35
Priprema mineralnih sirovina Skup procesa kojim se kvalitet i fizičko-mehaničke karakteristike mineralne sirovine dovode do nivoa koji zahteva naredni prerađivač u tehnološkom lancu ili tržište, naziva se jednim imenom priprema mineralnih sirovina (PMS). Procesi pripreme mineralnih sirovina su veoma raznovrsni, a uslovljeni su kako karakteristikama mineralne sirovine, tako i zahtevima tržišta, i omogućuju: - koncentraciju korisnih mineralnih komponenata u proizvode koji se dalje mogu ekonomično prerađivati (npr. flotacijska koncentracija minerala bakra), - razdvajanje više korisnih mineralnih komponenata u zasebne proizvode podesne za dalju preradu (npr. razdvajanje minerala olova od minerala cinka), - izdvajanje štetnih i nekorisnih mineralnih komponenata i primesa iz mineralnih sirovina tako da su one za dalju upotrebu ili preradu (npr. izdvajanje minerala arsena iz rude olova i cinka), - povećanje mineralne sirovinske baze uvođenjem u industrjsku preradu nekvalitetnih i siromašnih mineralnih sirovina (npr. rentabilna prerada rude bakra u kojoj se nalaze korisne komponente ispod 0,3%), - odvajanje čvrste i tečne faze (npr. prečišćavanje otpadnih voda) i dr.

Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

  • Upload
    others

  • View
    73

  • Download
    4

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Priprema mineralnih sirovina

• Skup procesa kojim se kvalitet i fizičko-mehaničke karakteristike mineralne sirovine dovode do nivoa koji zahteva naredni prerađivač u tehnološkom lancu ili tržište, naziva se jednim imenom priprema mineralnih sirovina (PMS).

• Procesi pripreme mineralnih sirovina su veoma raznovrsni, a uslovljeni su kako karakteristikama mineralne sirovine, tako i zahtevima tržišta, i omogućuju:

- koncentraciju korisnih mineralnih komponenata u proizvode koji se dalje mogu ekonomično prerađivati (npr. flotacijska koncentracija minerala bakra),

- razdvajanje više korisnih mineralnih komponenata u zasebne proizvode podesne za dalju preradu (npr. razdvajanje minerala olova od minerala cinka),

- izdvajanje štetnih i nekorisnih mineralnih komponenata i primesa iz mineralnih sirovina tako da su one za dalju upotrebu ili preradu (npr. izdvajanje minerala arsena iz rude olova i cinka),

- povećanje mineralne sirovinske baze uvođenjem u industrjsku preradu nekvalitetnih i siromašnih mineralnih sirovina (npr. rentabilna prerada rude bakra u kojoj se nalaze korisne komponente ispod 0,3%),

- odvajanje čvrste i tečne faze (npr. prečišćavanje otpadnih voda) i dr.

Page 2: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Osnovni pojmovi I definicije

• Mineralne sirovine su prirodne mineralne materije organskog ili neorganskog porekla. Kada se raspoloživim procesima i tehnologijama mineralne sirovine mogu ekonomično valorizovati, tada se govori o korisnim mineralnim sirovinama. U prirodi mineralne sirovine se javljaju u: čvrstom, tečnom i gasovitom stanju.

• Čvrste mineralne sirovine neorganskog ili organskog porekla, prema sadržaju osnovne korisne komponente, dele se na: metalične i nemetalične.

• Opšte prihvaćen naziv za metalične mineralne sirovine je ruda.

• Nemetalične mineralne sirovine se koriste u različite svrhe. Najčešće služe kao sirovine za hemijsku industriju, industriju đubriva, za keramičku i opekarsku industriju, industriju vatrostalnih materijala i dr.

Page 3: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Osnovni pojmovi I definicije

• U grupu čvrstih mineralnih sirovina spadaju i ugljevi. Ugljevi su mnogo-komponentne supstance organskog porekla sa različitim mineralnim primesama.

• U tečne i gasovite mineralne sirovine spadaju: nafta, zemni gas, pijaće, tehničke i banjske mineralne vode.

• Komponente od kojih su sačinjene mineralne sirovine dele se na: osnovne korisne komponente; prateće korisne komponente i primese; nekorisne komponente i štetne komponente i primese.

• Kvalitet mineralnih sirovina meri se: sadržajem korisne komponente; sadržajem pratećih korisnih komponenata i primesa; oblikom (hemijskim i mineraloškim) u kojem se korisne i prateće komponente i primese pojavljuju; učešćem štetnih komponenata i primesa u mineralnoj sirovini.

• Kod većine mineralnih sirovina kvalitet se izražava u procentima (%), masi korisne primese po masi mineralne sirovine (g/t), ili u milionitim delovima (ppm). Kvalitet uglja se iskazuje preko: toplotne moći (kJ/kg); sadržaja pepela (%) i učešća zagađujućih materija, u prvom redu oksida sumpora i azota (%).

Page 4: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Karakteristike mineralnih sirovina• Osnovne karakteristike mineralne sirovine koje su značajne za procese pripreme

mineralnih sirovina su: hemijski sastav, strukturno-teksturne karakteristike, tvrdoća i čvrstoća mineralnih komponenata, oblik i krupnoća zrna, boja i sjaj, gustina, elektroprovodljivost, magnetičnost, površinske karakteristike, rastvorljivost i odnos prema različitim vrstama zračenja.

• Hemijski sastav – čini osnovni i prvi podatak koji je značajan za utvrđivanje kvaliteta mineralne sirovine.Strukturno-teksturne karakteristike mineralne sirovine podrazumevaju veličinu i oblik zrna, način pojavljivanja i srastanja, uklapanja i izdvajanja jednih minerala od drugih, vrstu vezivne mase i dr.Tvrdoća i čvrstoća su svojstva minerala veoma značajna za proces usitnjavanja jer utiču na izbor vrste i kapacitet mašina, na izbor šeme usitnjavanja i klasiranja, kao i na potrošnju energije po jedinici mase usitnjenog materijala.Krupnoća zrna utiče na sve procese pripreme mineralnih sirovina neposredno određujući postupke i uređaje u kojima se oni mogu vršiti. Gustina mineralnih komponenata je osobina koja utiče na sve postupke koncentracije. Boja i sjaj često određuju kvalitet konačnih koncentrata nekih nemetaličnih mineralnih sirovina.

Page 5: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Procesi u pripremi mineralnih sirovina

• Procesi u pripremi mineralnih sirovina dele se u tri grupe: glavni, pripremni i pomoćni.

• Glavni procesi u pripremi mineralnih sirovina obuhvataju sve vidove koncentracije. Koncentracija mineralnih sirovina je proces odvajanja mineralnih komponenata na bazi razlika u fizičkim i fizičko-hemijskim osobinama minerala korisnih i nekorisnih komponenata.

• Pripremni procesi obuhvataju procese u kojima se mineralna sirovina priprema za glavne procese. Ovi procesi najčešće obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje i dr.

• Pomoćni procesi obuhvataju procese pomoću kojih se povećava kvalitet koncentrata ili se kvalitet dovodi na zadati nivo. Obično su to: odvodnjavanje, otprašivanje, unutrašnji transport, snabdevanje energijom, i dr.

Page 6: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Prikazivanje procesa mineralnih sirovina

Procesi pripreme mineralnih sirovina prikazuju se šemama. Osnovna podela šema je na: kvalitativne ikvantitativne

Kvalitativne šeme – pokazuju samo primenjene procese, odnosno mašine i uređaje i daju tok kretanja unutar procesa.

Kvantitativne šeme – daju tok kretanja masa između delova procesa, odnosno mašina i uređaja, pokazuju osnovne karakteristike osnovnih mašina i uređaja, i daju osnovne podatke o masama i kvalitetu proizvoda u pojedinim fazama procesa.

Page 7: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

USITNJAVANJE

• Eksploatacijom mineralnih sirovina dobijuju se komadi rude veličine od 400 do 1.500 mm. Tako dobijena krupnoća nije podesna za dalje korišćenje, rukovanje, transport i preradu iz dva osnovna razloga:

- suviše su krupni da bi se mogli koristiti kao gotovi proizvodi,

- retko postoje tako veliki komadi koji čine samo korisnu mineralnu supstancu, a koji su podesni za metalurgiju, hemijske tehnologije ili neke druge vrste prerade.

• Rešavanje ovakvih problema je u usitnjavanju mineralne sirovine, a razlozi mogu biti različiti:

- smanjenje krupnoće do one koju zahteva tržište (npr. ugalj krupnoće manji od 120 mm koristi se za široku upotrebu, manji od 30 mm za potrebe termoelektrana; krečnjak manji 32 mm koristi se u putogradnji, a ispod 1 mm koristi se kao punilo, i sl.);

- smanjenje krupnoće s ciljem oslobađanja prirodnih veza između pojedinih korisnih i nekorisnih minerala (usitnjavanje do krupnoće 50–100 mm kod bogatih magnetičnih minerala; ili usitnjavanje do nekoliko mikrometara kada su u pitanju siromašne rude obojenih metala, i sl.).

Page 8: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Usitnjavanje

• Smanjenje krupnoće ulazne mineralne sirovine do neke željene veličine, naziva se usitnjavanje.Generalno, usitnjavanje se deli u dve faze i to:

- usitnjavanje drobljenjem i

- usitnjavanje mlevenjem

• Usitnjavanje započinje drobljenjem. Najkrupniji komadi rude na početku procesa PMS kreću se do 1.500 mm, a izlazna krupnoća se kreće u granicama od 12 do 30 mm, ređe od 4 do 5 mm. Ako ostvarene krupnoće nisu dovoljne, izdrobljena ruda se dalje podvrgava mlevenju. Mlevenje započinje sa krupnoćom od 12 do 30mm, a završava se smanjenjem krupnoće do jednog mikrometra ili manje.

Page 9: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Drobljenje

• Drobljenje mineralnih sirovina započinje sa maksimalnom početnom krupnoćom komada od 1.500 mm do usitnjenih minimalnih 4 do 5 mm. Mašine za drobljenje nazivaju se drobilice.

• Podela drobilica može se izvršiti na osnovu više činilaca: prema vrsti i osobini mineralne sirovine, prema krupnoći ulazne i izlazne mineralne sirovine, prema konstruktivnim elementima uređaja, itd.Prema mestu koje ima u šemi drobljenja i prosejavanja, drobljenje može biti: primarno, sekundarno, tercijarno itd.

• Za drobljenje najčešće se primenjuju sledeće vrste drobilica: čeljusne drobilice, konusne drobilice, udarne drobilice i drobilice sa valjcima.

Page 10: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Čeljusne drobilice

• Čeljusne drobilice –smatraju se najuniverzalnijim drobilicama, koje su osim u pripremi mineralnih sirovina našle primenu u građevinarstvu, metalurgiji, hemijskoj i drugim granama industrije. Koriste se za primarno i sekundarno, odnosno za krupno i srednje drobljenje tvrdih mineralnih sirovina, sa kapacitetom do 1.000 t/h. Dobra strana ovih drobilica su jednostavna konstrukcija, male dimenzije, kao i prihvatljiva cena koštanja. Loše strane ogledaju se u neujednačenosti izdrobljenog materijala, potrebi kontinuiranog i kontrolisanog hranjenja. Čeljusne drobilice se izrađuju sa dve ili sa jednom rasponom pločom. Drobljenje se vrši pritiskivanjem komada koji se nalaze u prostoru između nepokretne i pokretne čeljusti. Kapacitet bunkera od 3 do 10 m3

Page 11: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Konusne drobilice

• Konusne drobilice – koriste se za primarno drobljenje veoma tvrdih i srednje tvrdih sirovina. U konstruktivnom smislu postoje: kružne, konusne i kratkokonusne drobilice.

• Zajednička osobina svih konusnih drobilica je postojanje dva konusa – jedan unutar drugog. Unutrašnji konus je pokretan, sa vrhom konusa koji je okrenut naviše, a spoljašnji konus sa nepokretnim vrhom okrenutim naniže. Dobre strane ovih drobilica ogledaju se u velikom kapacitetu (do 10.000 t/h), mogućnosti drobljenja komada iznad 1.500 mm, direktnom prihvatanju mineralne sirovine iz dampera ili kamiona. Loše osobine su: složena konstruktivna rešenja, velike dimenzije, komplikovano održavanje i visoka cena koštanja.

Page 12: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Udarne drobilice• Udarne drobilice – koriste se za sva tri

stepena drobljenja, nešto češće se koriste za sekundarno i tercijarno drobljenje. Koriste za drobljenje mekih sirovina (čvrstoće 5 – 100 MPa) i ugljeve. Ulazni komadi obično su veličine od 600 do 800 mm, mada mogu prihvatiti i komade do 1.500 mm. Udarne drobilice dele se u dve grupe:

- rotorne drobilice, koje se često nazivaju ''udarne'', a mogu biti: sa jednim rotorom; sa dva rotora i sa pokretnim odbojnim pločama.

- čekićne drobilice, koje se često nazivaju ''čekićari'', a mogu biti: sa jednim i sa dva rotora. Osnovni delovi udarnih drobilica su: kućište drobilice ojačano zaštitnom oblogom; vratilo na koje je navučen masivni rotor na kome su učvršćeni elementi za drobljenje; lanci koji sprečavaju izletanje komada iz drobilice; pogonska grupa. Drobljenje mineralne sirovine vrši se udarom.

Page 13: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Drobilice sa valjcima

• Drobilice sa valjcima – koriste se za drobljenje umereno čvrstih sirovina. Drobljenje se obavlja silom pritiska. Izrađuju se u dva osnovna tipa:

-drobilice sa glatkim valjcima i

-drobilice sa nazubljenim valjcima.

• Drobilice sa glatkim valjcima koriste se za srednje (sekundarno) i sitno (tercijarno) drobljenje. Dobra osobina ovih drobilica je da daju malo sitneži, a loša da im je ka-pacitet mali. Drobilice sa nazubljenim valjcima uglavnom se koriste za drobljenje uglja, otkrivke sa ležišta uglja i dr. Koriste se u svim procesima drobljenja za primarno, sekundarno i tercijarno drobljenje.

• Prečnik glatkih valjaka treba da bude 14–20 puta veći od komada koji se drobe, a kod nazubljenih valjaka taj odnos treba da bude minimalno 2 puta veći.

Page 14: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Prosejavanje• Razdvajanje zrnastog materijala po klasama krupnoće naziva se prosejavanje.

Razdvajanje se obavlja propuštanjem sirovine preko određenih prosevnih površina, pri čemu se dobijaju dva proizvoda:

– materijal koji prolazi kroz otvore za prosejavanje naziva se prosev ili podrešetniproizvod. U praksi se ovaj proizvod obeležava znakom minus (npr. klasa -5 mm proizvod prosejavanja koji je prošao kroz otvore od 5 mm),

– materijal koji ne prolazi kroz otvore za prosejavanje već ostaje na prosevnoj površini, naziva se odsev ili nadrešetni proizvod. Ovaj proizvod obeležava se znakom plus (npr. klasa +5 mm proizvod prosejavanja koji se zadržava na površini sa otvorima od 5 mm).

• U zavisnosti od krupnoće mineralne sirovine koja se prosejava i otvora na prosevnoj površini, prosejavanje može biti: krupni otvori 60–300 mm; srednji otvori 25–60 mm; sitni otvori 4–25 mm i veoma sitni otvori 4 mm.

• Otvori na prosevnoj površini mogu biti formirani od: međusobno paralelnih šipki, perforisanog lima, pletene žice.Uređaji za prosejavanje mogu se podeliti:

- prema načinu formiranja prosevne površine (rešetke i sita),

- prema obliku prosevne površine (ravne, lučne, bubnjaste, konične i dr.),

- prema broju prosevnih površina (sa jednim, sa dve i više prosevnih površina),

- prema vrsti pogona (pokretna i stacionarna sita),

- prema načinu delovanja na prosevnu površinu (vibro, klatna, rotaciona i dr.).

Page 15: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

UREĐAJI ZA PROSEJAVANJE

• Rešetke – po pravilu se sreću pre primarnog drobljenja, i treba da spreče ulazak u drobilicu komada koji su veći od otvora drobilice. Prema konstrukciji i nameni mogu biti: stacionarne (nepokretne) i pokretne.

• Sita – koriste se skoro u svim postrojenjima za pripremu mineralnih sirovina. Primenjuju se različite vrste sita, što zavisi od vrste mineralne sirovine i njenih karakteristika, kao i samog procesa. U rudnicima metala i nemetala široku primenu imaju vibro sita, a na postrojenjima za čišćenje uglja u primeni su klatna i rezonantna sita; za pranje peska i šljunka koriste se rotaciona sita.

• Sva sita imaju sledeće delove: ram (nosi prosevnu površinu, daje kompaktnost uređaju i sprečava rasipanje materijala); prosevnu površinu(preko koje prolazi mineralna sirovina); postolje (na koje je oslonjen ili se veša ram sita); pogonski mehanizam (koji prenosi kretanje na ram ili prosevnu površinu).

• Na jednom ramu može biti postavljeno više prosevnih površina različite veličine otvora. Raspored prosevnih površina može biti po vertikali(jedna iznad druge) i po horizontali (jedna iza druge).

Page 16: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Uređaji za prosejavanje

• Vibraciona sita primenjuju se za metalične i nemetalične sirovine, za mokro i suvo prosejavanje. Posebnim pogonskim sistemom obezbeđuje se velika pokretljivost sita (sa vrlo malim amplitudama), prvenstveno u vertikalnoj ravni, što uzrokuje dobro rastresanje materijala po celoj prosevnoj površini. Pokretljivost sita postiže se na više načina mehanički (preko nazubljenog točka, ekscentra i dr.) i elektromagnetski.

• Rotaciona sita najviše se koriste za prosejavanje peska i šljunka, kao i za pranje sirovina koje sadrže veliki procenat gline. U većini slučajeva koriste se za mokro prosejavanje. Izrađuju se u dve verzije kao cilindrična i kao konusna sita.

Page 17: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Šeme tehnološkog procesa drobljenja i prosejavanja

• Procesi drobljenja i prosejavanja u pripremi mineralnih sirovina mogu se primeniti potpuno odvojeno. Neka sirovina može se usitniti bez kontrole dobijenog proizvoda ili se može podeliti na određene klase krupnoće bez prethodnog usitnjavanja.

• Drobljenje i prosejavanje najčešće se međusobno prate, odnosno dešavaju se u tzv. zatvorenom ciklusu. U zavisnosti od primenjene opreme i dela procesa, međusobno delovanje može biti različito:

- drobljenje sa prethodnim prosejavanjem za primarno drobljenje,

- drobljenje sa kontrolnim prosejavanjem za dvostepeno i trostepeno drobljenje.

Page 18: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Mlevenje mineralnih sirovina

• Mlevenjem se postiže potpuno raskidanje prirodnih veza između korisne mineralne sirovine i jalovine. Mlevenje je nastavak procesa usitnjavanja koji je započet drobljenjem.

• Mlevenje se može vršiti suvim i mokrim postupkom. U zavisnosti od mineralne sirovine ili procesa koji to dozvoljava, mlevenje mokrim postupkom je efikasnije.

• Za mlevenje se mogu koristiti razna meljuća tela, kao što su šipke, kugle.Uređaji u kojima se obavlja mlevenje mineralne sirovine nazivaju se mlinovi. U zavisnosti od oblika, mlinovi se dele na:

• - cilindrične ili bubnjaste i cilindrično-koničneNa osnovu razlike u korišćenju meljućih tela, poznate su sledeće vrste mlinova:

-mlinovi sa meljućim telima; poluautogeni i autogeni mlinovi.

• Po načinu pražnjenja proizvoda mlevenja, mlinovi se dele na:

- mlinove sa slobodnim bočnim pražnjenjem; mlinove sa pražnjenjem kroz rešetku ili dijafragmu i mlinove sa centralnim pražnjenjem.

• Na osnovu korišćenja meljućih tela, izvršena je podela na mlinove:

- sa kuglama i sa šipkama

Page 19: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Mlinovi sa kuglama

• Mlinovi sa kuglama – koriste se za fino usitnjavanje mineralnih sirovina. Ulazna krupnoća sirovine iznosi 5 do 15 mm, a izlazna do 1 mikrometra. Mlevenje mlinom sa kuglama predstavlja krajnji proizvod usitnjavanja. Unutar cilindra omotača nalaze se kugle i mineralna sirovina koja se melje. Obrtanjam cilindra preko pogonske grupe, unutar mlina dolazi do sudaranja komada mineralne sirovine i kugli. To međusobno dejstvo dovodi do smanjenja krupnoće mineralne sirovine na željenu vrednost.

• Usitnjena sirovina kod mlinova sa kuglama odstranjuje se na dva načina: pražnjenje prelivanjem preko prelivnog praga i pražnjenje kroz rešetku ili dijafragmu.

Page 20: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Mlinovi sa šipkama

• Mlinovi sa šipkama – koriste se za grubo mlevenje sirovine. Ulazna krupnoća varira od 12 do 25 mm, a izlazna od 1 do 5 mm. Proizvod mlevenja skoro nikad ne predstavlja krajnji proizvod usitnjavanja, već posle njega obično sledi mlevenje u mlinu sa kuglama.

• Mlevenje u ovom mlinu obavlja se isključivo mokrim putem. Mlevenje se obezbeđuje silom udara između šipki i mineralne sirovine, kao i između mineralnih zrna. Udarno dejstvo meljućih tela šipki, slabije je nego kod mlina sa kuglama.

• Pražnjenje mlinova sa šipkama može biti: slobodnim prelivom; periferno na kraju mlina i na sredini cilindričnog omotača mlina.

Page 21: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Mlinovi za autogeno i poluautogeno mlevenje

• Proces usitnjavanja mineralne sirovine u autogenim mlinovima ostvaruje se sudaranjem i trljanjem komada mineralne sirovine. Iz tih razloga sam proces se naziva i samomlevenje, pošto se za mlevenje ne koriste strana tela.

• Mlevenje može da se obavlja u vodi (mokro) i vazduhu (suvo). Danas je razvijena oprema za oba načina mlevenja.

• Punjenje mlinova sirovinom ne treba da bude veće od 30%, jer se tada najbolje iskorišćava kinetička energija komada. Pražnjenje se obavlja uglavnom kroz rešetku.

• Da bi proces mlevenja bio što efikasniji, sa unutrašnje strane cilindričnog omotača ugrađuju se podizači. Podizači zahvataju komade sirovine i podižu ih do određene visine, tako da svojim padom povećavaju udarno dejstvo.

Page 22: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Ostale vrste mlinova

• Ostale vrste mlinova – Pored navedenih, u pripremi mineralnih sirovina koriste se i druge vrste mlinova, u prvom redu: cilindrično-konični i vertikalni mlinovi.

• Cilindrično-konični mlinovi – koriste kugle ili peblove kao meljuća tela, i namenjeni su za fino mlevenje. Ova vrsta mlinova našla je široku primenu za mlevenje ruda olova i cinka i za suvo mlevenje nemetaličnih mineralnih sirovina.

Vertikalni mlinovi – koriste se za fino i ultrafino mlevenje. Ulazna krupnoća treba da bude manja od 6 mm, što stvara izlaz manji od 0,074 mm. Koriste se za suvo i mokro mlevenje. Osnovni položaj ovih mlinova je vertikalni.

Page 23: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Klasiranje

• Sortiranje materijala po klasama, zasnovano na različitoj brzini izdvajanja zrna različite krupnoće i gustine, u vodi ili vazduhu, predstavlja proces koji se naziva klasiranje. Klasiranje može biti pomoćni, pripremni i glavni proces. U većini slučajeva to je pomoćni proces koji prati mlevenje i kao takav se prilagođava načinu mlevenja.

• Kada se mlevenje obavlja u vodi, primenjuje se hidrauličko klasiranje, odnosno kada se mineralna sirovina melje na suvo, primenjuje se suvi proces klasiranja pneumatsko klasiranje. Mokro klasiranje – obavlja se u vodi i prati proces mokrog mlevenja. Odvija se gravitacijskim taloženjem, kao i centrifugalnim klasiranjem. Gravitacijsko taloženje obavlja se u mehaničkim klasifikatorima, a centrifugalno u hidrociklonima.

• Klasiranje gravitacijskim taloženjem u vodi obavlja se konstantnom brzinom koja je uslovljena krupnoćom i gustinom materijala. Klasiranje pod dejstvom centrifugalne sile – princip klasiranja koji se bazira na razdvajanju po masi (krupnoći i gustini) pod uticajem centrifugalne sile.

• Za mokro klasiranje pod uticajem centrifugalne sile koriste se hidrocikloni i centrifuge.

• Osnovni delovi jednog hidrociklona su: cilindrični deo; konični deo; ulazna cev; vrtložna cev; prelivna cev i otvor za pražnjenje peska

Page 24: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Klasiranje

• Suvo klasiranje – prati suvo mlevenje koje se obavlja pod dejstvom centrifugalne sile. Primena suvog klasiranja podrazumeva da je mineralna sirovina suva – vlažnost ispod 40%. Za suvo klasiranje najčešće se koriste centrifugalni vazdušni klasifikatori i pneumatski cikloni. Centrifugalni vazdušni klasifikator se sastoji od dve cilindrično-konusne komore spoljašnje i unutrašnje. U unutrašnjem konusu nalazi se obrtna ploča na kojoj su učvršćene pločice ventilatora. Obrtanjem ploče i dejsvom ventilatora dolazi do odvajanja materijala po klasama. Krupnija i zrna sa većom gustinom ostaju u unutrašnjem konusu i prazne se kroz poseban otvor. Sitna i zrna manje gustine, usled usisnog dejstva ventilatora, dospevaju u spoljašnji konus i prazne se kroz poseban otvor.

Page 25: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Koncentracija

• Koncentracija predstavlja proces razdvajanja minerala iste vrste iz polimineralnog sastava. Postupak razdvajanja se bazira na razlikama u fizičkim i fizičko-hemijskim osobinama pojedinih minerala

• Najčešće osobine su: različita kvašljivost, različita brzina kretanja kroz neku sredinu, gustina, magnetska svojstva, električna provodljivost, radioaktivnost, boja, sjaj, čvrstoća i dr

• Na osnovu osobina korišćenih za razdvajanje pojedinih minerala razvili su se i posebni postupci koncentracije, kao što su:

- flotacijska koncentracija,

- gravitacijska koncentracija i

- magnetska koncentracija.

Page 26: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

FLOTACIJSKA KONCENTRACIJA

• Flotacijska koncentracija predstavlja proces odvajanja korisnih minerala od jalovine mokrim putem. Bazira se na različitim fizičko-hemijskim osobinama površine minerala. Prirodna osobina mineralnih čestica je da se kvase ili ne kvase vodom. Čestice koje se ne kvase vodom u stanju su da (usled smanjenog dejstva površinskog napona vode) plivaju po površini vode, dok čestice koje se lako kvase vodom ne plivaju potpuno se nakvase i tonu.

• Osnovni princip flotacijske koncentracije (penasta flotacija) u industrijskoj praksi može se sažeto objasniti na sledeći način. Ako u smesu sitno izmlevene mineralne sirovine i vode, tj. pulpu, dovodimo vazduh u vidu sitnih mehurića, dolazi do toga da se čestice izvesnih minerala pripajaju uz vazdušne mehuriće, a čestice drugih minerala to ne čine i ostaju u suspenziji ili lebdećem stanju u pulpi. Dižući se na površinu pulpe, vazdušni mehurići iznose čestice jedne ili više vrsta minerala i stvaraju mineralizovanu penu koju pogodnim mehanizmom možemo izdvojiti s površine pulpe u vidu koncentrata.

Page 27: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Flotacijska koncentracija

• Sposobnost pripajanja čestica minerala uz vazdušne mehuriće zavisi od osobina površine mineralnih čestica. Osobine površine mineralnih čestica možemo u širokim granicama menjati dejstvom raznih hemijskih reagenasa. Ovi reagensi nose opšti naziv flotacijski reagensi

• Flotacijski reagensi su organska i neorganska jedinjenja koja se dodaju u flotacijsku pulpu s ciljem uspešnog odvajanja korisnih minerala od jalovine. Uspeh procesa flotiranja zavisi od pravilnog izbora i odgovarajuće količine reagensa

• Prema zadacima koji im se postavljaju, flotacijski reagensi se dele u tri osnovne grupe: kolektori, modifikatori i penušači. Neki flotacijski reagensi ne mogu se strogo razdeliti, jer sa stanovišta flotacije poseduju jednovremeno razna svojstva.

Page 28: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Kolektori

• Kolektori – su organske materije koje se adsorbuju na površine mineralnih čestica, stvarajući monomolekularne opne oko tih čestica i time smanjuju njihovo kvašenje vodom. Ovi reagensi su manje ili više selektivni, tj. sposobni da sakupljaju samo određenu vrstu minerala. U industrijskoj praksi kolektori se dele u više grupa:

- Nejonski kolektori – u koje spadaju različiti ugljovodonici koji se dobijaju preradom nafte (kerozin, petrolej, razna ulja i dr.). Potrošnja ovih kolektora kreće se u granicama 300 –2.000 g/t prerađene rude.

- Jonski kolektori su različita organska jedinjenja koja pored apolarne imaju i polarnu grupu. Polarna grupa je aktivni deo molekula, a apolarna neaktivni – neki ugljovodonični radikal.

Page 29: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

MODIFIKATORI• Modifikatori – su organska i neorganska jedinjenja koja regulišu sastav

flotacijske pulpe, odnosno omogućavaju potrebnu selektivnost. Ovakva uloga modifikatora uslovljava da se oni dodaju pre kolektora

• Neorganski modifikatori su: kiseline, baze, soli i visokomolekularna jedinjenja – polimeri. Organska jedinjenja čine: nejonski, anjonski, katjonski i amfoterni polimeri

• Modifikatori se prema svojoj ulozi u procesu flotiranja dele na: regulatore pH vrednosti, aktivatore i deprimator

- Regulatori pH vrednosti – treba da regulišu učešće jona vodonika i hidroksida kako bi pulpa imala kiseli ili bazični karakter. Za smanjenje pH vrednosti najčešće se koristi sumporna kiselina, a za povećanje kreč. Potrošnja regulatora pH vrednosti kreće se u granicama 250 –2.500 g/t.

- Aktivatori – imaju osobinu da stvaraju opnu na površini minerala kojeg želimo da flotiramo, odnosno omogućuju adsorpciju kolektora. U aktivatore se ubrajaju: sulfati bakra, sulfat natrijuma i druge u vodi rastvorljive soli teških metala.

Page 30: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Modifikatori

Deprimatori – kod određenih mineralnih čestica zadatak deprimatora je da spreči učvršćivanje kolektora na površinu minerala

• Kod mineralnih sirovina koje sadrže dva ili više korisnih minerala, radi selektivnog flotiranja potrebno je sprečiti (deprimirati) flotiranje onih korisnih minerala koje ne želimo da odvojimo u pojedinim fazama flotiranja

• U deprimatore neorganskog porekla spadaju: kreč, cijanidi, hromati i bihromati, natrijum-sulfid, natrijum-silikat i dr

• Bazičnost ili kiselost pulpe izražava se koncentracijom jona vodonika –odnosno terminom pH vrednost. Neutralna sredina ima pH =7,0; kisela pH =1,0-6,9; a bazična sredina ima pH=7,1-14,0.

Page 31: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Penušači

• Penušači su materije koje imaju svojstvo da snižavaju površinski napon na granici između međufaze tečno-gasovito, očvršćuju vazdušne mehuriće i pojačavaju njihovu mineralizaciju

• Penušači su organske materije slabo rastvorljive u vodi, čiji molekuli adsorbuju na granici koja deli vazduh i vodu. Najčešće se primenjuju: borovo ulje, sapuni, krezilna kiselina, eukaliptusovo ulje, estri i dr. Potrošnja penušača kreće se od 15 do 100 g/t.

Page 32: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Flotacijske mašine• Flotacijske mašine su uređaji u kojima se ostvaruje osnovni vid flotacijske koncentracije.

Glavni zadatak flotacijske mašine je intenzivna i ravnomerna disperzija vazduha u unutrašnjost celokupne zapremine pulpe i održavanje mineralnih čestica u suspenziji, odnosno ostvaruje kontakt mineralno zrno – vazdušni mehurić.

• Flotacijska mašina mora da ispuni sledeće uslove: da ostvaruje neprekidnost procesa; potpuna disperzija vazduha u pulpu; ravnomerna raspodela vazdušnih mehurića; lako i potpuno odvajanje mineralizovanih vazdušnih mehurića u vidu pene s površine pulpe; lako i potpuno pražnjenje otoka – jalovine; nizak utrošak električne energije; lako regulisanje mašine.

• Prema načinu obezbeđenja potrebnih hidrodinamičkih i aeracijskih efekata, flotacijske mašine se mogu podeliti na:

- pneumatsko-mehaničke flotacijske mašine – stabilnost pulpe održava se mehaničkim mešanjem (putem impelera), a aeracija se vrši uduvavanjem komprimiranog vazduha pomoću duvaljki,

- pneumatske flotacijske mašine – stabilnost i aeracija pulpe obezbeđuju se uduvavanjem komprimiranog vazduha niskog pritiska,

- mehaničke flotacijske mašine – stabilnost pulpe i aeracija obezbeđuju se mehanički preko posebno izvedenog blok-impelera; usisavanje vazduha se vrši zahvaljujući potpritisku koji se stvara u ćeliji blok-impeler.

• Danas su u industriji daleko širu primenu našle mehaničke i pneumatsko-mehaničke flotacijske mašine.

Page 33: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Gravitacijska koncentracija• Gravitacijska koncentracija je metoda odvajanja zrna mineralnih komponenata

razne gustine, na bazi razlika u pravcu i brzini kretanja u određenoj sredini vodi ili vazduhu, pod uticajem gravitacije ili neke druge sile

Prema fluidu u kojem se vrši razdvajanje, gravitacijska koncentracija može se podeliti na:

-gravitacijsku koncentraciju u vodi,

-gravitacijsku koncentraciju u vazduhu, ili pneumatsku koncentraciju i

-gravitacijsku koncentraciju u teškoj sredini

Gravitacijska koncentracija u vodi – uslov za primenu vode kao fluida jeste da kriterijum koncentracije bude iznad 1,25 i da zavisi od krupnoće mineralne sirovine.Osnovna podela gravitacijske koncentracije u vodi izvedena je na bazi krupnoće mineralne

sirovine: gravitacijska koncentracija krupnih klasa i gravitacijska koncentracija sitnih klasa

Gravitacijska koncentracija krupnih klasa može se izvoditi u posudama (koritima) različitih konstrukcija, kao i u vertikalnoj struji vode (mašine taložnice)

Gravitacijska koncentracija sitnih klasa – podrazumeva klasu -3+0,2 mm kod metaličnih i nemetaličnih sirovina, odnosno -10+0,5 mm kod ugljeva. Za uspešno izvođenje ovog vida koncentracije potrebno je prethodno odmuljivanje. Gravitacijska koncentracija sitnih klasa obavlja se u tankom vodenom sloju i horizontalnoj vodenoj struji.

Page 34: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Gravitacijska koncentracija

• Gravitacijska koncentracija u vazduhu – za odvajanje korisnih od nekorisnih mineralnih komponenti koristi se komprimirani vazduh, pa se još naziva i pneumatskomPneumatsku koncentraciju karakteriše: neophodno klasiranje mineralne sirovine u uske klase krupnoće; max. dozvoljena vlaga 4–5%; vrlo nizak kriterijum koncentracijeGravitacijska koncentracija u teškoj sredini – zasniva se na razdvajanju mineralne sirovine na frakciju koja pliva i frakciju koja tone. Gustina teške sredine neznatno je veća od lake frakcije, a manja od teške. Mineralna zrna koja imaju manju gustinu od gustine sredine plivaju, a koja imaju veću gustinu tonu. Teška sredina predstavlja fluid čija je gustina veća od gustine vode. Za stvaranje teške sredine koriste se: organske tečnosti , vodeni rastvori neorganskih soliU industrijskim uslovima koriste se isključivo suspenzije

• Osnovna podela gravitacijske koncentracije u teškoj sredini deli se na:

- koncentraciju krupnih klasa pod dejstvom sile gravitacije i

- koncentraciju sitnih klasa pod dejstvom centrifugalne sile.

• Krupne klase su iznad 6 mm (kod ugljeva iznad 10 mm), sitne klase -6+0,5 mm.

Page 35: Priprema mineralnih sirovina - rgf.bg.ac.rs semestar/Osnovi rudarstva/Predavanja... · obuhvataju usitnjavanje mineralne sirovine (drobljenje i mlevenje), klasiranje i odmuljivanje

Magnetska koncentracija

• Magnetska koncentracija (često se naziva i magnetska separacija) koristi sile magnetnog polja u saradnji sa drugim silama, s ciljem da se postigne razdvajanje mineralnih zrna po magnetskim osobinama. Osnovno kod ove metode je da se minerali različito ponašaju kada se nađu u magnetnom polju.

• Metoda magnetske koncentracije koristi se za:

- razdvajanje korisnih magnetičinih minerala od nemagnetičnih minerala jalovine (rude gvožđa, mangana i hroma);

- izdvajanje magnetičnih minerala (nečistoće) iz nemetaličnih mineralnih sirovina;

- izdvajanje komada metala, kao nepoželjnih predmeta iz mineralne sirovine radi zaštite postrojenja od havarije;

- izdvajanje minerala koji poprimaju magnetične osobine (siderit, hematit).

• Magnetska koncentracija može se odvijati u: vazduhu, suvoj i mokroj sredini.

• Suva magnetska koncentracija obavlja se kod mineralnih zrna krupnoće iznad 3 mm i sa sadržajem vlage ispod 5%, a mokra se obavlja na zrnima manjim od 3 mm.

• Prema magnetnoj privlačnosti, magnetska koncentracija se može podeliti na:

- magnetsku koncentraciju jako magnetičnih minerala i

- magnetsku koncentraciju slabo magnetičnih minerala.