Минералургия

МИНЕРАЛУРГИЯ (от минерал и греч. ergon — работа * а. minerallurgy; н. Mineralurgie; ф. minerallurgie; и. mineralurgia) — раздел горных наук, разрабатывающий теорию процессов и технологию получения из полезных ископаемых кондиционной минеральной продукции для непосредственного использования и последующей переработки. Минералургия является теоретической базой обогащения полезных ископаемых, а также включает ряд новых направлений (рудоподготовка, селективное раскрытие минералов, направленное изменение природных свойств минералов, химическое обогащение и синтез техногенных минералов). Минералургия позволяет найти научно обоснованные пути разработки эффективной, малоэнергоёмкой технологии переработки бедных, труднообогатимых руд с полным извлечением полезных компонентов и комплексным использованием сырья, включая утилизацию отходов производства.

Минералургия охватывает весь комплекс операций первичной переработки полезных ископаемых, в т.ч. рудоподготовку, обогатительные процессы концентрирования и разделения минералов механическими, физическими и физико-химическими методами, химическое обогащение, процессы обезвоживания и окускования, а также ряд других операций, необходимых для достижения требуемых кондиций по содержанию полезных компонентов и примесей, гранулометрическому составу, влажности и другим параметрам качества конечных продуктов (концентратов). Минеральное сырьё может подвергаться химико-металлургической переработке с получением материалов (металлов, химических веществ) или поступать на механические и другие виды обработки, если минералы и горные породы обладают техническими свойствами, определяющими их непосредственное использование (например, пьезокварц, строительные материалы).

Реклама



Минералургия применяется для первичной переработки твёрдых полезных ископаемых, а в дальнейшем будет использоваться для переработки жидких полезных ископаемых (подземные воды, воды Мирового океана); перспективна с точки зрения комплексного использования газообразных полезных ископаемых. Для твёрдых полезных ископаемых с богатым содержанием полезных компонентов товарная руда являлась длительное время основным сырьём при химико-металлургической переработке. До 1-й половины 19 века процессы минералургии сводились к механической обработке полезных ископаемых (дробление, грохочение, промывка, сортировка по внешнему облику), и сырьё поступало на следующий передел в виде концентратов. С развитием методов механического измельчения в барабанных мельницах и гравитационного обогащения, а затем физического (магнитная, электрическая сепарация, радиометрическая сортировка) и физико-химического обогащения конечным продуктом стали тонкоизмельчённые концентраты минералов. Для обеспечения оптимальной крупности сырья для металлургической переработки были разработаны методы окускования (агломерация, окомкование, брикетирование).

В 80-х гг. всё чаще становится экономически выгодным готовить сырьё в виде искусственных (техногенных) минералов с заданными составом и свойствами. Они могут получаться из выделенных при обогащении твёрдых полезных ископаемых минералов путём их перекристаллизации с введением в случае необходимости определённых добавок других веществ (например, производство металлизованных и офлюсованных окатышей для чёрной металлургии, плавленных фосфатов для горно-химической промышленности). При химическом обогащении твёрдых полезных ископаемых, при переработке жидких полезных ископаемых конечные продукты получаются главным образом в виде химических концентратов жидких и твёрдых полупродуктов и черновых металлов.

Проблема переработки бедных труднообогатимых руд многопланова. Для месторождений сложного генезиса типовые традиционные схемы обогащения становятся неэффективными. Трудные горно-геологические условия эксплуатации месторождений на больших глубинах, увеличение масштабов механизированных систем с массовой выемкой приводят к разубоживанию руды пустой породой и не позволяют выдержать кондиции, на которые рассчитаны проектные схемы обогащения. Резко увеличиваются энергетические затраты, т.к. для получения одного и того же количества ценных компонентов из бедных руд необходимо подвергать измельчению соответственно большее количество горной массы. Труднообогатимые руды характеризуются минеральными комплексами с близкими свойствами, трудно разделяемыми из-за отсутствия необходимой контрастности разделительных признаков. Из наиболее труднообогатимых, т.н. упорных, руд (очень тонкая вкрапленность минералов, наличие изоморфных примесей) невозможно при измельчении выделить в отдельные фазы индивидуальные минеральные компоненты.

Степень ("глубина") минералургической переработки, вид и структура конечных продуктов определяются, помимо требований к их качеству, типом перерабатываемого полезного ископаемого, техническим уровнем применяемых процессов минералургии, а в конечном итоге, экономическим критерием (по минимальным сквозным затратам по всем переделам от горных работ до конечных продуктов переработки и обработки).

Технологическая минералогия, теория рудоподготовки, теоретические основы направленного изменения природных свойств трудноразделяемых минералов, теория химического обогащения способствуют развитию минералургии.

Технологическая минералогия раскрывает взаимосвязь т.н. технологических (т. е. используемых в технологии) свойств минералов с особенностями состава и строения горной породы и слагающих их минералов, характерными для конкретного месторождения. Она является информативной базой построения рациональной технологической схемы переработки сложных по составу руд. Основы технологической минералогии заложены трудами, с одной стороны, геологов и минерологов (А. В. Сидоренко, В. А. Жариков, А. И. Гинзбург, Д. П. Григорьев и др.), а с другой — обогатителей (И. Н. Плаксин, В. И. Ревнивцев, Л. А. Барский, В. А. Глембоцкий, В. И. Классен и другие).

Теория рудоподготовки позволяет создать систему управления качеством добытой горной массы и превращения её в кондиционную руду путём направленного изменения её прочностных характеристик при взрыве, обеспечивая необходимую кусковатость взрывным и механическим дроблением, разделения на технологические сорта, внутрисортового усреднения, предварительной концентрации по крупности (на грохотах), по плотности (в тяжёлых средах), по естественной и наведённой радиоактивности (радиометрическая сортировка). Основы рудоподготовки развиваются в работах Ревнивцева, П. Е. Остапенко, Н. Н. Волошина и др. Особое место занимают разработка и развитие радиометрических методов сепарации (В. А. Мокроусов, В. А. Лилеев и др.).

Теоретические основы направленного изменения природных свойств трудноразделяемых минералов (Плаксин, Р. Ш. Шафеев, В. А. Чантурия, Ревнивцев и др.) позволяют путём физико-химических и химических воздействий создать контрастность свойств, необходимую для повышения эффективности флотации, магнитной и электрической сепарации. Особое значение для перехода от коллективной флотации типоморфных по своим поверхностным свойствам групп минералов к селективной флотации отдельных минералов имеет разработка теории синтеза реагентов требуемого действия (П. М. Соложенкин, В. А. Конев, В. И. Рябой, А. В. Глембоцкий и др.).

Теория взаимодействия флотационных реагентов с минералами основана на "флотационной минералогии" (термин введён И. Н. Плаксиным в 60-х гг.). Развитие обогатительных исследований полезных ископаемых привело к обоснованию обогатительной минералогии, а расширение номенклатуры технологических методов переработки минерального сырья основывается на технологической минералогии.

Теория химического обогащения открывает рациональные пути переработки упорных руд, которые невозможно обогатить по комбинированным схемам с металлургической доводкой промышленных продуктов, прямая же металлургическая переработка их экономически невыгодна. Химическое обогащение предполагает поиск малоэнергоёмких способов селективного вскрытия минералов, содержащих полезные компоненты. В этом случае становится возможным концентрирование и разделение полезных компонентов производить на ионно-молекулярном уровне и осуществить направленный синтез техногенных минералов с заданными свойствами. Из обширного арсенала пиро-, гидро- и биометаллургических процессов для химического обогащения происходит отбор тех из них, которые технологически сочетаются с обогатительными процессами и экономически оправданы технологией рудоподготовки и последующей переработкой. Это новое направление развивается в трудах Б. Н. Ласкорина, А. И. Манохина, В. П. Неберы, А. П. Тациенко и др. В CCCP термин "минералургия" предложен Л. М. Гейманом.



Android-приложение
Смотрите также:
Геология полезных ископаемых: Минеральные ресурсы: Страны и континенты: Техника и технологии: Горное дело: Предприятия: Наука: Биографии:
Отраслевые новости:

Аналитика: