Сгущение (обогащение полезных ископаемых)
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Сгуще́ние (англ. thickening, нем. Eindickung f) — процесс повышения концентрации вещества в пространстве, например, твёрдого компонента в пульпе вследствие осаждения твёрдых частиц в гравитационном, центробежном или комбинированном поле с одновременным удалением (сливом) слоя очищенной воды.
В горном деле сгущение — процесс выделения части жидкой фазы из пульпы (суспензии) под действием сил тяжести, центробежных сил, магнитного поля с целью получения сгущенного продукта (осадка) и как можно более чистой жидкой фазы.
На обогатительных фабриках сгущение — операция подготовки шламов с целью придания им необходимой густоты перед дальнейшей обработкой (обогащением, обезвоживанием), а также получения оборотной воды. Обогащение используют для обезвоживания продуктов при обогащении полезных ископаемых, в гидро-металлургическом, химическом и других производствах.
Для реализаци сгущения используют отстойники-гидроклассификаторы, радиальные и цилиндрические сгустители, гидроциклоны, пластинчатые сгустители.
В результате сгущения получают очищенную воду и сгущенный продукт. Образование агрегатов часто осуществляется на основе использования коагулянтов и флокулянтов.
Коагулянты (хлорид кальция и др.) нейтрализуют электрические заряды тонких частиц, флокулянты адсорбируются на частичках и способствуют образованию механических связей между ними и, как следствие, — агрегатов (флокул).
Использование флокулянтов более эффективно, поскольку оно интенсифицирует процесс осаждения в 4-6 раз. В чёрной и цветной металлургии, а также в угольной промышленностикрупность сгущаемого материала 0,05-5 мм. Содержание твёрдого компонента в сливе в цветной металлургии составляет 0,07 г/л, при сгущении апатитовых концентратов 2,7-5 г/л, железных концентратов 0,01-0,7 г/л.
Брикетирование. БРИКЕТИРОВАНИЕ (а. briquetting; н. Brikettierung; ф. agglomeration briquetage; и. briqueteado) — процесс переработки сырья (в основном минерального) в куски однородного состава и геометрически правильной формы, т.н. брикеты. Брикетирование углей предложено в России в 30-х годах 19 века А. П. Вешняковым, который разработал метод получения брикетов из каменноугольной мелочи и древесного угля, назвав эти брикеты карболеином. В 1858 вГермании пущена первая буроугольная брикетная фабрика, через несколько лет — каменноугольная фабрика на каменноугольном пеке. Брикетирование рудной мелочи впервые осуществлено в Швеции в 80-х годах 19 века (по патенту Г. Грёндаля). В дореволюционной России рудные брикетные фабрики появились в начале 20 века при многих металлургических заводах (Керченском, Таганрогском, Енакиевском, Кувшиновском и др.).
Брикетирование повышает теплоту сгорания каменноугольной мелочи, антрацитовых штыбов,бурых углей, торфа, улучшает кпд сжигания, транспортабельность, условия хранения и использования этих видов топливного сырья. Кроме того, брикетирование создаёт дополнительные сырьевые ресурсы для производства малодымного и бездымного топлива, а также рудного и нерудного сырья благодаря утилизации отходов различных производств (колошниковая пыль, металлические стружка, окалина, шлаки, отходы промышленности нерудных строительных материалов, ряда химических производств и др.), расширяет сырьевую базу коксования за счёт использования в коксовых шихтах недефицитных марок каменных углей. Мировое производство брикетов свыше 200 млн. т в год, в т.ч. около 40% буроугольных (1980).
В зависимости от свойств исходного сырья брикетирование производится без связующих веществ (молодые бурые угли, торф) при давлении 100-250 МПа и со связующими (каменноугольная и рудная мелочь, антрацитовый штыб и др.) при давлении 20-80 МПа. При брикетировании без связующих веществ происходит постепенное заполнение пустот между частицами, затем уплотняются и деформируются сами частицы, между ними возникают силы молекулярного сцепления. Повышение давления и длительности пребывания материала под ним приводит к снижению величин упругих деформаций и переходу их в пластические, вследствие чего структура брикета упрочняется. Брикетирование молодых бурых углей без связующих (рис. 1) производится для коммунально-бытовых нужд.
Молодые бурые угли (Wp до 60%) дробят до крупности 0-6 мм и сушат в паровых трубчатых сушилках или газовых трубах-сушилках до оптимальной влажности 15-20%. Сушонка (подсушенный уголь) охлаждается до 40-50°С, прессуется (см. Брикетный пресс) под давлением 100-150 МПа в штемпельных прессах, реже при давлении 200-500 МПа в кольцевых прессах, брикеты охлаждаются в охладительных желобах (барабанах) до 40-45°С и отгружаются на склад требований потребителя, со связующими углей для технологических целей (коксование, полукоксование и др.) дополнительно вводятся додрабливание сушонки после первой стадии сушки и повторная сушка (обычно в паровых трубчатых сушилках) для выравнивания влагоразности в углях различных классов с целью повышения их физико-механических свойств. Масса буроугольных брикетов 300-600 г. Технологическая схема производства торфяных брикетов отличается от буроугольной в основном применением иного сушильного оборудования с сохранением последовательности всех операций. Для сушки высоковлажного торфа (Wp 60%) до влажности 15-20% служат пневмопароводяные, парогазовые, пневмогазовые, шахтномельничные (разновидность пневмогазовой) сушилки. Брикеты прессуют на штемпельных прессах под давлением до 100 МПа.
Ф
изико-химические
параметры процесса брикетирования со
связующими веществами зависят от способа
брикетирования, свойств исходного
сырья, применяемых связующих, условий
упрочнения брикетов, а также от скоростей
полимеризации связующих и образования
различных цементирующих веществ в
структуре брикетов. Брикетирование
каменных углей в этом случае (пек,
нефтебитумы и др.) включает подготовку
каменноугольной мелочи обычно крупностью
0-6 мм, её сушку до влажности 2-4%, дозировку
и смешивание с жидким или твёрдым
связующим (крупность от 0-1 до 0-3 мм) (рис.
2).
Шихта подаётся в механический паровой смеситель, где при 100-150°С (в зависимости от вида связующего) тщательно пропаривается и перемешивается; охлаждается (~на 20°С) и прессуется в вальцовом брикетном прессе (20-80 МПа); готовые брикеты охлаждаются и складируются. Масса каменноугольных брикетов 30-360 г.
Брикетирование руд и концентратов чёрных и цветных металлов производится по различным технологическим схемам в зависимости от свойств исходного сырья и требований потребителя, со связующими (известь, сульфитно-спиртовая барда, цементы, жидкое стекло и др.) или без связующих. Получило распространение производство рудных брикетов по т.н. методу горячего брикетирования. По этой технологии рудная мелочь нагревается в большинстве случаев в различных аппаратах кипящего слоя до 800-1100°С и брикетируется в закрытых вальцовых прессах (до 100 МПа); готовые брикеты охлаждаются и складируются. Эта технология используется для подготовки сырья к процессам прямого получения железа из руд и утилизации различных металлургических отходов. Брикетируются (в основном со связующими) медные, марганцевые, хромовые, никелевые,молибденовые, цинковые и другие руды и концентраты.
Общие требования к брикетам — их высокие физико-механические свойства (в т.ч. термо- и водостойкость). По химическому составу к угольным коммунально-бытовым брикетам предъявляются требования, соответствующие качеству исходного сырья в данном угледобывающем районе страны, однако их зольность не должна превышать 20%. Для торфяных брикетов зольность не более 15%, влажность на рабочую массу не более 16%, теплота сгорания 15-20 МДж/кг. Дополнительные требования к рудным брикетам охватывают металлургические и некоторые физические свойства (восстановимость, газопроницаемость, пористость, термомеханическую прочность и др.).
Перспективы развития брикетирования связаны с расширением сырьевой базы коксования путём использования в шихтах повышенных количеств слабоспекающихся, неспекающихся, молодых бурых углей и подготовкой различного металлургического сырья в чёрной и цветной металлургии и в первую очередь для процессов прямого получения железа из руд, производства ряда ферросплавов (силико-марганец, ферросилиций и др.), утилизации различных промышленных отходов и др. Брикетирование повышает экономическую эффективность ряда производств (например, интенсификация ряда процессов в чёрной металлургии связана с увеличением контактной поверхности окислов металлов с углеродом-восстановителем, что обеспечивает более быстрое протекание процессов восстановления и достигается путём совместного брикетирования руд или концентратов с восстановителем). Себестоимость 1 т рудных брикетов примерно на 20-50% ниже себестоимости агломерата и на 10-30% ниже себестоимости окатышей с обжигом. Угольные и торфяные брикеты используют в качестве коммунально-бытового топлива, сырья для получения бездымного топлива и для расширения сырьевой базы коксования.
Конвейерная ленточная агломашина.
основное технологическое оборудование для агломерации руд и концентратов.
Наиболее распространены агломерационные машины ленточного типа, представляющие непрерывную цепь (конвейер) движущихся спекательных тележек-паллет с днищами в виде колосниковой решетки (см. Аглолента). В наст, время в мире работают ~ 1000 агломашин, в т.ч. 176 - в СНГ.
Aгломашина с нижним дутьем [downdraft sinter machine] - с подачей воздуха в спекаемый слой снизу из-под колосниковой решетки установки. Процесс впервые осуществлен в чаше Ф. Геберлейна и Т. Хантингтона (1887 г.) при обжиге сульфидных руд. Конструкция конвейерной агломашины с нижним дутьем разработана В. Бартышем в 1913 г. Нижнее дутье способствует разрыхлению шихты, повышая ее газопроницаемость. Однако при 5-6 кПа процесс входит в режим кипящего слоя, что ограничивает произвть установки. Используется лишь для агломерирующего обжига тяжелых свинцовых руд и концентратов.
Способы добычи руд. Добыча руды - ведется открытым способом, в карьерах, если глубина залегания руды невелика (менее 100м), а толщина рудного тела большая, и в шахтах, если руда залегает глубоко, а толщина рудных пластов малая.
Добыча руды открытым способом более экономичено, однако связано с существенным изменением ландшафта и выемкой огромной массы пустой породы, расположенной над рудным телом. Добыча руды в шахтах требует больших затрат труда и только при достаточно мощных по толщине пластах и пологом их залегании может быть механизирована и автоматизирована.
Добыча руды открытым способом включает:
подготовку земной поверхности
рубка леса
осушение болот
отвод русел рек в сторону и т.д.
вскрышные работы, удаление горных пород, залегающих над рудным телом
добычные работы извлечение полезного ископаемого, которые включают в себя:
буровзрывные работы
выемку руды производимую экскаваторами
Добыча руды открытым способом это основной способ добычи:
железной руды
руды алюминия
титановой руды
61. Способы добычи руд: открытый и закрытый .
Открытый способ разработки применяют при неглубоком залегании месторождения. При открытом способе добычи используются бульдозеры для вскрытия и разработки, бульдозеры и ковшовые погрузчики для погрузки и самосвалы для вывоза руды из карьера. После завершения горных работ карьер вновь наполняют покрывающими пластами и на реконструированной поверхности проводят рекультивацию.
Подземным способом обычно добывают руду более высокосортную, чем открытым способом: дополнительные расходы по проходке глубоко под землю компенсируются только высоким качеством руд. Технически, ограничений по глубине залегания руд при подземном методе разработки, не существует, но на сегодняшний день самые глубокие рудники не превышают 2 км. Дальнейшее углубление рудника ведет к чрезмерному увеличению себестоимости добытой руды.
62. Оборудование фабрик окомкования:
Фабрика окомкования состоит из цеха шихтоподготовки, участков окомкования, четырех обжиговых машин конвейерного типа , участка грохочения (сортировки), системы складирования и транспортировки готовой продукции, вспомогательных систем и систем газоочистки.
63. Аппараты для магнитного обогащения и их классификация:
Аппараты, применяемые для магнитного обогащения, называют магнитными сепараторами. Если необходимо обогащение крупных кусков ( 120 - 150 мм), используют магнитные сепараторы, работающие в воздушной среде. Для мелких кусков ( менее 8 мм) применяют как сухую, так и мокрую магнитную сепарацию. Магнитные сепараторы, работающие в водной среде, часто дают лучшие результаты.
64. Стадиальность и схемы стадий дробления:
Крупное дробление - до 100-400 мм. Щековые и конусные дробилки.
Среднее дробление - 20-100 мм. Щековые и конусные дробилки
Мелкое дробление - 5-20 мм. Щековые и конусные дробилки