Обогащение полезных ископаемых

ОБОГАЩЕНИЕ 

ПОЛЕЗНЫХ 

ИСКОПАЕМЫХ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

К.И. ЛУКИНА
В.П. ЯКУШКИН
А.Н. МУКЛАКОВА

Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации 

по образованию в области горного дела в качестве учебного пособия 

для студентов вузов, обучающихся по специальностям 21.05.04 «Горное дело» 
и 21.05.05 «Физические процессы горного или нефтегазового производства»

(квалификация «горный инженер»)

Москва

ИНФРА-М

202

УДК 622(075.8)
ББК 33.4
 
Л84

Лукина К.И.

Обогащение полезных ископаемых : учебное пособие / К.И. Луки-

на, В. П. Якушкин, А. Н. Муклакова. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 
224 с. — (Высшее образование: Специалитет).

ISBN 978-5-16-010748-6 (print)
ISBN 978-5-16-102754-7 (online)

Учебное пособие написано авторским коллективом кафедры горного 

дела  Московского государственного машиностроительного университета 
(МАМИ)  в соответствии с учебным планом по заочному обучению.

Представлены сведения о минеральном сырье, показателях обогащения. 

Приводятся характеристики процессов обогащения, технологии перера-
ботки, применяемое оборудование и его расчет.

Пособие по дисциплине «Обогащение полезных ископаемых» предназ-

начено для студентов специальности 21.05.04 «Горное дело». Также может 
быть использовано специалистами, работающими в области переработки 
минерального сырья.

УДК 622(075.8)

 
ББК 33.4

Рецензенты:

Б.И. Линев, д-р техн. наук, генеральный директор Института обогащения 

твердого топлива;

Б.Е. Горячев, д-р техн. наук, профессор кафедры «Обогащение и переработка 

полезных ископаемых и техногенного сырья» Национального исследователь-
ского технологического университета «МИСиС»;

Н.К. Андросова, канд. геол.-минерал. наук, профессор кафедры «Геология и 

гидрогеология» Московского государственного машиностроительного универ-
ситета (МАМИ)

Л84

ISBN 978-5-16-010748-6 (print)
ISBN 978-5-16-102754-7 (online)

© 
Лукина К.И., Якушкин В.П., 
Муклакова А. Н., 2016

Введение

Обогащение полезных ископаемых предполагает комплексное 
использование минерального сырья и повышение технологических 
показателей. Особое внимание при этом уделяется качеству выпус-
каемой продукции, а также охране окружающей среды. 
Бурное развитие техники обусловило рост добычи полезных иско-
паемых. Но добытые полезные ископаемые, как правило, бедны цен-
ными компонентами и не могут быть непосредственно использованы 
потребителями с достаточной эффективностью. Поэтому полезные 
ископаемые подвергаются обогащению, основной задачей которого 
является отделение ценных компонентов от так называемой пустой 
породы и вредных примесей.
Объектами изучения могут быть: процессы обогащения, машины, 
использование оборотной воды, очистка сточных вод, исследование 
руды на обогатимость и т.д.
При совершенствовании технологии переработки минерального 
сырья основными направлениями являются следующие.
1. Подготовка руд к обогащению. Технологические показатели при 
обогащении полезных ископаемых во многом определяются подго-
товительными операциями, связанными с раскрытием минеральных 
зерен и крупностью частиц. Перспективными являются самоизмель-
чение руд и рудно-галечное измельчение. Целесообразно применение 
предварительной концентрации извлекаемых компонентов, например, 
методом обогащения руд в тяжелых суспензиях.
2. Гравитационное обогащение. Известно, что гравитационными 
методами обогащается более 50% всего горнорудного сырья. Перс-
пективно применение тяжелых сред в статическом и динамическом 
условиях. В тяжелых суспензиях обогащаются угли, строительные 
материалы, фосфориты, руды черных и цветных металлов.
3. Флотационное обогащение. Методом флотации извлекается 
около 100 минералов. Обогащается более 90% руды цветных метал-
лов и других полезных ископаемых. Осваиваются новые виды фло-
тации: вакуумная, электрофлотация, пенная сепарация и др. Основ-
ная тенденция совершенствования флотации — увеличение верхнего 
предела крупности обогащаемого минерального сырья и повышение 
селективности. Исследуются: предварительная обработка материалов 
реагентами, место их подачи; электрохимическое окисление; раздель-
ное кондиционирование песков и шламов, а также их обогащение. 
Перспективна межцикловая флотация.
Существенные изменения наметились в области конструирования 
флотационных машин, воздействия на обработку пульпы. Так, пред-

ставляют интерес флотационные машины вакуумной и флокулярной 
флотации, струйного аэрирования. Совершенствуются конструктив-
ные элементы флотационных машин: форма камер, импеллеры, пено-
съем, привод и т.д. Изучаются свойства жидкой фазы и прежде всего 
наличие остаточной концентрации реагентов, что позволяет оптими-
зировать их расход при автоматической подаче в процесс.
4. Магнитная и электрическая сепарации. Магнитная сепарация 
находит широкое применение при обогащении магнетитовых руд и при 
разделении коллективных гравитационных концентратов. В большин-
стве случаев применяют мокрые процессы измельчения и обогащения 
полезных ископаемых. Однако эффективно и предварительное сухое 
обогащение руд. 
Выделяют такие направления магнитной сепарации: увеличение 
разделяющих сил (магнитной и центробежной); повышение напря-
женности поля; нейтрализация поверхностных сил, вызывающих ад-
гезионную флокуляцию, и др. Осваивается конструирование новых, 
более эффективных сепараторов.
5. Электрические методы обогащения используются самостоя-
тельно, например для обогащения редкометалльных песков, а также 
в комбинации с магнитным, обжигмагнитным и другими методами. 
В первой главе даны сведения о минеральном сырье, показателях 
обогащения. В остальных главах приводятся характеристики процес-
сов обогащения, технологии переработки, применяемое оборудование 
и его расчет.
Целью учебного пособия является формирование у обучающихся 
знаний о процессах обогащения полезных ископаемых. В процессе 
изучения студенты должны освоить теоретические основы процессов 
обогащения, конструкции применяемого оборудования и методики 
расчета технологических схем.
При освоении дисциплины обучающийся должен демонстрировать 
результаты образования, базирующиеся на знании:
• методов гранулометрического анализа минерального сырья (ПК-7, 
-10, ПКС-6-1);
• влияния различных факторов на процесс грохочения (ПК-6, -10);
• теории процесса дробления, устройства и принципа работы при-
меняемого оборудования (ПК-7, ПКС-6-4); 
• конструктивных особенностей, принципа работы мельниц раз-
личных типов (ПК-7, -10 ПКС-6-4);
• технологии процессов дробления, грохочения и измельчения 
(ПК-7, ПКС-6-2).
Студент должен уметь:
• составлять схемы обогащения руд с учетом требований по качеству 
конечного продукта переработки минерального сырья (ПК-7, 
ПКС-6-2);

• делать расчет качественно-количественной и водно-шламовой 
схемы обогащения минерального сырья (ПК-7, ПКС-6-3); 
• обосновывать, выбирать и рассчитывать производительность при-
меняемого оборудования (ПК-9, ПКС-6-4).
Студент должен владеть:
• анализом условий работы и обслуживания узлов и оборудования 
фабрики для классификации основных операций и определения 
главных неисп равностей технологических узлов (ПК-8, -9, 
ПКС-6-4).
Учебное пособие создано авторским коллективом кафедры «Гор-
ное дело» МАМИ в соответствии с планом по заочному обучению. 
К.И. Лукиной написаны главы 1, 4, 5, приложение; В.П. Якушкиным — 
главы 2 и 6; А.Н. Муклаковой — главы 3 и 7. 

Глава1.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В этой главе приводятся данные о минеральном сырье и показа-
телях обогащения. Представлены классификация процессов перера-
ботки полезных ископаемых и их характеристики.

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Сырьевой базой горно-обогатительных предприятий являются 
месторождения полезных ископаемых.
Полезные ископаемые — это природное минеральное сырье или гор-
ные породы, которые используются в народном хозяйстве с достаточ-
ной эффективностью. По физическим свойствам полезные ископаемые 
делятся на твердые, жидкие и газообразные. Предметом обогащения 
являются только твердые полезные ископаемые, а отсюда понятие 
руда — твердое полезное ископаемое с содержанием ценных компонен-
тов, извлекать которые на данном техническом уровне экономично.
Минерал — природное химическое соединение или самородный 
элемент. Термин «минерал» происходит от старинного слова «минера», 
обозначающего кусок руды или камень, из которого можно получить 
металл. Условное деление минералов: извлекаемые — ценные, неиз-
влекаемые — пустая порода. 
По минеральному составу руды подразделяют на самородные, 
сульфидные, окисленные и смешанные. 
Сульфидные минералы — соединения металлов и неметаллов 
с серой (20% от известного числа минералов). Несульфидные ми-
нералы делятся на окислы, силикаты, алюмосиликаты, карбонаты, 
фосфаты и т.д. К силикатным минералам относится самая большая 
группа минералов, залегающих в земной коре (92% в верхней мантии 
Земли): полевые шпаты, кварц, хризоколла, циркон и т.д. [1]. К алю-
мосиликатам относятся сподумен и берилл, из минералов которых 
получают литий и бериллий. В эту группу входят минералы пустой 
породы. К карбонатным относятся минералы, содержащие углекис-
лоту (церуссит, кальцит и др.).
П о х а р а к т е р у   п р о и с х о ж д е н и я месторождения полезных 
ископаемых могут быть коренными и россыпными. Коренные месторождения 
залегают в местах первоначального образования и расположены 
в массиве горных пород. Россыпные месторождения являются 
вторичными. Их образование связано с разрушением первичных коренных 
пород и вторичным отложением. В коренных рудах ценные 
минералы и минералы пустой породы находятся в тесной взаимосвязи 

между собой. Такие руды, особенно с тонкой вкрапленностью, требуют 
соответствующего измельчения (до 0,1 мм и менее). В рудах россыпных 
месторождений минералы подверглись разрушению и претерпели изменения 
по химическому составу и физическим свойствам. Сульфиды 
при этом отсутствуют. Несульфидные труднорастворимые минералы 
освобождаются от сростков с минералами пустой породы (пески, галечник). 
В россыпных минералах встречаются: золото, платина, вольфрамит, 
шеелит, алмаз, касситерит и другие тяжелые минералы. Руды 
россыпных месторождений не подвергают дроблению и измельчению.
По у с л о в и я м  о б р а з о в а н и я  месторождения руд делятся на 
магматические, осадочные и метаморфические. Магматические, или 
изверженные, породы образовались при застывании магмы на различных 
глубинах или на поверхности земли. К этой группе относятся 
гидротермальные месторождения, образованные горячими растворами 
различных веществ. В составе земной коры магматические породы 
занимают 95%. Осадочные породы — продукты разрушения коренных 
пород. Строение их слоистое, что указывает на различные периоды 
образования осадков. К ним относятся: известняки, глины, каменная 
соль и т.д. Метаморфические породы образовались из магматических 
или осадочных пород под действием высоких температур и давлений 
в глубинах Земли. Так, глины переходят в сланцы, а сланцы — в роговики. 
Известняки переходят в мрамор и известково-силикатные 
породы, называемые скарнами. К метаморфическим породам относят 
кварциты, мраморы, гранитогнейсы и т.д.
Руды могут быть вкрапленными и сплошными. Во вкрапленных 
рудах минералы рассеяны в массе минералов пустой породы. Сплошные 
руды в основном состоят из ценных минералов. При переработке 
таких руд возможна безотходная технология.
Металлические полезные ископаемые подразделяют на руды черных, 
цветных, благородных и радиоактивных металлов.
К черным металлам относят: железо, марганец и хром. К цветным — 
все остальные, которые подразделяются на тяжелые, легкие, редкие 
и благородные. В особую группу выделяют радиоактивные металлы: 
уран, торий, родий и др. 
Руды могут быть также монометаллическими и полиметаллическими. 
По содержанию ценного компонента — богатыми, бедными, 
очень бедными и непромышленными.
Неметаллические полезные ископаемые подразделяют на руды горно-
химического сырья, нерудные ископаемые, уголь и горючие сланцы.
Горно-химическое сырье является источником для получения целого 
ряда минеральных удобрений. К нему относятся главным образом 
руды, содержащие фосфор, калий, серу и пр. Некоторые руды (барий-
содержащие, борсодержащие и др.) используются в незначительных 
масштабах. Фосфорсодержащими рудами являются апатитовые и фос-

форитовые. Калийные руды содержат основной минерал — сильвин 
(КСl) и другие калийсодержащие минералы, а также минерал галит. 
Эти минералы обычно образуют плотные агрегаты — сильвинит.
К нерудным полезным ископаемым относят: асбест, графит, тальк, 
каолин, полевые шпаты и кварц, цементное сырье, слюды, строительные 
материалы (щебень, строительный песок и др.), мел, алмаз и т.д.
Природные угли — это твердые горючие полезные ископаемые органического 
происхождения. Горючие сланцы — ископаемые также 
органического происхождения. 
 При изучении вещественного состава перерабатываемой руды 
рассматривают: минеральный, рациональный или фазовый состав, 
химический состав, вмещающие породы, текстуру, структуру и другие 
свойства.
Текстура — пространственная связь рудных минералов и их агрегатов 
в рудной массе. Структура — крупность включений минералов. 
На основании характеристики ценных минералов и пустой породы 
(плотности, химического состава и других свойств) выбирают рудо-
подготовительные процессы и методы обогащения [1].
Обогащение полезных ископаемых — это совокупность операций механической 
обработки минерального сырья с целью отделения ценных 
компонентов от минералов пустой породы.
В результате обогащения получают концентрат и отходы.
Концентрат — продукт с большим содержанием ценного компо-
нента по сравнению с исходной рудой; хвосты — с меньшим и состоят 
в основном из минералов пустой породы. 
Качественная схема содержит сведения о качественных изменениях 
полезного ископаемого в процессе переработки. К ним относятся: 
крупность, вид процесса, влажность, стадиальность, содержание рас-
четного компонента.
В количественной схеме — представлены количественные показа-
тели для руды и продуктов обогащения (т/ч, процентное отношение). 
Обычно качественную и количественную схемы совмещают в одну 
качественно-количественную.
Водно-шламовая схема содержит данные о количестве воды (процент 
влажности, процент твердого и др.) в продуктах обогащения.
Схема цепи аппаратов — графическое изображение движения 
руды и продуктов обогащения с условным изображением аппаратов, 
напоминающих их внешний вид (рис. 1.1). В процессе обогащения 
полезных ископаемых получают следующие продукты: концентрат 
(один или несколько), отвальные хвосты (пустая порода), а также 
промежуточные продукты (промпродукты).
В технологических расчетах принимают следующие показатели 
обогащения: выход продукта; содержание или массовая доля рас-
четного компонента в продукте; извлечение расчетного компонента 

в продукт; степень концентрации, эффективность обогащения, сте-
пень сокращения и др.

Из рудника
Крытый склад

Спираль-
ный 
сепаратор

Циклоны

Циклоны

Циклоны

Циклоны

2 емкости 
для шлака
Хостохранилище

Расходный бункер
Тарельчатый 
гранулятор

Роликовые 
грохоты

концентрат

2 сгус-
тителя 
концент-
рата

Сгуститель 
хвостов

Хвосты

8 шаровых мельниц 
до измельчения

36 вторичных магнит-
ных сепараторов

2 высокопроизводи-
тельных сгустителя

2 шаровые 
мельницы 
доизмельчения

Емкость для 
хранения

1 шаровая 
мельница 
до измельчения

2 конусные 
дробилки

8 колонных 
флотационных 
установок 

8 тяжелосредных 
сепараторов

8 предварительных 
грохотов
96 грохотов-классификаторов

Склад концентрата

Роллер-пресс 7-140/110
На отгрузку

36 первичных магнитных 
сепараторов

4 мельницы 
первичного измельчения
Рециркуляционная 
загрузка

2 колонных 
флотационных 
установок 

Традиционная 
флотация

Циклоны

Трубопровод 67 км

Подача 
окатышей

Добавки

Смешивание
Железорудные окатыши на по-
следующие стадии технологии

Фильтра-
ция

Рис. 1.1. Схема цепи аппаратов

Расчетные компоненты могут быть представлены ценными ме-
таллами или их окислами, минералами и засоряющими примесями 
различного характера [2]. Содержание минеральных примесей в углях 
принято характеризовать зольностью, определяемой по остатку от 
сжигания пробы угля определенной массы при температуре 800 °С. 
Зольность рядовых углей различных угольных бассейнов колеблется 
в значительных пределах, например коксующихся — до 30%. Угольные 
концентраты должны обеспечить получение шихты для коксования, 
зольность которой не превышает 7–10%. Известно, что уголь как сырье 
для коксования оценивают по коксуемости, выходу летучих веществ, 
зольности и другим параметрам [3].

Выход продукта — отношение массы продукта к массе перераба-
тываемого исходного материала (процент, доля единицы).
Содержание (массовая доля) расчетного компонента — отноше-
ние массы компонента в продукте к массе продукта (процент, доля 
единицы, г/т).
Извлечение расчетного компонента в продукт — отношение массы 
компонента в продукте к массе того же компонента в исходном про-
дукте (процент, доля единицы).
Степень концентрации — отношение содержания расчетного ком-
понента в концентрате к содержанию его в исходном продукте.
Эффективность обогащения — отношение приращения массы рас-
четного компонента в концентрате к приращению массы расчетного 
компонента в случае идеального обогащения (процент, доля единицы).
Степень сокращения — величина, обратная выходу концентрата. 
Показывает, во сколько раз масса концентрата меньше массы исход-
ного продукта.
Все технологические показатели обогащения полезных ископаемых 
взаимосвязаны [2, 4]:

100 = 11 + 22 + ... + nn;
100 = 1 + 2 + ... + n;
 = .
По качественной характеристике продуктов обогащения можно 
определить технологические показатели, например выход концен-
трата:
к = ( – )100/(к – ),
где ,  — содержание расчетного компонента в исходном продукте 
(руде) и продукте соответственно, %;  — выход продукта, %; 
 — извлечение расчетного компонента в продукт, %;  — содер-
жание расчетного компонента в хвостах, %; к — содержание 
расчетного компонента в концентрате, %.

1.2. МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Все процессы в цикле обогатительного производства подразделяют 
на подготовительные, собственно обогатительные и вспомогатель-
ные [2]. 
Подготовительные операции осуществляются с целью уменьшения 
крупности материала, обусловленной в основном размерами вкрап-
ленности ценных компонентов и принятым методом обогащения [5]. 
К ним относятся: дробление, измельчение, грохочение, классифика-
ция и др. При реализации продуктов различных классов крупности 
(марки антрацита, щебенка) операции могут самостоятельными.