25.00.13 – обогащение полезных ископаемых

Постановление президиума ВАК от 10 октября 2001 г. № 132
 

В основу программы положены следующие дисциплины: Технология переработки и обогащения полезных ископаемых, Процессы и аппараты обезвоживания горных пород, Машины и оборудование обогатительных и перерабатывающих производств, Проектирование горноперерабатывающего оборудования, Физико-механические свойства и разрушение горных пород, Моделирование и численный анализ в горном деле, Эксплуатация горных машин и оборудования, Электрообеспечение горных производств, Основы компьютерного проектирования, Методы и средства исследования и диагностики горного оборудования, Отраслевая экология.

Помимо указанных предполагается знание общенаучных и общетехнических дисциплин.

Введение

Общие сведения о полезных ископаемых и их роли в развитии и становлении различных производств. Направления использования полезных ископаемых. Требования, предъявляемые к продуктам обогащения и переработки полезных ископаемых. Технические условия и стандарты на полезные ископаемые, поставляемые для переработки и обогащения.

1. Физико-механические свойства горных пород

1.1. Физико-технические свойства горных пород. Классификация свойств пород. Базовые физико-технические свойства пород. Влияние минерального состава и строения пород на их свойства. Изотропность и анизотропность свойств пород. Внешние факторы, их влияние на свойства пород. Методы изучения состава и строения горных пород. Влияние на физико-технические свойства химического состава минералов. Многофазность пород, их плотность, пористость, трещиноватость и гранулометрический состав.

1.2. Механические свойства горных пород. Напряжения и деформации в горных породах, методы их определения. Упругие свойства пород. Динамический и статистический модуль упругости. Зависимость упругих свойств пород от состава, строения и внешних усилий. Роль упругих свойств пород в процессах их разрушения. Реологические свойства пород. Ползучесть горных пород. Релаксация напряжений в горных породах. Методы определения реологических свойств пород. Пластические свойства горных пород, необратимость деформаций. Прочностные свойства горных пород. Пределы прочности пород при сжатии, растяжении, сдвиге. Угол внутреннего трения, коэффициент сцепления горных пород. Зависимость прочностных свойств пород от состава, строения и внешних условий. Значение прочностных свойств пород в процессах их разрушения и упрочнения. Гидравлические и газодинамические свойства пород. Влажность и влагоемкость пород. Водопроницаемость. Закон Дарси. Содержание газов в породах. Размокаемость и растворимость пород, ослабление и упрочение пород. Переработка горны пород. Интенсивность деформаций при переработке пород в различных перерабатывающих механизмах. Затраты энергии на переработку. Аэромеханические свойства измельченных горных пород.

1.3. Тепловые, электрические, магнитные и радиационные свойства горных пород. Физические основы распространения и накопления тепла в горных породах. Тепловые свойства пород: теплопроводность, теплоемкость, температуропроводность, тепловое расширение горных пород. Количественный анализ тепловых свойств пород и процессов в технологии обогащения полезных ископаемых. Электромагнитное поле как особый вид материи. Поляризация пород. Диэлектрическая проницаемость пород. Зависимость электрических и магнитных свойств пород от состава, строения и внешних условий. Воздействие электрических полей на породы и его эффективность. Радиоактивность пород. Радиоактивные минералы. Методы и аппаратура определения радиоактивности пород. Радиационные методы в процессах обогащения и переработки полезных ископаемых.

1.4. Горно-технологические показатели горных пород. Технологические показатели скальных, плотных, мягких, вязко-пластичных и сыпучих полезных ископаемых. Крепость, хрупкость, дробимость горных пород. Технологические показатели разрыхленных пород. Воздействие воды на дисперсные породы. Твердость, абразивность. Связь технологических показателей с физическими свойствами.

1.5. Разрушение горных пород. Классификация методов разрушения горных пород. Прогнозная оценка применения методов разрушения. Модели физических методов разрушения горных пород. Особенности механического, теплового, электрического и комбинированного методов разрушения. Идеальная прочность минералов и горных пород. Хрупкое разрушение горных пород. Деформационные и тепловые потери энергии при механическом разрушении.

Механизм ударного разрушения. Дробление, измельчение горных пород. Разрушение расколом. Дробление соударением. Дробление (измельчение) раздавливанием. Оптимальная степень дробления (измельчения). Динамическое и статистическое дробление.

Характеристика теплового, электрического и комбинированного методов разрушения горных пород. Способы передачи энергии и средства реализации теплового, электрического и комбинированного методов разрушения пород.

2. Подготовительные процессы обогащения полезных ископаемых

2.1. Качество добываемого сырья, продуктов рудоподготовки и обогащения. Раскрытие минералов при подготовке ископаемых к обогащению. Назначение и классификация подготовительных процессов.

2.2. Усреднение полезных ископаемых. Назначение и методы усреднения. Влияние усреднения на показатели и эффективность обогащения. Гранулометрический состав измельченных горных пород. Математическое описание характеристик крупности.

Технология и оборудование процесса усреднения. Определение конструктивных и режимных параметров устройств для усреднения полезных ископаемых.

2.3. Грохочение полезных ископаемых. Виды грохочения и область применения. Эффективность грохочения. Кинетика грохочения и факторы, влияющие на процесс грохочения. Типы и основные параметры грохотов. Расчет грохотов, особенности их эксплуатации. Оптимизация процесса грохочения.

2.4. Классификация полезных ископаемых. Способы и виды классификации, области применения. Физические основы классификации, ее эффективность. Технология и оборудование классификации, их расчет.

2.5. Дробление полезных ископаемых. Физические основы дробления. Способы, схемы и оборудование дробления полезных ископаемых. Степень дробления и его эффективность. Определение конструктивных параметров дробилок и режимов их работы. Расчет энергоемкости процесса дробления и выбор силового оборудования. Особенности эксплуатации дробилок.

2.6. Измельчение полезных ископаемых. Назначение процесса измельчения и область применения. Способы и показатели измельчения. Влияние технологических параметров на процесс измельчения полезных ископаемых. Типы и основные параметры мельниц и мелющих рабочих органов, их расчет. Энергоемкость измельчения полезных ископаемых. Особенности эксплуатации мельниц.

3. Методы обогащения полезных ископаемых

3.1. Гравитационные процессы обогащения. Классификация гравитационных процессов и область их применения. Физические свойства минералов и разделительных сред, влияние их на процесс разделения. Теоретические основы гравитационных процессов разделения, область их применения и эффективность.

Обогащение в тяжелых средах. Приготовление и расчет гидро- и аэросуспензий и тяжелых жидкостей, их свойства и области применения. Технология и оборудование обогащения полезных ископаемых в минеральных суспензиях. Расчет устройств для обогащения пород в тяжелых средах.

Физические основы процесса отсадки. Область применения отсадки. Технология и показатели отсадки, обоснование и расчет параметров отсадочных машин. Обогащение полезных ископаемых в потоке воды и в воздушной среде, методы расчета улавливателей и сепараторов.

Физические основы промывки полезных ископаемых, область применения промывки. Типы и схемы промывочных машин, их расчет.

3.2. Флотация полезных ископаемых. Область применения процесса флотации, его физико-химические основы и кинетика. Факторы, влияющие на флотационный процесс, его технология. Типы и основные параметры флотационных машин, их расчет. Пенная сепарация и флотогравитация, основные расчетные зависимости.

3.3. Магнитные и электрические способы обогащения полезных ископаемых. Физические основы магнитного обогащения. Способы магнитной сепарации, основы теории процесса магнитной сепарации, расчет конструктивных и режимных параметров магнитных сепараторов. Подготовка руд перед магнитным обогащением. Технология магнитной сепарации в мокрой и сухой средах.

Физические основы электрического обогащения полезных ископаемых, область применения. Электрические свойства минералов, динамика процесса их электрической сепарации. Схемы электрических сепараторов и расчет их параметров. Технология электрической сепарации.

3.4. Специальные методы обогащения. Избирательное дробление, измельчение и истирание, расчет и определение конструктивных и режимных параметров для выполнения этих процессов.

Электронные, рентгеновские и радиометрические сепараторы, устройства для люминисцентного процесса обогащения, расчет параметров этих процессов и технология их использования.

Технология, машины и оборудование для обжига руд и концентратов.

3.5. Обезвоживание в процессах обогащения полезных ископаемых.  Процессы обезвоживания и область их применения. Теоретические основы дренирования и фильтрования через слой материала и пористые перегородки. Обезвоживание в бункерах и элеваторах, на грохотах и центрифугированием. Расчет и оптимизация параметров оборудования для обезвоживания продуктов обогащения. Очистка сточных вод.

Термическая сушка продуктов обогащения. Основы теории сушки. Способы сушки и ее качество. Сушилки, их конструктивные особенности и расчет. Материальный баланс процесса термической сушки продуктов обогащения.

Гидро- и пневмотранспорт в технологических процесах обогащения и сушки полезных ископаемых, мокрое и сухое улавливание продуктов обогащения, расчет и оптимизация систем трубопроводного транспорта и пылеулавливания.

3.6. Окусковывание полезных ископаемых. Назначение и область применения способов окусковывания. Брикетирование полезных ископаемых и продуктов обогащения. Основы теории прессования горных пород. Технологические схемы производства брикетов. Штемпельные прессы и грануляторы.

Агломерация руд и концентратов, получение металлизированных окатышей.

Расчет и оптимизация процессов окусковывания, обоснование параметров машин и устройств для окусковывания полезных ископаемых и продуктов обогащения.

3.7. Транспорт в процессах обогащения. Характеристики и физико-механические свойства грузов обогатительных фабрик. Теоретические основы расчета транспортных средств периодического и непрерывного действия.

3.8. Охрана окружающей среды при обогащении полезных ископаемых. Загрязнение производственных помещений и промплощадок обогатительных фабрик, шумы и вибрация оборудования. Оценка выбросов в окружающее пространство при обогащении полезных ископаемых. Методы и средства борьбы с загрязнениями и вредностями. Защита техносферы производственных помещений и окружающей среды при обогащении полезных ископаемых.

3.9. Испытания машин и оборудования обогащения полезных ископаемых. Виды и задачи испытаний, ГОСТы, национальные и международные нормы на испытания.

Стратегия эксперимента. Классификация экспериментов. Критерии оценки и основные этапы экспериментальной работы. Организация экспериментов. Математические методы планирования эксперимента. Тактика эксперимента и измерений.

Характеристики измерительной и регистрирующей аппаратуры. Преобразование механических величин в электрические. Погрешности различных измерительных систем.

Определение усилий и напряжений, применяемые при этом измерительные системы. Характеристики информационно-измерительных систем.

Измерение кинематических параметров механических систем. Измерительные системы, применяемые для определения кинематических параметров.

Измерение шумов и вибраций и применяемые при этом измерительные системы. Виды лабораторных испытаний. Ресурсные испытания. Методы сравнительных испытаний.

Обработка экспериментальных данных. Методы определения параметров эмпирических формул. Машинная обработка результатов эксперимента.

Литература

  1. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. Учебник. – 4-е изд. – М.: Недра, 1984.
  2. Протасов Ю.И. Теоретические основы механического разрушения горных пород. – М.: Недра, 1985.
  3. Миронов В.А., Зюзин Б.Ф., Лотов В.Н. Дистортность в механике горных пород. – Тверь: ТГУ, 1995.
  4. Физика и химия торфа/ И.И. Лиштван, Е.Т. Базин, Н.И. Гамаюнов, А.А. Терентьев. – М.: Недра, 1989.
  5. Шилаев В.П. Основы обогащения полезных ископаемых. – М.: Недра, 1985.
  6. Фридман С.Э. Обогащение полезных ископаемых. – М.: Недра, 1985.
  7. Горфин О.С., Зайцев В.С. Технология переработки торфаю – М.: Недра, 1986.
  8. Андреев С.Е., Перов В.А., Зверевич В.В. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. – М.: Недра, 1980.
  9. Богатов Б.А. Моделирование и оптимизация процессов брикетного производства. М.: Недра, 1976.
  10. Наумович В.М. Сушка и сушильные установки брикетных заводов. – М.: Недра, 1971.
  11. Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов. – М.: Химия, 1988.
  12. Хрусталев Б.М., Кислов Н.В. Пневматический транспорт. – Мн.: Информ. служба недвиж., 1988.