Физика горных пород

    Различия  в плотности минеральных зёрен  используются при обогащении полезных ископаемых гравитационным методом. Его широко применяют при обогащении угля, руд и нерудного сырья.

    Магнитное обогащение полезных ископаемых основывается на неодинаковом воздействии магнитного поля на минеральные частички с разной магнитной восприимчивостью и на действии коэрицитивной силы. Магнитным способом, используя магнитные сепараторы, обогащяют железные, марганцевые, титановые, вольфрамовые и другие руды. Кроме того, этим способом выделяют железистые примеси из графитовых, тальковых и других полезных ископаемых, применяют для регенерации магнетитовых суспензий.

    Различия  в смачиваемости компонентов водой используется при обогащении полезных ископаемых флотационным способом. Особенностью флотационного способа является возможность штучного регулирования смоченности и разделения очень тонких минеральных зёрен. Благодаря этим особенностям флотационный способ является одним из наиболее универсальных, он используется для обогащения разнообразных тонковкрапленных полезных ископаемых.

    Различия  в смачиваемости компонентов  используется также в ряде специальных  процессов обогащения гидрофобных полезных ископаемых — в масляной агломерации, масляной грануляции, полимерной (латексной) и масляной флокуляции.

    Полезные  ископаемые, компоненты которых имеют  различия в электропроводности или имеют способность под действием тех или иных факторов приобретать разные по величине и знаку электрические заряды, могут обогащаться способом электрической сепарации. К таким полезным ископаемым относятся апатитовые, вольфрамовые, оловянные и другие руды.

    Обогащение  по крупности используется в тех  случаях, когда полезные компоненты представлены более крупными или, наоборот, более мелкими зёрнами в сравнении  с зёрнами пустой породы. В россыпях полезные компоненты находятся в  виде мелких частичек, поэтому выделение  крупных классов позволяет избавиться от значительной части породных примесей.

    Различия  в форме зёрен и коэффициенте трения позволяет отделять плоские  чешуйчатые частички слюды или волокнистые  агрегаты асбеста от частичек породы, которые имеют округлую форму. При движении по наклонной плоскости волокнистые и плоские частички скользят, а округлые зёрна скатываются вниз. Коэффициент трения качения всегда меньше коэффициента трения скольжения, поэтому плоские и округлые частинки движутся по наклонной плоскости с разными скоростями и по разным траекториям, что создаёт условия для их разделения.

    Различия  в оптических свойствах компонентов  используется при обогащении полезных ископаемых способом фотометрической сепарации. Этим способом осуществляется механическое рудоразделение зёрен, имеющих разный цвет и блеск (например, отделение зёрен алмазов от зёрен пустой породы).

    Отличия в адгезионных и сорбционных свойствах минералов полезного компонента и пустой породы лежит в основе адгезионного и сорбционного способов обогащения золота и адгезионного обогащения алмазов (способы принадлежат к специальным способам обогащения).

    Разные  свойства компонентов полезного  ископаемого взаимодействовать  с химическими реагентами, бактериями и (или) их метаболитами обуславливает  принцип действия химического и  бактериального выщелачивания ряда полезных ископаемых (золото, медь, никель).

    Разная растворимость минералов лежит в основе современных комплексных (совмещённых) процессов типа “добыча-обогащение” (скважинное растворение солей с дальнейшим выпариванием раствора).

    Использование того или иного метода обогащения зависит от минерального состава  полезных ископаемых, физических и  химических свойств разделяемых  компонентов.

    Заключительные  операции

    Заключительные  операции в схемах переработки полезных ископаемых предназначены, как правило, для снижения влажности до кондиционного  уровня, а также для регенерации  оборотных вод обогатительной фабрики.

    Основные  заключительные операции — сгущение пульпы, обезвоживание и сушка продуктов обогащения. Выбор метода обезвоживания зависит от характеристик материала, который обезвоживается, (начальной влажности, гранулометрического и минералогического составов) и требований к конечной влажности. Часто необходимой конечной влажности трудно достичь за одну стадию, поэтому на практике для некоторых продуктов обогащения используют операции обезвоживания разными способами в несколько стадий.

    Для обезвоживания продуктов обогащения используют способы дренирования (грохоты, элеваторы), центрифугирования (фильтрующие, отсаживающие и комбинированные центрифуги), сгущения (сгустители, гидроциклоны), фильтрования (вакуум-фильтры, фильтр-прессы) и термической сушки.

    Кроме технологических процессов, для  нормального функционирования обогатительной фабрики должны быть предусмотрены процессы производственного обслуживания: внутрицеховой транспорт полезного ископаемого и продуктов его переработки, снабжения фабрики водой, электроэнергией, теплом, технологический контроль качества сырья и продуктов переработки.

    Основные  методы обогащения полезных ископаемых

    По  виду среды, в которой производят обогащение, различают обогащение:

• сухое (в воздухе и аэросуспензии),
• мокрое (в воде, тяжёлых средах),
• в гравитационном поле,
• в поле центробежных сил,
• в магнитном поле,
• в электрическом поле.

    Гравитационные  методы обогащения основываются на различии в плотности, крупности и скорости движения кусков породы в водной или воздушной среде. При разделении в тяжёлых средах преимущественное значение имеет разница в плотности разделяемых компонентов.

    Для обогащения наиболее мелких частиц применяют  способ флотации, основанный на разнице в поверхностных свойствах компонентов (избирательной смачиваемости водой, прилипании частиц минерального сырья к пузырькам воздуха).

    Продукты  обогащения полезных ископаемых

    В результате обогащение полезное ископаемое разделяется на несколько продуктов: концентрат (один или несколько) и  отходы. Кроме того, в процессе обогащения могут быть получены промежуточные  продукты.

    Концентраты

    Концентраты — продукты обогащения, в которых сосредоточено основное количество ценного компонента. Концентраты в сравнении с обогащаемым материалом характеризуются значительно более высоким содержанием полезных компонентов и более низким содержанием пустой породы и вредных примесей.

    Отходы

    Отходы — продукты обогатительного производства, в сосредоточена основное количество пустой породы, вредных примесей и небольшое (остаточное) количество полезных компонентов. 
 

    Промежуточные продукты

    Промежуточные продукты (промпродукты) — это механическая смесь сростков с раскрытыми зёрнами полезных компонентов и пустой породы. Промпродукты характеризуются более низким в сравнении с концентратами и более высоким в сравнении с отходами содержанием полезных компонентов.

    Качество  обогащения

    Качество  полезных ископаемых и продуктов  обогащения определяется содержанием  ценного компонента, примесей, сопутствующих  элементов, а также влажностью и  крупностью.

    Обогащение  полезных ископаемых идеальное

    Под идеальным обогащением полезных ископаемых (идеальным разделением) понимается процесс разделения минеральной  смеси на компоненты, при котором  полностью отсутствует засорение  каждого продукта посторонними для  него частичками. Эффективность идеального обогащения полезных ископаемых составляет 100 % по любым критериям.

    Частичное обогащение полезных ископаемых

    Частичное обогащение - это обогащение отдельного класса крупности полезного ископаемого, или выделение наиболее легко  отделяемой части засоряющих примесей из конечного продукта с целью  повышения концентрации в нём  полезного компонента. Применяется, например, для снижения зольности неклассифицированного энергетического угля путём выделения и обогащения крупного класса с дальнейшим смешиванием полученного концентрата и мелкого необогащённого отсева.

    Потери  полезных ископаемых при обогащении

    Под потерями полезного ископаемого  при обогащении понимается количество пригодного для обогащения полезного  компонента, которое теряется с отходами обогащения вследствие несовершенства процесса или нарушения технологического режима.

    Установлены допустимые нормы взаимозасорения продуктов обогащения для разных технологических процессов, в частности, для обогащения угля. Допустимый процент потерь полезного ископаемого сбрасывается с баланса продуктов обогащения для покрытия расхождений при учёте массы влаги, выноса полезных ископаемых с дымовыми газами сушилен, механических потерь.

    Граница обогащения полезных ископаемых

    Граница обогащения полезных ископаемых — это наименьший и наибольший размеры частичек руды, угля, эффективно обогащаемых в обогатительной машине.

    Глубина обогащения

    Глубина обогащения - это нижняя граница  крупности материала, который подлежит обогащению.

    При обогащении угля применяются технологические  схемы с границами обогащения 13; 6; 1; 0,5 и 0 мм. Соответственно выделяется необогащённый отсев крупностью 0-13 или 0-6 мм, или шлам крупностью 0-1 или 0-0,5 мм. Граница обогащения 0 мм означает, что все классы крупности подлежат обогащению. 
 

3. Горные  удары.

    Горный удар — хрупкое разрушение предельно напряжённой части пласта породы (угля), прилегающей к горной выработке, возникающее в условиях, когда скорость изменения напряжённого состояния в этой части превышает предельную скорость релаксации напряжений в ней вследствие пластических деформаций.