1. Лазер сәулесі не үшін қолданылады?
2. Қандай кендерді байыту үшін фотометриялық сепарациялау пайдаланылады?
3. Минералдардың қандай қасиеттеріне рентгенолюминесценттік сепарация негізделген?
4. Люминесценция құбылысы кезінде жүретін процестін түрлері?
5. Сәуленің интенсивтілігі қандай шамалармен байланысты?
6. Ренгенолюминесценттік сепарациялық жұмыс істеу принципі?
7. Термоадгезионды байыту әдісінде минерал түйіршіктерінің қандай қабілеттігі пайдаланады?
8. Жылу сәулелердің не үшін пайдаланады?
9. Қандай минералдар термоадгезионды сепарация пайдаланылады?
10. Термоадгезионның жұмыс істеу принципі?
11. Декрипитация дегеніміз не?
Аралық аттестауға арналған сұрақтар
1. Декрипитация қандай операциялардан тұрады?
2. Қандай минералдарды байыту үшін декрипитация қолданылады?
3. Декрипитация жұмыс істеу принципі?
4. Үйкелуі мен пішініне байланысты байыту қандай минералдарға қолданылады?
5. Үйкеліс коэффициент дегеніміз не?
6. Үйкеліс коэффициент қандай шамамен анықталады?
7. Сепараторлардың түрлері үйкелуі байыту кезінде қолданылатын?
8. Жазықты, ленталы сепараторлардың құрылысы қандай?
9. Кенді серпімділігі бойынша байыту дегеніміз не?
10. Кенді серпімділігі бойынша байыту кезінде қолданылатын аппараттар?
11. Радиометриялық сепарация дегеніміз не?
Курстың саясаты және тәртібі
«Арнаулы және қиылысты байыту әдістері» пәнің оқу барысында келесі ережелерді сақтауыңызды өтінемін:
1. Сабаққа кешікпеуің ізді.
2. Белгілі себептерсіз сабақты босатпауыңызды, ауырып қалған жағдайда анықтама, ал басқа жағдайларда түсініктеме беруіңізді сұраймын.
3. Студент міндетіне сабақтың барлық түріне қатысу жатады.
4. Оқу процесінің күнтізбесіне сай барлық бақылау түрлерін тапсыруыңызды.
5. Босатқан практикалық және лабораториялық сабақтарыңызды оқытушы көрсеткен уақытта өтеуіңізді.
6. Босатқан дәріс сабақтарын (себептеріне қарамай) өтпеген тақырыбыңыз бойынша реферат ретінде өтеуіңізді.
7. Оқу процесіне белсенді қатысуыңызды.
8. Топтас тарыңызға және оқытушыларға төзімді, ашық, жақсы қасиетті болуыңызды
Олға берілетін активті материалдар Мазмұны
Курстың тақырыптық жоспары
Сабақтық түрлеріне қарай сағаттардың бөлінуі
| № | Тақырып аттары | Академиялық сағаттар саны | |||||
| Дәріс | Тәжірибелік сабақтар | Зертханалық жұмыстар | СӨЖ | СОӨЖ | |||
| аудитор. | кеңселік | ||||||
| Кіріспе. | |||||||
| Магниттік байыту әдісі негізі. Магниттік байыту әдісінде қолданатын аппараттардың түрлері | |||||||
| Электрлі байыту әдісінің негізі. Электрлі байыту әдісінде қолданатын аппараттардың түрлері | |||||||
| Арнаулы байыту әдісінің негізі. Кенді талдау | |||||||
| Фотометриялық сепарациялау. Рентгеноалюминесце-нттік сепарация | |||||||
| Декрипитация. Радиометриялық сепарациялау | |||||||
| Алтын кендерін үйінді түрде еріту әдісімен байыту. | |||||||
| Ерітіндіден алтынды бөліп алу. | |||||||
| Барлығы |
Дәрістер конспектілері
Дәріс. Кіріспе.
Адамзатқа қажетті металдар және бағалы заттар кен немесе пайдалы қазбалардан алынады. Олардың құрамына бір немесе бірнеше бағалы минералдар және көптеген тау жыныс минералдары кіреді. Пайдалы қазбалар жер қойнынан қатты (кен, көмір, торф), сұйық (мұнай) және газ (табиғи газдар) түрінде алынады.
Минералдар деп бір элементтен не бірнеше элементтерден тұратын химиялық қосылыстар аталады. Бір элементтерден тұратын минералдарға мысалы, алтын, күміс, платина, басқа асыл металдар, күкірт, алмаз, графит жатады. Минералдардың көпшілігі құрамына екі не одан көп элементтер кіретін анорганикалық химиялық қосылыстар. Жер қойнынан табылған минералдар саны қазір үш мыңнан асты. Оларды химиялық құрамына қарай үлкен екі топқа бөлуге болады: күкіртті және тотықты минералдар.
Күкіртті минералдарға мысалы: галенит (PbS), сфалерит (ZnS2), пирит (CuFeS2), халькозин (Cu2S), молибденит (MoSe) киноварь және басқалары жатады. Тотықты минералдар бірнеше топқа бөлінеді: қарапайым тотықтар, силикаттар, алюмосиликаттар, карбонаттар, фосфаттар, сульфаттар және басқалары.
Қарапайым тотықтарға куприт (CuO), касситерит (SnO2), кварц (SiO2), рутил (TiO2), ильменит (FeTi03) және басқалары жатады.
Карбонаттар құрамына көмір қышқылы кіретін церуссит (PbCO3), малахит (CuCO3Cu(OH)2), азурит (Cu3(CO)2(OH)2), смитсонит (ZnCO3), сидерит (FeCO3), кальцит (CaCO3) және басқалары жатады. Элементтердің күкірт қышқылымен әрекеттесуінен сульфаттар пайда болады. Мысалы, барит (BaSO4), англезит (PbSO4), ангидрит (CaSO4) және т.б.
Силикатты минералдарға жататындардың жер қыртысында ең көп тарағандары дала шпаттары және кварц. Бұлар тау жыныстарының негізін құрайды. Олардың ішінде құрамына бағалы элементтер кіретін хризоколла (CuSiO3H2O), циркон (ZrSiO4) және тағы басқалары кіреді.
Алюмосиликаттарға тау жынысын құрайтын көптеген минерал топтары, олармен қатар бағалы минералдар сподумен (LiAl(SiO3)2) және берилл 
жатады. Егер табиғи минералды заттардан техниканың қазіргі даму сатысында бағалы заттарды бөліп алып, халық шаруашылығында өнімді пайдалануға болса онда оларды пайдалы қазбалар деп атаймыз.
Кен деп оның құрамынан бір не бірнеше бағалы элементтерді тиімді түрде бөліп алуға жарайтын пайдалы қазбаларды атаймыз. Демек, кен көптеген минералдардан тұрады. Олардың кейбірінің құрамында бағалы элементтер болса, көпшілігі тау жынысына жатады. Кендер құрамындарына және қасиеттеріне қарай көптеген топтарға бөлінеді. Мысалы, құрамында қандай металдар болуына байланысты т ү с т і, қ а р а, а с ы л, р ад и о а к т и в т і, с и р е к к е з д е с е т і н металдар кендері болып бөлінеді. Бағалы заттардың қандай минералдар түрінде кездесуіне байланысты кендер к ү к і р т т і, т о т ы қ т ы және а р а л а с кендер деп аталады. Құрамындағы металдардың санына байланысты бір металды не көп металды болып бөлінеді. Әдетте, кендердің көпшілігі көп металды болып кездеседі. Металл мөлшерінің аз не көп болуына байланысты кендер б а й, к е д е й және ө т е к е д е й болып бөлінеді. Бірақ оларды былай бөлу тек шартты ұғым. Мысалы, молибден кенінде оның мөлшері 0,1-0,2 % болса ол бай кенге жатады, ал мырыш не қорғасын кендерінде олардың мөлшері жоғарыдағыдай болса олар өте кедей деп есептеледі.
Кендердің барлық түрінің құрамына кіретін пайдалы минералдардың түйіршіктерінің ірілігіне қарай бірнеше түрге бөлінеді. Егер түйіршіктер ірілігі 20 миллиметрден кем болмаса өте ірі сеппелі, 2-20 мм болса – ірі сеппелі, 0,2-2 мм болса – ұсақ сеппелі 0,2-0,02 мм болса майда сеппелі, ал 0,02 мм кем болса өте майда сеппелі кенге жатады. Мұндай кендерде метал (минерал) мөлшері әдетте аз болады. Мысалы, 10-20%-тен аспайды. Бұлармен қатар кей кендердің негізгі пайдалы минералдардан тұрады да, тау жыныстары аз кездеседі. Бұлар т ұ т а с кендер деп аталады.
Кендердің сеппелі не тұтас түрде болуы оларды байытуда өте маңызды роль атқарады. Құрамындағы бағалы заттардың қасиеттеріне қарай кендер металды және металсыз кендерге бөлінеді. Металды кендердің құрамына металды қасиеті бар элементтер кірсе, металсыз кендердің құрамына металдық қасиеті жоқ элементтер кіреді, мысалы, фосфор, күкірт, графит, алмаз, фтор және т.б. Кен орындары жаратылысына қарай т ү п к і және ш а ш ы р а н д ы түрге бөлінеді. Түпкі кен орындары алғашқы жаратылған орнында, бұзылмаған қалыпта, жер қойнында қоршаған тау жыныстарымен бір тұтас біріккен түрде және белгілі бір тереңдікте орналасады. Шашыранды кен орындары түпкі кен орындарының жер бетіне шыға орналасу салдарынан бұзылып, ұсақталуынан пайда болады. Бұл кендерде минералдар көптеген физикалық және химиялық өзгерістерге түсіп, қасиеттері көп өзгереді. Сонымен қатар, минералдар (құнды және тау жыныс минералдары) бір бірінен ажырасқан түрде болады. Осыған байланысты шашыранды кендерді өңдегенде оларды алдын ала ұсақтаудың қажеті жоқ.
Қазіргі кезде жер қойынан алынатын барлық кен түрлерінен халық шаруашылығының белгілі бір салаларында қолдануға болатын бағалы зат алу үшін кендер алдын ала байытылады. Оның қажетін түсіну үшін қысқаша кеннен таза металдың қалай алынатынын қарастырайық. Кенде барлық дерлік металдар минералдар түрінде кездеседі. Кен құрамынан бөлу үшін металлургиялық процестермен өңделеді. Олар минералды балқыту (жылу энергиясымен), не еріту (химиялық энергиямен) арқылы минерал құрамына кіретін элементтерді бір бірінен ажыратуға негізделген. Қазіргі кезде халық шаруашылығында пайдаланылатын кендерде, әсіресе, түсті және сирек кездесетін металдар кендерінде, металл мөлшері өте аз. Әдетте 4-6%-тен аспайды. Мысалы, қорғасын кенін алайық. Қазір орта есеппен кенде оның мөлшері 1%. Ол көбінде галенит (PbS) түрінде кездеседі. Сонда кенде галенит мөлшері 1,2%. Демек, кеннің 98%-ті тау жыныс минералдарынан тұрады. Осындай кеннен қорғасын алу үшін тікелей металлургиялық процеспен өңделсе, пайдаланылатын энергия тек галенитті балқытуға ғана емес, сонымен бірге кендегі бүкіл тау жыныстарын балқытуға да шығындалады. Онымен бірге түскен кеннің көлеміне сай металлургиялық пеш және басқа аспаптар қажет. Кенді бұлай өңдеу өте тиімсіз. Шығарылатын шығынның көбі керексіз тау жыныстарын қорытуға жұмсалар еді. Кенді тікелей металлургиялық не химиялық жолмен өңдеу тек оның құрамындағы бағалы заттың мөлшері өте жоғары болғанда ғана мүмкін. Қазіргі кезде осылай тек жоғары сортты темір кендерінің кейбір түрлері (60-70% темір болса) ғана өңделеді. Осы келтірілген жәйларға байланысты 19 ғасырдың екінші жартысында кен байыту процестері дамый бастады. Демек, оған дейінгі уақытта металдар тек бай кендерді тікелей металлургиялық әдістермен өңдеу арқылы алынып келген. Кендерді байыту әдістерімен өңдегенде бағалы минералдар тау жыныс минералдарынан бөлініп алынады. Егер бір металды кен байытылса одан екі өнім алынады. Біріншісінің негізі бағалы минералдан тұрады. Оны к о н ц е н т р а т деп атайды. Екінші өнімнің негізгі құрамы тау жыныс минералдарынан тұрады. Оны қ а л д ы қ деп атайды. Концентратта металдың проценттік үлесі кендегі үлеспен салыстырғанда ондаған не жүздеген есе артады. Егер кенде бірнеше бағалы минералдар болса, байыту процесінде оларды тек тау жыныс минералдарынан ғана емес, сонымен бірге, өз ара бір бірінен бөлініп алынады. Демек, кеннен бірнеше концентраттар алынады. Концентраттар құрамындағы басты металл атымен аталады. Концентраттардың құрамы белгілі бір талаптарға сай келуі керек. Соған байланысты, әр металдың концентраты бірнеше сорт түрінде алынады. Себебі кендердің қасиетіне байланысты, олардың барлығынан тек бір ғана сортты концентрат алынуы мүмкін емес. Мысалы, ГОСТ бойынша қорғасын концентраты 8 сортқа бөлінеді. Ең жоғарғы сортында (КСО) қорғасынның үлесі 73%-тен кем емес, ал онда мырыштың үлесі 2%-тен, мыстың үлесі-1,5%-тен аспауы керек. Ал оның ең төменгі сортында (КС7) қорғасынның үлесі -40%-тен кем емес, мырыш 13%-тен және мыс 6%-тен артпауы керек. Сол сияқты, молибден концентратында молибден 45-50% болуы керек. Міне, байыту арқылы алынған концентраттарда металл үлесі ондаған не жүздеген есе артады. Соның нәтижесінде оларды металлургиялық қорытқанда шығарылатын шығын көлемі өте азаяды. Екіншіден, егер байыту процестері қолданылмағанда жер қойнынан тек бай кендерді ғана тауып пайдалануға болар еді. Ал ондай кен көздері қазір сирек кездеседі. Демек, өндірістік қоры өте аз болған болар еді. Үшіншіден, кен орнынан тек металға бай бірақ көлемі аз учаскеден кен қазып алу үшін ірі қуатты машиналарды қолдану мүмкіндігі болмай, тек қол еңбегі ғана жұмсалар еді. Оның өзі кен қазып алу өнімділігін өте төмендетер еді.
Төртіншіден, егер кенде бірнеше металл болса, ол кен байытылмай металлургиялық зауытқа түссе, онда негізінде тек басты металл ғана алынады, ал басқалары іс жүзінде алынбайды. Демек, кен комплексті пайдаланылмайды. Неғұрлым кеннен көп зат және толығырақ бөлінсе оның өзіндік құны төмендейді. Демек, жұмсалған шығын толық қайтарылып қана қоймай, үлкен пайда түсіреді. Бесіншіден, байытуды қолданудың нәтижелерінде кен шығатын орыннан (шахта, карьер) металлургиялық зауыттарға тек концентраттар ғана тасылады, ал қалдық сол орнында (байыту фабрикасы салынған рудникте) қалып қояды. Демек, тасымалдау шығыны көп азаяды. Осы келтірілген жайлардан кен байытудың халық шаруашылығын дамытуда үлкен маңыз атқаратынын анық байқауға болады. Сонымен, байыту деп кен құрамындағы минералдарды бірінен бірін бөліп, оларды тиімді пайдалануды атаймыз.
Минералдарды бір бірінен бөлу олардың әртүрлі қасиеттерінің арасындағы айырмашылықтарына негізделген. Минералдардың барлық қасиеттері екі топқа бөлінеді: физикалық және физика-химиялық қасиеттер. Физикалық қасиеттерге жататындар: тығыздылық, магнит телуі, тоқ өткізгіштік, түс, жылтыр лық, радиоактивтілік, үйкеліс күші және т.б. Физика-химиялық қасиеттер минерал құрамына кіретін әртүрлі элементтердің өзара байланыс түріне және кристалды тордың структурасына байланысты өзгеріп отырады. Соның нәтижесінде минерал бетінің сумен әрекеттесуі әртүрлі дәрежеде болады. Минералды бөлуде олардың бетінің сулану қасиеті кең түрде пайдаланылады. Аталған қасиеттерге сай дамыған байыту әдістері мынадай топтарға бөлінеді: гравитациялық, флотациялық, магнитті, электрлі, қолмен сұрыптау және механикалық сұрыптау, радиоактивті сұрыптау әдістері. Г р а в и т а ц и я л ы қ байыту әдісі минералдардың тығыздығының арасындағы айырмашылыққа негізделген. Мысалы, тығыздықтары әртүрлі, бірақ көлемдері бірдей екі минерал түйіршіктерінің суда бату не ауада құлау жылдамдықтары тең болмауы нәтижесінде олардың қозғалыс траекториялары өзгереді де, әртүрлі бағытта жылжып бөлінеді. Гравитациялық әдіс ірі сеппелі кен түрлерін байытуда жиі қолданылады. Бұл әдіс жабайы түрде көне замандардан бері қолданылып келе жатқан әдіс. Ф л о т а ц и я әдісі минерал түйіршік беттерінің сулануының әр түрлігіне негізделген. Егер беті нашар суланатын минерал түйіршігі су ішінде ауа көпіршігімен соқтығысса ол оған жабысады да, су бетіне бірге қалқып шығады, ал жақсы суланатын түйіршіктер ауа көпіршігіне жабыспайды да, су ішінде қалып қояды.
Флотация әдісінің басқа әдістермен салыстырғандағы ерекшелігі сол, майда сеппелі не өте майда сеппелі кендер тек осы әдіспен ғана байытылады. Мысалы, түсті металдар кендері тек майда сеппелі болып кездеседі. Олай болса, бұл кендерді байытуда флотация әдісінің маңызы зор. Бұл әдіспен басқада көптеген кендердің майда сеппелі түрлері байытылады. Минералдардың сулануындағы табиғи айырмашылық оларды толық бөлуге әдетте жетіспейді. Сондықтан айырмашылық дәрежесін арттыру үшін көптеген химиялық заттар қолданылады. Олар флотореагенттер деп аталады. М а г н и т т і байыту әдісі құрамында магнитті қасиеті бар минералдар кездесетін кендерді байытуға қолданылады. Мұндай кендерге темір, марганец және тағы кейбір кен түрлері жатады. Минерал түйіршіктері не кесектері арнаулы аспапта магнит өрісінен өтеді. Магнитті минерал магнитті полюске тартылады да, ал магнитсіз түйіршіктер қозғалыс бағытын өзгертпейді. Сөйтіп олардың жолы айрылады.
Э л е к т р л і байыту әдісі минералдардың ток өткізу қасиетіне негізделген. Электр өрісіне ток өткізгіштігіне және бет зарядіне қарай минералдар әр түрлі бағытта қозғалып бөлінеді. Минералдардың түрлеріне және жылтырлығына негізделген әдістерді қ о л м е н және м е х а н и к а л ы қ сұрыптау әдістері деп атайды. Р а д и о м е т р и я л ы қ сұрыптау минералдардың радиоактивті қасиеттерінің ара айырмашылығына негізделген. Ү й к е л і с күшке негізделген байытуда минералдардың жазық бет үстінде қозғалғанда үйкеліс коэффициенттері айырмашылықтары пайдаланылады. Х и м и я л ы қ және б а к т е р и я л д ы байыту минералдардың қышқыл ортада және бактериялар көмегімен еру қасиеттерінің ара айырмашылығына негізделген.
Көптеген кен түрлері байытуда тек бірғана байыту әдісі емес екі кейде тіпті үш байыту байытуда әдістері қатар қолданылады. Тек сонда ғана кен құрамынан бағалы заттар толығырақ бөлініп алынады. Кейбір байыту әдістерін жүргізгенде әр түрлері аппараттар қолданылады. Оларда байыту әдісінің негізі сақталғанмен минералдарды бөлінуі әртүрлі процестер арқылы іске асады. Мысалы, гравитациялық әдіспен байытқанда отсадка процесі, жинағыш столда байыту, шлюзде байыту, ауыр ортада байыту, винтті бөлгіште байыту процестері қолданылады. Байыту процестерін жүргізгенде бірден дайын концентрат және қалдық алу қиын. Процесс бірінші кезеңінен өткенде кеннен сапасы қойылған талапқа жеткіліксіз концентрат алынады. Оның сапасын қажетті деңгейге жеткізу үшін бірнеше реттеп тазалау керек. Демек, ақырғы өнімдер (концентрат, қалдық тек бірнеше о п е р а ц и я л а р д а н) өткенде ғана алынады. Яғни, байыту әдісі әртүрлі процестер арқылы жүргізілуі мүмкін, ал процесс бірнеше операциядан тұрады. Мысалы, флотация әдісін қолданғанда кен алдымен негізгі флотация операциясынан өтеді. Одан алынған сапасыз концентрат тазалау операцияларынан өтуі қажет. Кен байытудың қандай болса да әдістерін не процестерін қолданғанда минералдарды бір бірінен бөліп алу тек алдын ала бір шарт орындалса ғана іске асады: кен құрамындағы минералдар өз ара ажыратылған күйде болулары керек. Ол үшін кен кесектері ұсатылады және ұнтақталады. Қандай ұсақтық не ұнтақтыққа жеткізу керек екендігі кен кесегіндегі бағалы минералдардың түйіршіктерінің ірілі-ұсақты мөлшеріне байланысты. Мысалы, кейде байыту алдында кенді 1-10 миллиметрге дейін ұсақтау жетсе, кейде 0,1-0,2 миллиметрге дейін ұнтақтау керек. Мұндай кендерге ұсақ (майда) сеппелі кендер жатады. Ұсақтау және ұнтақтау процестерін қолданғанда олармен бірге көмекші процестер ретінде елеу және жіктеу (классификациялау) қолданылады. Осы аты аталған процестер жалпы д а й ы н д а у процестері деп аталады. Дайындау процестерінен кейін басталған байыту процестері негізінде су ішінде жүргізіледі. Қолданылған су ақырында алынған өнімдермен бірге шығады. Сондықтан суды ол өнімдерден бөліп алу қажет. Ол үшін дренаж қойылды ру, сүзу және құрғату процестері қолданылады. Олардың барлығын с у с ы з д а н д ы р у не болмаса к ө м е к ш і процестер деп атайды. Сусыздандыру үшін қай процесті қолдану керектігі су ішіндегі қатты зат түйіршіктерінің ірілік-ұсақтығына байланысты.
Әдебиет: 1 – нег. [3-15]
Бақылау сұрақтары:
1. Пайдалы қазындылардың адам қоғамының дамуындағы маңызы
2. Минералдар және кен дегеніміз не?
3. Сульфидті және тотықты минералдардың айырмашылығын ата?
4. Бос жыныс минералдарының негізі қандай элементтерден тұрады?
5. Кеннің түрлері ата?
6. Кеннің сепкілдігі нені көрсетеді?
7. Кенді байытудың қажеті неде?
8. Кен, концентрат және қалдық айырмашылықтарын ата?
