частиц
часто влияют сразу несколько разделительных
признаков, нивелируя различия в этих
признаках. Некоторые гравитационные
процессы не применимы при небольших различиях
в разделительных признаках.
= 19500 г/см). По крупности – верхний предел
обогащения углей и сланцев 300-450 мм, руд
обычно 100-150 мм, нижний предел для углей
– 0,5-1 мм, руд – 10-15 мкм. Как правило, разные
классы крупности руды обогащаются в разных
аппаратах.r = 1050 кг/м3) до золота (rГравитационными методами можно
разделять минералы во всех диапазонах
их плотностей.
Гравитационные методы используют как
самостоятельно, так и в сочетании с другими
обогатительными методами в комбинированных
схемах переработки полезных ископаемых.
1.Технология обогащения угля гравитационным методом.
Наиболее широко Гравитационное обогащение применялось в конце 19 и начале 20 вв., когда добыча полезных ископаемых резко возросла, а флотационный метод обогащения, успешно конкурирующий с гравитационным при обогащении мелких фракций, только начал развиваться. Гравитационное обогащение не теряет своей актуальности, что связано с его принципиальными преимуществами — дешевизной и возможностью разделять разными методами частицы минералов широкого диапазона крупности (от 0,1 и до 300 мм).
Гравитационные процессы обогащения основаны на разделении двух и более минералов благодаря их различию в плотности. Гравитационные процессы обогащения делят минералы на тяжелые и легкие. Разделение минералов различной плотности возможно благодаря различию скорости их движения в различных средах.
Для углей и многих других минералов гравитационный метод обогащения является основным из-за простоты и дешевизны процесса.
Обогатительные процессы могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими процессами обогащения.
Классификация гравитационных процессов обогащения
1. Обогащение в тяжелых средах (в минеральных суспензиях).
2. Отсадка.
3. Обогащение в потоке жидкости, текущей по наклонной плоскости (обогащение на концентрационных столах; в желобах; крутона-клонных сепараторах).
4. Обогащение в центробежном поле (в спиральных сепараторах).
5. Пневматическое обогащение.
Гравитация является основным методом обогащения угля, что определяется большой разницей в удельных весах: уголь – 0,8–1,5; глина –16
1,8–2,2; углистый сланец – 1,7–2,2; сланцы – 2–2,8; песчаник – 2,2–2,6;
пирит – 5 г/см3.
Обогащением угля называется процесс, при котором в топливе уменьшается содержание минеральных примесей и пустых пород, а так же происходит разделение угля на сорта по критерию размера кусков. После процесса сортировки и обогащения уголь поступает на транспортировку для конечного потребителя.
Обогащение угля необходимо для того, чтобы очистить его от минеральных примесей (которые весьма сложноотделимы) и включений других пород, которые легко отделяются в процессе дробления.Существует два основных варианта обогащения угля: мокрое и сухое обогащение.
Гравитационные процессы отличаются большой скоростью разделения,
высокой эффективностью и производительностью, дешевизной.
При обогащении угля применяются мокрые гравитационные процессы и сухие. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.
Мокрое обогащение угля – самый распространенный вариант, который основан на различии в плотности чистого угля и более легких примесей, которые разделяются в водной среде. Процесс мокрого обогащения происходит в отсадочных машинах или других устройствах гравитационного обогащения. В отсадочной машине принцип обогащения заключается в том, что уголь поступает на сито, через которое медленно поднимается вода. Товарный уголь уносится на отгрузку, тогда как загрязненный материал идет в отвал. Мелкие примеси проваливаются сквозь сито и выгружаются из машины. Возможен вариант, когда вместо воды применяется песок. Тогда обогащение происходит в стационарном сепараторном конусе, лопасти которого приводят в движение песочную суспензию.
Так, преимуществом мокрых процессов является высокая эффективность, поэтому они применяются для сравнительно крупных углей, а также то, что при них показатели обогащения бывают выше, чем при сухих процессах обогащения.
К недостаткам мокрого обогащения относятся большое содержание влаги,
затруднения при обогащении в районах с суровым климатом и то, что требуется вода для обогащения.
Преимуществом сухого обогащения является то, что принимаемая влажность угля не увеличивается.
К недостаткам сухого обогащения можно отнести то, что применяется
он при обогащении углей не крупнее 30 мм, при этом образуется пыль, которую необходимо улавливать, а также то, что применять его пыль, которую необходимо улавливать, а также то, что применять его можно только к легкообогатимым углям, при этом наблюдаются низкие показатели обогащения по сравнению с мокрым процессом.
Применение сухого обогащения возможно лишь к углю с содержанием влаги 3–5 %, иначе потребуется подсушка, а, следовательно, дополнительные затраты.
Выбор применения гидравлического или пневматического обогащения зависит от обогатимости обрабатываемого угля, от климатических условий, экономических факторов. Часто крупные классы обогащаются мокрым способом, а мелкие – сухим, так как обезвоживание их затруднено.
Из гравитационных процессов наибольшее распространение получил процесс мокрой отсадки. Широко применяется обогащение на моечных желобах и концентрационных столах. За последние годы широко внедряется обогащение в тяжелых средах.
Мокрая отсадка применяется как для крупных (100–12 мм) так и для мелких классов (12–0,5 мм). Для обогащения зерен мельче 0,5 мм отсадка не применяется. Поэтому перед обогащением на отсадочных машинах уголь подвергается подготовке, в которую входят операции дробления и грохочения.
Обогащение угля отсадкой производится в широко классифицированном и не классифицированном видах.
Желобные мойки (реожелоба) применяются для материала такой же крупности, что и отсадка (100–0,5 мм). Класс 100–13 мм и13–0,5 мм обогащается на различных мойках.
Углемоечные комбайны – это машины, которые совмещают отсадку, обезвоживание и осветление воды. Они применяются в основном для обогащения крупных классов угля (от 20–25 мм до 175 мм).
Концентационные столы используются для мелких и тонких классов углей (крупностью от 12–15 до 0,08 мм). Перед обогащением желательна гидравлическая классификация. Недостаток столов – это низкая их производительность. У нас широкого распространения столы не получили. Применялись они при обработке высокосернистых коксовых углей, для выделения пирита (в то время как в США на столах обогащается 12 % всех углей). Поэтому отечественная промышленность до сих пор не изготавливает специальных столов для угля. Институты ИГИ и УкрНИИ углеобогащения ведут широкие исследования по технологии обогащения угольной мелочи на концентрационных столах и ее внедрению в промышленность. Ими разработана конструкция новых концентрационных столов СКПМ-3 и СКПМ-6. Эти столы сконструированы специально для угля и ликвидируют бывший ранее недостаток – малую производительность.
Винтовые сепараторы применяются для обогащения мелкого угля (от 6 мм и ниже). Австралийская компания Vickers Australia создала для обогащения мелкого угля сепаратор Vickers. За счет повышения диаметра спирали до 1 м достигнута производительность2,5 т угля в час, а широкий породный канал и уникальная комбинация отсекателей позволяют обогащать уголь с различными характеристиками обогатимости.
Наиболее широко применяются одноходовые винтовые сепараторы с шагом 342 мм и двухходовые с шагом 445 мм. Появились аппараты большого диаметра (до 1 500 мм) с соответственно увеличенным шагом.
В России в течение многих лет проводятся работы по исследованию и внедрению в промышленную эксплуатацию противоточных гравитационных обогатительных аппаратов типа СШ, СВШ и КНС.
Эффект разделения частиц достигается за счет взаимодействия полей гравитационных и центробежных сил. При отставании частицы от движения жидкости плотность разделения бывает больше плотности жидкости. Это является принципиальной основой метода, где процесс разделения происходит под воздействием полей как гравитационных, так и центробежных.
В содружестве с сотрудниками института ИОТТ в условиях Черемховского месторождения проведены исследования и накоплен определенный опыт в области новой технологии обогащения углей в шнековых сепараторах СШ-15.
Обогащение угля в тяжелой среде – один из самых популярных вариантов. Тяжелой средой в данном случае является водная суспензия порошка магнетита с высокой плотностью. Другой востребованный вариант – обогащение в циклоне с тяжелой средой. За счет центробежной силы осуществляется разделение отходов и товарного угля. Применяется так же пенная флотация, когда частицы угля всплывают на поверхность вместе с воздушными частицами, будучи обработанными гидрофобным флотационным реагентом.
Обогащение в тяжелых средах занимает особое место в комплексе технологических мероприятий. Сейчас уже работают на тяжелых суспензиях обогатительные фабрики 13-бис, «Советская», «Максимовка» при Ясиновском коксохимзаводе (крупность 10–80, 1–10, 1–80 мм) и др.
В качестве тяжелой среды служат тяжелые жидкости и минеральные суспензии.
Многие неорганические соли дешевы, имеются в больших количествах или представляют собой неиспользуемые отходы различных химических производств.
В то же время они легко удаляются с поверхности частиц угля простой промывкой водой, большинство из них безвредно для обслуживающего персонала. Широкое распространение для промышленного обогащения угля получил в первую очередь раствор хлористого кальция, который является отходом при производстве бертолетовой соли либо соды (ресурсы его неограничены).
Раствор хлористого кальция дает удельный вес жидкости, равный 1,5 г/см3 (Т = 40 ºС), вязкость его – удовлетворительная. В тех случаях, когда необходимо повышение плотности разделения, возможно применение водных растворов азотнокислого кальция, стабильных при комнатной температуре до
плотности 1,6 г/см3, подогрев позволяет также достичь их стабильности при более высоких плотностях. Азотнокислый кальций получается при утилизации отходящих газов заводов азотной промышленности. Однако ввиду его применения в сельском хозяйстве в виде удобрения желательно ограничивать его использование в обогащении, которого можно достичь путем применения смешанных растворов хлористого и азотнокислого кальция, которые позволяют работать даже с еще большей плотностью разделения, чем индивидуальные растворы. Стабильные растворы с удельным весом 1,6 г/см3 (Т = 60 ºС) дает поташ (углекислый калий) – отход производства глинозема из нефелиновых руд. Особый случай применения тяжелых жидкостей для обогащения твердого топлива имеет место при использовании концентратов для переработки на жидкое топливо методом гидрогенизации, когда оставшаяся на угле соль еще играет и роль катализатора (например, сульфат 2- или3- валентного закисного и окисленного железа). Таким образом, имеется обширный ассортимент неорганических солей, водные растворы которых можно использовать в качестве тяжелых сред для обогащения твердого топлива.
Выбор раствора осуществляется в зависимости от свойств обогащаемого материала и направления использования продуктов обогащения.
Тяжелые органические жидкости, пригодные для обогащения угля, по своим физико-химическим константам представляют галоидопроизводные различных углеводородов. Йодистые соединения недостаточно стойки и очень дороги. Поэтому для исследования в обогатительной промышленности предлагаются только полихлориды и полибромиды. В России на Жилевской опытной фабрике ИГИ было опробовано обогащение углей в полихлоридах. В качестве основной жидкости был выбран
четыреххлористый углерод. Для получения среды меньшей плотности к нему примешивались дихлорэтан или трихлорэтилен (в настоящее время
установка демонтирована). На неорганических солях работает ряд фабрик
Тяжелые суспензии (минеральные) изготовляются из тонкоиз мельченных (до какой крупности – определяют практически) минералов и воды. Используют магнетит, пирит, барит, песок, глину, калашниковую пыль. Наиболее легко регенерируется магнетитовая суспензия. Эффективность обогащения зависит в первую очередь от устойчивости и вязкости суспензии. Для улучшения свойств суспензии подают такой реагент, как гексаметафосфат и др.Метод обогащения угля в минераль ных суспензиях впервые начал применяться на фабриках Донбасса. Еще в 1952 г. на фабрике «Советская» крупный уголь обогащался в магнети товой суспензии в корытных сепараторах конструкции Южгипрошахта. Однако тогда процесс не был освоен из-за ненадежности оборудования и несовершенства технологической схемы. После этого обогащение в тяжелых суспензиях получило распространение на многих фабриках Украины для удаления крупной породы угля более 25 (10) мм. В качестве утяжелителя применялся магнетит Криворожских горно-обогатительных комбинатов. Основные преимущества этого процесса состоят в большой точности разделения, высоких показателях, в простоте и дешевизне самой установки. Тяжелосредное обогащение труднообогатимых углей осуществляется с применением многоступенчатой сепарации в двухпродукто вых центробежных сепараторах (ГТ-500, ГТ-710) и трехпродуктовых(ГТ 630/500, ГТ 10/500).
На ряде фабрик обогащение углей осуществляется в гидроциклонах. Внедрены двух и трехпродуктовые гидроциклоны.
Гравитационное обогащение рассматривается как процесс установления равновесия и достижения минимума потенциальной энергии системой частиц, находящихся в поле сил тяжести в состоянии неустойчивого равновесия. Скорость гравитационного разделения оценивается по понижению центра тяжести взвеси, а его эффективность — по убыли потенциальной энергии смеси. В основе расчётов гравитационного обогащения лежит определение относительных скоростей перемещения частиц, отличающихся плотностью, размерами и формой в средах различной плотности и вязкости
2. Типы руд, используемые для гравитационного метода обогащения.
Гравитационное обогащение — основной
метод обогащения угля, сланцев,
рассыпного золота, касситерита
Гравитационными методами обогащается свыше 4 млрд тонн в год, то есть половина от общего количества полезных ископаемых, которые обогащаются. Это следствие таких преимуществ метода, как дешевизна, простота аппаратуры, возможность разделения частиц широкого диапазона крупности (от 0,1-2 до 250—300 мм), сравнительная лёгкость очищения сточных вод и возможность осуществления замкнутого водоснабжения обогатительной фабрики.
Увеличение добычи многих полезных ископаемых стало возможным благодаря освоению гравитационных методов обогащения. В настоящее время более 90% углей и марганцевых руд обогащаются гравитационными методами, ежегодно повышается долевое участие гравитационных методов в переработке окисленных железных, полиметаллических и золотосодержащих руд, с каждым годом растет значение гравитационных процессов в ряду других процессов обогащения. Современная гравитационная обогатительная фабрика-это предприятие, ежегодно перерабатывающее десятки миллионов тонн рудного сырья, со сложной схемой цепи аппаратов, включающей дробилки, грохоты, отсадочные машины, промывочные машины, классификаторы, сгустителя. Гравитационные ведущие место среди других методов обогащения, особенно в практике переработки угля, золотосодержащих, вольфрамовых руд и руд черных металлов. Высокая производительность гравитационных машин позволяет упрощать схему цепи аппаратов фабрик, более экономично использовать производственные площади и объемы зданий, в результате чего снижаются удельные капитальные затраты на строительство обогатительных фабрик, уменьшается число обслуживающего персонала, снижается себестоимость переработки. Гравитационные процессы обогащения по широте диапазона исходных характеристик обогащаемою сырья, разнообразию условий применения их в технологических схемах обогатительных фабрик, простоте производственного комплекса, высокой производительности обогатительных аппаратов. В сравнимых условиях превосходят многие другие процессы обогащения и обеспечивают эффективное разделение. минеральных смесей при относительно низких материальных, трудовых и энергетических затратах.
Гравитационное обогащение предпочтительно использовать для богатых руд, раскрытие минералов которых происходит при крупных размерах частиц, россыпных месторождений, а также для предварительного обогащения и переработки руд в отдаленных районах или там, где требуются минимальные затраты. Наиболее трудно перерабатывать жильные руды. В стадии сокращения крупности всегда получается определенная доля шламов, труднее всего извлекаемых гравитационными методами. Эффективность обогащения наиболее тяжелых минералов россыпных месторождений высока, так как обычно в них порода полностью раскрывается с малым образованием шламов, а крупная фракция безрудна (пустая).
Гравитационное обогащение — практически универсальный способ переработки бедных руд россыпных месторождений, как в Северной Америке, так и в СНГ. И хотя применяемая технология может выглядеть архаичной, она проста, недорога, потребляет мало энергии и остается наиболее экономичной.
Главная проблема гравитационного обогащения— извлечение шламов— заключена в самом процессе. Разделение по плотности обычно происходит при пропускании друг за другом через процесс отдельных частиц. Это требует большой площади концентрации.
Даже наиболее сложные гравитационные аппараты для переработки шламов ограничивают нижний предел крупности практически 10 мкм.
Однако в настоящее время гравитационное обогащение используется для переработки не одного-двух, а целого ряда минералов— от андалузита до циркона, от угля до алмазов, от минеральных песков до оксидов металлов и от’ промышленных минералов до редких металлов.
Несмотря на то, что гравитационные методы издавна широко используются во всем мире для обогащения многих минералов, не существует точной науки, которая могла бы дать модель и математическое описание процесса. Очевидно, что очень разнородное оборудование используется из-за недостаточного понимания процессов гравитационного обогащения. В течение, длительного времени различные исследователи изучают механизм действия этого оборудования; однако единой теории обогащения не существует, и она не может быть создана.
Заключение.
Гравитационные процессы отличаются большой скоростью разделения,
высокой эффективностью и производительностью, дешевизной.
При обогащении угля применяются мокрые гравитационные процессы и сухие. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.
Для углей и многих других минералов гравитационный метод обогащения является основным из-за простоты и дешевизны процесса.
Обогатительные процессы могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими процессами обогащения.
. Классификация гравитационных процессов обогащения
1. Обогащение в тяжелых средах (в минеральных суспензиях).
2. Отсадка.
3. Обогащение в потоке жидкости, текущей по наклонной плоскости (обогащение на концентрационных столах; в желобах; крутона-клонных сепараторах).
4. Обогащение в центробежном поле (в спиральных сепараторах).
5. Пневматическое обогащение.
Мокрое обогащение угля – самый распространенный вариант, который основан на различии в плотности чистого угля и более легких примесей, которые разделяются в водной среде. Процесс мокрого обогащения происходит в отсадочных машинах или других устройствах гравитационного обогащения.
Так, преимуществом мокрых процессов является высокая эффективность, поэтому они применяются для сравнительно крупных углей, а также то, что при них показатели обогащения бывают выше, чем при сухих процессах обогащения.
К недостаткам мокрого обогащения относятся большое содержание влаги,
затруднения при обогащении в районах с суровым климатом и то, что требуется вода для обогащения.
Преимуществом сухого обогащения является то, что принимаемая влажность угля не увеличивается.
К недостаткам сухого обогащения можно отнести то, что применяется
он при обогащении углей не крупнее 30 мм, при этом образуется пыль, которую необходимо улавливать, а также то, что применять его пыль, которую необходимо улавливать, а также то, что применять его можно только к легкообогатимым углям, при этом наблюдаются низкие показатели обогащения по сравнению с мокрым процессом.
Обогащение угля в тяжелой среде – один из самых популярных вариантов. Тяжелой средой в данном случае является водная суспензия порошка магнетита с высокой плотностью. Другой востребованный вариант – обогащение в циклоне с тяжелой средой. За счет центробежной силы осуществляется разделение отходов и товарного угля. Применяется так же пенная флотация, когда частицы угля всплывают на поверхность вместе с воздушными частицами, будучи обработанными гидрофобным флотационным реагентом.
Гравитационное обогащение — основной
метод обогащения угля, сланцев,
рассыпного золота, касситерита
Гравитационными методами обогащается свыше 4 млрд тонн в год, то есть половина от общего количества полезных ископаемых, которые обогащаются. Это следствие таких преимуществ метода, как дешевизна, простота аппаратуры, возможность разделения частиц широкого диапазона крупности (от 0,1-2 до 250—300 мм), сравнительная лёгкость очищения сточных вод и возможность осуществления замкнутого водоснабжения обогатительной фабрики.
Список используемой литературы:
1. Л. А. СУСЛИНА, ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ. Учебное пособие, Кемерово 2012
2. Лященко П. В., Гравитационные методы обогащения, 2 изд., М. — Л., 1940;
- Технология обработка внутрених и исходящих документов
- Технология обработки алмазов в бриллианты
- Технология обработки корпусной детали
- Технология обработки некоторых субпродуктов
- Технология обработки субпродуктов
- Технология обработки сырья и приготовления блюд из овощей и грибов
- Технология обработки табличной информации
- Технология нанесения неорганических покрытий
- Технология нанесения современных видов штукатурок
- Технология нанесения узора с помощью ткани
- Технология научных исследований
- Технология нейролингвистического программирования
- Технология неконфликтного поведения
- Технология обогащения алмазосодержащей руды
