Deck 1

Question 1

1. Tehnološka klasifikacija mineralnih sirovina (1) ?

Answer 1

Temelji se na industrijskoj upotrebi sirovina koju određuju kemijski i mineraloški sastav, te kemijske, fizikalne i mehaničke značajke sirovine. A.E.Fersman predložio je slijedeću tehnološku klasifikaciju mineralnih sirovina:
• Energetske mineralne sirovine
• Rude metala
• Rude nemetala

Question 2

2. Koje su dvije temeljne operacija u OMS-u i kako su sistematizirane u praksi ? (3)

Answer 2

• Raščin (otvaranje, oslobađanje)
• Razdvajanje (separiranje, sortiranje)

U praksi se temeljne operacije sistematiziraju u četiri glavne grupe:

• Sitnjenje (drobljenje, mljevenje)
• Klasiranje (u fluidima, sijanje)
• Koncentracija (obogaćivanje, separiranje, sortiranje)
• Odvodnjavanje (mehaničko – sedimentacija i filtracija; termičko – sušenje)

Question 3

3. Raščin ? (4)

Answer 3

Najčešće se postiže sitnjenjem, a krajnja svrha raščina je potpuno odvajanje korisne od nekorisne komponente (slika a)

Nepotpun, ali dovoljan raščin je kada korisna komponenta toliko preteže da se utjecaj nekorisne komp. tehnološki ne osjeća (slika b)
Nedovoljan raščin može se ponekad poboljšati dodatnim sitnjenjem (slika c).
Razdvajanje pri raščinu prikazanom na slici d moguće je gravitacijskom i magnetskom koncentracijom, ali ne i flotacijom ili luženjem.
Kada je postignut raščin kao na slici e moguće je razdvajanje luženjem ili otapanjem.
Kada se korisna komp. u jalovinskoj matrici nalazi u obliku žilica (slika f) razdvajanje se može postići samo dodatnim sitnjenjem. Kada se korisna komp. nalazi u matrici kao inkluzija (slika g) raščin nije moguće postići danas poznatim postupcima.

Question 4

4. Cilj i preduvijet provođenja koncentracije ? (2)

Answer 4

Koncentracija ima za cilj razdvajanje mineralnih komponenti (korisne i nekorisne) koje se nalaze u mineralnoj sirovini u zasebne proizvode.
Preduvjet za provođenje koncentracije je postizanje raščina (oslobađanja) minerala

Question 5

5. Finalni produkti oplemenjavanja mineralnih sirovina ? (1)

Answer 5

Finalni produkti oplemenjivanja metalnih i nemetalnih sirovina zovu se koncentrat i jalovina.
Osim ova dva produkta često se dobiva i međuprodukt.

Question 6

6. Nabrojati tehnološke pokazatelje za vrednovanje uspjeha postupka oplemenjivanja ? (2)

Answer 6

Vrednovanje tehnološkog uspjeha oplemenjivačkog postupka provodi se uz pomoć nekoliko tehnoloških pokazatelja:
• Iskorištenje mase koncentrata Im
• Iskorištenje korisne komponente u koncentratu Ik
• Koncentracijski stupanj E
• Kvaliteta koncentrata Kk

Question 7

7. Iskorištenje mase koncentrata ili maseno iskorištenje ? (2)

Answer 7

Može se definirati kao omjer mase koncentrata u odnosu na masu ulaza.

K – masa koncentrata (t)
U – masa ulaza (t)

Question 8

8. Iskorištenje korisne komponente u koncentratu ? (2)

Answer 8

Može se definirati kao omjer mase korisne komponente u koncentratu i mase korisne komponente u ulazu

k – sadržaj korisne komp. u koncentratu (%)
u – sadržaj korisne komp. u ulazu (%)
j – sadržaj korisne komp. u jalovini (%)

Question 9

9. Koncentracijski stupanj ? (2)

Answer 9

Može se definirati kao odnos mase ulaza i koncentrata tj. broj težinskih jedinica ulazne sirovine potreban da se dobije jedna težinska jedinica koncentrata.

Question 10

10. Kvaliteta koncentrata ? (2)

Answer 10

Može se definirati kao postotni sadržaj korisne komponente u koncentratu kao finalnom produktu.

gdje je mk masa korisne komponente u koncentratu (t).

Question 11

11. Što je gravitacijska koncentracija i na čemu se temelji ? (2)

Answer 11

Gravitacijska koncentracija je skup postupaka za oplemenjivanje čvrstih mineralnih sirovina.
Postupci se temelje na razlici u gustoći pojedinih mineralnih komponenti (korisna komponenta i jalovina).

Question 12

12. Definicija gravitacijske koncentracije i sile koje djeluju u grav. koncentraciji ? (2)

Answer 12

GK može se definirati kao fizički postupak separacije dvaju minerala (korisna i nekorisna komponenta) različitih gustoća uslijed njihovog relativnog gibanja.
Relativno gibanje je posljedica reakcije na silu gravitacije i jednu ili više drugih sila (otpora):
• hidrodinamičke sile,
• centrifugalne sile,
• sile trenja.

Question 13

13. Čimbenici koji utječu na gibanje minerala u GK ? (1)

Answer 13

Čimbenici koji utječu na gibanje minerala (pomažu ili otežavaju separaciju) su:
• gustoća,
• veličina zrna,
• oblik zrna

Question 14

14. Što je koncentracijski kriterij, čemu služi i kako se može povećati ? (3)

Answer 14

Primjenjivost postupaka GK za oplemenjivanje dvokomponentne sirovine najčešće se procjenjuje na temelju tzv. koncentracijskog kriterija Q

rh – gustoća “teže” komponente,
rl – gustoća “lakše” komponente,
rm – gustoća medija.

U idealnom slučaju separirana zrna sastoje se od samo jednog minerala – Q je maksimalan
Smanjivanjem Q smanjuje se i efikasnost razdvajanja.
Q raste ako se vrijednost rl približava rm:
• povećanjem razlike u gustoći samih zrna
• povećanjem gustoće separacijskog medija

Question 15

15. Nabrojati skupine uređaja koji se koriste u GK ? (1)

Answer 15

Uređaji koji se koriste u GK možemo svrstati u nekoliko skupina:
• Plakalice
• Koncentracijski stolovi
• Žljebovi
• Uređaji za koncentraciju u suspenzijama

Question 16

16. Nabrojati teorije koje objašnjavaju stratifikaciju u plakalici ? (2)

Answer 16

Teorije koje razmatraju gibanje pojedinačnog zrna
• Teorija početnog ubrzanja
• Teorija ometanog taloženja
• Teorija međuprostornog strujanja

Teorije koje razmatraju posteljicu kao cjelinu
• Teorija potencijalne energije (F.W.Mayer, 1950.)

Question 17

17. Objasniti teoriju početnog ubrzanja ? (3)

Answer 17

Stratifikacija je posljedica različitih brzina (ubrzanja) što ih zrna različite gustoće postižu uslijed pulzacija vode. Jednadžba gibanja čestice koja pada u viskoznom fluidu glasi:

m – masa zrna
dv/dt – ubrzanje zrna
g – ubrzanje uslijed gravitacije (sile teže)
m’ – masa istisnute tekućine (ovisi o volumenu zrna)
D – otpor fluida kretanju zrna

Na početku gibanja je brzina zrna vrlo mala, pa se otpor D (koji je funkcija brzine zrna) može zanemariti

Budući da je volumen fluida i zrna isti dobivamo:

Početno ubrzanje mineralnih zrna je funkcija gustoće zrna i fluida, a ne veličine zrna. Ako se padanje zrna ponavlja dovoljno često i traje dovoljno kratko, na udaljenost koju prijeđu dva zrna početna akceleracija utjecati će značajnije od konačne brzine padanja. U takvim uvjetima stratifikacija će se odvijati jedino na temelju gustoće zrna.

Question 18

18. Objasniti teoriju ometanog taloženja ? (3)

Answer 18

Taloženje u statičkom fluidu ovisi o gustoći, obliku i veličini mineralnog zrna, a odvija se u skladu sa Stokesovim i Newtonovim zakonom. U laminarnim uvjetima strujanja javlja se otpor uslijed smicanja, a posljedica je viskoziteta (viskozni otpor):

d – promjer (sferičnog) zrna h - dinamički viskozitet fluida vk – konačna brzina padanja zrna u fluidu

U trenutku kada čestica postigne konačnu brzinu padanja, biti će dv/dt=0, i zbog toga je D= mg-m’g:

Izjednačavanjem dvaju prethodnih izraza dolazi se do izraza za konačnu brzinu padanja u laminarnim uvjetima strujanja, poznatijeg kao Stokesov zakon:

U turbulentnom režimu strujanja, otpor je posljedica kretanja fluida oko čestice (turbulentni otpor):

Izraz za konačnu brzinu padanja u turbulentnim uvjetima strujanja (Newtonov zakon) glasi:

Oba zakona mogu se pojednostavniti:

Oba zakona pokazuju da je konačna brzina padanja čestice u fluidu funkcija veličine i gustoće čestice.
Ako su čestice jednake gustoće, veću konačnu brzinu padanja postići će čestica većeg promjera, a ako su čestice jednakog promjera, veću konačnu brzinu padanja postići će čestica veće gustoće.
Zato će dvije mineralne čestice gustoća ra i rb, te promjera da i db padati u fluidu gustoće rf u točno određenom omjeru taloženja:

Ovaj izraz poznat je kao omjer slobodnog taloženja, tj. omjer veličina čestica koji je potreban da bi dvije čestice različite gustoće padale istom brzinom.

Stokesov zakon (n=0,5) Newtonov zakon (n=1)

Povećavanjem koncentracije čestica u fluidu, više nema pojedinačnih čestica (uvjeti slobodnog taloženja) već se taloži kolektiv čestica, gustoća suspenzije raste i prevladavaju uvjeti ometanog taloženja (zbog povećane gustoće i viskoznosti, otpor padanju nastaje uglavnom uslijed turbulencije), te dolazimo do omjera ometanog taloženja :

Učinak ometanog taloženja na mineralna zrna u kratkom vremenu:

Question 19

19. Objasniti teoriju međuprostornog(pornog) strujanja? (3)

Answer 19

Krupnija zrna zadržavaju se u suspenziji znatno kraće od sitnijih i zbog toga se drže međusobno zajedno. Sitnija zrna kontinuirano se talože kroz međuprostore između krupnijih zrna. Sitnija zrna talože se sporije nego tijekom drugih faza ciklusa plakanja. Ako ova faza traje dovoljno dugo, tada ima može imati značajan utjecaj na taloženje.

Izraz za određivanje max. promjera čestica d’ koje se mogu taložiti kroz međuprostore većih zrna:

Question 20

20. Objasniti teoriju potencijalne energije ? (3)

Answer 20

Razmatra posteljicu kao cjelinu i zanemaruje ponašanje pojedinačnih zrna. Posteljica je jedinstven sloj koji u neporemećenom stanju posjeduje određenu potencijalnu energiju (E1):

G1 i G2 – težina lakše i teže komponente
h – visina sloja

Potencijalna energija potpuno stratificiranog sustava (E2) iznosi:

h1 i h2 – visine slojeva idealno stratificiranih komponenata

Energija potrebna za raslojavanje ovakvog dvokomponentnog sustava (DE) iznosi:

 Energija pulzacije vode ima isključivo oslobađajući učinak na potencijalnu energiju zrnate smjese i nije direktno odgovorna za stratifikaciju.
 Pokretanjem sloja zrna različite gustoće nastojati će zauzeti takvu poziciju u sloju da formiraju sustav min. potencijalne energije.
 Potrebna energija je to veća, što je veća razlika u gustoći komponenata.
 Nedostatak teorije je što zanemaruje kretanje pojedinačnih zrna, jer razmatra posteljicu kao cjelinu.