1

2

1. Цели освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Обогащение полезных ископаемых»

является формирование у студентов представления о будущей профессии,

получение базовых знаний об основных принципах обогащения и переработки добываемых полезных ископаемых.

Дисциплина «Обогащение полезных ископаемых» формирует теоретические знания, практические навыки, вырабатывает компетенции, которые дают возможность выполнять следующие виды профессиональной деятельности: производственно-технологическую; проектную; научноисследовательскую; организационно-управленческую.

В области производственно-технологической деятельности целью дисциплины является научить студента организовывать и производить работы по обогащению полезных ископаемых в соответствии с действующими требованиями нормативно-технической документации и стандартов.

Для выполнения специалистами проектной деятельности дисциплина дает основу грамотного подхода к разработке технологии, обоснованию технической, экологической безопасности и экономической эффективности работ.

Для научно-исследовательской деятельности знание дисциплины «Обогащение полезных ископаемых» позволяет обоснованно подходить к выполнению экспериментальных и лабораторных исследований, подготовке технических отчетов.

Для ведения организационно-управленческой деятельности дисциплина учит умению проводить технико-экономический анализ с обоснованием принимаемых решений.

2. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Обогащение полезных ископаемых» относится к базовой части профессионального цикла С.3 и опирается на знания, полученные при изучении дисциплин согласно таблице.

Название дисциплины Разделы Физика Свойства твердого тела, свойства кристаллов, физические свойства воды Химия Основные понятия и законы химии. Химические системы. Химическая связь Геология Все разделы Она является дисциплиной, формирующей у студентов общее представление о различных аспектах обогащения и переработки полезных ископаемых. При ее изучении студент знакомится со всем спектром технологических задач обогащения и переработки полезных ископаемых.

3. Компетенции обучающегося Освоение дисциплины направлено на формирование общепрофессиональных компетенций:

(ПК-5) – способность выбирать и (или) разрабатывать обеспечение интегрированных технологических систем переработки твердых полезных ископаемых знать:

1) физические и химические основы, процессы, аппараты и технологии обогащения твердых полезных ископаемых 2) нормативную документацию на проектирование обогатительных работ в промышленности владеть:

1) научной терминологией в области обогащения;

(ПК-9) – способность выбирать технологию производства работ по обогащению полезных ископаемых, составлять необходимую документацию в соответствии с действующими нормативами;

знать:

1) закономерности разделения минералов на основе различия их физических и химических свойств;

2) процессы и технологии переработки и обогащения твердых полезных ископаемых;

владеть:

1) методами эффективной эксплуатации горно-обогатительной техники;

(ПК-25) – способность выбирать и рассчитывать основные технологические параметры эффективного и экологически безопасного производства работ по переработке и обогащению минерального сырья на основе знаний, принципов проектирования технологических схем обогатительного производства и выбора основного и вспомогательного обогатительного оборудования;

знать:

1) принцип действия, устройство и технические характеристики обогатительных машин и аппаратов;

2) основные направления комплексного использования минерального сырья владеть:

1) отраслевыми правилами безопасности 3.1. Матрица соотнесения тем дисциплины и формируемых в них компетенций ПК-5 ПК-9 ПК- Темы, разКоличество знать владеть знать владеть знать владеть делы дисцичасов плины 1 2 1 1 2 1 1 2 Раздел 1 + Раздел 2 + + + + Раздел 3 + + 3.1 8 + 3.1.2 6 + + + 3.1.3 6 + + 3.2. 6 + + + 3.2.1-3.2.2 6 + + Раздел 3.3 3.3.1 6 + + + + + + 3.3.2 8 + + + + + + + 3.3.3 8 + + + + + + + 3.3.4 8 + + + + + 3.3.5 8 + + + + + 3.3.6 8 + + 3.3.7 8 + Раздел 4 + + + + + + + + Раздел 5 + + Раздел 6 + + + + Раздел 7 + + Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц не- Раздел дисциплины, темы лекций и их содержание дели 1.1. Цель и задачи курса, связь с другими дисциплинами. Назначение процессов переработки полезных ископаемых. Взаимосвязь производственных процессов добычи и переработки полезных иско- паемых Продукты обогащения. Показатели качества и требования к продуктам обогащения. Научная терминология в области обогащения. [1,2,3] 2. Физически и химические свойства полезных ископаемых, положенные в основу разделения на разные по качеству продукты Физические и химические свойства полезных ископаемых, использующиеся при разделении сырья в процессах переработки. Классификация углей: промышленная, по крупности, по генетическим и – технологическим параметрам [1,2,3] 2.1 Усреднение полезных ископаемых Значение усреднения при добыче и обогащении полезных ископаемых. [2] 3.Закономерности разделения минералов на основе различия и физических и химических свойств 3.1.1.Гранулометрический состав и способы его определения. Сито- 3 вый анализ. Характеристика крупности [1, 2, 3] 3.1.2. Грохочение. Сущность и назначение процесса разделения по 3.1.3. Классификация. Основы гидравлической классификации. Устройство и принцип действия механических и гидравлических клас- сификаторов. Гидроциклоны [2, 5] 3.2.Прочностные характеристики 3.2.1 Дробление и измельчение. Назначение. Степень и способы дробления. Стадиальность и схемы дробления и измельчения. Машины для дробления: [1, 2, 5] 3.2.2. Мельницы. Эксплуатация дробилок и мельниц, область их 3.3. Процессы и технологии обогащения твердых полезных имкопаемых 3.3.1. Гравитационные процессы обогащения. Основные понятия.

Фракционный анализ угля. Классификация углей по обогатимости 3.3.2. Обогащение в тяжелых средах. Устройство и принцип дейстОбъем в часах Раздел дисциплины, темы лекций и их содержание дели вия тяжелосредных сепараторов и гидроциклонов [1,2] 3.3.3. Обогащение методом «отсадки». Устройство и принцип действия отсадочных машин [1,5] 3.3.4. Обогащение в безнапорном потоке воды, текущем по наклонной плоскости 3.3.5. Флотационные методы обогащения. Физико-химические основы флотационного разделения. Флотационные реагенты. Флота- ционные машины. Технология флотации [1] 3.3.6. Магнитное обогащение. Физические основы магнитного обогащения. Классификация минералов по магнитным свойствам. Магнитные сепараторы, их классификация [1,2].

Электрические методы обогащения. Физические основы обогащения. [1,2].

3.3.7. Специальные и комбинированные методы обогащения.

Сортировка полезных ископаемых. Обогащение на жировых столах.

Радиометрические методы обогащения.

4. Вспомогательные процессы переработки 11 Общие сведения о процессах обезвоживания. Дренирование. Центрифугирование. Сгущение пульпы. Фильтрование. Сушка [1,2] 5.Основные процессы обогащения углей.

Обогащение коксующих углей. Обогащение энергетических углей.

Выбор и расчет основных технологических параметров эффектив- – 12 ного и экологически безопасного обогащения минерального сырья 6. Комплексное использование сырья Комплексное использование руд черных металлов. Комплексное использование углей и продуктов обогащения.

7. Опробование, контроль процессов обогащения Контроль процессов обогащения в соответствии с действующими нормативами. 8.Охрана окружающей среды при переработке полезных ископаемых среду. Источники загрязнения на обогатительных фабриках Пылеулавливание на ОФ. Очистка сточных и оборотных вод на углеобогатительных фабриках. Рекультивация поверхностей [2] ВСЕГО 1 Расчет основных технологических параметров процесса обогащения полезных ископаемых. [1,2,3] Лабораторная работа № 1. Изучение конструкции плоскокачающегося грохота. [2,4] 3.1.2 фективность грохочения.[2,4] 5 Текущий контроль по темам 1, 2, 3.1.1. Защита лабораторной работы № 1. Домашнее задание № 1.

ра разгрузочной щели дробилки на производительность и Лабораторная работа № 3. Изучение конструкции индукционно-роликового магнитного сепаратора. [1,2,3] лянтов и коагулянтов на скорость осаждения угольных Д.З.№1. Решение задач на определение технологических показателей продуктов обогащения угля и руды [1,2,3] Д.З. №3. Основы изображения элементов схем обогащения полезных ископаемых. [1,2,3] Д.З. № 4Составление и анализ схем обогащения полезных Решение задач на определение технологических показателей Изучение теоретического материала. [1,2,3] 3.1. Определение эффективности работы грохота. Построение Изучение теоретического материала. [1,2,3] Основы изображения элементов схем обогащения полезных ископаемых Изучение теоретического материала. [1,2,3] Составление и анализ схем обогащения полезных ископаемых. [1,2,3] 4.4. Распределение трудоемкости изучения дисциплины по видам аудиторной и самостоятельной работы студента 13 Текущий контроль 0. Промежуточный Виды аудиторной учебной работы: Лк – лекции, Лз – лабораторные занятия.

Виды самостоятельной учебной работы (СРС):.Дз – домашнее задание(решение задач,, конспектирование, составление обзора), Лзп – подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов, Форма промежуточной аттестации (ПА): Экз - экзамен 4.5. Контрольная работа (для студентов заочного обучения) Контрольная работа состоит из одного теоретического вопроса и четырех практических заданий. Темы теоретических вопросов отражают содержание тех разделов, которые на лекциях не рассматриваются, но которые предусматриваются для самостоятельного изучения (более полное изучение принципа действия обогатительных машин, применяемых на угольных и рудных обогатительных фабриках).

Практические задания:

1. Решение задач на определение технологических показателей продуктов обогащения угля и руды.

2. Построение характеристик крупности.

3. Основы изображения элементов схем обогащения полезных ископаемых.

4. Составление и анализ схем обогащения.

При изучении тем дисциплины «Основы горного дела (основы обогащения и переработки полезных ископаемых)» используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий читаются лекции, самостоятельная работа студентов подразумевает работу под руководством преподавателей (консультации, помощь в написании реферата и при выполнении домашних заданий) и индивидуальную работу студента в библиотеке или компьютерном классе.

Методы обучения, применяемые при изучении дисциплины, способствуют закреплению и углублению знаний, овладению умениями и получению навыков в области промышленной отрасли. Содержание учебного материала диктует выбор методов обучения:

- информационно-развивающие – лекция, объяснение, демонстрация, решение задач, самостоятельная работа с рекомендуемой литературой;

- проблемно-поисковые и исследовательские – самостоятельная проработка предлагаемых или самостоятельно формулируемых вопросов по современным проблемам промышленной отрасли;

- интерактивные – контрольные тесты, выступление студента в роли обучающего, решение ситуационных задач по выбору аппаратурных решений схем обогащения, приглашение специалиста, презентации по теме «Компоновка технологического оборудования УОФ с глубиной обогащения 0 мм».

Собеседование со специалистом – 2 ч.

Разбор конкретных примеров – 4.

Выступление студента в роли обучающего – 1 ч.

Мультимедийная презентация – 2 ч.

В целом интерактивные формы занимают13 часов, то есть более 20 % от общего числа аудиторных занятий, что соответствует требованиям ФГОС.

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Оценочными средствами для текущего контроля являются компьютерное тестирование, защита отчетов по лабораторным работам и защита домашних заданий.

Компьютерное тестирование – электронный банк тестовых заданий.

Тестирование студентов проводится в течении 30 минут. За это время надо ответить на 10 заданий.

6.1. Пример тестового задания.

Выбрать правильные ответы на вопросы.

1. Выход продукта – это:

а) отношение массы полезного компонента в продукте к массе этого же компонента в исходном сырье;

б) отношение массы полученного продукта к массе переработанного сырья, выраженное в процентах;

в) отношение массы полезного компонента в продукте к массе продукта;

г) отношение содержания полезного компонента в концентрате к содержанию в обогащенном продукте;

д) отношение массы исходного сырья к массе полученного продукта;

2. Определить общую степень дробления трехстадиальной схемы дробления, если частные степени дробления соответственно равны:

3,3; 4,0 и 5,2.

а) 68,6; б) 64,8; в)13,9; г) 12,5; д) 6,25.

3. Оборудования не относящиеся к гравитационному а) разделение на отсадочном решете под влиянием переменных колебаний жидкости;

б) разделение в потоке жидкости, движущейся тонким слоем по деке с рифлями, совершающей направленные ассиметричные колебания;

в) разделение пульпы во флотационной машине;

г) разделение в жидкости, движущейся по наклонному желобу с параллельными бортами;

д) разделение, осуществляемое в тяжелых средах или минеральных суспензиях в тяжелосредных сепараторах.

4. Категория обогатимости угля, если выход промпрдуктовых фракций равен 10,5%, а выход беспородней массы – 86,5%:

г) очень трудная; д) исключительно трудная.

5. Наибольшая крупность материала (угля) подвергаемая гидравлической классификации:

а) 0–6мм; б) 6–13мм; в) 0–13мм; г) 13–25мм; д) 0–25мм.

6. Центрифугирование – это процесс отделение твердых частиц от:

а) жидкости на пористых перегородках;

б) жидкости под действием центробежных сил;

в) жидкости под действием сил тяжести;

г) жидкости за счет центробежных сил вращающего материала;

д) жидкости на пористых перегородках за счет разности давлений;

7. Опробование промежуточных продуктов производится с целью:

а) регулирования отдельных аппаратов и создания условий, обеспечивающих выпуск продуктов обогащения требуемого качества;

б) определения их качества для расчета с поставщиками;

в) исследования угля как объекта обогащения;

г) определения состава по крупности;

д) установления соответствия ГОСТам и ТУ для расчета с потребителями;

8. Учитывая магнитные свойства кварца, этот минерал относится к:

а) сильномагнитным минералам; б) немагнитным; в) магнитным;

г) слабомагнитным; д) сверхмагнитным;

9. Технологическое грохочении угля позволяющее получить машинные классы крупностью (0-–13мм) и (13–100мм) называется:

а) подготовительное; б) предварительное; в) самостоятельное;

г) вспомогательное; д) обезвоживающее.

10. Определите зольность исходного угля, при обогащении 10000 т которого было получено 6770 т концентрата зольностью 10% и отходов 3230 т зольностью 72,0%?

6.2. Вопросы для текущего контроля (защита лабораторных работ) 1. Какие процессы называют обогатительными?

2. На каких известных свойствах минералов основаны процессы обогащения?

Что называют концентратом, отходами и промежуточным продуктами?

3. Что такое выход, содержание, извлечение?

4. Грохочение.Факторы, влияющие на эффективность грохочения, за висящие от конструктивных особенностей грохотов.

5. Виды грохочения по технологическому назначению и крупности.

6. Гранулометрический состав полезного ископаемого, методы его определения.

7. С какой целью используется предварительное грохочение?

8. Какие дробилки вы знаете, и какие способы дробления в них осуществляются.

9..Для каких целей применяются операции дробления на обогатительных фабриках (угольных, рудных)?

10. Что такое степень дробления частная и общая?

20. Классификация магнитных сепараторов 21. Какие методы гравитационного обогащения вы знаете?

22 Целесообразность проведения фракционного анализа.

25. На чем основан процесс флотации?

26. Классификация флотореагентов.

27. Реагенты, применяемые в практике флотации углей.

28. Факторы, влияющие на процесс флотации угля.

31. Классификация флотомашин.

32. Аппараты, применяемые для сгущения.

34. Какие методы обезвоживания вы знаете?

35 Фильтрующая центрифуги, осадительная центрифуга.

37. Факторы, влияющие на процесс осветления.

38. Классификация процессов обезвоживания.

6.3.Примеры выполнения домашних заданий Пример выполнения задания № 1.

В задании, по вариантам, даны задачи на применение основных балансовых уравнений. Например: Рассчитать выходы продуктов обогащения каменного угля, если зольность исходного угля составляет 23%, зольность концентрата – 8%, зольность отходов – 70%.

Пример ответа:

1. Повторяют основные балансовые уравнения по тексту лекций или по тексту рекомендованной литературы.

2. Записывают основные уравнения:

Аdисх – зольность исходного материала;

Аdк – зольность концентрата;

3. Принимают выход концентрата за Х, а выход отходов – за (100– Х), записывают выражение:

4. Вычисляют выход концентрата и отходов. Правильность вычислений проверяют по балансовому уравнению.

Пример выполнения задания № 2.

В таблице заданий приведены результаты рассева исходного минерального сырья по классам крупности. Заполняют таблицу и выполняют расчет суммарных показателей выходов. Проводят построение гранулометрической характеристики данного продукта.

Исходный 100, Суммарный выход классов, % Пример выполнения задания 3.

Выполнение задания:

1. Ознакомиться с разделом «Обогащение в тяжелых суспензиях».

1.1.Принцип разделения минералов по плотности в минеральных 1.2.Аппаратурное решение процесса.

1.3.Отмывка и регенерация магнетитовой суспензии.

1.4.Обеспечение нормативов качества продуктов обогащения по 2. Письменно сделать описание предложенной блок-схемы и указать оборудование, на котором возможно решить поставленную задачу. Представить иллюстрации основного технологического оборудования. Производительность модуля взять из варианта заданий.

Пример ответа: На тяжелосредное обогащение поступает уголь крупностью 13–100мм. Производительность модуля 350т/ч. Для получения трех продуктов разделения нужно два сепаратора с суспензией разной плотности (трехпродуктовые сепараторы промышленность не выпускает). При плотности суспензии равной 1,4 т/м3, на первом сепараторе выделяется концентрат и микст (смесь промпродукта и отходов). Концентрат самотеком разгружается на грохот для сброса и отмывки суспензии, на этом же грохоте происходит обезвоживание крупного концентрата, до кондиционной влажности. На втором сепараторе, при плотности разделения равной 1,8 т/м3, происходит отделение промпродукта от отходов. Промпродукт отмывается от суспензии на своем грохоте, на котором и обезвоживается.

Отходы обогащения элеваторным колесом выгружаются из сепаратора, проходят операцию отмывки суспензии и обезвоживания на грохоте.

Для обогащения можно предложить сепаратор тяжелосредный типа СКВП, для операций отмывки суспензии и обезвоживания – грохоты типа ГИСЛ.

Ниже приводится схема сепаратора тяжелосредного, грохота ГИСЛ и описание их работы.

Пример выполнения задания № 4.

Тема задания: Привести схему обогащения свинцово-цинковой руды.

Пример ответа: 1. В Справочнике по обогащению руд под редакцией О.С. Богданова по оглавлению находят раздел, где приводится описание технологических схем фабрик, перерабатывающих свинцово-цинковые руды. ПРОИЗВОЛЬНО выбирают схему фабрики из этого раздела.

2. Копируют схему цепи аппаратов выбранной фабрики и делают описание технологических операций, приведенных в схеме.

3. В тексте приводят состав руды, поступающей на обогащение, и качественно-количественные характеристики концентратов.

Промежуточный контроль. Экзаменационные вопросы:

1. Назначение процессов переработки полезных ископаемых.Продукты обогащения.

2. Физические и химические свойства полезных ископаемых, использующиеся при разделении сырья в процессах переработки.

3. Показатели качества и требования к продуктам обогащения.

4. Подготовительные процессы переработки полезных ископаемых.

5. Грохочение. Сущность и назначение процесса разделения по крупности.

6. Способы определения гранулометрического состава. Ситовый анализ. Характеристика крупности.

7. Эффективность грохочения. Факторы, влияющие на процесс грохочения.

8. Устройство и принцип действия грохотов.

9. Классификация в гидроциклонах.

10. Назначение операций дробления и измельчения 11. Способы дробления. Степень дробления.

12. Стадиальность и схемы дробления и измельчения.

13. Аппараты для дробления: щековая, конусная, валковая, дробилка ударного действия.

14. Классификация мельниц. Шаровые, стержневые, мельницы самоизмельчения.

15. Гравитационные процессы обогащения. Общие понятия.

16. Фракционный анализ, методика проведения, оформление результатов, классификация углей по обогатимости.

17. Устройство и принцип действия тяжелосредных сепараторов 18. Отсадка, сущность отсадки.

19. Устройство и принцип действия отсадочных машин.

20. Обогащение в безнапорном потоке воды, текущем по слабонаклонной плоскости.

21. Обогащение на концентрационных столах и винтовых сепараторах.

22. Сепараторы КНС.

23. Флотационные методы обогащения Физико-химические основы флотационного разделения.

24. Классификация флотационных реагентов принцип их действия.

25. Флотационные машины.

26. Физические основы магнитного обогащения.

27. Магнитных сепараторы для сухого и мокрого обогащения..

28. Электрические методы обогащения.

29. Сепарация в поле коронного разряда.

30. Специальные и комбинированные методы обогащения.

31. Общие сведения о процессах обезвоживания. Дренирование. Центрифугирование. Фильтрование. Сгущение пульпы. Сушка.

32. Усреднение полезных ископаемых.

33. Назначение операций опробования и контроля.

34. Комплексное использование сырья.

35. Охрана окружающей среды при обогащении ПИ.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Основная литература 1. Клейн, М. С. Технология обогащения углей [Электронный ресурс]: учеб. пособие для студентов специальности 130405 «Обогащение полезных ископаемых» / М. С. Клейн, Т. Е. Вахонина; ФГБОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т им. Т. Ф. Горбачева», Каф. обогащения полез. ископаемых. – Кемерово: КузГТУ, 2011. – 128 с.

/http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90655&type=utchposob:common/ 2. Авдохин, В.М. Основы обогащения полезных ископаемых т. Обогатительные процессы [Электронный ресурс] : учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Обогащение полезн. ископаемых" направления подгот. дипломир.

специалистов "Горн. дело". - Москва : Горная книга, 2008. с.

/ http://www.biblioclub.ru/book/100028// 3. Авдохин,В.М. Основы обогащения полезных ископаемых т. Технология обогащения полезных ископаемых [Электронный ресурс] : учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Обогащение полезн. ископаемых" направления подгот.

дипломир. специалистов "Горн. дело". - Москва : Горная книга, / http: //www.biblioclub.ru/book/100029/ Дополнительная литература 4. Шилаев, В. П. Основы обогащения полезных ископаемых / В. П.

Шилаев. – М.: Недра, 1986. – 296 с.

5. Фридман, С. Э. Основы обогащения руд и углей и окускование концентратов: учеб. для вузов / С. Е. Фридман, О. К. Щербаков, Н. Я. Еремин. – М. : Недра, 1991. – 270 с.

6. Бедрань, Н. Г. Переработка и качество полезных ископаемых:

учеб. для вузов / Н. Г. Бедрань, Л. М. Скоробогатова. – М. : Недра, 1986. – 290 с.

7. Кармазин, В. И. Процессы и машины для обогащения полезных ископаемых / В. И. Кармазин, Е. Е. Серго, А. П. Жендринский [и др.]. – М.:

Недра, 1974. – 559 с.

8. Бобер, Е. А. Основы горного дела: учеб. пособие. Ч. 3 / Е. А. Бобер, П. В. Егоров, Б. В. Гордиенко, В. И. Удовицкий; КузГТУ. – Кемерово, 1997.

9. Обогащение полезных ископаемых. Комплексное использование сырья, продуктов и отходов обогащения [Электронный ресурс] : учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности 090200 "Подзем. разработка месторождений полез. ископаемых" / А. В. Ремезов [и др.];

ГОУ ВПО "Кузбас. гос. техн. ун-т". - Кемерово : Кузбассвузиздат, 2006. с. /http://library.kuzstu.ru/meto.php?n=90181&type=utchposob:common/ Методическая литература 10. Переработка и комплексное использование сырья: метод. указания к контрольной работе по курсу/ сост.: Н. И. Кощеева ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2011.

11. Переработка и комплексное использование сырья: метод. указания к лабораторным работам по курсу / сост.: Н. И. Кощеева, Л. Н. Меркушева; ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2008.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Аудитории 2007, 2120, 2002. Аудитории оснащены лабораторным оборудованием для выполнения перечисленных лабораторных работ. В аудитории 2002 смонтирован макет основного технологического оборудования обогатительной фабрики для обогащения коксующихся углей.