ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принципы обогащения сырья из "Общая химическая технология" 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 приводит в одних процессах к уменьшению затрат топлива на нагревание реагирующих масс, а в других процессах позволяет эффективно использовать тепло реакции, например, для производства пара. [c.26] Содержание полезных компонентов в природном сырье часто бывает недостаточным для его эффективного применения, поэтому производится предварительное обогащение сырья 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. [c.26] Твердое минеральное сырье находится в земной коре в составе горных пород, представляющих собой агрегаты минералов более или менее постоянного состава. Минералами называют физически обособленные вещества или смеси веществ в природе. Насчитывается более 2500 минералов, включающих органические и неорганические вещества. Одно и то же сырье может быть в составе различных минералов. [c.27] С целью 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. Фракция, состоящая из минералов, еще не используемых в данном производстве, т. е. из пустой породы, называется хвостами. [c.27] Основные способы обогащения твердых материалов рассеивание (грохочение), гравитационное разделение, электромагнитная и электростатическая сепарация, термическое и химическое разделение и флотация. Рассмотрим последовательно эти способы. [c.27] Рассеивание материалов по крупности их зерен как метод обогащения применяется в тех случаях, когда порода состоит из прочных (вязких) и непрочных (хрупких) минералов последние измельчаются больше, чем прочные и при рассеивании, проходят через отверстия сита. Так, например, отделяется фосфорит от пустой породы. Рассеивание минерального сырья называется грохочением, а применяемые металлические сита — грохотами. Можно пропустить материал через несколько грохотов со все уменьшающимися отверстиями и получить несколько фракций. Рассеивание применяется также для сортировки (ситовой классификации) более или менее однородного материала по крупности зерен, так, например, делятся на несколько фракций уголь и кокс. [c.27] Гравитационное обогащение — основано на разной скорости падения частиц различной плотности и крупности в потоке жидкости или газа. Этим способом можно разделить минералы, значительно отличающиеся по прочности (как и при рассеивании) или по плотности. Мокрое обогащение обычно проводится в потоке воды. Если вода может растворить или испортить материал, то применяют другие инертные жидкости или же сухое обогащение. Для сухого обогащения нужен более мелкий помол, чем для мокрого. Сухое обогащение обычно проводят в потоке воздуха и иногда применяют инертный газ. [c.28] Гравитационные способы щироко применяются для обогащения сырья в производствах силикатных материалов, минеральных солей и в металлургии. [c.28] Принципиальная схема мокрого гравитационного обогащения представлена рис. 2. Измельченный материал, смешанный с водой в баке с мешалкой, подается в виде пульпы в отстойник, разделенный вертикальными перегородками на 3 осадительные камеры. Каждая камера снабжена снизу бункером. Самые крупные и тяжелые частицы оседают наиболее быстро в камере /, средние в камере // и легкие в камере II . Наконец, наиболее легкие-И мелкие частички породы уносятся водой из отстойника. Можно получить в принципе любое количество фракций, по количеству осадительных камер. В простейшем случае— при одной камере — освобождают ценный минерал от непрочной пустой породы (например, глины или ила), уносимой с потоком воды в виде мути. Такой способ называется отмучив а н и е м. [c.28] Существует много типов машин мокрого гравитационного обогащения гидравлические классификаторы, гравиемойки, концентрационные столы, отсадочные м а ш и н ы и т. п. [c.28] В гидравлическом классификаторе (рис. 2) осаждение более легких фракций облегчается вследствие понижения скорости потока благодаря расширению отстойника. Применяют также регулировку скорости осаждения путем подачи снизу через бункера дополнительного регулируемого потока воды или погружения в осадительные камеры полых емкостей (корыт), уменьшающих сечение отстойника при соответственном увеличении скорости потока. [c.28] Расширяется применение тяжелых суспензий для обогащения. Смесь двух минералов загружают в суспензию, имеющую больший удельный вес, чем один из составляющих смесь минералов, и меньший, чем другой. Легкий минерал всплывает, тяжелый—тонет. Тяжелая суспензия создается путем взмучивания в воде тонко измельченного материала (ферросилиция, кварца и т. п. ). [c.29] Воздушное обогащение подобно мокрому также применяются классификаторы, столы и отсадочные машины. Используются и воздушные сепараторы, которые часто применяются также для сортировки материала после измельчения. [c.29] Схема воздушного сепаратора центробежного типа представлена на рис. 3. Тонко измельченный 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 (как указано стрелками). [c.29] Электростатические сепараторы служат для разделения ма-териалов, обладающих различной электропроводностью. Принцип их устройства таков же, как и магнитных, но вместо магнита установлен электрод, соединенный с отрицательным полюсом выпрямителя электрического тока. Частицы минералов, обладающих высокой электропроводностью, 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.30] К операциям химического обогащения относят также обжиг минералов с целью разложения карбонатов, удаления кристаллизационной влаги, выжигания органических примесей и т. п. процессов приводящих к увеличению концентрации полезного компонента в продукте обогащения. Все эти операции проводятся обычно не на обогатительных фабриках, а на заводах, производящих химическую переработку сырья. Они рассматриваются в настоящем курсе при описании отдельных производств. [c.31] Флотация — один из наиболее распространенных способов обогащения, применяемый в крупнейших масштабах. На обогатительных фабриках флотационным методом разделяют на несколько фракций полиметаллические сульфидные руды, отделяют апатит от нефелина, получают серный концентрат из серной руды, обогащают каменные угли и многочисленные минералы для производства различных солей. Флотация основана на различной смачиваемости минералов водой. [c.31] Положение на границе трех фаз твердое — жидкость — газ видно из рис. 5. Жидкость образует с несмачиваемой частицей 1 тупой краевой угол 0, а со смачиваемой 2 — острый. Силы поверхностного натяжения стремятся выравнять уровень жидкости, в результате этого несмачиваемая (гидрофобная) частица выталкивается из жидкости (всплывает), а смачиваемая (гидрофильная) погружается в жидкость, Чем мельче частицы, тем больше отношение их поверхности к объему (и весу) и тем сильнее сказывается смачивание. Мелкие гидрофобные частицы всплывают независимо от удельного веса, таким образом, при флотации нередко всплывают более тяжелые гидрофобные частицы полезного минерала, а более легкие частицы пустой породы тонут, поскольку они все же тяжелее воды. [c.31] С целью создания благоприятных условий флотации в пульпу вводят несколько различных флотационных реагентов. Для увеличения стойкости воздушных пузырьков и образования из них 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.32] Вернуться к основной статье