Реферат: Химическая наука и производство
Минералами называются физически обособленные вещества или смеси веществ в природе. В природе насчитывается более 2500 минералов, включающие органические и неорганические вещества. Одни и те же вещества могут быть в составе разлиичных минералов.
Перед обогащением горная порода измельчается.
Измельчением называется механический процесс деления твердого тела на части за счет приложения внешних сил. Измельчение производят методами удара (1), раздавливания (2) и истирания (3). Измельчение до частиц 10-3 называется дроблением и осуществляется в дробилках.
В отдельных случаях проводят укрупнение материала методами брикетирования или агломерации.
Далее проводят классификацию или рассеивание материала.
Классификацией называется процесс разделения однородных сыпучих материалов на фракции (классы) по размерам составляющих их частиц. Рассеивание осуществляется методом грохочения на металлических ситах, называемых грохотами.
Можно пропустить материал через несколько грохотов со все уменьшающимися отверстиями и получить несколько фракций. Рассеивание применяется и для сортировки по крупности зерен более или менее однородного состава, так делят уголь. Применяют плоские и цилиндрические грохоты. Классификацию можно осуществить помимо грохочения разделением смеси частиц по скорости их осаждения в жидкой фазе (гидравлическая классификация), разделением смеси частиц по скорости их осаждения в воздухе с помощью сепараторов (воздушная классификация).
Обезвоживание материала достигается методами стекания, отстаивания (жидкая система) и
сушки.
Обогащением называется процесс отделения полезной части сырья от пустой породы с целью повышения концентрации полезного компонента. В результате обогащения сырье разделяется на концентрат полезного компонента и хвосты с преобладанием в них пустой породы.
Количественными показателями процесса обогащения являются:
— Выход концентрата - отношение массы полученного концентрата тк к массе обогащаемого сырья тс
Пк =тк /тс
Степень извлечения полезного компонента - представляющая отношение массы полезного компонента в концентрате ткк к его массе в обогащаемом сырье.
Х и = ткк/ткс
— Степень обогащения сырья - отношение массовой доли полезного компонента в концентрате к массовой доле его в обогащаемом сырье.
Х0 = Ц /Ц кс
Выбор метода обогащения зависит от агрегатного состояния и различия свойств компонентов сырья.
При обогащении твердого сырья используются механические, химические и физико-химические методы.
К механическим методам обогащения относятся:
— гравитационные, основанные на различной скорости оседания частиц различной плотности и размеров в потоке газа или жидкости, или в поле центробежной силы;
— электромагнитные, основанные на различной магнитной проницаемости компонентов сырья;
—электростатические, основанные на различной электрической проводимости компонентов сырья.
Гравитационные способы широко применяются для обогащения сырья в производстве силикатных материалов, минеральных солей и в металлургии. Существует много типов машин мокрого гравитационного обогащения, основанного на оседании частиц в потоке: гидравлические классификаторы, гравиемойки, концентрационные столы, отсадочные машины и т.п. Очень эффективно применение центробежных гидравлических классификаторов. Примером такого классификатора может служить гидроциклон.
Электромагнитное обогащение происходит в магнитных сепараторах. Применяется для отделения магнитного железняка, хромистого железняка от пустой породы.
Электростатические сепараторы применяются для отделения электропроводных руд от диэлектрических пород: известняка, гипса и др.
Химические способы обогащения основаны на применении реагентов, которые избирательно растворяют одно из веществ, составляющих смесь, или образуют с одним из веществ соединения, легко отделяемые от других при плавлении, испарении, осаждении раствора. Пример, обжиг минералов для разложения карбонатов, удаление кристаллизационной влаги, выжигание органических примесей.
К физико-химическим методам обогащения относится наиболее распространенный метод флотации. Флотацией называется метод обогащения твердого сырья, основанный на различии в смачиваемости его компонентов. На обогатительных фабриках флотационным методом разделяют на несколько фракций полиметаллические сульфидные руды, отделяют апатит от нефелина, обогащают каменные угли.
Основным показателем смачиваемости минералов служит величина краевого угла смачивания, образующегося на твердой поверхности вдоль периметра смачивания, т.е. вдоль линейной границы раздела твердое тело - жидкость - воздух. Жидкость образует с несмачиваемой частицей тупой угол, а со смачиваемой частицей - острый. Силы поверхностного натяжения стремятся выровнять уровень жидкости, в результате этого несмачиваемая частица выталкивается, а смачиваемая погружается.