Сырьевая база и обогащение руд. Ч. 1. Руды и минералы

УДК 622,7 
К 66 
Коржова Р.В. Сырьевая база и обогащение руд. Учеб. пособие. 
Ч. 1. Руды и минералы: - М.: МИСиС, 2001,-194 с, 
Пособие состоит из двух частей, В первой части «Руды и минералы» изложены теоретические основы, аппаратурное оформление 
подготовительных и основных процессов обогащения (гравитационных и флотационных), а также общие сведения о минералах и рудах 
цветных и редких металлов, 
Пособие предназначено для студентов специальностей 1102, 
2102, 0608, изучающих дисциплину «Сырьевая база и обогащение 
руд», 
© Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(Технологический университет) 
(МИСиС) 2001 

КОРЖОВА Раиса Васильевна 
СЫРЬЕВАЯ БАЗА И ОБОГАЩЕНИЕ РУД 
Учебное пособие 
для студентов специальностей 1102, 2102, 0608 
Часть I 
РУДЫ И МИНЕРАЛЫ 
Рецензент доц., канд, техн. наук J7.M Леонова 
Редактор Г.Б. Преображенская 
Заказ 1030 
Объем 194 стр, 
Тираж 370 экз. 
Цена "С" 
Регистрационный 
№477 
Московский государственный институт стали и сплавов, 
119991 Москва, Ленинский нр-т, 4 
Отпечатано в типографии издательства «Учеба» МИСиС, 
117419, Москва, ул. Орджоникидзе, 8/9 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
Введение 
5 
Глава 1. Руды и минералы. Понятия о процессах обогащения 
7 
1.1. Общие сведения о рудах и минералах цветных и редких 
металлов 
7 
1.2. Мировые ресурсы и запасы основных руд цветных и 
редких металлов 
9 
1.3. Технологические показатели обогащения 
19 
1.4. Понятия о методах и схемах обогащения 
20 
Глава 2. Грохочение 
24 
2.1. Основные понятия и назначение грохочения 
24 
2.2. Гранулометрический состав, методы определения 
крупности материала 
27 
2.2.1. Ситовой анализ 
27 
2.2.2. Характеристики крупности 
28 
2.3. Эффективность грохочения и факторы, влияющие на 
процесс грохочения 
29 
2.4. Классификация и конструкция грохотов 
31 
2.4.1. Неподвижные грохоты 
32 
2.4.2. Подвижные грохоты 
34 
Глава 3. Дробление 
41 
3.1. Работа дробления 
42 
3.2. Стадии и степени дробления 
43 
3.3. Способы дробления 
44 
3.4. Классификация дробилок 
45 
3.4.1. Щековые дробилки с простым качанием подвижной 
щеки 
45 
3.4.2. Щековые дробилки со сложным движением щеки 
49 
3.4.3. Конусные дробилки 
51 
3.4.4. Валковые дробилки 
62 
3.4.5. Дробилки ударного действия: молотковые и 
роторные 
64 
3.5. Схемы дробления и грохочения 
67 
Глава 4. Измельчение 
72 
4.1. Классификация, принципы действия мельниц и область 
их применения 
72 
4.1.1. Стержневые мельницы 
79 
3 

4.1.2. Мельницы самоизмельчения 
81 
4.2. Скоростные режимы работы мельниц 
87 
Глава 5. Гидравлическая классификация 
92 
5.1. Теоретические основы процесса гидравлической 
классификации 
92 
5.2. Гидравлические классификаторы 
101 
5.3. Схемы измельчения и классификации 
108 
Глава 6. Гравитационные процессы обогащения 
114 
6.1. Отсадка 
115 
6.2. Отсадочные машины 
116 
6.3. Обогащение в струе воды, текущей по наклонной 
плоскости 
122 
6.4. Обогащение на концентрационных столах 
124 
6.5. Обогащение на концентрационных шлюзах 
130 
6.6. Обогащение на винтовых сепараторах 
136 
6.7. Обогащение в суживающихся (струйных) желобах 
143 
6.8. Обогащение в конусных сепараторах 
144 
6.9. Обогащение в тяжелых средах 
147 
Глава 7. Флотация 
154 
7.1. Теоретические основы 
154 
7.2. Флотационные реагенты 
156 
7.2.1. Собиратели 
158 
7.2.2. Пенообразователи 
166 
7.2.3. Модификаторы флотации 
169 
7.3. Технология флотации 
175 
7.3.1. Основные факторы, влияющие на флотацию 
175 
7.3.2. Флотационные машины 
178 
7.3.3. Схемы флотации руд 
187 
7.3.4. Классификация операций флотации 
189 
Литература 
193 
4 

ВВЕДЕНИЕ 
Руды цветных и редких металлов являются комплексным 
сырьем для получения различных металлов, редкоземельных и рассеянных. Эти руды также являются источником получения кварца, 
полевых шпатов, флюорита, барита, серы, талька и др. 
Из получаемых в процессе обогащения продуктов извлекается металлургическими и химическими методами 74 элемента периодической системы Менделеева Д.И. 
Расширение сырьевой базы горно-добывающих предприятий 
в настоящее время происходит в основном за счет разведки и освоения месторождений бедных, труднообогатимых руд, так как богатые 
месторождения практически уже отработаны. В этих условиях необходимо совершенствовать и оптимизировать существующие технологии обогащения на основе современных тенденций их развития, 
достижений отечественной и зарубежной обогатительной науки и 
техники. 
Добываемые из земных недр руды состоят из смеси минералов, сростков самых разнообразных размеров, формы зерен и с различными физическими и физико-химическими свойствами. С рудника открытых или подземных работ руда доставляется на обогатительную фабрику, где подвергается ряду последовательных процессов переработки для получения готовой продукции. 
Совокупность процессов механической обработки минерального сырья с целью отделения полезных минералов от вмещающей 
породы называется обогащение полезных ископаемых, которому подвергается > 90 % добываемого сырья. 
Механические методы обогащения различают по основным 
физическим и физико-химическим свойствам минералов, используемым для их разделения: плотности, крупности, твердости, магнитной 
восприимчивости, электропроводности, радиоактивности, оптическим свойствам и др. 
Наиболее распространенными методами обогащения являются флотационные, гравитационные, магнитные и электрические. 
Переработка полезных ископаемых на современных горнообогатительных и горно-металлургических комбинатах представляет 
собой сложный процесс, включающий добычу руды, ее транспортировку с рудника на фабрику, дробление, грохочение, измельчение, 
5 

классификацию, собственно обогащение, обезвоживание (сгущение, 
фильтрование, сушка) готовых товарных продуктов (концентратов) и 
складирование хвостов (отходов) в хвостохранилище. 
Качество товарной продукции обогатительных фабрик по содержанию ценного компонента (металла или минерала), вредных 
примесей регламентируется соответствующими ГОСТами и техническими условиями. 
При современном гигантском производстве металлов почти 
не осталось руд, которые можно сразу плавить, минуя стадию обогащения. Обогатительная отрасль горной промышленности возникла 
и развивалась в результате обеднения руд и все возрастающей потребности в различных металлах. 
Данный курс лекций позволит студентам, специализирующимся в области металлургии, получить достаточно полное представление об исходном сырье для металлургического производства, 
методах и технологиях его переработки. 
6 

Глава 1. РУДЫ И МИНЕРАЛЫ. 
ПОНЯТИЯ О ПРОЦЕССАХ 
ОБОГАЩЕНИЯ 
1.1. Общие сведения о рудах и 
минералах цветных и редких 
металлов 
Источниками добычи цветных и редких металлов являются 
месторождения руд или полезных ископаемых, содержащие один 
или несколько ценных металлов (компонентов), представленных соответствующими минералами в сочетании с вмещающей породой. В 
очень редких случаях в земной коре встречаются самородные элементы (медь, золото, серебро) в виде зерен, имеющих кристаллическое или аморфное строение. Содержание золота и серебра в руде 
очень низкое, всего несколько граммов на 1 т руды. На 1 г золота в 
земной коре приходится около 2 т породы. 
Руда - это такая порода, из которой на данном этапе развития 
техники экономически выгодно извлекать ценные компоненты. Руда 
состоит из отдельных минералов; те из них, которые надо извлечь, 
называют ценными (полезными), а те, которые в данном случае не 
используются, являются минералами вмещающей (пустой) породы. 
Однако понятие «пустая порода» условно. По мере развития 
техники обогащения и способов последующей переработки получаемых при обогащении продуктов минералы пустой породы, содержащиеся в руде, становятся полезными. Так, в апатитонефелиновой руде нефелин долгое время являлся минералом пустой породы, но после того как была разработана технология получения глинозема из 
нефелиновых концентратов, он стал полезным компонентом. 
По минеральному составу руды подразделяются на самородные, сульфидные, окисленные и смешанные. 
Руды также разделяются на монометаллические и полиметаллические. 
Монометаллические руды содержат только один ценный металл. Полиметаллические - два и более, например, Си, РЬ, Zn, Fe и 
др. В природе полиметаллические руды встречаются значительно 
7 

чаще, чем монометаллические. В большинстве руд содержится несколько металлов, но не все они имеют промышленное значение. В 
связи с развитием техники обогащения становится возможным извлекать и те металлы, содержание которых в руде мало, но их попутное извлечение экономически целесообразно. 
По содержанию металла руды бывают богатые, бедные и забалансовые (очень бедные, непромышленные). Для разных руд эти 
понятия различны. При одинаковом содержании металла, например 
0,2...0,3 % молибденовую руду считают богатой, а цинковую и свинцовую - бедной. 
Различают также руды вкрапленные и сплошные. Во вкрапленных рудах зерна ценных минералов распределены в массе вмещающей породы. Сплошные руды (колчеданные) состоят на 
50...100 % из сульфидов, главным образом пирита (серного колчедана) и небольшого количества минералов вмещающей породы. 
По размеру вкрапленности зерен полезных минералов руды 
бывают крупновкрапленные (> 2 мм), мелковкрапленные (0,2...2 мм), 
тонковкрапленные 
(< 0,2 мм) 
и 
весьма 
тонковкрапленные 
(< 0,02 мм). Последние являются труднообогатимыми рудами. 
Месторождения промышленных руд по характеру происхождения бывают коренными и россыпными. Коренные месторождения 
залегают в месте первоначального образования. Ценные минералы и 
минералы вмещающей породы в этих рудах находятся в тесной ассоциации между собой. 
Россыпями называют вторичные месторождения, образовавшиеся в результате разрушения первичных коренных месторождений 
и вторичного отложения материала из первичных руд. В россыпных 
месторождениях присутствуют несульфидные труднорастворимые 
минералы в виде зерен округлой формы (окатанных). Сростки отсутствуют, что облегчает и удешевляет процесс обогащения россыпей [1]. 
В земной коре содержится около 4 тысяч различных минералов, которые представляют собой более или менее устойчивые природные химические соединения. Одни из них, такие как кварц, полевые шпаты, алюмосиликаты, пирит составляют основную массу земной коры, другие, например, минералы Си, РЬ, Zn, Mo, Be, Sn находятся в больших количествах только в определенных участках - рудных телах, третьи, такие как германит (минерал германия), гринокит 
(минерал кадмия) встречаются еще реже, сопутствуя различным минералам в рудах. 
8 

Минералы, содержащиеся в рудах цветных и редких металлов, подразделяют на сульфидные и несульфидные. Последние, в 
свою очередь, делятся на оксиды, силикаты, алюмосиликаты, фосфаты, карбонаты и др. 
К сульфидным относятся минералы, представляющие собой 
соединения металлов с серой. Например, халькопирит CuFeSz является основным минералом меди, сфалерит ZnS - цинка, молибденит 
M0S2 - молибдена. 
К оксидам относится значительная часть цветных и редкометальных минералов, например, куприт СпгО, ильменит РеТЮз, рутил 
ТЮг, касситерит SnOz. 
Силикаты представляют собой самую большую группу минералов, залегающих в земной коре. В верхней мантии земли они составляют до 92 %. К силикатам относится основная масса минералов 
вмещающей (пустой) породы (непригодной для промышленного потребления), а также минералы лития, бериллия, циркона и др. Среди 
силикатов наиболее распространен кварц SiOz; его можно извлекать 
в самостоятельный продукт и использовать в производстве стекла, 
хрусталя, в строительной промышленности. 
К алюмосиликатам относятся сподумен LiAlSizOg и берилл 
BesAbSifiOiB, являющиеся основными минералами в производстве 
лития и бериллия, а также шпаты, - альбит NaAlSijOg и микроклин 
KAlSisOg, - основные минералы вмещающей породы (в среднем 60 %). 
К карбонатам относятся минералы, содержащие углекислоту: 
кальцит СаСОз (минерал вмещающей породы), церуссит РЬСОз. 
1.2. Мировые ресурсы и запасы 
основных руд цветных и редких 
металлов 
Алюминий 
Ресурсы алюминиевого сырья (бокситов и нефелиновых сиенитов) известны в 95 странах. Основным видом минерального сырья, 
который может полностью обеспечить алюминиевую промышленность мира, являются бокситы. Мировые ресурсы их на начало 
1996 г. оценивались от 55 до 98 млрд т. 
9 

Общие запасы бокситов характеризуются крайне неравномерным региональным распределением. Около 72 % их концентрируется в гигантских, 23 % - в крупных и 5 % - в средних и мелких 
бокситоносных провинциях планеты. По количеству общих запасов 
бокситов первое место занимает Африка, далее следуют Азия, Австралия с Океанией и Европа. Уникальными общими запасами обладает Гвинея, очень крупными - Австралия, Бразилия и Индия, достаточно крупными - Вьетнам [2]. 
В России ощущается острый дефицит алюминиевого сырья, 
что связано с отсутствием крупных месторождений высококачественных бокситов. 
Содержание глинозема в бокситах колеблется в широких 
пределах. Наиболее высокоглиноземистыми бокситами обладают 
Италия (64 % АЬОз) и Китай (61 % АЬОз). Самые низкоглиноземистые добываемые и перерабатываемые бокситы - это бокситы Украины (38 % АЬОз) и Новой Зеландии (37 % АЬОз). 
Нефелиновые сиениты в промышленных объемах используются 
только в России. Общие запасы нефелиновых руд на начало 1995 г. в 
России составляли 6,75 млрд т, подтвержденные - 5,42 млрд т. 
За последние годы в мире стабильно увеличивается производство алюминия из вторичного сырья (алюминиевых шлаков, лома, стружки, старого проката, бытовых отходов), требующего значительно меньших (на порядок) по сравнению с первичным алюминиевым сырьем расходов электроэнергии. 
Наиболее крупные месторождения бокситов в России находятся на Урале (СУБР - Североурапьский бокситовый рудник), а Архангельской области - Североонежское месторождение. 
В перспективе - разработка бокситов Среднего Тимана и 
Белгородского месторождения. 
Медь 
Основная часть ресурсов меди (65 %) сконцентрирована в 
Северной и Южной Америке, в Европе находится 15 % ресурсов, в 
Азии - 11 %, в Африке - 4,5 %, в Австралии и Океании - 4,5 %. 
Общие запасы меди, учтенные в 92 странах мира, на начало 
1996 г. оцениваются в 900094 тыс. т, в том числе подтвержденные -
601504 тыс. т (68,8 % общих). Наиболее крупными подтвержденными 
запасами меди среди зарубежных стран располагают Чили - 19,9 % ми10