Обогащение полезных ископаемых

К.И. ЛУКИНА
В.П. ЯКУШКИН
А.Н. МУКЛАКОВА
ОБОГАЩЕНИЕ 
ПОЛЕЗНЫХ 
ИСКОПАЕМЫХ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации 
по образованию в области горного дела в качестве учебного пособия 
для студентов вузов, обучающихся по специальностям 21.05.04 «Горное дело» 
и 21.05.05 «Физические процессы горного или нефтегазового производства»
(квалификация «горный инженер»)
Москва
ИНФРА-М
2025

УДК 622(075.8)
ББК 33.4
 
Л84
Рецензенты:
Б.И. Линев, д-р техн. наук, генеральный директор Института обогащения 
твердого топлива;
Б.Е. Горячев, д-р техн. наук, профессор кафедры «Обогащение и переработка 
полезных ископаемых и техногенного сырья» Национального исследовательского технологического университета «МИСиС»;
Н.К. Андросова, канд. геол.-минерал. наук, профессор кафедры «Г
еология и 
гидрогеология» Московского государственного машиностроительного университета (МАМИ)
Лукина К.И.
Обогащение полезных ископаемых : учебное пособие / К.И. ЛукиЛ84
на, В. 
П. Якушкин, А. 
Н. Муклакова. — Москва : ИНФРА-М, 2025. — 
224 с. — (Высшее образование).
ISBN 978-5-16-020659-2 (print)
ISBN 978-5-16-102754-7 (online)
Учебное пособие написано авторским коллективом кафедры горного 
дела  Московского государственного машиностроительного университета 
(МАМИ)  в соответствии с учебным планом по заочному обучению.
Представлены сведения о минеральном сырье, показателях обогащения. 
Приводятся характеристики процессов обогащения, технологии переработки, применяемое оборудование и его расчет.
Пособие по дисциплине «Обогащение полезных ископаемых» предназначено для студентов специальности 21.05.04 «Горное дело». Также может 
быть использовано специалистами, работающими в области переработки 
минерального сырья.
УДК 622(075.8)
 
ББК 33.4
ISBN 978-5-16-020659-2 (print)
ISBN 978-5-16-102754-7 (online)
© 
Лукина К.И., Якушкин В.П., 
Муклакова А. 
Н., 2016

Введение
Обогащение полезных ископаемых предполагает комплексное 
использование минерального сырья и повышение технологических 
показателей. Особое внимание при этом уделяется качеству выпускаемой продукции, а также охране окружающей среды. 
Бурное развитие техники обусловило рост добычи полезных ископаемых. Но добытые полезные ископаемые, как правило, бедны ценными компонентами и не могут быть непосредственно использованы 
потребителями с достаточной эффективностью. Поэтому полезные 
ископаемые подвергаются обогащению, основной задачей которого 
является отделение ценных компонентов от так называемой пустой 
породы и вредных примесей.
Объектами изучения могут быть: процессы обогащения, машины, 
использование оборотной воды, очистка сточных вод, исследование 
руды на обогатимость и т.д.
При совершенствовании технологии переработки минерального 
сырья основными направлениями являются следующие.
1. Подготовка руд к обогащению. Технологические показатели при 
обогащении полезных ископаемых во многом определяются подготовительными операциями, связанными с раскрытием минеральных 
зерен и крупностью частиц. Перспективными являются самоизмельчение руд и рудно-галечное измельчение. Целесообразно применение 
предварительной концентрации извлекаемых компонентов, например, 
методом обогащения руд в тяжелых суспензиях.
2. Гравитационное обогащение. Известно, что гравитационными 
методами обогащается более 50% всего горнорудного сырья. Перспективно применение тяжелых сред в статическом и динамическом 
условиях. В тяжелых суспензиях обогащаются угли, строительные 
материалы, фосфориты, руды черных и цветных металлов.
3. Флотационное обогащение. Методом флотации извлекается 
около 100 минералов. Обогащается более 90% руды цветных металлов и других полезных ископаемых. Осваиваются новые виды флотации: вакуумная, электрофлотация, пенная сепарация и др. Основная тенденция совершенствования флотации — увеличение верхнего 
предела крупности обогащаемого минерального сырья и повышение 
селективности. Исследуются: предварительная обработка материалов 
реагентами, место их подачи; электрохимическое окисление; раздельное кондиционирование песков и шламов, а также их обогащение. 
Перспективна межцикловая флотация.
Существенные изменения наметились в области конструирования 
флотационных машин, воздействия на обработку пульпы. Так, пред3

ставляют интерес флотационные машины вакуумной и флокулярной 
флотации, струйного аэрирования. Совершенствуются конструктивные элементы флотационных машин: форма камер, импеллеры, пеносъем, привод и т.д. Изучаются свойства жидкой фазы и прежде всего 
наличие остаточной концентрации реагентов, что позволяет оптимизировать их расход при автоматической подаче в процесс.
4. Магнитная и электрическая сепарации. Магнитная сепарация 
находит широкое применение при обогащении магнетитовых руд и при 
разделении коллективных гравитационных концентратов. В большинстве случаев применяют мокрые процессы измельчения и обогащения 
полезных ископаемых. Однако эффективно и предварительное сухое 
обогащение руд. 
Выделяют такие направления магнитной сепарации: увеличение 
разделяющих сил (магнитной и центробежной); повышение напряженности поля; нейтрализация поверхностных сил, вызывающих адгезионную флокуляцию, и др. Осваивается конструирование новых, 
более эффективных сепараторов.
5. Электрические методы обогащения используются самостоятельно, например для обогащения редкометалльных песков, а также 
в комбинации с магнитным, обжигмагнитным и другими методами. 
В первой главе даны сведения о минеральном сырье, показателях 
обогащения. В остальных главах приводятся характеристики процессов обогащения, технологии переработки, применяемое оборудование 
и его расчет.
Целью учебного пособия является формирование у обучающихся 
знаний о процессах обогащения полезных ископаемых. В процессе 
изучения студенты должны освоить теоретические основы процессов 
обогащения, конструкции применяемого оборудования и методики 
расчета технологических схем.
При освоении дисциплины обучающийся должен демонстрировать 
результаты образования, базирующиеся на знании:
• методов гранулометрического анализа минерального сырья (ПК-7, 
-10, ПКС-6-1);
• влияния различных факторов на процесс грохочения (ПК-6, -10);
• теории процесса дробления, устройства и принципа работы применяемого оборудования (ПК-7, ПКС-6-4); 
• конструктивных особенностей, принципа работы мельниц различных типов (ПК-7, -10 ПКС-6-4);
• технологии процессов дробления, грохочения и измельчения 
(ПК-7, ПКС-6-2).
Студент должен уметь:
• составлять схемы обогащения руд с учетом требований по качеству 
конечного продукта переработки минерального сырья (ПК-7, 
ПКС-6-2);
4

• делать расчет качественно-количественной и водно-шламовой 
схемы обогащения минерального сырья (ПК-7, ПКС-6-3); 
• обосновывать, выбирать и рассчитывать производительность применяемого оборудования (ПК-9, ПКС-6-4).
Студент должен владеть:
• анализом условий работы и обслуживания узлов и оборудования 
фабрики для классификации основных операций и определения 
главных неисп 
равностей технологических узлов (ПК-8, -9, 
ПКС-6-4).
Учебное пособие создано авторским коллективом кафедры «Горное дело» МАМИ в соответствии с планом по заочному обучению. 
К.И. Лукиной написаны главы 1, 4, 5, приложение; В.П. Якушкиным — 
главы 2 и 6; А.Н. Муклаковой — главы 3 и 7. 

Глава1.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В этой главе приводятся данные о минеральном сырье и показателях обогащения. Представлены классификация процессов переработки полезных ископаемых и их характеристики.
1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Сырьевой базой горно-обогатительных предприятий являются 
месторождения полезных ископаемых.
Полезные ископаемые — это природное минеральное сырье или горные породы, которые используются в народном хозяйстве с достаточной эффективностью. По физическим свойствам полезные ископаемые 
делятся на твердые, жидкие и газообразные. Предметом обогащения 
являются только твердые полезные ископаемые, а отсюда понятие 
руда — твердое полезное ископаемое с содержанием ценных компонентов, извлекать которые на данном техническом уровне экономично.
Минерал — природное химическое соединение или самородный 
элемент. Термин «минерал» происходит от старинного слова «минера», 
обозначающего кусок руды или камень, из которого можно получить 
металл. Условное деление минералов: извлекаемые — ценные, неизвлекаемые — пустая порода. 
По минеральному составу руды подразделяют на самородные, 
сульфидные, окисленные и смешанные. 
Сульфидные минералы — соединения металлов и неметаллов 
с серой (20% от известного числа минералов). Несульфидные минералы делятся на окислы, силикаты, алюмосиликаты, карбонаты, 
фосфаты и т.д. К силикатным минералам относится самая большая 
группа минералов, залегающих в земной коре (92% в верхней мантии 
Земли): полевые шпаты, кварц, хризоколла, циркон и т.д. [1]. К алюмосиликатам относятся сподумен и берилл, из минералов которых 
получают литий и бериллий. В эту группу входят минералы пустой 
породы. К карбонатным относятся минералы, содержащие углекислоту (церуссит, кальцит и др.).
П о х а р а к т е р у   п р о и с х о ж д е н и я месторождения полезных 
ископаемых могут быть коренными и россыпными. Коренные месторождения залегают в местах первоначального образования и расположены в массиве горных пород. Россыпные месторождения являются 
вторичными. Их образование связано с разрушением первичных коренных пород и вторичным отложением. В коренных рудах ценные 
минералы и минералы пустой породы находятся в тесной взаимосвязи 
6

между собой. Такие руды, особенно с тонкой вкрапленностью, требуют 
соответствующего измельчения (до 0,1 мм и менее). В рудах россыпных 
месторождений минералы подверглись разрушению и претерпели изменения по химическому составу и физическим свойствам. Сульфиды 
при этом отсутствуют. Несульфидные труднорастворимые минералы 
освобождаются от сростков с минералами пустой породы (пески, галечник). В россыпных минералах встречаются: золото, платина, вольфрамит, шеелит, алмаз, касситерит и другие тяжелые минералы. Руды 
россыпных месторождений не подвергают дроблению и измельчению.
По у с л о в и я м  о б р а з о в а н и я  месторождения руд делятся на 
магматические, осадочные и метаморфические. Магматические, или 
изверженные, породы образовались при застывании магмы на различных глубинах или на поверхности земли. К этой группе относятся 
гидротермальные месторождения, образованные горячими растворами 
различных веществ. В составе земной коры магматические породы 
занимают 95%. Осадочные породы — продукты разрушения коренных 
пород. Строение их слоистое, что указывает на различные периоды 
образования осадков. К ним относятся: известняки, глины, каменная 
соль и т.д. Метаморфические породы образовались из магматических 
или осадочных пород под действием высоких температур и давлений 
в глубинах Земли. Так, глины переходят в сланцы, а сланцы — в роговики. Известняки переходят в мрамор и известково-силикатные 
породы, называемые скарнами. К метаморфическим породам относят 
кварциты, мраморы, гранитогнейсы и т.д.
Руды могут быть вкрапленными и сплошными. Во вкрапленных 
рудах минералы рассеяны в массе минералов пустой породы. Сплошные руды в основном состоят из ценных минералов. При переработке 
таких руд возможна безотходная технология.
Металлические полезные ископаемые подразделяют на руды черных, 
цветных, благородных и радиоактивных металлов.
К черным металлам относят: железо, марганец и хром. К цветным — 
все остальные, которые подразделяются на тяжелые, легкие, редкие 
и благородные. В особую группу выделяют радиоактивные металлы: 
уран, торий, родий и др. 
Руды могут быть также монометаллическими и полиметаллическими. По содержанию ценного компонента — богатыми, бедными, 
очень бедными и непромышленными.
Неметаллические полезные ископаемые подразделяют на руды горнохимического сырья, нерудные ископаемые, уголь и горючие сланцы.
Горно-химическое сырье является источником для получения целого 
ряда минеральных удобрений. К нему относятся главным образом 
руды, содержащие фосфор, калий, серу и пр. Некоторые руды (барийсодержащие, борсодержащие и др.) используются в незначительных 
масштабах. Фосфорсодержащими рудами являются апатитовые и фос7

форитовые. Калийные руды содержат основной минерал — сильвин 
(КСl) и другие калийсодержащие минералы, а также минерал галит. 
Эти минералы обычно образуют плотные агрегаты — сильвинит.
К нерудным полезным ископаемым относят: асбест, графит, тальк, 
каолин, полевые шпаты и кварц, цементное сырье, слюды, строительные материалы (щебень, строительный песок и др.), мел, алмаз и т.д.
Природные угли — это твердые горючие полезные ископаемые органического происхождения. Горючие сланцы — ископаемые также 
органического происхождения. 
 При изучении вещественного состава перерабатываемой руды 
рассматривают: минеральный, рациональный или фазовый состав, 
химический состав, вмещающие породы, текстуру, структуру и другие 
свойства.
Текстура — пространственная связь рудных минералов и их агрегатов в рудной массе. Структура — крупность включений минералов. 
На основании характеристики ценных минералов и пустой породы 
(плотности, химического состава и других свойств) выбирают рудоподготовительные процессы и методы обогащения [1].
Обогащение полезных ископаемых — это совокупность операций механической обработки минерального сырья с целью отделения ценных 
компонентов от минералов пустой породы.
В результате обогащения получают концентрат и отходы.
Концентрат — продукт с боOльшим содержанием ценного компонента по сравнению с исходной рудой; хвосты — с меньшим и состоят 
в основном из минералов пустой породы. 
Качественная схема содержит сведения о качественных изменениях 
полезного ископаемого в процессе переработки. К ним относятся: 
крупность, вид процесса, влажность, стадиальность, содержание расчетного компонента.
В количественной схеме — представлены количественные показатели для руды и продуктов обогащения (т/ч, процентное отношение). 
Обычно качественную и количественную схемы совмещают в одну 
качественно-количественную.
Водно-шламовая схема содержит данные о количестве воды (процент 
влажности, процент твердого и др.) в продуктах обогащения.
Схема цепи аппаратов — графическое изображение движения 
руды и продуктов обогащения с условным изображением аппаратов, 
напоминающих их внешний вид (рис. 1.1). В процессе обогащения 
полезных ископаемых получают следующие продукты: концентрат 
(один или несколько), отвальные хвосты (пустая порода), а также 
промежуточные продукты (промпродукты).
В технологических расчетах принимают следующие показатели 
обогащения: выход продукта; содержание или массовая доля расчетного компонента в продукте; извлечение расчетного компонента 
8

в продукт; степень концентрации, эффективность обогащения, степень сокращения и др.
8 шаровых мельниц 
до измельчения
2 высокопроизводительных сгустителя
Из рудника
Крытый склад
36 вторичных магнитных сепараторов
Циклоны
2 конусные 
дробилки
8 колонных 
флотационных 
установок 
Спиральный 
сепаратор
8 тяжелосредных 
сепараторов
2 колонных 
флотационных 
установок 
концентрат
Хвосты
Циклоны
4 мельницы 
первичного измельчения
Рециркуляционная 
загрузка
Циклоны
Традиционная 
флотация
Циклоны
8 предварительных 
грохотов
96 грохотов-классификаторов
36 первичных магнитных 
сепараторов
Циклоны
Сгуститель 
хвостов
2 шаровые 
мельницы 
доизмельчения
2 сгустителя 
концентрата
1 шаровая 
мельница 
до измельчения
Трубопровод 67 км
Емкость для 
хранения
2 емкости 
для шлака
Хостохранилище
Подача 
окатышей
Добавки
Расходный бункер
Тарельчатый 
гранулятор
Фильтрация
Роликовые 
грохоты
Склад концентрата
Роллер-пресс 7-140/110
На отгрузку
Смешивание
Железорудные окатыши на последующие стадии технологии
Рис. 1.1. Схема цепи аппаратов
Расчетные компоненты могут быть представлены ценными металлами или их окислами, минералами и засоряющими примесями 
различного характера [2]. Содержание минеральных примесей в углях 
принято характеризовать зольностью, определяемой по остатку от 
сжигания пробы угля определенной массы при температуре 800 °С. 
Зольность рядовых углей различных угольных бассейнов колеблется 
в значительных пределах, например коксующихся — до 30%. Угольные 
концентраты должны обеспечить получение шихты для коксования, 
зольность которой не превышает 7–10%. Известно, что уголь как сырье 
для коксования оценивают по коксуемости, выходу летучих веществ, 
зольности и другим параметрам [3].
9

Выход продукта — отношение массы продукта к массе перерабатываемого исходного материала (процент, доля единицы).
Содержание (массовая доля) расчетного компонента — отношение массы компонента в продукте к массе продукта (процент, доля 
единицы, г/т).
Извлечение расчетного компонента в продукт — отношение массы 
компонента в продукте к массе того же компонента в исходном продукте (процент, доля единицы).
Степень концентрации — отношение содержания расчетного компонента в концентрате к содержанию его в исходном продукте.
Эффективность обогащения — отношение приращения массы расчетного компонента в концентрате к приращению массы расчетного 
компонента в случае идеального обогащения (процент, доля единицы).
Степень сокращения — величина, обратная выходу концентрата. 
Показывает, во сколько раз масса концентрата меньше массы исходного продукта.
Все технологические показатели обогащения полезных ископаемых 
взаимосвязаны [2, 4]:
100 = 11 + 22 + ... + nn;
100 = 1 + 2 + ... + n;
 = .
По качественной характеристике продуктов обогащения можно 
определить технологические показатели, например выход концентрата:
к = ( – )100/(к – ),
где ,  — содержание расчетного компонента в исходном продукте 
(руде) и продукте соответственно, %;  — выход продукта, %; 
 — извлечение расчетного компонента в продукт, %;  — содержание расчетного компонента в хвостах, %; к — содержание 
расчетного компонента в концентрате, %.
1.2. МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Все процессы в цикле обогатительного производства подразделяют 
на подготовительные, собственно обогатительные и вспомогательные [2]. 
Подготовительные операции осуществляются с целью уменьшения 
крупности материала, обусловленной в основном размерами вкрапленности ценных компонентов и принятым методом обогащения [5]. 
К ним относятся: дробление, измельчение, грохочение, классификация и др. При реализации продуктов различных классов крупности 
(марки антрацита, щебенка) операции могут самостоятельными.
10