Грохочение и классификация. Дробление и измельчение практически всегда сопровождаются грохочением и классификацией - процессами, цель которых - разделение раздробленного и измельчённого материала на фракции по крупности. Отличие грохочения от классификации заключается в том, что при грохочении производят сортировку кусков на ситах, а классификацией разделяют мелкие частицы (меньше 1-2 мм) в водной или, реже, в воздушной среде.
Обогащение руд. Целью обогащения руд является повышение в них концентрации полезного элемента в результате удаления максимально возможного количества пустой породы. Эффективность обогащения железных руд иллюстрируется приведенными ниже данными:
Содержание железа в рудном материале, % 45 65
Расход на выплавку 1 т чугуна, кг:
рудного материала 2089 1469
известняка 605 155
Удельный выход шлака, кг/т чугуна 1211 292
Еще больший технико-экономический эффект дает обогащение руд цветных металлов. Так, в результате обогащения медных руд, содержащих около 1% Сu, получают концентраты с 15-30% меди, т.е. удельный расход рудного материала для получения 1 т меди сокращается в 20-25 раз с соответствующим снижением затрат на топливо, электроэнергию и оборудование. Замена природной оловянной руды с 0,01-0,2% Sn на концентрат, содержащий 40-50% Sn сокращает удельный расход рудного материала на производство 1 т олова в 400-500 раз.
Обогащение делает более рентабельной переработку многих комплексных руд, когда из одной руды еще до собственно металлургического передела удается получать концентраты 2-4 металлов.
Обогащение является, по существу, механическим процессом разделения частичек руды, представляющих собой либо полезный минерал, либо пустую породу. Для разделения используют различия каких-либо свойств полезного минерала и пустой породы: цвета, блеска, твердости, плотности, оптических, электрических, магнитных и других характеристик.
Продуктами обогащения являются: концентрат - материал, содержащий полезного минерала больше, чем его было в исходной руде; хвосты - материал, состоящий в основном из пустой породы и содержащий небольшое количество полезного минерала. В сложных схемах обогащения получают продукт, занимающий по содержанию полезного элемента промежуточное положение между концентратом и хвостами - промпродукт, который подвергается дополнительному обогащению.
Способы обогащения. Наиболее распространенными являются: промывка, гравитационный, электромагнитный, электростатический, флотация.
Промывку применяют для обогащения руд с повышенным содержанием в пустой породе глины и песка.
В том случае, когда имеется существенное различие плотностей полезного минерала и пустой породы, применяют гравитационное обогащение.
Принцип статического гравитационного обогащения - в тяжелых суспензиях - заключается в том, что измельченную руду погружают в резервуар с жидкостью, имеющей плотность ∆ж, больше плотности пустой породы ρпп, но ниже плотности рудного минерала: ρп< ∆ж <ρм. В этом случае пустая порода всплывает на поверхность жидкости, а зерна полезного минерала опускаются на дно резервуара. В качестве такой тяжелой жидкости (около 3 г/см3) используют обычно смесь воды с тонкоизмельченным ферросилицием (ρ = 6,5 г/см3) или глетом Рb3О4 (ρ = 9,5 г/см3).
Динамические методы гравитационного обогащения, как и классификация, основаны на различии скоростей падения в жидкости твердых частичек различной массы. При классификации разделяют зерна различных размеров, но одинаковой плотности, а при гравитационном обогащении разделяют частички одинакового размера, но различной плотности. Для гравитационного динамического обогащения используют аппараты, аналогичные классификаторам.
Наиболее эффективным способом обогащения магнитных железняков является магнитная сепарация. Электромагнитные сепараторы различных типов работают по одинаковому принципу. Раздробленную руду вводят в магнитное поле, под действием которого частички, обладающие магнитными свойствами, какой-то транспортирующей системой направляются в одну сторону, а немагнитные частички выносятся из сферы действия магнитного поля в другую сторону либо силой тяжести, либо потоком воды. На рис. 4.6 показана схема барабанного электромагнитного сепаратора для обогащения тонко измельченной руды в водной среде. Электромагнит, закрепленный неподвижно внутри пустотелого барабана, создает магнитное поле на поверхности нижней и левой частей барабана. Магнитные частички концентрата притягиваются этим полем к поверхности барабана и извлекаются им из пульпы. Частички концентрата отделяются от поверхности барабана с правой стороны при помощи скребка и водяной форсунки. Немагнитные частички пустой породы удаляются из сепаратора потоком воды снизу.