Технологическая часть оценки МПИ
В технологической части оценки МПИ рассматриваются следующие вопросы:
1. Обоснование технологии переработки минерального сырья.
При наличии нескольких технологических типов руд, подлежащих раздельной
переработке, технология переработки обосновывается для каждого из них.
2. Оценка достаточности объемов и видов выполненных технологических исследований.
3. Поведение попутных компонентов в процессе переработки руд, возможность промышленного их извлечения.
4. Состав и свойства отходов, возможность их промышленного использования.
5.3.1. Технологические свойства сырья
Под технологическими свойствами понимается способность добытого сырья превращаться в товарный продукт. По этому показателю все сырье можно разбить на 3 группы:
1) полезные горные породы, которые могут быть использованы в естественном виде или после механической, химической и термической обработки;
2) богатые руды Fe, Cr, Al (бокситы), Cu, Ni и Sb, которые направляются на пиро- или гидрометаллургическую переработку без предварительного обогащения;
3) бедные руды, из которых в процессе обогащения получают концентрат, пригодный для переработки, и хвосты, направляемые в отвал.
Важнейшими показателями обогащения являются:
· выход концентрата;
· извлечение в концентрат;
· потери в хвостах;
· содержание в хвостах.
В случае комплексного характера полезных ископаемых задачей обогащения является получение селективных концентратов каждого компонента.
В некоторых случаях производится очистка сырья от вредных примесей, например, углей от минеральных включений, повышающих их зольность.
Процессы обогащения основаны на различиях следующих свойств минералов:
· физических (плотности, прочности, магнитности, плавкости, способности к возгонке, гидрофильности и гидрофобности, радиоактивности и др.);
· химических (растворимости в тех или иных реагентах);
· кристалломорфологических особенностей минералов или размерности кусков разделяемых продуктов.
Управление качеством руд
В процессе разведки месторождений проводят минералогическое опробование и минералогическое картирование для выделения природных типов и разновидностей руд.
Способность сырья к обогащению оцениваться по испытаниям специальных технологических проб: лабораторных, полузаводских и заводских. По результатом испытаний выделяют и картируют технологические типы и сорта руд.
В процессе отработки месторождений ведут раздельную выемку и раздельное складирование на промежуточном складе различных типов и сортов руд.
На обогащение должна поступать руда однородного качества, что достигается смешением в определенных пропорциях и перемешиванием руд различного сорта.
Рудоподготовка
Рудоподготовка включает в себя ручную сортировку руд ценных полезных ископаемых, грохочение для удаления крупных глыб руды, дробление и измельчение. Дробленный продукт может подвергаться предварительному обогащению в тяжелых средах или методами радиометрической сортировки.
Получение концентратов
После измельчения руд из них получают концентраты полезных компонентов. Для этих целей чаще всего используются гравитационное обогащение, магнитная сепарация и флотация.
Гравитационное обогащение использует различия в скорости движения частиц в водной или воздушной средах под действием гравитационных или центробежных сил. К гравитационным методам обогащения относятся отсадка, обогащение в тяжелых средах, концентрация на столах, обогащение на шлюзах, в циклонах, спиральных и винтовых классификаторах.
Магнитной сепарации подвергаются руды магнитных минералов.
Флотации в несколько стадий обычно подвергаются хвосты гравитации и магнитной сепарации, а также руды некоторых редких и рассеянных металлов. Флотация основана на различиях в смачиваемости минералов. Процесс ведется в водной среде с добавкой пенообразователя.
Кроме этих основных способов для получения концентратов используются:
· Избирательное измельчение и рассев асбеста.
· Отмывка или отмучивание руд от глинистого вещества.
· Липкостная сепарация, основанная на способности минералов прилипать (агдезия) к некоторым веществам (жиры) – для алмазов.
· Фотосепарация – выделение минералов определенного цвета.
· Рентгеновская сепарация – выделение минералов, люминесци-рующих в рентгеновских лучах.
Обезвоживание и сушка концентратов
Полученные при применении мокрых методов концентраты подвергаются обезвоживанию и сушке. Крупнозернистые концентраты обезвоживаются на грохотах. Мелкозернистые продукты (флотоконцентраты) вначале сгущают, затем фильтруют. Сгущение проводят в отстойниках, пластинчатых, вибрационных и магнитных сгустителях, гидроциклонах, сепараторах и центрифугах, фильтр - сгустителях.
Доводка концентратов
Иногда концентраты подвергаются доводке для удаления вредных примесей и вскрытия полезных компонентов.
Доводку, то есть доочистку концентратов от посторонних минералов, обычно проводят с использованием многостадийной магнитной и электрической сепарации.
Удаление вредных примесей (Sb, As и др.) и вскрытие полезных компонентов осуществляют с помощью окислительного обжига, химического и бактериального выщелачивания.
Переработка богатых руд и концентратов
Конечные продукты (металлы, сплавы, порошки и губки металлов, химические соединения и др.) получают путем переработки богатых руд и концентратов с использованием следующих процессов:
Гидрометаллургия – выделение элементов химико-технологическими методами. Она включает ряд операций:
1) дробление и измельчение руды и концентрата;
2) подготовка к выщелачиванию - спекание с различными соединениями, а также хлорирующий, окислительный, сульфатизирующий или восстановительный обжиг;
3) выщелачивание – перевод извлекаемого металла в водный раствор;
4) отделение раствора от твердой фазы в сгустителях и на фильтрах;
5) осаждение металлов из растворов электролизом, цементацией на более электроотрицательном металле, сорбцией ионнообменными смолами или углями, жидкостной экстракцией соединений металла органическими растворителями.
Растворителями являются серная кислота (U, Cu, Zn), сода (U, Mo, W), едкий натр (глинозем, W), аммиак (Cu, Ni), цианистые соли (Au, Ag), сернистый натрий (Sb, Hg), растворы хлора и хлоридов (благородные металлы, Pb, редкие металлы), тиосульфаты (Аu, Ag).
Иногда используют упрощенные варианты гидрометаллургии – орошение растворителями руды в штабелях (кучное выщелачивание), чанах (кюветное, чановое выщелачивание), траншеях (траншейное выщелачивание) или в подземных условиях (подземное выщелачивание).
Пирометаллургия – процессы, протекающие при высоких температурах.
Выделяют следующие виды пирометаллургических процессов:
1) обжиг – материал сохраняет твердое состояние при некотором укрупнении частиц и изменении состава. Он используется при получении меди, ферромолибдена, редких металлов, агломерата, для магнетизирующего обжига железных концентратов и т.д.;
2) плавка – характеризуется полным расплавлением шихты и разделением расплава на 2 слоя – металл и шлак;
3) конвертирование – продувка воздухом или кислородом расплавленных материалов (чугун) с присадкой флюсов и небольшого количества сырья (лом, богатые концентраты);
4) дистилляция – перевод металла в парообразное состояние с последующей конденсацией;
5) рафинирование – очистка черновых металлов с помощью присадок, выведения шлаков, окисления примесей, вакуумирования расплава и т.д.
Комбинированные методы. Целый ряд элементов (Ti, Al, редкие и рассеянные элементы, платиноиды и др.) извлекается из руд и концентратов по многостадийным технологическим схемам, включающим в себя различные варианты химических, физических, биологических и термических методов переработки сырья.
Доочистка металлов
Доочистку некоторых металлов проводят электролитическим (Zn, Cu и др.) или термическим (Co, W, Sb, Mo, Au, Zr, Li, Nb и др.) рафинированием. Очистка благородных металлов называется аффинажем.