ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принципы обогащения сырья из "Общая химическая технология. Ч.2" Химические производства стремятся, как правило, применять возможно более концентрированное сырье, что позволяет интенсифицировать процессы и получать продукцию лучшего качества с меньшими затратами. Применение концентрированного сырья в одних процессах уменьшает затраты топлива на нагревание реагирующих масс, а в других процессах позволяет эффективно использовать теплоту реакции, например, для производства пара. Содержание полезных компонентов в природном сырье часто бывает недостаточным для его эффективного применения, поэтому производится предварительное обогащение сырья, т. е. повышение содержания в нем ценного компонента или разделение его на несколько компонентов, являющихся сырьем для различных производств. При обогащении сырья на месте его добычи сокращаются транспортные расходы на перевозку его к месту переработки пропорционально увеличению концентрации полезного компонента в сырье. Обогащение необходимо также потому, что запасы концентрированного сырья в природе постепенно истощаются и промышленность вынуждена отделять полезные компоненты бедного сырья от большого количества еще не используемой пустой породы. В местах добычи сырья нередко строят крупные обогатительные фабрики, комплексно применяющие различные способы обогащения сырья. Методы обогащения принципиально различны для твердых материалов, жидкостей и газов. [c.9] Для обогащения горная порода измельчается так, чтобы нарушить связь между кристаллами или зернами различных минералов, которые затем и разделяются различными способами. При этом получаются две или несколько фракций. Фракция (или несколько фракций), обогащенная одним из полезных компонентов горной породы, называется концентратом. Фракции, состоящие из минералов, еще не используемых в данном производстве, т. е. из пустой породы, называются хвостами. [c.10] Применяются главным образом механические способы обогащения твердых материалов рассеивание (грохочение), гравитационное разделение, электромагнитная и электростатическая сепарация и флотация. На обогатительных фабриках обычно используют последовательно несколько способов обогащения, нанример грохочение, электромагнитный и гравитационный способы. [c.10] Применяются плоские и цилиндрические грохоты. Плоский грохот устанавливается с небольшим наклоном для скольжения по нему крупной фракции. При работе грохот при помощи различных механизмов качается или вибрирует, что способствует быстрому прохождению через отверстия мелких зерен. Реже применяют неподвижные плоские грохоты. Цилиндрические грохоты рассеивают материал, поступающий внутрь вращающегося цилиндра с отверстиями. Для разделения минералов, сильно отличающихся формой кристаллов, например асбеста, от пустой породы применяются грохоты с соответствующей формой отверстий. [c.10] Такой способ называется отмучиванием. [c.11] В отсадочных машинах минералы разделяются в пульсирующей струе воды. Пульсации создаются различными способами, например поршнем или колебанием решета, на котором находится обогащаемый материал. Расширяется применение тяжелых суспензий для обогащения. Смесь двух минералов загружают в суспензию, имеющую большую плотность, чем один из составляющих смесь минералов, и меньшую, чем другой. Легкий минерал всплывает, тяжелый тонет. Тяжелая суспензия создается взмучиванием в воде тонко измельченного материала (ферросилиция, кварца и т. п,). Воздушное обогащение подобно мокрому также применяются классификаторы, столы и отсадочные машины. Используются и воздушные сепараторы, которые часто применяются также для сортировки материала после измельчения. Схема воздушного сепаратора центробежного типа представлена на рис. 4. Тонкоиз-мельченный материал подается на тарелку и разбрасывается по сечению внутреннего конуса. Мелкие частицы увлекаются вверх потоком воздуха, создаваемым вентилятором, выбрасываются в наружный конус, опускаются по его стенкам вниз и выводятся в виде мелких зерен. Крупные частицы падают вниз и выводятся из внутреннего цилиндра. Воздух циркулирует в сепараторе. [c.12] Электромагнитное обогащение применяется для отделения магнитовосприимчивых материалов от немагнитных, например магнитного железняка, хромистого железняка, рутила и других магнитных минералов от пустой породы. Действие магнитного сепаратора показано на рис. 5. Существуют сепараторы разных конструкций. Часто магнитные сепараторы применяются для извлечения из материала, поступающего на дробление, различных стальных предметов, попадающих в породу при добыче. Попадание таких предметов в дробилки вызвало бы их поломку. [c.12] Электростатические сепараторы служат для разделения материалов, обладающих различной электрической проводимостью. Принцип их устройства такой же, как и магнитных, но вместо магнита установлен электрод, соединенный с отрицательным полюсом выпрямителя электрического тока. Частицы минералов, обладающих высокой электрической проводимостью, заряжаются отрицательно и отталкиваются в удаленный бункер, а диэлектрики попадают в бункер, расположенный под лентой транспортера. Так можно отделять электропроводные руды от диэлектрических пород известняка, силикатов, гипса и др. [c.12] В результате подъема пузырьков на поверхность жидкости образуется слой так называемой минерализованной пены, наполненной частицами гидрофобного минерала. Частицы же других, более смачиваемых минералов остаются в объеме пульпы во взвешенном состоянии и постепенно опускаются вниз. Однако динамическая пена, создаваемая только за счет гидродинамических условий (барботаж), легко разрушается, пузырьки ее быстро сливаются. Кроме того, природные минералы редко обладают флотируемо-стью, т. е., как правило, мало отличаются по смачиваемости. Поэтому для создания благоприятных условий флотации в пульпу вводят различные флотационные реагенты. Для увеличения стойкости воздушных пузырьков и образования из них стабильной пены на поверхности пульпы в нее вносят пенообразователи, т. е. поверхностно-активные вещества, образующие адсорбционные пленки на поверхности пузырьков. В качестве пенообразователей применяют сосновое масло, некоторые фракции каменноугольной смолы, древесный деготь и т. п. [c.14] Флотация растворимых минералов применяется взамен более сложных и менее экономичных методов галлургии, основанных на различной растворимости компонентов разделяемой системы. Основная особенность флотации растворимых минералов (как правило, солей) заключается в том, что средой для флотации служит насыщенный раствор солей, входящих в состав обогащаемого сырья. Разделение солей ведется при аэрировании пульпы и при помощи селективных флотореагентов — собирателей. Реагенты-пенообразователи при флотации растворимых солей применяются не всегда, так как многие насыщенные солевые растворы сами по себе обладают пенообразующей способностью. Особо важное значение имеет регулирование pH среды при помощи реагентов-регуляторов, которые способствуют действию реагентов-коллекторов. Метод флотации применяется, например, для получения хлорида калия из сильвинита (минерал Na l-K l), из насыщенного солевого раствора, содержащего примерно до 100 г/дм КС и 250 г/дм Na l. Реагентами-коллекторами служат амины жирного ряда с числом углеродных атомов С б—С20. [c.17] Термическое обогащение основано на различной плавкости материалов, входящих в смесь. При нагревании легкоплавкие материалы вытекают из породы в жидком виде. Так выплавляют серу из породы, состоящей в основном из сравнительно тугоплавких известняка, гипса и пр. Так же отделяют битумы от неорганических примесей. [c.17] Жидкости, точнее жидкие растворы, концентрируются выпариванием растворителя, донасыщением раствора полезным компонентом, наконец, выделением каких-либо компонентов (примесей) в осадок (кристаллизация) или в газовую фазу (десорбция, испарение примесей). Для разделения жидких смесей применяется также жидкостная экстракция. [c.18] Выпаривание воды часто применяют в производстве минеральных солей и щелочей, в цветной металлургии, а также для концентрирования труднолетучих кислот (серной, фосфорной, органических). Для концентрирования природных рассолов используют испарение воды (летом) или вымораживание ее в зимнее время. Прн нефтепереработке, в производстве спиртов, эфиров, анилина и многих других органических продуктов применяют дистилляцию и ректификацию, при которых из смеси испаряется (с последующей конденсацией) наиболее ценный компонент (продукт), а в жидкой фазе остаются менее ценные, высококипящие компоненты (тяжелые углеводороды, вода и т.п.). [c.18] Насыщение исходных и циркулирующих растворов растворением в них твердых или газообразных компонентов широко распространено в химических производствах. Например, в содовом производстве донасыщается природный рассол за счет растворения твердой поваренной соли. Доиасыщение производится во многих производствах с циркулирующими раство-рам1г, например при электролизе раствора поваренной соли, в производстве глинозема и др. Для осаждения из жидкостей вредных и балластных примесей к ним добавляют такие вещества, которые реагируют с примесями с образованием кристаллических осадков затем осадки отделяют. Иногда добавки вызывают коагуляцию и осаждение коллоидных примесей или полимеров. Осаждение примесей из раствора применяется во многих производствах органического синтеза, минеральных солей, соды и т. п. В других случаях из раствора кристаллизуют (осаждают) основной компонент, оставляя примеси в растворе. Так получают в концентрированном виде многие соли этот метод часто применяется в гидрометаллургии для выделения концентратов цветных металлов из полиметаллических руд. [c.18] Жидкостная экстракция (или экстрагирование) заключается в избирательном растворении некоторых компонентов жидкой смеси. В результате получаются две жидкие фазы раствор извлеченных компонентов и оставшаяся часть смеси. Этот метод широко применяется в технологии органических веществ. [c.18] Вернуться к основной статье