16. ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ И ОХРАНА
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
При шахтах имеются обогатительные фабрики. Их назначение — дать
потребителю продукцию с минимальными примесями ненужных компонентов.
Достигается это разделением добытого сырья на полезные и неполезные
минералы, удалением вредных примесей, получением различных сортов
материала по крупности. В табл. 1 приведены сведения о содержании
некоторых полезных компонентов в природном сырье.
Обогащение имеет большое народнохозяйственное
значение, так как позволяет разрабатывать бедные месторождения и тем
самым расширять минеральные ресурсы страны. Обогащение дает возможность
комплексно использовать полезное ископаемое, выделить все содержащиеся в
нем полезные компоненты, уменьшить транспортные расходы, повысить
технический и экономический эффект (например, при плавке обогащенной
руды уменьшается расход топлива и флюсов); сократить выбросы вредных
веществ в атмосферу; улучшить качество готовой продукции и т. д.
Дополнительные затраты, связанные с совершенствованием процесса
обогащения и эксплуатацией месторождений с бедным содержанием
компонентов, окупаются.
Технология обогащения основана на использовании различных физических и
физико-химических свойств разных минералов. Их различают по плотности,
смачиваемости, магнитной восприимчивости, электропроводимости. В табл. 2
указаны основные методы обогащения.
С развитием техники и технологии обогащения стали применять
термометаллургические (общая термическая обработка),
гидрометаллургические и химические процессы (выщелачивание с последующей
цементацией, адсорбционные и экстракционные процессы), изменяющие
химический состав содержащихся в сырье минералов. Для интенсификации
процессов применяют ультразвук, центробежные силы, магнитную,
электрическую и химическую обработку, совмещенную с процессом
обогащения.
Угли в настоящее время обогащают гравитационным и флотационн ы м
способами. Последний применяется для частиц размером менее 1 мм. Руды
черных металлов обогащаются главным образом магнитными и гравитационными
способами, а в последнее время и флотационными, руды цветных металлов
также флотационными, руды редких металлов — по комбинированным схемам,
включающим почти все способы обогащения.
Процессы обогащения полезных ископаемых делятся на подготовительные,
основные и вспомогательные.
При подготовительных полезное ископаемое приводится в состояние, при
котором можно вести разделение минеральных компонентов. Одна из главных
задач — разрушение сростков полезных и неполезных минералов и получение
зерен требуемой крупности.
В результате основных процессов происходит разделение минералов на
полезные и неполезные.
К вспомогательным относят процессы обезвоживания продуктов обогащения.
На схеме (рис. 16.1) приведен перечень продуктов, получаемых в
результате обогащения. В концентрате содержание полезного ископаемого
выше, чем и исходном сырье. В отходах оно значительно меньше. В
промежуточном продукте, получаемом в результате обогащения, содержание
полезного ископаемого компонента выше, чем в отходах. Обычно этот
продукт направляется на дополнительное обогащение.
Гравитационный метод основан на различии плотности
компонентов исходного продукта и разделении за счет этого в поле силы
тяжести или в поле центробежных СИЛ.
Флотация — один из наиболее широко распространенных процессов обогащения
руд и углей. Ее эффективность можно повысить с помощью реагентов. При
флотации частицы угля всплывают на поверхность вместе с пузырьками
воздуха, а порода остается в жидкости. Перед флотацией горная масса
должна быть измельчена до частиц размером менее 1 мм.
Бывают руды, в которых содержится несколько полезных компонентов. В
таких случаях применяется комплексное обогащение с тем, чтобы каждый
компонент был выделен отдельно и использован по назначению.
В настоящее время все большее внимание уделяется комплексному
использованию полезных ископаемых: ни одни компонент, добытый из недр,
не должен пропасть даром. Над этим работают кафедры обогащения полезных
ископаемых горных вузов и крупные проектно-исследовательские институты,
как, например, УкрНИИуглеобогащения (в г. Ворошиловграде).
Большой вклад в развитие технологии обогащения внесли советские ученые:
акад. Г. А. Ребиндер, чл.-кор. И. Н. Плаксин, профессоры П. В. Ляшенко,
С. И. Митрофанов, К. А. Разумов, О. С. Богданов, В. И. Классе», В. А.
Гуськов и многие другие. Из иностранных ученых — Годэн, Таггарт, Уорк.
Советский Союз занимает ведущее место в мире по обогащению полезных
ископаемых. Для этой цели используются достижения химии, физики,
гидравлики. Широко применяются математика, вычислительная техника,
геологические науки.
В последнее время на страницах печати все чаще встречается слово
«экология». Это наука об окружающей среде.
Рассмотрим воздействие крупной шахты на природу. При суточной добыче
5000 т и коэффициенте водообильности 2 м3/т из шахты ежесуточно
откачивается 10 000 м3 кислой (реже щелочной) и загрязненной воды. Если
такую воду не очищать, она настолько загрязняет реки, что становится
непригодной для полива, разведения рыбы. Из шахты выдается большое
количество породы (до 20% от добываемого угля), которая размещается в
терриконах. При этом во многих случаях они горят, выделяя вредный
сернистый газ, являются источниками запыления атмосферы. Выход из
положения: строить очистные сооружения для шахтной воды, переходить на
удаленные плоские отвалы, заполняя породой овраги, балки, что позволит
одновременно избавляться и от эрозии. Можно породу оставлять и в шахте,
в выработанном пространстве.
Детально вопросы экологии изучаются в специальном курсе «Охрана
природы».