Добыча, подготовка и обогащение сырья цветных металлов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 

 

№ 2253 

Кафедра обогащения руд цветных и редких металлов

А.А. Николаев 
 
 

Добыча, подготовка 
и обогащение сырья  
цветных металлов 

Лабораторный практикум 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета 

Москва  2013 

УДК 622.7:658.014.1 
 
Н63 

Р е ц е н з е н т  
д-р техн. наук, проф. Л.С. Стрижко 

Николаев, А.А. 
Н63  
Добыча, подготовка и обогащение сырья цветных металлов : лаб. практикум / А.А. Николаев. – М. : Изд. Дом МИСиС, 
2013. – 53 с. 
 

В лабораторном практикуме рассмотрены процессы и оборудование для  
рудоподготовки сырья цветных металлов к обогащению (дробление, грохочение, измельчение), методы гранулометрического анализа руд (ситовой анализ) и основные процессы обогащения сырья цветных металлов (гравитационное и флотационное обогащение). 
Лабораторный практикум предназначен для студентов, обучающихся по 
дисциплине «Добыча, подготовка и обогащение сырья цветных металлов» 
для специальности 080502 «Экономика и управление на предприятии (в металлургии)». Может быть рекомендован студентам других специальностей. 

 

 
© А.А. Николаев, 2013 

СОДЕРЖАНИЕ 

Лабораторная работа 1. Изучение процессов  дробления,  
грохочения  и ситового анализа руды...............................................4 
Лабораторная работа 2. Изучение процессов измельчения   
и мокрого ситового анализа руды...................................................20 
Лабораторная работа 3. Изучение процесса гравитационного  
обогащения смеси минералов  на концентрационном столе........26 
Лабораторная работа 4. Изучение процесса  флотационного  
обогащения руды..............................................................................36 
Библиографический список.............................................................46 
Приложения ......................................................................................47 
 

Лабораторная работа 1 

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ  
ДРОБЛЕНИЯ, ГРОХОЧЕНИЯ  
И СИТОВОГО АНАЛИЗА РУДЫ 

(2 часа) 

1.1. Цель работы 

1. Изучение процесса дробления руды в щековой дробилке. 
2. Изучение процесса грохочения руды на плоскокачающемся 
грохоте. 
3. Изучение ситового анализа руды сухим способом. 

1.2. Теоретическое введение 

В качестве сырья цветных металлов используют руды, добываемые из месторождений цветных металлов. Добытые из рудника 
(шахта, карьер) руды цветных металлов, представляющие собой неоднородный материал разной крупности, прочности, формы и состава, доставляют на обогатительную фабрику (ОФ) для обогащения. 
Товарной продукцией ОФ являются концентраты, отходами производства – хвосты обогащения. 
Для получения концентратов на ОФ руду перерабатывают по технологической схеме обогащения, которая включает рудоподготовительные, основные и вспомогательные процессы обогащения. 
Первой стадией в технологической схеме обогащения руды является рудоподготовительная, на которую приходится до 35...55 % в 
общей структуре затрат ОФ. 
К рудоподготовительным процессам относят процессы дробления, грохочения, измельчения, классификации, предконцентрации и др. Задача рудоподготовительных процессов – сократить крупность руды, высвободить ценные минералы из сростков 
с породообразующими минералами и друг с другом, сократить 
количество породообразующих минералов, направляемых в основные процессы обогащения, и создать условия для эффективного проведения основных процессов обогащения (флотационное 
и гравитационное обогащение и др.). Например, максимальная 

крупность кусков руды при подземной добыче может составлять 
250...700 мм, после мелкого дробления 10...15 (20) мм, а крупность измельчения, необходимая для обогащения руды флотацией, – менее 0,074 мм. 
 Дробление – рудоподготовительный процесс, при котором происходит уменьшение крупности кусков руды под действием внешних 
механических сил. 
Под степенью дробления руды i понимают отношение крупности 
максимального куска руды до дробления к крупности максимального 
куска руды после дробления: 

 
max

max

,
D
i
d
=
  
(1.1) 

где Dmax и dmax – крупность максимального куска руды до и после 
дробления, мм. 

Степень дробления показывает, во сколько раз уменьшилась 
крупность кусков руды. Степень дробления влияет на расход электроэнергии и производительность дробилок. 
Оборудование для дробления руд – дробилки, подразделяют на 
щековые, конусные, валковые дробилки и роллер-прессы, дробилки 
ударного действия. 
В щековых дробилках руда дробится между двумя стальными 
щеками, одна из которых неподвижная, а вторая – подвижная (качающаяся). Подвижная щека попеременно приближается и удаляется от неподвижной щеки. Руда непрерывно подается в работающую дробилку сверху в пространство между щеками. В момент 
приближения подвижной щеки происходит раздавливание и разрушение кусков руды, а в момент отхода щеки – разгрузка дробленого продукта (рис. 1.1). 
Щековые дробилки применяют на обогатительных фабриках 
небольшой производственной мощности для дробления руд средней крепости. Щековые дробилки по сравнению с конусными дробилками просты в конструкции, позволяют дробить глинистые и 
влажные руды и занимают меньшие производственные площади. 
Недостатки щековых дробилок: необходимость использования для 
загрузки руды питателей, более быстрый износ сменных частей, 
худшие показатели при дроблении пластинчатых по форме частиц. 

1

2

3

4

5

6
7
8

 

                                 а                                                           б 

Рис. 1.1. Щековая дробилка со сложным движением щеки: 
а – устройство; б – дробление руды; 
1 – фундамент; 2 – неподвижная щека; 3 – эксцентриковый вал;  
4 – футеровочные плиты; 5 – подвижная щека; 6 – штанга;  
7 – упорная деталь; 8 – пружина 

В практике обогащения руд крупность отдельных кусков руды 
стараются охарактеризовать одним размером – диаметром. За диаметр куска руды сферической формы принимают диаметр шара, кубической формы – ширину ребра куба (риc. 1.2). 

 

b 
l 
h 

b 

b 
b 
d 
 

  Рис. 1.2. Крупность кусков руды различной формы 

Большинство кусков руды имеют неправильную форму, поэтому их 
крупность трудно охарактеризовать одним размером. Для достаточно 
крупных кусков руды измеряют длину, ширину и высоту параллелепипеда, в который вписывается кусок (см. рис. 1.2), а его крупность рассчитывают как средний диаметр по следующим формулам: 
 

Кусок руды  
неправильной формы 
Шар
Куб
Параллелепипед

ширина параллелепипеда  

 
ср
;
d
b
=
 
(1.2) 

cреднее арифметическое из длины и ширины 

 
ср
;
2

l
b
d
+
=
 
(1.3) 

cреднее арифметическое из длины, ширины и высоты 

 
ср
;
3

l
b
h
d
+
+
=
 
(1.4) 

cреднее геометрическое из длины и ширины  

 
ср
;
d
lb
=
 
(1.5) 

cреднее геометрическое из длины, ширины и высоты 

 
3
ср
d
lbh
=
, 
(1.6) 

где l, b, h – длина, ширина и высота параллелепипеда, в который вписан кусок руды неправильной формы, мм. 

Для массовых определений размеров зерен за их диаметр принимают размер наименьшего квадратного отверстия сита, через которое 
они могут пройти. 
Сыпучий материал, прошедший через сито с размером отверстий 
a1, но оставшийся на сите с размером отверстий a2 (где a1 > a2), называют классом крупности. Записывают класс крупности в следующем 
виде: –a1+a2. Например, если a1 = 5,6 мм, а a2 = 2,5 мм, то класс 
крупности можно записать в виде –5,6+2,5 мм. 
Крупность руды и продуктов дробления оценивают по массовому 
содержанию в них классов крупности. Количественное распределение зерен руды по классам крупности называют гранулометрическим 
составом руды. 
В лабораториях ОФ для определения гранулометрического состава 
продуктов обогащения широко применяют ситовой анализ, который 
проводят для материала крупностью –25(30)+0,044 мм. Ситовой анализ 
проводят на стандартном наборе сит, составленном в определенной последовательности: размеры отверстий от верхнего сита к нижнему последовательно уменьшаются, а внизу установлен поддон (рис. 1.3, а). 

1 

2 

Увеличенное 
изображение участка
сетки нижнего сита 

 

                   а                                                                                           б 

Рис. 1.3. Оборудование для ситового анализа руды: 
а – набор сит: 1 – сита; 2 – поддон;  
б – механический встряхиватель с установленным набором сит 

Руду помещают на верхнее сито, набор сит устанавливают на 
встряхиватели сит, например на механический встряхиватель 
(рис. 1.3, б), который  встряхивает набор с рудой обычно в течение 
10...30 мин. Остаток руды на каждом сите взвешивают, а массы вносят в табл. 1.1. 
Результаты ситового анализа представляют в табличном, графическом и аналитическом виде. Пример табличной формы представления результатов ситового анализа приведен в табл. 1.1, где содержится информация о классах крупности, их частных выходах,  суммарных выходах по плюсу и по минусу. 
Под частным выходом класса крупности понимают массу этого 
класса, выраженную в граммах или в процентах от массы руды, подвергаемой ситовому анализу.  
Суммарный выход – это сумма выходов в процентах всех классов крупнее или мельче данного размера отверстия. Суммарный 
выход по плюсу представляет собой сумму частных выходов классов крупности крупнее отверстий данного сита, а суммарный выход по минусу – сумму выходов всех классов мельче отверстий 
данного сита. 
 

Таблица 1.1 

  Результаты ситового анализа руды 

Частный выход 
Суммарный выход, % 
Класс крупности, 
мм 
г 
% 
по плюсу 
по минусу 

–5,6+2,5 
120 
12 
12 
100 

–2,5+1,25 
180 
18 
30 
88 

–1,25+0,5 
320 
32 
62 
70 

–0,5+0,125 
180 
18 
80 
38 

–0,125+0 
200 
20 
100 
20 

Итого 
1 000 
100 
– 
– 

Графическое изображение гранулометрического состава сыпучего 
материала называют характеристикой крупности. Она может быть 
частной и суммарной. Частную характеристику крупности строят 
следующим образом: по оси абсцисс (0x) откладывают размеры отверстий сит, а по оси ординат (0y) – значения частных выходов классов в процентах. Частную характеристику крупности удобно представлять в виде гистограммы (рис. 1.4, а). 
При построении суммарной характеристики крупности по оси 
абсцисс откладывают размеры отверстий сит, а по оси ординат – значения суммарных выходов классов (Σγ) (по плюсу или по минусу) и 
строят непрерывную линию вида Σγ = f(d) (рис. 1.4, б). 

 

а 

б 
Рис. 1.4. Характеристика крупности руды: 
а – частная; б – суммарная 

Грохочением называют процесс разделения сыпучих материалов на 
классы крупности на просеивающих поверхностях. Аппарат, предназначенный для грохочения руды, называют грохотом. Грохот может 
содержать одну, две или несколько просеивающих поверхностей. 
В результате грохочения руды на грохоте с одной просеивающей 
поверхностью образуется два продукта грохочения: надрешетный и 
подрешетный (рис. 1.5). 

 
Руда 

Qр, α 

Qн, ϑ 

Надрешетный 
продукт 
Qп, β 

Подрешетный 
продукт 

2 

1 

 

Рис. 1.5. Схема грохочения руды на грохоте: 
1 – просеивающая поверхность грохота; 2 – короб;  
Qр – масса руды, поступающей на грохочение;  
Qп и Qн – масса подрешетного и надрешетного продуктов; 
α, β и ϑ  – содержание класса в руде, подрешетном и надрешетном 
продуктах 

В надрешетный продукт попадают куски руды, размер которых больше 
размера отверстий просеивающей поверхности, а в подрешетный – меньше. Количество продуктов, образующихся при грохочении руды на грохоте с n-м количеством просеивающих поверхностей, равно n +1. 
 
Эффективность грохочения руды E, выраженное в процентах или 
в долях единицы, – отношение массы подрешетного продукта к массе того же класса крупности, что и подрешетный продукт, в руде, 
направляемой на грохочение: 

 
п

и

100 %
q
E
q
=
⋅
,  
(1.7) 

где qп – масса подрешётного продукта; 
qи – масса того же класса крупности, что и подрешетный продукт 
в исходной руде. 

Расчет эффективности грохочения через показатель грохочения: 

 
4
10 , %.
(100
)
E
α − ϑ
=
⋅
α
− ϑ
 
 (1.8) 

В более общем случае эффективность грохочения минерального 
сырья по любому классу крупности можно определить, как выраженное в процентах отношение массы класса крупности в подрешётном 
продукте к массе этого класса крупности в исходной руде: 

 
п

р

100 %
Q
E
Q

β
=
⋅
α
 
 (1.9) 

или 

 
100 %.
E
α − ϑ β
=
⋅
β − ϑ α
  
(1.10) 

1.3. Оборудование для проведение работы 

Дробление проводят в лабораторной щековой дробилке со сложным 
качанием щеки (рис. 1.6, табл. 1.2), грохочение на лабораторном плоскокачающемся грохоте (рис. 1.7, табл. 1.3), а ситовой анализ на наборе 
сит и механическом встряхивателе (см. рис. 1.3, б).