Обогаще́ние поле́зных ископа́емых, совокупность процессов извлечения ценных компонентов из твёрдого минерального природного и техногенного сырья с целью получения продуктов для дальнейшей технически возможной и экономически целесообразной переработки либо использования.

Способы обогащения основаны на разделении минералов по их свойствам:

• плотности – гравитационное обогащение;

• смачиваемости поверхностей – флотация;

• магнитной восприимчивости – магнитная сепарация;

• электрическим свойствам (т. н. электрической проводимости, диэлектрической проницаемости, способности заряжаться при трении) – электрическая сепарация;

• различию в естественный и наведённой радиоактивности – радиометрическое обогащение и др.

Для повышения контрастности (отличий) технологических свойств минералов применяют различные способы (УЗ, электрохимический, радиационный, термический и др.) воздействия на руды и продукты обогащения. Обогащение полезных ископаемых осуществляют на обогатительных фабриках.

Обогащение полезных ископаемых известно с древнейших времён. Первое, опубликованное в 1556 г., обстоятельное описание многих (естественно, примитивных) процессов обогащения дал Г. Агрикола. В России зарождение обогащения полезных ископаемых связано с выделением золота из руд; в 1760 г. на реке Исеть построена первая обогатительная фабрика для извлечения золота. В 1763 г. М. В. Ломоносов дал описание ряда обогатительных процессов в труде «Первые основания металлургии или рудных дел». С середины 19 в. началось интенсивное развитие основных механических методов (рудоподготовка, гравитационные методы и др.), на рубеже 19–20 вв. – магнитных и электрических методов; в 1930-х гг. получил распространение флотационный метод обогащения, который является основным при переработке руд цветных и редких металлов, горно-химического сырья. С середины 20 в. для переработки бедных и окисленных руд широко используются процессы выщелачивания (например, бактериальное выщелачивание). Для руд сложного вещественного состава (в связи с вовлечением в переработку труднообогатимых руд и техногенного минерального сырья, характеризующегося низким содержанием ценных компонентов и тонкой вкрапленностью минералов) комплексное извлечение ценных компонентов достигается сочетанием обогатительных процессов с использованием гидрометаллургической, химической и биологической переработок (комбинированные схемы), т. н. обогатительно-химико-металлургические технологии (Mineral processing).

В результате обогащения полезных ископаемых, помимо концентратов, образуются т. н. хвосты (отходы процесса обогащения с содержанием ценных компонентов значительно ниже, чем в исходном сырье), которые, в зависимости от минерального состава пород, поступают в отвал или на переработку в целях комплексного использования сырья (например, для доизвлечения ценных компонентов) либо их применяют в качестве флюсов, строительных материалов и др. При содержании в руде нескольких полезных компонентов из неё получают селективные концентраты, содержащие преимущественно один ценный компонент, или комплексные концентраты (например, медно-золотые, никель-кобальтовые), которые разделяются на ценные компоненты в металлургическом процессе. Важное значение обогащения полезных ископаемых определяется тем, что металлургический, химический и другие промышленные процессы основаны на переработке концентратов.

Разнообразие видов и минералого-петрографических характеристик полезных ископаемых почти полностью исключает возможность применения однотипных схем и режимов обогащения полезных ископаемых. В каждом конкретном случае схема обогащения полезных ископаемых определяется в зависимости от состава и размеров вкраплений минералов в сырье, лабораторных и полупромышленных исследований на обогатимость (оценка возможности и полноты извлечения, концентрации минеральных компонентов).

Схема обогащения рудного сырья состоит из ряда последовательных процессов – подготовительные процессы (дробление, измельчение, грохочение и классификация сыпучих материалов), собственно обогащение и вспомогательные процессы (обезвоживание, отстаивание, фильтрование, сушка) для достижения необходимого содержания влаги в концентратах.

На обогатительной фабрике поступившая с рудника или карьера горная масса (руда, уголь) после крупного дробления (60–40 мм) подвергается рудоподготовке, которая состоит из процессов дробления (крупностью менее 30–20 мм), грохочения и классификации (усреднение материала). Дроблёный продукт может подвергаться предварительному обогащению в тяжёлых средах или методами радиометрии. Данные методы позволяют удалить до 20–50 % отвального продукта (пустой породы), повысив содержание ценных компонентов в 1,5–2 раза, что обеспечивает снижение энергетических и материальных затрат при последующих операциях обогащения. Дополнительное дробление и измельчение исходного материала проводят с целью доведения его до размеров, пригодных для проведения обогатительного процесса, а также для раскрытия руды (разделение сростков и образование частиц индивидуальных минералов). Применение центробежных и конусных инерционных дробилок позволяет снижать крупность до 10–6 мм. Тонкое измельчение (крупностью от 5 мм до 74–40 мкм) осуществляется в мельницах. Для вскрытия тонкодисперсных минеральных комплексов используют различные энергетические методы воздействия (например, мощные наносекундные электромагнитные импульсы), обеспечивающие высвобождение частиц до микро- и наноуровня. Измельчённый продукт подвергается обработке обогатительными методами или их комбинацией.

Обогащение полезных ископаемых характеризуется двумя основными показателями: содержанием в концентрате полезного компонента и его извлечением (в процентах). При обогащении полезных ископаемых из руд извлекают до 65–95 % ценных компонентов, при этом по сравнению с рудами их концентрация возрастает в десятки и сотни раз. Эффективность обогащения полезных ископаемых определяется степенью раскрытия минеральных комплексов (соотношения раскрытых частиц рудных и породообразующих минералов) и контрастностью технологических свойств по разделительному признаку (удельный вес, радиоактивность, электрический, магнитные и физико-химические свойства, цвет, форма минерала). Выбор технологии обогащения полезных ископаемых осуществляется с учётом требований охраны окружающей среды.

Главные направления развития обогащения полезных ископаемых:

• создание новых экологически безопасных способов комплексного извлечения компонентов из труднообогатимого минерального сырья с применением обогатительных и химико-металлургических процессов;

• разработка высокоэффективных нетрадиционных методов селективной дезинтеграции тонкодисперных минеральных комплексов;

• совершенствование технологий переработки техногенного минерального сырья;

• разработка новых методов кондиционирования водной и газовой фаз.