Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii

Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii

Podstawy mineralurgii

Podstawy mineralurgii

WYMAGANIA WSTĘPNE:

WYMAGANIA WSTĘPNE:

zaliczenie kursów z podstaw

zaliczenie kursów z podstaw

fizyki

fizyki

i chemii oraz mineralogii i petrografii

i chemii oraz mineralogii i petrografii

Program wykładów: 2 godz./tydzień (30 godz./semestr)

Program wykładów: 2 godz./tydzień (30 godz./semestr)

dr hab. inż. Andrzej Łuszczkiewicz

dr hab. inż. Andrzej Łuszczkiewicz

Instytut Górnictwa, Zakład Przeróbki Kopalin i Odpadów

Instytut Górnictwa, Zakład Przeróbki Kopalin i Odpadów

Zadaniem kursu

Zadaniem kursu

jest zapoznanie przyszłego inżyniera

jest zapoznanie przyszłego inżyniera

górnika z metodami stosowanymi do przeróbki i uszlachet-

górnika z metodami stosowanymi do przeróbki i uszlachet-

niania wydobytej kopaliny tj. rud metali i innych surowców

niania wydobytej kopaliny tj. rud metali i innych surowców

mineralnych, a także surowców wtórnych, w celu pozyskania

mineralnych, a także surowców wtórnych, w celu pozyskania

składników i produktów użytecznych,

składników i produktów użytecznych,

stanowiących

stanowiących

produkt finalny (sprzedażny) górnictwa

produkt finalny (sprzedażny) górnictwa

i

i

wykorzystywanych w przemysłach przetwórczych takich jak:

wykorzystywanych w przemysłach przetwórczych takich jak:

hutnictwo, przemysł chemiczny, materiałów budowlanych i

hutnictwo, przemysł chemiczny, materiałów budowlanych i

inne.

inne.



Informacje wstępne o miejscu procesów przeróbki

Informacje wstępne o miejscu procesów przeróbki

kopalin w całokształcie procesów geologiczno-

kopalin w całokształcie procesów geologiczno-

górniczych wykorzystania surowców mineralnych

górniczych wykorzystania surowców mineralnych



Surowce mineralne, właściwości mineralogiczno-

Surowce mineralne, właściwości mineralogiczno-

petrograficzne. Surowce mineralne Polski i stopień ich

petrograficzne. Surowce mineralne Polski i stopień ich

zagospodarowania. Odpady mineralne i surowce

zagospodarowania. Odpady mineralne i surowce

odpadowe przemysłu górniczego

odpadowe przemysłu górniczego



Wprowadzenie. Kryteria technologiczne wykorzystania

Wprowadzenie. Kryteria technologiczne wykorzystania

surowców mineralnych. Podstawowe definicje. Rodzaje

surowców mineralnych. Podstawowe definicje. Rodzaje

operacji jednostkowych w przeróbce surowców

operacji jednostkowych w przeróbce surowców

mineralnych. Podział metod rozdziału i wzbogacania.

mineralnych. Podział metod rozdziału i wzbogacania.

Systemy operacji: schematy technologiczne

Systemy operacji: schematy technologiczne



Standardowe, specjalne i kombinowane sposoby

Standardowe, specjalne i kombinowane sposoby

przeróbki surowców. Metody hydrometalurgiczne.

przeróbki surowców. Metody hydrometalurgiczne.

Tematyka wykładów

Tematyka wykładów



Procesy i operacje rozdrabniania i klasyfikacji ziarnowej:

Procesy i operacje rozdrabniania i klasyfikacji ziarnowej:

podział i podstawy procesów)

podział i podstawy procesów)



Metody oceny procesów rozdziału

Metody oceny procesów rozdziału

.

.

Bilanse

Bilanse

wzbogacania. Krzywe wzbogacalności. Wykorzystanie

wzbogacania. Krzywe wzbogacalności. Wykorzystanie

wyników badań surowców mineralnych do opracowania

wyników badań surowców mineralnych do opracowania

podstaw technologii ich przeróbki i wykorzystania: skład

podstaw technologii ich przeróbki i wykorzystania: skład

ziarnowy, krzywe wzbogacalności, krzywe rozdziału.

ziarnowy, krzywe wzbogacalności, krzywe rozdziału.



Gęstość minerałów. Podstawy

Gęstość minerałów. Podstawy

wzbogacania

wzbogacania

grawitacyjnego

grawitacyjnego



Właściwości fizykochemiczne powierzchni minerałów.

Właściwości fizykochemiczne powierzchni minerałów.

Podstawy

Podstawy

wzbogacania flotacyjnego.

wzbogacania flotacyjnego.



Właściwości magnetyczne minerałów.

Właściwości magnetyczne minerałów.

Separacja

Separacja

magnetyczna

magnetyczna



Przewodnictwo elektryczne minerałów.

Przewodnictwo elektryczne minerałów.

Separacja

Separacja

elektryczna

elektryczna

.

.

Literatura podstawowa

Literatura podstawowa

1. Drzymała J.

1. Drzymała J.

Podstawy mineralurgii

Podstawy mineralurgii

. Oficyna Wydaw-

. Oficyna Wydaw-

nicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001

nicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001

2. Laskowski J., Łuszczkiewicz A.,

2. Laskowski J., Łuszczkiewicz A.,

Przeróbka kopalin.

Przeróbka kopalin.

Wzbogacanie surowców mineralnych

Wzbogacanie surowców mineralnych

. Skrypt

. Skrypt

Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1989

Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1989

3. Blaschke Z. i inni, Górnictwo Cz.V.

3. Blaschke Z. i inni, Górnictwo Cz.V.

Zarys technologii

Zarys technologii

procesów przeróbczych

procesów przeróbczych

, Skrypt AGH, Kraków,

, Skrypt AGH, Kraków,

1983

1983

4. Malewski J. ,

4. Malewski J. ,

Przeróbka Kopalin. Zasady

Przeróbka Kopalin. Zasady

rozdrabiania

rozdrabiania

i klasyfikacji

i klasyfikacji

.

.

Skrypt Politechn. Wrocł., Wrocław 1981.

Skrypt Politechn. Wrocł., Wrocław 1981.

5. Wills B.A.,

5. Wills B.A.,

Mineral processing technology

Mineral processing technology

. Pergamon

. Pergamon

Press 1983, 1988 i póżniejsze wydania

Press 1983, 1988 i póżniejsze wydania

6. Chodyniecka L., Gabzdyl W., Kapuściński T.,

6. Chodyniecka L., Gabzdyl W., Kapuściński T.,

Mineralog

Mineralog

ia

ia

i petrografia dla górników

i petrografia dla górników

. Wyd. Śląsk, Katowice

. Wyd. Śląsk, Katowice

1988.

1988.

Badania

Badania

geologic

geologic

zne

zne

Górnict

Górnict

wo

wo

Mineralur

Mineralur

gia

gia

(przeróbk

(przeróbk

a kopalin)

a kopalin)

Surowce pierwotne

Surowce pierwotne

i wtórne (odpady

i wtórne (odpady

mineralne)

mineralne)

Hutnictw

Hutnictw

o

o

Materiały

Materiały

budowlan

budowlan

e

e

i

i

ceramiczn

ceramiczn

e

e

Energety

Energety

ka

ka

Chemia

Chemia

Inne

Inne

przemysł

przemysł

y

y

Czynniki decyduj

Czynniki decyduj

ą

ą

ce o

ce o

u

u

ż

ż

yteczno

yteczno

ś

ś

ci z

ci z

ł

ł

o

o

ż

ż

a kopaliny

a kopaliny



1. Wyniki bada

1. Wyniki bada

ń

ń

i odkry

i odkry

ć

ć

geologicznych, koncesje

geologicznych, koncesje

na badania geologiczne,

na badania geologiczne,



2. Lokalizacja (infrastruktura terenu, regionu) i

2. Lokalizacja (infrastruktura terenu, regionu) i

rozmiary z

rozmiary z

ł

ł

o

o

ż

ż

a, sposób zalegania (geologia

a, sposób zalegania (geologia

in

in

ż

ż

ynierska),

ynierska),



3. Jako

3. Jako

ść

ść

kopaliny

kopaliny

(mineralogia, petrografia,

(mineralogia, petrografia,

analityka chemiczna, badania technologiczne)

analityka chemiczna, badania technologiczne)



4. Metody i koszty górnicze: koszty udostępnienia

4. Metody i koszty górnicze: koszty udostępnienia

z

z

ł

ł

o

o

ż

ż

a, przygotowania i eksploatacji

a, przygotowania i eksploatacji



5. Zakres i koszty, dostosowania (przetwarzania)

5. Zakres i koszty, dostosowania (przetwarzania)

w

w

ł

ł

a

a

ś

ś

ciwo

ciwo

ś

ś

ci i jako

ci i jako

ś

ś

ci kopaliny do potrzeb odbiorców.

ci kopaliny do potrzeb odbiorców.

Podatno

Podatno

ść

ść

na przeróbk

na przeróbk

ę

ę

, wzbogacalno

, wzbogacalno

ść

ść



6. Zakres i sposoby zagospodarowania odpadów

6. Zakres i sposoby zagospodarowania odpadów

górniczych i przeróbczych

górniczych i przeróbczych

7.

7.

Za

Za

potrzebowanie na kopalin

potrzebowanie na kopalin

ę

ę

lub sk

lub sk

ł

ł

adniki

adniki

u

u

ż

ż

yteczne w niej zawarte, warto

yteczne w niej zawarte, warto

ść

ść

kopaliny lub

kopaliny lub

substancji u

substancji u

ż

ż

ytecznej (cena na rynkach

ytecznej (cena na rynkach

ś

ś

wiatowych)

wiatowych)

8.

8.

Aspekty finansowe:

Aspekty finansowe:

–

–

    

    

koszty operacyjne: górnicze

koszty operacyjne: górnicze

,

,

przeróbcze,

przeróbcze,

przetwórcze

przetwórcze

–

–

    

    

koszty inwestycyjne: infrastruktury, górnicze

koszty inwestycyjne: infrastruktury, górnicze

,

,

przeróbcze,

przeróbcze,

przetwórcze

przetwórcze

–

–

 

 

    

    

uzyskany (posiadany) kapita

uzyskany (posiadany) kapita

ł

ł

, koszty obs

, koszty obs

ł

ł

ugi

ugi

kredytu bankowego

kredytu bankowego

–

–

     

     

op

op

ł

ł

aty koncesyjne, podatki, op

aty koncesyjne, podatki, op

ł

ł

aty za korzystanie

aty za korzystanie

ze

ze

ś

ś

rodowiska

rodowiska

•Występujące (rozproszone ) w skorupie ziemskiej

pierwiastki tworzą

minerały

. Cenne (użyteczne)

pierwiastki tworzą użyteczne minerały.

Minerały

użyteczne

skoncentrowane w pewnych częściach

skorupy ziemskiej tworzą złoża.

•Zawartość złoża zwana

kopaliną użyteczną

przedstawia skałę składającą się z minerałów
użytecznych i innych objętych nazwą skały płonnej.
Minerał użyteczny lub zawarty w nim cenny
pierwiastek nadają

wartość ekonomiczną

złożu.

•W wyniku eksploatacji górniczej złoża uzyskuje się

urobek będący mieszaniną minerałów użytecznych
ze skałą płonną najczęściej w postaci impregnacji,
zrostów (przerostów) o charakterze żyłkowym,
warstwowym, gniazdowym i nierównomiernie lub
równomiernie rozproszonych wtrąceń.

Pojecia podstawowe

Klasyfikacja surowców

Klasyfikacja surowców

mineralnych

mineralnych

A. Surowce metaliczne (metaliferous

A. Surowce metaliczne (metaliferous

minerals)

minerals)

Rudy metali rodzimych (native ores)

Rudy metali rodzimych (native ores)

(Au, Ag, Cu)

(Au, Ag, Cu)

Rudy siarczkowe (sulfide ores)

Rudy siarczkowe (sulfide ores)

(Cu, Zn, Pb, Ni,

(Cu, Zn, Pb, Ni,

Sn, As, Ag)

Sn, As, Ag)

Rudy utlenione: (oxidized ores)

Rudy utlenione: (oxidized ores)

-

tlenkowe

tlenkowe

(Fe, Ti, Cr, Al, Sn, )

(Fe, Ti, Cr, Al, Sn, )

-

rudy stanowiące sole trudno rozpuszczalne:

rudy stanowiące sole trudno rozpuszczalne:

-

siarczanowe

siarczanowe

(Ba, Sr, S, Mg, B)

(Ba, Sr, S, Mg, B)

-

krzemianowe

krzemianowe

(Zr, Ni, )

(Zr, Ni, )

-

węglanowe

węglanowe

(Cu, Ln: Ce,La,Nd,Pr...)

(Cu, Ln: Ce,La,Nd,Pr...)

-

fosforanowe

fosforanowe

(F, P, Y, Ln: Ce,La,Nd,Pr...)

(F, P, Y, Ln: Ce,La,Nd,Pr...)

-

inne

inne

Rudy kompleksowe (complex ores)

Rudy kompleksowe (complex ores)

-

polimetaliczne

polimetaliczne

(np. Cu-Pb-Zn)

(np. Cu-Pb-Zn)

-

polimetaliczne siarczkowe, utlenione

polimetaliczne siarczkowe, utlenione

(Zn-Pb, Cu)

(Zn-Pb, Cu)

Klasyfikacja surowców

Klasyfikacja surowców

mineralnych (c.d)

mineralnych (c.d)

B. Surowce niemetaliczne (industrial

B. Surowce niemetaliczne (industrial

minerals)

minerals)

SUROWCE :

SUROWCE :

-

-

budowlane

budowlane

, np. kruszywa, wapień, piaski itp.

, np. kruszywa, wapień, piaski itp.

-

-

ceramiczne

ceramiczne

i szklarskie, iły, gliny, skaleń, piaski

i szklarskie, iły, gliny, skaleń, piaski

kwarcowe

kwarcowe

-

-

ogniotrwałe

ogniotrwałe

, chromit, magnezyt, cyrkon

, chromit, magnezyt, cyrkon

-

-

chemiczne

chemiczne

, np. baryt, fluoryt, sól kamienna,

, np. baryt, fluoryt, sól kamienna,

sole potasowe, fosforyty, saletry itp.

sole potasowe, fosforyty, saletry itp.

-

-

materiały ścierne

materiały ścierne

, np. korund, granaty

, np. korund, granaty

-

-

metalurgiczne

metalurgiczne

, np. dolomit, wapień, fluoryt

, np. dolomit, wapień, fluoryt

-

-

dla rolnictwa

dla rolnictwa

, np. dolomit, iły, wapień, sole

, np. dolomit, iły, wapień, sole

potasowe i magnezowe, fosforyty

potasowe i magnezowe, fosforyty

-

-

dla elektroniki i optyki

dla elektroniki i optyki

, np. kwarc,

, np. kwarc,

-

-

energetyki jądrowej

energetyki jądrowej

, np.

, np.

surowce cyrkonu i

surowce cyrkonu i

hafnu, grafit,

hafnu, grafit,

B. Surowce niemetaliczne (industrial

B. Surowce niemetaliczne (industrial

minerals)

minerals)

c.d

c.d

SUROWCE :

SUROWCE :

-

-

skalne:

skalne:

granity, sjenity, gabra, bazalty,

granity, sjenity, gabra, bazalty,

wapienie, dolomity itp.

wapienie, dolomity itp.

-

-

ilaste

ilaste

,

,

np. iły i gliny kaolinowe,

np. iły i gliny kaolinowe,

montmorylonitowe,

montmorylonitowe,

-

-

krzemionkowe

krzemionkowe

,

,

np. kwarcyty, ziemie

np. kwarcyty, ziemie

okrzemkowe

okrzemkowe

Al

Al

2

2

O

O

3

3

, chromit, magnezyt, cyrkon :

, chromit, magnezyt, cyrkon :

–

–

rudy metalu (metalic ores)

rudy metalu (metalic ores)

–

materiały ogniotrwałe (refractories)

materiały ogniotrwałe (refractories)

–

materiały ceramiczne (ceramic raw

materiały ceramiczne (ceramic raw

materials)

materials)

Klasyfikacja surowców

Klasyfikacja surowców

mineralnych, c.d.

mineralnych, c.d.

C. Surowce energetyczne (fuels)

C. Surowce energetyczne (fuels)

Ropa naftowa

Ropa naftowa

Łupki bitumiczne

Łupki bitumiczne

Gaz ziemny

Gaz ziemny

Węgiel kamienny

Węgiel kamienny

Węgiel brunatny

Węgiel brunatny

Surowce energetyki jądrowej (nuclear fuel

Surowce energetyki jądrowej (nuclear fuel

materials)

materials)

rudy uranu

rudy uranu



Paliwa kopalne (fossil

Paliwa kopalne (fossil

fuels)

fuels)

litofilne

(Ca, Mg, Si) ,Be, Sc, Ti, V, Zr, Nb, REE

a

), Hf, Ta, Th, U

syderofilne

(Fe, Ni, Cu), Mo, Ru, Rh, W, Re, Os, Ir, Pt, Pd, Ga, Ge, Ag, Au

chalkofilne

(S), Se, Te, Cd, In, Hg, Pb

atmofilne

(H, O, C, N), He, Ne, Kr, Xe

a

)

REE – pierwiastki ziem rzadkich (lantanowce + itr)

Pierwiastki główne i rzadkie w

Pierwiastki główne i rzadkie w

geochemicznym podziale

geochemicznym podziale

pierwiastków

pierwiastków

Pierwiastek

kark

ppm

(g/Mg)

Zawartość w

surowcach

przemysło-

wych, ppm

Stosunek zawar-

tości przemysło-

wej do klarku

(WG) (stopień

wzbogacenia)

stosunek zawar-

tości w koncen-

tracie do klarku

(WP) (stopień

wzbogacenia)

Hg

rtęć

0.089

1000

11 200

1 120 000

Pt

platyna

0.001

1

1000

1000-10 000

Au

złoto

0.003

3

1000

1000-10 000

Pb

ołów

12

40 000

3 300

200 000

Cr

chrom

110

230 000

2 100

4 200

Sn

cyna

1.7

3 500

2 000

20 000

Zn

cynk

94

35 000

370

7400

U

uran

1.7

700

350

28 000

Przeciętne rozproszenie niektórych

pierwiastków w przyrodzie (klarki) i przybliżone

wymagania jakościowe stawiane surowcom tych

pierwiastków oraz wskaźniki geochemiczne WG

i WP

Przeciętne rozproszenie niektórych

pierwiastków w przyrodzie (klarki) i przybliżone

wymagania jakościowe stawiane surowcom tych

pierwiastków oraz wskaźniki geochemiczne WG

i WP

Pierwiastek

kark

ppm

(g/Mg)

Zawartość w

surowcach

przemysło-

wych, ppm

Stosunek zawar-
tości przemysło-

wej do klarku

(WG) (stopień
wzbogacenia)

stosunek zawarto-

ści w koncentracie

do klarku (WP)

(stopień wzboga-

cenia)

Mn

mangan

1300

250 000

190

5 700

Co

kobalt

25

2 000

80

300

Cu

miedź

63

3 500

56

400

Ti

tytan

6 400

100 000

16

60

Fe

żelazo

50 000

200 000

4

12

Al

glin

83 000

185 000

2.2

10

MINERAŁ

WZÓR CHEMICZNY

ZAWARTOŚĆ

SKŁADNIKA

UŻYTECZNEGO

GĘSTOŚĆ

10

3

kg/m

3

PODATNOŚĆ

MAGN.m

3

/kg•10

-9

Złoto rodzime

Au; Au(Ag, Cu)

50 - 95% Au

15.6 - 18.3

Piryt

FeS

2

46.6% Fe, 53.4% S

4.9 - 5.2

2,6- 16.0

Kowelin

CuS

66.5% Cu

4.6

– 0.4

Chalkozyn

Cu

2

S

78.9% Cu

5.5

– 0.3

Bornit

2Cu

2

S•CuS•FeS

63.6% Cu

4.5 - 5.4

0.8 - 8.6

Chalkopiryt

CuFeS

2

34.64% Cu

4.2 - 4.3

0.8 - 2.0

Malachit

Cu

2

[(OH)

2

 CO

3

]

57.49% Cu

4.00

Galena

PbS

86.6% Pb

7.4 - 7.6

– 0.8•10

-

Sfaleryt

ZnS

67.1% Zn

3.0 - 4.2

– 0.4

Arsenopiryt

FeAsS

46.01% As

5.9 - 6.2

Hematyt

Fe

2

O

3

70% Fe

5.0 - 5.2

0.7 - 2.8•10

-7

Magnetyt

FeO•Fe

2

O

3

72.4% Fe

4.9 - 5.2

685 000

Ilmenit

FeO•TiO

2

52.6% TiO

2

4.5 - 5.0

140-160

9

Rutyl

TiO

2

90-98% TiO

2

4,2-4,3

12-50

Kasyteryt

SnO

2

78.8% Sn

6.8 - 7.0

-1,7- +2140

MINERAŁ

WZÓR

CHEMICZNY

ZAWARTOŚĆ

SKŁADNIKA

UŻYTECZNEGO

GĘSTOŚĆ

10

3

kg/m

3

PODATNOŚĆ

MAGN.m

3

/kg•10

-9

Wolframit

(Mn,Fe)WO

4

75.0% WO

3

6.7 - 7. 5

380-1200

Scheelit

CaWO

4

8O.53% WO

3

6.0

0,15

Chromit

FeO•Cr

2

O

3

68.0% Cr

2

O

3

4.5

176-870

Monacyt

(Ce,La,Th)PO

4

50 - 60%(Ce,La,Nd,...)

2

O

3

4.9 - 5.5

120-250

Cyrkon

ZrSiO

4

67.1% ZrO

2

4.7

– 2,4

Baryt

BaSO

4

,

65.7% BaO

4.5

– 1.2

Apatyt (fluorowy)

Ca

5

[F

 (PO

4

)

3

]

42.26% P

2

O

5

, 3.78% F

3.16 -3.22

– 3,3

Fluoryt

CaF

2

48.67% F

3.10-3.20

– 3,6

Magnezyt

MgCO

3

47.8% MgO

3.06

< 0

Dolomit

CaCO

3

•MgCO

3

30.4% CaO; 21.91 MgO

2.85

157-340

Skalenie

(Na,Ca,K)AlSi

3

O

8

~11 - 16% (Na+K)

2

O

2.50 - 2.76

Kalcyt

CaCO

3

56.0% CaO

2.70

< 0

Kwarc

SiO

2

-

2. 50 - 2.65

– 4.0

Korund

Al

2

O

3

52,9% Al

3,9-4,1

– 5.9

Gips (anhydryt)

CaSO

4

23,5 % S-

2.3

< 0

Diament

C

100% C

3.47 - 3.56

< 0

Grafit

C

-

2.15

< 0

Węgiel kamienny

C

-

1.2 - 1.4

< 0

ENERGY REQUIREMENTS FOR SELECTED METALS

METAL

PRODUCT

Energy

required

GJ /Mg

Energy relative

to steel slabs

TITANIUM

metal

metal

430

17,2

MAGNESIUM

metal

metal

378

15,1

ingot

wlewki

257

10,3

ALUMINIUM

rolled

walcówka

219

8,8

ingot

wlewki

67

2,7

COPPER

refined

miedź rafinowana

118

4,7

CHROMIUM

low-carbon
ferroalloy

żelazostopy ni-
skowęglowe

136

5,4

ZINC

ingot

wlewki

69

2,8

MANGANESE

electric fur-
nace

piece elektryczne

55

2,2

LEAD

ingot

wlewki

28

1,1

slabs

kęsiska,

25

1

STEEL

carbon steel
castings

stal węglowa od-
lewana

44

1,8

METAL

SOURCE

Energy required

GJ /Mg

Prices

US$/kg

rutile

500

9,0

ilmenite

593

12,0

TITANIUM INGOT

Ti-rich soils

817

20,0

bauxite

202

1,5

ALUMINIUM INGOT

clay

261

2,0

porphyry ores 1% Cu

50

1,3

COPPER INGOT

rudy porfirowe 0,3% Cu

98

1,6

seawater (woda morska)

360

6,0

MAGNESIUM INGOT

magnesite ores

170

3,0

magnetic taconites

36

0,1

STEEL (RAW)

iron laterites

(lateryty żelaziste)

43

0,2

Energy requirements for selected

Energy requirements for selected

metals related to source

metals related to source

Mineralurgia = Przeróbka kopalin,

Mineralurgia = Przeróbka kopalin,

Przeróbka surowców mineralnych

Przeróbka surowców mineralnych

INŻYNIERIA MINERALNA

INŻYNIERIA MINERALNA

•

Mineral processing (ang.)

Mineral processing (ang.)

•

Mineralurgia (hiszp.)

Mineralurgia (hiszp.)

•

L’Mineralurgie, preparation (franc.)

L’Mineralurgie, preparation (franc.)

•

Aufbereitung (niem.)

Aufbereitung (niem.)

•

Обогащение полезных

Обогащение полезных

ископаемых

ископаемых

MINERAL ENGINEERING

MINERAL ENGINEERING

(ang.)

(ang.)

•

Minerał użyteczny

Minerał użyteczny

= nośnik substancji, składnika

= nośnik substancji, składnika

użytecznego

użytecznego

składnik użyteczny

składnik użyteczny

= substancja

= substancja

użyteczna (cenny składnik, pierwiastek, metal).

użyteczna (cenny składnik, pierwiastek, metal).

Pojęcie składnika użytecznego bywa rozumiane

Pojęcie składnika użytecznego bywa rozumiane

szerzej jako część użyteczna surowca.

szerzej jako część użyteczna surowca.

•

Minerały nieużyteczne

Minerały nieużyteczne

, skała płonna

, skała płonna

•

Surowiec mineralny, urobek kopalniany, ruda składa

Surowiec mineralny, urobek kopalniany, ruda składa

się z ziarn różnych minerałów o rozmaitej wielkości.

się z ziarn różnych minerałów o rozmaitej wielkości.

Ziarno rudy może stanowić jeden minerał, lub kilka

Ziarno rudy może stanowić jeden minerał, lub kilka

minerałów zrośniętych ze sobą.

minerałów zrośniętych ze sobą.

•

Celem przeróbki kopalin

Celem przeróbki kopalin

(mineralurgii)

(mineralurgii)

jest

jest

oddzielenie poszczególnych minerałów od siebie i

oddzielenie poszczególnych minerałów od siebie i

wydzielenie produktów zawierających w przewadze

wydzielenie produktów zawierających w przewadze

jeden minerał.

jeden minerał.

•

Materiał kierowany (wchodzący) do procesu lub

Materiał kierowany (wchodzący) do procesu lub

operacji przeróbczej nazywamy

operacji przeróbczej nazywamy

nadawą

nadawą

•

Produkt bogaty w jeden minerał (w cenny składnik)

Produkt bogaty w jeden minerał (w cenny składnik)

nazywamy

nazywamy

koncentratem

koncentratem

tego minerału (lub tego

tego minerału (lub tego

składnika)

składnika)

•

Produkt zawierający minerały nieużyteczne

Produkt zawierający minerały nieużyteczne

nazywamy

nazywamy

odpadem lub odpadami

odpadem lub odpadami

.

.

•

Produkt zawierający mieszaninę różnych minerałów,

Produkt zawierający mieszaninę różnych minerałów,

wśród których znajduje się przynajmniej jeden

wśród których znajduje się przynajmniej jeden

minerał użyteczny nazywamy

minerał użyteczny nazywamy

produktem

produktem

pośrednim lub przejściowym

pośrednim lub przejściowym

(półproduktem)

(półproduktem)

•

Koncentrat, odpady i produkt pośredni są końcowymi

Koncentrat, odpady i produkt pośredni są końcowymi

(ostatecznymi) produktami

(ostatecznymi) produktami

operacji przeróbczej

operacji przeróbczej

,

,

produkt przejściowy kieruje się do dalszej przeróbki

produkt przejściowy kieruje się do dalszej przeróbki

NADAWA

Q, 100%, 




100

produkty:

KONCENTRAT,
C, 

ODPADY

T,    

OPERACJ A

Q

– masa nadawy

C

– masa koncentratu

T – masa odpadów



– wychód

koncentratu

, , 

– zawartości

składnika
użyt.

, 

– uzyski składnika

Operacje przeróbcze

Operacje przeróbcze

- zespół określonych

- zespół określonych

czynności wykonywanych na przerabianym

czynności wykonywanych na przerabianym

materiale. W każdej operacji wyróżnia się dwa

materiale. W każdej operacji wyróżnia się dwa

rodzaje strumieni materiału: wejściowy

rodzaje strumieni materiału: wejściowy

(nadawa) i wyjściowe (produkty operacji

(nadawa) i wyjściowe (produkty operacji

przeróbczej)

przeróbczej)

System przeróbczy

System przeróbczy

(system operacji = układ

(system operacji = układ

technologiczny, schemat przeróbczy) - zespół

technologiczny, schemat przeróbczy) - zespół

powiązanych ze sobą pojedynczych operacji

powiązanych ze sobą pojedynczych operacji

przeróbczych

przeróbczych

Przeróbki kopaliny (surowca mineralnego)

Przeróbki kopaliny (surowca mineralnego)

dokonuje się w wyniku wielu różnych operacji

dokonuje się w wyniku wielu różnych operacji

przeróbczych, które podzielono na

przeróbczych, które podzielono na

jakościowe

jakościowe

i ilościowe

i ilościowe

Opreracje jakościowe

Opreracje jakościowe

- w wyniku których

- w wyniku których

następuje zmiana struktury ziarnowej lub

następuje zmiana struktury ziarnowej lub

mineralnej materiału:

mineralnej materiału:

–

rozdrabianie

rozdrabianie

(pomniejszanie wymiarów ziarn)

(pomniejszanie wymiarów ziarn)

–

uwalnianie minerału

uwalnianie minerału

(wyswobodzanie

(wyswobodzanie

wyróżnionego minerału z masy skalnej, zwykle

wyróżnionego minerału z masy skalnej, zwykle

przez rozdrabnianie)

przez rozdrabnianie)

–

klasyfikacja

klasyfikacja

(wydzielanie ziarn o określonych

(wydzielanie ziarn o określonych

rozmiarach)

rozmiarach)

–

wzbogacanie

wzbogacanie

(zwiększenie lub zmniejszenie

(zwiększenie lub zmniejszenie

udziału wyróżnionego minerału lub składnika w

udziału wyróżnionego minerału lub składnika w

produkcie operacji)

produkcie operacji)

–

mieszanie

mieszanie

- operacja odwrotna do klasyfikacji lub

- operacja odwrotna do klasyfikacji lub

do wzbogacania

do wzbogacania

Operacje jakościowe dzielimy na

Operacje jakościowe dzielimy na

operacje główne

operacje główne

-

-

w wyniku których powstają

w wyniku których powstają

końcowe (handlowe) produkty systemu

końcowe (handlowe) produkty systemu

przeróbczego. Są to produkty o silnie

przeróbczego. Są to produkty o silnie

zróżnicowanych właściwościach, np.

zróżnicowanych właściwościach, np.

granulacjach, gęstościach, własnościach

granulacjach, gęstościach, własnościach

magnetycznych, fizykochemicznych,

magnetycznych, fizykochemicznych,

chemicznych

chemicznych

przygotowawcze

przygotowawcze

-

-

poprzedzające operację główne.

poprzedzające operację główne.

Co nazwiemy operacją przygotowawczą zależy

Co nazwiemy operacją przygotowawczą zależy

od rodzaju surowca i związanego z jego

od rodzaju surowca i związanego z jego

przeróbką systemu operacji

przeróbką systemu operacji

uzupełniające

uzupełniające

-

-

stosowane do poprawienia jakości

stosowane do poprawienia jakości

produktu finalnego np. odwadnianie,

produktu finalnego np. odwadnianie,

formowanie itp.

formowanie itp.

Badania

Badania

geologic

geologic

zne

zne

Górnict

Górnict

wo

wo

Mineralur

Mineralur

gia

gia

(przeróbk

(przeróbk

a kopalin)

a kopalin)

Surowce pierwotne

Surowce pierwotne

i wtórne (odpady

i wtórne (odpady

mineralne)

mineralne)

Hutnictw

Hutnictw

o

o

Materiały

Materiały

budowlan

budowlan

e

e

i

i

ceramiczn

ceramiczn

e

e

Energety

Energety

ka

ka

Chemia

Chemia

Inne

Inne

przemysł

przemysł

y

y

Procesy

Procesy

przeróbki

przeróbki

kopalin

kopalin

Surowce

Surowce

pierwotne

pierwotne

i wtórne (odpady

i wtórne (odpady

mineralne)

mineralne)

Hutnictw

Hutnictw

o

o

imetalur

imetalur

gia

gia

Przem.

Przem.

mat.

mat.

budowlan

budowlan

ych

ych

i

i

ceramiczn

ceramiczn

.

.

Energety

Energety

ka

ka

cieplna

cieplna

Przemysł

Przemysł

chemiczn

chemiczn

y

y

Produkty

Produkty

handlowe

handlowe

Koncentra

Koncentra

ty metali,

ty metali,

mat.

mat.

ogniotrwał

ogniotrwał

e, topniki

e, topniki

Oczyszczo

Oczyszczo

ne paliwa

ne paliwa

(konc.

(konc.

węgla

węgla

kam.)

kam.)

Kruszywa

Kruszywa

określ.

określ.

granul.

granul.

prod.

prod.

ilaste,itp

ilaste,itp

Konc.

Konc.

fosforytowe

fosforytowe

, solne, itp

, solne, itp

NADAWA

klarowanie wód

odwadnianie

Zakład przeróbki

kopalin

produkty handlowe

woda obiegowa

parowanie

i inne straty

wody

uzupełnienia wody świerzej

staw osadowy

(składowisko odpadów)

odpady przeróbcze

obwałowanie

System przeróbczy (ogólny schemat obiegu

System przeróbczy (ogólny schemat obiegu

produktów i wody w zakładach przeróbczych)

produktów i wody w zakładach przeróbczych)

odpady flotacyjne do zbiornika terenowego

zawiesina koncentratu flotacyjnego

suszarnia
termiczna rurowa

prasa filtracyjna

do huty

osadnik promieniowy

gaz opałowy

filtrat

wzbogacanie

sklarowana

woda

NADAWA

woda obiegowa

System przeróbczy (schemat maszynowy zakładu

System przeróbczy (schemat maszynowy zakładu

przeróbczego

przeróbczego

1

m 10m 100m 1000m 1cm 10cm

1

10

100

1 000

10 000

100 000

Wielkość ziarna,

m

Separatory strumieniowo-zwojowe

Płuczki strumieniowe, stożki Reicherta

Stoły powietrzne

(węgiel)

(rudy)

Stoły szlamowe

Stoły koncentracyjne

węgiel

Hydrocyklony

(węgiel)

Separator Bartles-Mozley

Sep. Tasmowy Bartles

Flotacja

(węgiel)

Floculacja selektywna

Mokra separacja magnetyczna LI

Mokra separacja magnetyczna HI (wysokie natężenie)

Sucha separacja magnetyczna LI

Separacja elektryczna

Wychwytywanie

Osadazarki

wêgiel

os.

promieniowe

Sortowanie (przebieranie)

Rospuszczalność

Hydrocyklony

Separatory głębokie Separatory płytkie

Przewodnictwo elektrycz.

Gęstość i wielkość ziarn

podatność magnetyczna

własności powierzchniowe

Kolor, postać

Gęstość (ciecze ciężkie)

Wielkość ziarn

Mokre Przesiewanie Suche

Klasyfikacja hydrauliczna

Do rozdziału minerałów (składników

Do rozdziału minerałów (składników

skał) w procesach przeróbczych

skał) w procesach przeróbczych

wykorzystujemy właściwości fizyczne i

wykorzystujemy właściwości fizyczne i

chemiczne

chemiczne

Właściwości fizyczne wykorzystywane w

Właściwości fizyczne wykorzystywane w

procesach przeróbczych

procesach przeróbczych

:

:



kolor

kolor



rozmiar ziarn lub minerałów

rozmiar ziarn lub minerałów



gęstość minerałów

gęstość minerałów



właściwości magnetyczne

właściwości magnetyczne



przewodnictwo elektryczne

przewodnictwo elektryczne



fizykochemiczne właściwości

fizykochemiczne właściwości

powierzchniowe

powierzchniowe

1

m 10m 100m 1000m 1cm 10cm

1

10

100

1 000

10 000

100 000

Particle size,

 m

Spirals

Cone (Reichert, pinched sluices)

Air tables

(coal)

(ores)

Slime tables

Wet tables

coal

Hydrocyclones

(coal)

Bartles-Mozley

Bartles crossbelt

Froth flotation

(coal)

Selective flocculation

Wet magnetic separators

Wet high intensity magnetic separators

Dry magnetic separators

Electrostatic

Cobbing

J igs

coal

Circular jigs

Sorting

Solubility

Hydrocyclones

Cones

Heavy media

Drums

electrical conductivity

wettability

Density & size

magnetic susceptibility
wettability

surface wettability

Color, appearance

Density (heavy media)

Wet screens

Dry screens

Wet classifier

Size

Procesy przetwarzania i wykorzystania

Procesy przetwarzania i wykorzystania

kopalin są w pewnym sensie

kopalin są w pewnym sensie

naśladowaniem procesów zachodzących

naśladowaniem procesów zachodzących

w przyrodzie.

w przyrodzie.

Przykład:

Przykład:

Produktem procesów wietrzenia skał

Produktem procesów wietrzenia skał

(naturalny proces przeróbczy) są

(naturalny proces przeróbczy) są

surowce okruchowe np. kruszywa

surowce okruchowe np. kruszywa

naturalne szeroko wykorzystywane (po

naturalne szeroko wykorzystywane (po

wydobyciu i przeróbce ) w budownictwie

wydobyciu i przeróbce ) w budownictwie

i jako źródło cennych pierwiastków

i jako źródło cennych pierwiastków

SKAŁY

MAGMOWE

,

OSADOWE

,

METAMORFICZNE

transport, dalsza

dezintegracja

wietrzenie chemiczne i

dezintegracja, deluwium

produkty rozkładu minerałów

mało odpornych chemicznie,

minerały ilaste

produkty rozkładu

minerałów średnio

odpornych, osady

drobnoziarniste, muły

transport (klasyfikacja w

aluwium), depozycja

górny bieg rzek

przewaga żwirów

dolny bieg rzek, delty

morskie przewaga piasków

wietrzenie

chemiczne,

eluwium

przesiewanie

żwiry

przesiewanie

żwirki

klasyfikacja

hydrauliczna

piaski

płukane

mułki i piaski
drobnoziarniste

wzbogacanie grawitacyjne

muły

koncentrat

złota

odmyte piaski
drobnoziarniste

koncentrat

minerałów ciężkich

Górnictwo surowców

okruchowych

materiał najbardziej odporny chemicznie i

materiał najbardziej odporny chemicznie i

mechanicznie

mechanicznie

(surowce okruchowe)

(surowce okruchowe)

LA

BO

RA

TO

RIU

M

LA

BO

RA

TO

RIU

M

PR

ZY

RO

DY:

ro

zdr

abn

ian

ie

PR

ZY

RO

DY:

ro

zdr

abn

ian

ie

i u

wa

lnia

nie

m

ine

rałó

w

i u

wa

lnia

nie

m

ine

rałó

w

siła

m

i n

atu

ry

siła

m

i n

atu

ry

nat

ura

lne

pr

oce

sy

nat

ura

lne

pr

oce

sy

uw

oln

iły z

pie

rw

otn

ej

uw

oln

iły z

pie

rw

otn

ej

m

ate

rii m

ine

rały

m

ate

rii m

ine

rały

naj

bar

dzie

j od

por

ne

naj

bar

dzie

j od

por

ne

sta

nd

ard

ow

e

sta

nd

ard

ow

e

pro

ces

y

pro

ces

y

tec

hn

olo

gic

zn

e

tec

hn

olo

gic

zn

e

pro

ces

y te

ch

no

log

icz

ne

pro

ces

y te

ch

no

log

icz

ne

zaa

wa

nso

wa

ne

zaa

wa

nso

wa

ne

(ko

m

ple

kso

we

(ko

m

ple

kso

we

wy

ko

rzy

sta

nie

)

wy

ko

rzy

sta

nie

)

Procesy górnicze

Procesy górnicze

, a głównie ich finał, czyli

, a głównie ich finał, czyli

procesy przeróbki surowców mineralnych,

procesy przeróbki surowców mineralnych,

są kontynuacją oraz częściowo

są kontynuacją oraz częściowo

naśladowaniem procesów geologicznych

naśladowaniem procesów geologicznych

zachodzących w przyrodzie. Zatem

zachodzących w przyrodzie. Zatem

procesy górniczo-przeróbcze są też

procesy górniczo-przeróbcze są też

częścią PRZYRODY, i choć stanowią

częścią PRZYRODY, i choć stanowią

ingerencję w tą PRZYRODĘ muszą być

ingerencję w tą PRZYRODĘ muszą być

zgodne z jej prawami.

zgodne z jej prawami.

Naszym celem jest poznanie tych

Naszym celem jest poznanie tych

praw i edukacja społeczeństwa jak

praw i edukacja społeczeństwa jak

zgodnie żyć z nimi i chronić to nasze

zgodnie żyć z nimi i chronić to nasze

wspólne dobro jakim jest Przyroda

wspólne dobro jakim jest Przyroda