Д.т.н. Сулейменов О.А.

Таразский государственный университет, Казахстан

Применения процессов сухой переработки минерального сырья

в засушливых регионах

В концепции экологической безопасности одной из стратегических целей и задач является – обеспечение опережающего развития научных исследований по важнейшим проблемам экологической безопасности и устойчивости природопользования. По естественным особенностям окружающей среды (биосферы) значительная часть поверхности земли относится к пустынным и полупустынным. При сложившейся преимущественно ресурсно-сырьевой системе природопользования остаются экстремально высокими техногенные нагрузки добывающих и перерабатывающих предприятий. В связи с этим во многих странах сложилась неблагоприятная, а в ряде регионов – кризисная экологическая обстановка. Наиболее опасным проявлением экологического кризиса является загрязнение водных ресурсов.

Значительному росту объема техногенных отходов приводят некондиционные промежуточные продукты из-за

а) близости физико-механических, химических, электрофизических и

других свойств минералов, входящих в состав перерабатываемой руды;

б) чрезмерной тонкости раскрытия отдельных зерен минералов (100 мкм

и мельче).

В настоящее время на горноперерабатывающих предприятиях нашли применение мокрые (с получением концентрата в сыром виде) и сухие (с получением сухого концентрата) процессы переработки сырья.

При использовании воды, как дисперсионной среды, и обработке исходного сырья химическими реагентами, мокрые методы дают хорошие результаты. Однако при этом возникают проблемы с утилизацией загрязненных стоков. Поэтому мокрые методы нашли широкое распространение в регионах с большими запасами воды в природных водоемах, позволяющих промышленный забор чистой воды и сброс в водоемы недоочищенных или вовсе неочищенных стоков.

Существенную проблему при переработке исходного сырья вызывает пылевая фракция (от крупнодисперсной до высокодисперсной пыли), в присутствии которой процесс разделения в водной среде (например, при флотации) проходит весьма неселективно. Возникает необходимость раздельной переработки по классам крупности и целесообразность применения для пылевой фракции менее вязкой разделительной среды. Однако эти направления повышения эффективности разделения нуждаются в дополнительных научных исследованиях.

Производство минеральных удобрений неразрывно связано с обработкой горнохимического сырья (в том числе измельчение, классификация, транспортирование материала от одного агрегата к другому), требующей значительного расхода воды (более 10 м³ на 1 т исходного сырья). Ряд исследований В.И. Классена, В.А. Глембоцкого, Л.И. Стремовского, И.Н. Плаксина, С.И. Митрофанова, О.А. Розановой [1] и других показали, что некоторые ионы и шламы, содержащиеся в воде даже в незначительном количестве, могут резко изменить весь ход флотационного процесса. Это обстоятельство обуславливает особые требования к качеству оборотной воды, не исключаются качественные и количественные потери, требуется их непрерывное восполнение подачей свежей воды из природных источников.

Эффективность очистки сточных вод по технологической схеме достигает 90%, однако, очищенная вода все же содержит остаточное содержание вредных примесей. Такая вода перед сбросом в водоемы по санитарно-токсикологическому показателю требует разбавления (рисунок 1) .

Рисунок 1 - Санитарно-токсикологические нормы разбавления загрязненных вод после переработки 1 тонны горнохимического сырья

Усиление требований к охране окружающей среды провело к поиску новых физических методов переработки дисперсных твердых материалов. Электронно–ионные процессы с использованием сильных электрических полей осуществляются в воздушной среде, на практике реализуются без присутствия воды [2-4]. Воздух, как несущая фаза, инертен к многим твердым дисперсным материалам. Задачей такой научно-исследовательской работы является разработка научно-технических основ электронно-ионных процессов при сепарации дисперсных твердых многокомпонентных материалов для реализации на практике сухих методов переработки минерального сырья, снижающих норму потребления воды для технологических нужд.

Одним из перспективных направлений электронно-ионной технологии является электростатическая сепарация, ее наиболее широкими областями применения на практике являются электрообеспыливание и разделение различных видов минерального сырья .

Электростатическая сепарация минерального сырья представляет процесс разделения дисперсных твердых материалов по минеральному составу, кроме того, применяется для сортировки по крупности и форме зерен. Она применяется для классификации и выделения ценных компонентов из руд и концентратов цветных и редких металлов, горно-химического сырья, других полезных ископаемых и сыпучих материалов [2].

В настоящее время в процессе переработки все чаще применяются технологические схемы, включающие электростатическую сепарацию, как самостоятельно, так в комбинации с другими методами.

Значительный интерес к электростатической сепарации объясняется тем, что этот процесс, решающий ряд задач переработки минерального сырья, не приводит к загрязнению окружающей среды, не потребляет воды и экономичен. Возможности электростатической сепарации изучены недостаточно и не опробованы по многим видам минерального сырья .

Переработка минерального сырья электростатической сепарацией является экологически чистой, благодаря следующим качествам:

– в процессе переработки минерального сырья необходимость в использовании токсичных химических реагентов отсутствует;

– отсутствует потребность применения воды в технологическом процессе, вследствие которого нет грязных стоков;

– измельченный материал подвергается переработке без предварительной классификации, по полному гранулометрическому составу.

Процессы сухой переработки, реализуемые в воздушной среде ( вязкость воздуха составляет 17,3 ^.10^-6 кг/м ^. с при +5⁰С , что примерно на два порядка меньше, чем у воды ), позволяют успешно разделять мелко-высокодисперсное минеральное сырье по физико- химическим свойствам, благодаря относительно малому сопротивлению среды.

Таким образом, научные исследования по разработке сухих физических методов переработки твердых полезных ископаемых, являются необходимыми в свете современных требований по охране окружающей среды и менее проблематичными при их освоении на месторождениях, расположенных в пустынных и полупустынных регионах.

Литература

1. Голованов Г.А., Шифрин С.М., Мырзахметов М.М., Кайтмазов В.А. Бессточная технология обогащения фосфатного сырья. М.: Химия, 1984. – 136 с.

2. Ангелов А.И., Верещагин И.П. и др. Физические основы электрической сепарации. Под ред. член-корр. АН СССР В.И. Ревнивцева. М.: Недра, 1983.- 271 с.

3. Fricke G. Die elektrostatische Aufbereitung von Kalirohsalzen. Kali und Stelnsalz, 1979, v. 7, №12, p. 492-497.

4. Карта М., Феррара Г., Дельфа К. и др. Электрическая сепарация тонкоизмельченных руд во взвешенном состоянии в газовой среде с зарядкой частиц ионизацией и трением // Труды VIII Международного конгресса по обогащению полезных ископаемых. -Л., 1969.- т. 1, с. 115-131.