Specjaliści od przetwarzania minerałów muszą znać: 5 najbardziej podstawowych metod przetwarzania minerałów, zasady są łatwe do zrozumienia

Dla każdego praktykującego lub studenta w dziedzinie przetwarzania minerałów,Głębokie zrozumienie i opanowanie podstawowych metod przetwarzania minerałów jest złotym kluczem do otwarcia drzwi do profesjonalnej wiedzyOddzielenie użytecznych minerałów od minerałów gangue w rudzie jest krytycznym krokiem w całym procesie rozwoju i wykorzystania zasobów mineralnych.Celem przetwarzania minerałów jest wzbogacanie użytecznych minerałów za pomocą różnych metod, usuwa szkodliwe zanieczyszczenia i dostarcza odpowiednie surowce do późniejszego topienia lub zastosowań przemysłowych.W tym artykule systematycznie przeanalizowano pięć najbardziej podstawowych i szeroko stosowanych metod przetwarzania minerałów, którego celem jest pomoc czytelnikom w tworzeniu jasnych ram wiedzy, zapewniając jasne zrozumienie zasad i proste stosowanie.

Te pięć podstawowych metod to:

• Separacja grawitacyjna
• Płynność
• Separacja magnetyczna
• Separacja elektrostatyczna
• Przetwarzanie chemiczne (hydrometalurgia)

01 Separacja grawitacyjna

Separacja grawitacyjna (w skrócie separacja grawitacyjna) jest jedną z najstarszych technologii przetwarzania minerałów, a jej zastosowanie sięga tysięcy lat w wydobyciu złota.W procesie przetwarzania wolframu nadal ma znaczenie separacja grawitacyjna, cyny, złota, rudy żelaza i węgla, ze względu na niski koszt, minimalny wpływ na środowisko i wysoką zdolność przetwórczą.

Podstawowa zasada:

Separacja grawitacyjna opiera się zasadniczo na różnicach gęstości między minerałami.podlegają łącznym działaniom grawitacji, dynamiki płynów i innych sił mechanicznych.podczas gdy cząstki o niskiej gęstości osadzają się powoli i osadzają się w górnych warstwachSpecyficzny sprzęt i przepływy procesów mogą oddzielić te dwie grupy gęstości.Tak więc w praktyce często wymagana jest ścisła kontrola wielkości cząstek wchodzących materiałów.

Warunki mające zastosowanie:

• Istnieje znacząca różnica gęstości między minerałami, co jest warunkiem skutecznego działania separacji grawitacyjnej.
• Może obsługiwać szeroki zakres rozmiarów cząstek i jest szczególnie dobry w przetwarzaniu rud gruboziarnistych, które są trudne do przetworzenia innymi metodami.
• Jest odpowiedni do przetwarzania złota i cyny, wolframitu, hematitu i węgla.

Główny sprzęt:

• Jig: rozluźnia warstwę łóżka i oddziela ją na warstwy w zależności od gęstości poprzez okresowy pionowy przepływ wody.
• Stół wstrząsający: Na nachylonym łóżku wykorzystuje różnicowy ruch wzajemny przepływu wody i powierzchni łóżka, aby rozluźnić i oddzielić cząstki rudy na warstwy i przeprowadzić separację stref.Jest odpowiedni do separacji rud drobnych ziaren.
• Spirałowy osłon/spirałowy koncentrator: wykorzystuje połączone działanie grawitacji, siły odśrodkowej i przepływu wody do oddzielenia złomu rudnego podczas przepływu w spiralnym korze.Jest odpowiedni do przetwarzania materiałów drobnych o rozmiarze cząstek 00,03 mm do 0,6 mm.
• Separator średniej ciężkiej: wykorzystuje ciężką zawiesinę o gęstości pomiędzy użytecznymi minerałami a gangem jako medium separacji.podczas gdy te o gęstości większej niż średnia toną, osiągając precyzyjną separację.

02 Flotowanie

Flotowanie jest jedną z najczęściej stosowanych metod przetwarzania minerałów, w szczególności w przetwarzaniu metali nieżelaznych (miedź, ołów, cynk), metali szlachetnych (złote, srebrne),i różne rudy niemetalowe.

Podstawowe zasady:

Flotowanie wykorzystuje różnice w właściwościach fizycznych i chemicznych powierzchni mineralnych, a mianowicie ich różną pływalność (hydrofobiczność).Dodając do całkowicie mielonej obróbki liści szereg specjalnych środków flotacyjnych, właściwości powierzchniowe mogą być sztucznie zmieniane.

1Regulatory regulują między innymi pH osadu, tworząc optymalne środowisko do działania innych środków.

2Zbieracze selektywnie adsorbują powierzchnię docelowego minerału, czyniąc ją wodobójczą (niewilżoną przez wodę).

3Piony zmniejszają napięcie powierzchniowe wody, tworząc dużą liczbę stabilnych bąbelków o optymalnym rozmiarze.

Po obróbce odczynnikiem cząstki mineralne docelowe hydrofobowe selektywnie przylegają do bąbelków i unoszą się na powierzchni obróbki, tworząc warstwę mineralizowanej pianki.Minerały gangue hydrofilowePianka jest odkręcana szkrabem, aby uzyskać wzbogacony koncentrat.

Warunki mające zastosowanie:

• Odpowiednie do przetwarzania różnych rud siarczanowych o drobnej wielkości cząstek i złożonym składzie, takich jak miedź, ołów, cynk, nikel, molibden i inne rudy.
• Szeroko stosowane w separacji rud tlenowych, rud niemetalicznych (takich jak fluoryt, apatyt) i rud metali szlachetnych.
• Flotowanie jest niezwykle skuteczną metodą oddzielenia minerałów o podobnej gęstości i bez wyraźnej różnicy w właściwościach magnetycznych i elektrycznych.

Kluczowe elementy (system reagentu):

Skuteczność flotacji zależy w dużej mierze od właściwego systemu reagentu, w tym typu reagentu, dawkowania, kolejności dodania i lokalizacji.

• Zbieracze: Czynniki te, takie jak ksantaty i nitrogliceryny, są kluczem do osiągnięcia hydrofobiczności.
• Piana: Te substancje, takie jak olej sosnowy (olej nr 2), tworzą stabilną pianę.
• Regulatory: Należą do nich aktywatory (takie jak siarczan miedziany), inhibitory (takie jak wapń i cyjanek) oraz regulatory pH,stosowane do zwiększenia lub zmniejszenia pływalności minerałów i poprawy selektywności separacji.

03 Separacja magnetyczna

Separacja magnetyczna jest metodą fizyczną, która wykorzystuje różnicę magnetyczną minerałów do sortowania.Odgrywa niezbędną rolę w selekcji rud metali żelaznych (zwłaszcza rudy żelaza)Jest również szeroko stosowany do usuwania zanieczyszczeń zawierających żelazo lub odzyskiwania substancji magnetycznych z innych minerałów.

Podstawowa zasada:

Kiedy cząstki rudy przechodzą przez nierówne pole magnetyczne generowane przez separator magnetyczny,cząstki rudy o różnych właściwościach magnetycznych będą podlegać siłom magnetycznym o różnej wielkości.

• Silnie magnetyczne minerały (takie jak magnetyt) będą przyciągane przez silną siłę magnetyczną i adsorbowane na powierzchnię bieguna magnetycznego (takie jak bęben magnetyczny).Z ruchem bieguna magnetycznego, są one przenoszone do wyznaczonej pozycji, opuszczają pole magnetyczne i spadają, aby stać się koncentratami.
• Niemagnetyczne lub słabo magnetyczne minerały (takie jak kwarc i niektóre gangue) podlegają niewielkiej lub prawie żadnej sile magnetycznej.poruszają się wzdłuż pierwotnej ścieżki i stają się ogonami.

Warunki mające zastosowanie:

• Sortowanie magnetytu: Najważniejszą i najbardziej wydajną metodą przetwarzania magnetytu jest separacja magnetyczna.
• Sortyzowanie innych minerałów magnetycznych: może być również stosowane do sortowania rudy manganu, chromitu, ilmenitu i niektórych rzadkich minerałów metalowych o słabym magnetyzmie (takich jak wolframit).
• Usunięcie żelaza: w procesie oczyszczania surowców mineralnych niemetalicznych, takich jak ceramika i szkło, jest stosowany do usuwania szkodliwych zanieczyszczeń żelaza w celu poprawy bielizny produktu.
• Odzysk średniej ciężkiej masy: W procesie dresowania ciężkiego średniego węgla lub rudy, jest on stosowany do odzyskiwania magnetycznych ciężkich materiałów, takich jak proszek magnetytowy.

Główny sprzęt:

Istnieje wiele rodzajów separatorów magnetycznych. W zależności od siły pola magnetycznego, można je podzielić na słabe pola magnetyczne,separatory magnetyczne o średnim i silnym polu magnetycznym; w zależności od struktury urządzenia można je podzielić na typ bębna, rodzaj walca, rodzaj dysku i rodzaj kolumny separacyjnej magnetycznej.

• Separator magnetyczny bębnowy z magnetem stałym: Najczęściej stosowany, często stosowany do przetwarzania magnetytu o silnym magnetyzmie i podzielony na współprądy,typów przeciwprądu i półprądu zgodnie z kierunkiem przepływu osadu.
• Separator magnetyczny o wysokim gradiencie: może generować silny gradient pola magnetycznego, który jest używany do sortowania słabych minerałów magnetycznych lub usuwania drobnych zanieczyszczeń żelaza.• Pociąg magnetyczny/ bęben magnetyczny: Powszechnie stosowane do suchej selekcji wstępnej w celu usunięcia dużych kawałków żelaza przed wejściem materiału do kruszywa w celu ochrony sprzętu.

04 Separacja elektryczna

Separacja elektrostatyczna wykorzystuje różnice w przewodzących właściwościach minerałów do ich oddzielenia w wysokonapięciowym polu elektrycznym.Ta metoda suchej separacji jest szczególnie odpowiednia dla obszarów o niewielkim zasobie wodyChociaż nie jest tak powszechnie stosowana jak trzy poprzednie metody, odgrywa ona niezastąpioną rolę w oddzielaniu niektórych kombinacji mineralnych, takich jak scheelita od kaszyteritu i cyrkonu od rutilu.

 Podstawowa zasada:

Proces separacji elektrostatycznej obejmuje przede wszystkim dwa etapy: ładowanie i separację.Kiedy podgrzewane i suszone cząstki mineralne wchodzą w wysokonapięciowe pole elektryczne tworzone przez elektrody koronowe i obracające się rolki:

• Minerały przewodzące (takie jak ilmenit i kasyterit) szybko nabywają ładunek elektryczny i szybko go rozpraszają z powodu kontaktu z uziemionymi rolkami.są wyrzucane z rolków przez siłę odśrodkową i grawitację.
• Nieprzewodzące minerały (takie jak cyrkon i kwarc) mają niską przewodność i trudno je rozproszyć po nabyciu ładunku elektrycznego.Są one przyciągane do powierzchni walca przez siły elektrostatyczne, przenosząc się do tyłu rolka podczas obracania się rolki, a następnie są przemieszczane przez szczotki.Ponieważ oba minerały mają znacznie różne ścieżki ruchu, osiąga się oddzielenie.

Warunki stosowane:

• Należy zauważyć znaczne różnice w przewodności elektrycznej pomiędzy minerałami.cyrkon, feldspar, scheelita itp.
• Często stosowane w selekcji metali nieżelaznych, metali żelaznych i rzadkich rud metalowych,specjalnie do separacji związanych minerałów z koncentratów mieszanych przez separację grawitacyjną lub separację magnetyczną.
• Materiały do wyboru muszą być ściśle suche, czyste i o jednolitym rozmiarze cząstek.

Główny sprzęt:

• separator elektrostatyczny rolkowy: najczęściej stosowany urządzenie do separacji elektrostatycznej,który składa się z obracającego się rolka uziemionego i wysokonapięciowej elektrody koronowej tworzącej obszar roboczy.
• Elektrostatyczny separator płyty/płyty ekranowej: Jest stosowany do obróbki materiałów o różnych zakresach wielkości cząstek.

05 Wykorzystanie rudy chemicznej w procesie obróbki

Chemiczne obróbki rud, często ściśle związane z koncepcją hydrometalurgii, wykorzystują reakcje chemiczne do zmiany fizycznych faz składników mineralnych,w ten sposób oddzielając użyteczne składniki od zanieczyszczeńMetoda ta jest szczególnie odpowiednia do przetwarzania rud o niskiej jakości, złożonych i delikatnie impregnowanych, takich jak tlenek miedzi, złoto i rudy uranu,które są trudne do oddzielenia przy użyciu tradycyjnych metod fizycznego oddzielenia.

Podstawowa zasada:

Jego podstawą jest selektywne wycieranie, przy użyciu określonego rozpuszczalnika chemicznego (przeciekacza) w określonych warunkach temperatury i ciśnienia,metalu docelowego lub jego związków w rudzie selektywnie rozpuszcza się w roztworze, podczas gdy minerały gangue pozostają w fazie stałej (pozostałości wycieku).

Główne etapy obejmują:

1. Wycieranie: rudę obchodzi się środkiem wycierającym, takim jak kwas (np. kwas siarkowy), kwas alkaliczny (np. wodorotlenek sodu),lub roztwór soli (np. cyjanek) w celu uwolnienia metalu użytecznego do fazy ciekłej.

2. Separacja płynno-stała: docelowy roztwór bogaty w metale (wyciekany) jest oddzielany od pozostałości wycieku.

3Oczyszczanie i wzbogacanie roztworu: W celu usunięcia jonów zanieczyszczeń z roztworu i zwiększenia stężenia metalu docelowego należy zastosować osadzenie, ekstrakcję rozpuszczalnikiem lub wymianę jonów.

4Odzysk metalu: Ekstrakcja końcowego produktu metalowego lub jego związków z oczyszczonego roztworu poprzez elektrolizę, przemieszczenie lub osadzenie.

Warunki mające zastosowanie:

• Przetwarzanie rud oksydu miedzianego niskiej jakości: Na przykład proces wydalania kwasowego, ekstrakcji i elektrolizy rud oksydu miedzianego niskiej jakości.
• Wydobycie metali szlachetnych: Na przykład najczęściej stosowana metoda wydobywania złota jest cyjanurowa metoda wycierania złota.
• Przetwarzanie skomplikowanych i trudnych do oddzielenia rud: w przypadku rud o podobnych właściwościach fizycznych i złożonych powiązaniach między nimi często jedynym skutecznym sposobem jest beneficjacja chemiczna.
• Odzysk metalu z odpadów: ma szerokie perspektywy w takich dziedzinach jak recykling baterii i przetwarzanie odpadów elektronicznych.

Typowe procesy:

• Wykorzystanie cyjanku w złocie: Z rozpuszczeniem złota w rudzie stosuje się roztwór cyjanku sodu, a następnie zastępuje złoto proszkiem cynkowym.
• Wycieranie kwasowe miedzi: Wycieranie rudy tlenku miedzi z rozcieńczonym kwasem siarkowym w celu uzyskania roztworu siarczanu miedzi, który następnie jest ekstrahowany i elektrolizowany w celu uzyskania miedzi katodowej o wysokiej czystości.
• Proces Bayera do wytwarzania tlenku glinu: obróbka boksytu roztworem wodorotlenku sodu w warunkach podgrzewanych i pod ciśnieniem jest klasycznym procesem hydrometalurgicznym do wytwarzania tlenku glinu.

Pięć podstawowych metod separacji minerałów: separacja grawitacyjna, flotacja, separacja magnetyczna, separacja elektrostatyczna,), a także oddzielenie chemiczne stanowią kamień węgielny nowoczesnej technologii przetwarzaniaKażda metoda ma swoje własne unikalne zasady naukowe i zakres zastosowania.Inżynierowie zajmujący się przetwarzaniem minerałów często muszą elastycznie wybierać jedną metodę lub łączyć wiele metod w oparciu o specyficzne właściwości rudy (takie jak skład mineralny)., charakterystyki rozprzestrzeniania i właściwości fizycznych i chemicznych), wskaźników technicznych i ekonomicznych oraz wymogów ochrony środowiska w celu opracowania optymalnego procesu przetwarzania minerałów,W ten sposób osiągnięcie efektywnego, ekonomicznego i ekologicznego rozwoju zasobów mineralnych.Głębokie zrozumienie i opanowanie tych podstawowych zasad ma zasadnicze znaczenie dla każdego inżyniera przetwarzania minerałów w celu rozwiązywania praktycznych problemów i promowania innowacji technologicznych.