Wzbogacanie minerałów: podstawowe metody, technologie i sprzęt

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Przyglądając się cennym komercyjnie minerałom, słusznie pojawia się pytanie, w jaki sposób można uzyskać tak atrakcyjną biżuterię z pierwotnej rudy lub skamieniałości. Zwłaszcza biorąc pod uwagę fakt, że przetwarzanie rasy jako takiej jest, jeśli nie jednym z końcowych, to przynajmniej procesem uszlachetniania poprzedzającym etap końcowy. Odpowiedzią na pytanie będzie wzbogacenie minerałów, podczas którego następuje podstawowa obróbka skały, która zapewnia wydzielenie cennego minerału z pustych pożywek.

Ogólna technologia wzbogacania

Przetwarzanie cennych minerałów odbywa się w specjalnych przedsiębiorstwach wzbogacania. Proces obejmuje wykonanie kilku operacji, w tym przygotowanie, bezpośrednie rozłupywanie i oddzielanie skały z zanieczyszczeniami. W trakcie wzbogacania pozyskiwane są różne minerały, m.in. grafit, azbest, wolfram, rudy itp. Nie muszą to być cenne skały – istnieje wiele fabryk przetwarzających surowce, które później wykorzystywane są w budownictwie. Tak czy inaczej, podstawy przeróbki minerałów opierają się na analizie właściwości minerałów, które określają również zasady separacji. DoJednym słowem, potrzeba odcinania różnych struktur powstaje nie tylko po to, by uzyskać jeden czysty minerał. Jest to powszechna praktyka, gdy kilka wartościowych ras pochodzi z jednej struktury.

Miażdżenie skał

Na tym etapie materiał jest kruszony na pojedyncze cząstki. Proces kruszenia wykorzystuje siły mechaniczne do pokonania wewnętrznych mechanizmów spójności.

W rezultacie skała jest podzielona na małe cząstki stałe o jednorodnej strukturze. W tym przypadku warto rozróżnić technikę bezpośredniego kruszenia i mielenia. W pierwszym przypadku surowiec mineralny podlega mniej głębokiej separacji struktury, podczas której powstają cząstki o frakcji większej niż 5 mm. Z kolei szlifowanie zapewnia formowanie elementów o średnicy mniejszej niż 5 mm, choć ta wielkość również zależy od tego, z jaką skałą mamy do czynienia. W obu przypadkach zadaniem jest zmaksymalizowanie rozdrabniania ziaren użytecznej substancji tak, aby czysty składnik został uwolniony bez mieszanki, czyli skały płonnej, zanieczyszczeń itp.

Proces przesiewania

Po zakończeniu procesu kruszenia zebrany surowiec poddawany jest kolejnemu uderzeniu technologicznemu, którym może być zarówno przesiewanie, jak i wietrzenie. W istocie przesiewanie jest sposobem na klasyfikację otrzymanych ziaren według charakterystyki wielkościowej. Tradycyjny sposób realizacji tego etapu polega na zastosowaniu sita i sita wyposażonego w możliwość kalibracji komórek. Podczas procesu przesiewowego rozdzielają sięcząstki nadsieciowe i podsieciowe. W pewien sposób wzbogacanie minerałów zaczyna się już na tym etapie, ponieważ część zanieczyszczeń i zmieszanych materiałów zostaje odseparowana. Drobna frakcja o wielkości poniżej 1 mm jest odsiewana i przy pomocy powietrza - przez wietrzenie. Masę przypominającą drobny piasek unoszą sztuczne prądy powietrza, po czym osadza się.

W przyszłości cząsteczki, które osiadają wolniej, zostaną oddzielone od bardzo małych cząstek pyłu unoszących się w powietrzu. Do dalszego zbierania pochodnych takiego badania przesiewowego używa się wody.

Procesy wzbogacania

Proces wzbogacania ma na celu izolację cząstek mineralnych z surowca. W trakcie takich zabiegów wyróżnia się kilka grup pierwiastków - koncentrat użyteczny, odpady przeróbcze i inne produkty. Zasada separacji tych cząstek opiera się na różnicach między właściwościami użytecznych minerałów i skały płonnej. Takimi właściwościami mogą być: gęstość, zwilżalność, podatność magnetyczna, wielkość, przewodność elektryczna, kształt itp. Zatem procesy wzbogacania wykorzystujące różnicę gęstości obejmują metody separacji grawitacyjnej. Takie podejście stosuje się w przeróbce węgla, rudy i surowców niemetalicznych. Wzbogacanie oparte na właściwościach zwilżalności składników jest również dość powszechne. W tym przypadku stosowana jest metoda flotacji, której cechą jest możliwość separacji cienkich ziaren.

Wykorzystuje również magnetyczną obróbkę minerałów, którapozwala izolować żelaziste zanieczyszczenia z talku i grafitu, a także oczyszczać wolfram, tytan, żelazo i inne rudy. Ta technika opiera się na różnicy w działaniu pola magnetycznego na cząstki kopalne. Jako wyposażenie stosowane są specjalne separatory, które służą również do regeneracji zawiesin magnetytu.

Końcowe etapy wzbogacania

Główne procesy tego etapu obejmują odwadnianie, zagęszczanie miazgi i suszenie powstałych cząstek. Doboru urządzeń do odwadniania dokonuje się na podstawie charakterystyki chemicznej i fizycznej minerału. Z reguły ta procedura jest wykonywana w kilku sesjach. Jednak nie zawsze jest to konieczne. Na przykład, jeśli w procesie wzbogacania zastosowano separację elektryczną, odwodnienie nie jest wymagane. Poza procesami technologicznymi przygotowania produktu wzbogacania do dalszych procesów przetwórczych, powinna być również zapewniona odpowiednia infrastruktura do obsługi cząstek mineralnych. W szczególności w fabryce organizowana jest odpowiednia obsługa produkcyjna. Wprowadzane są pojazdy do sklepów, organizowane są dostawy wody, ciepła i energii elektrycznej.

Sprzęt do wzbogacania

Na etapach mielenia i kruszenia zaangażowane są specjalne instalacje. Są to jednostki mechaniczne, które przy pomocy różnych sił napędowych mają destrukcyjny wpływ na skałę. Ponadto w procesie przesiewania stosuje się sito i sito, które zapewniają:możliwość kalibracji otworów. Do przesiewania wykorzystywane są również bardziej złożone maszyny, zwane przesiewaczami. Wzbogacanie bezpośrednie realizowane jest za pomocą separatorów elektrycznych, grawitacyjnych i magnetycznych, które stosuje się zgodnie ze specyficzną zasadą separacji struktur. Następnie do odwadniania stosuje się technologie drenażowe, w których realizacji można zastosować te same sita, elewatory, wirówki i urządzenia filtracyjne. Ostatni krok zwykle obejmuje zastosowanie obróbki cieplnej i suszenia.

Odpady z procesu wzbogacania

W wyniku procesu wzbogacania powstaje kilka kategorii produktów, które można podzielić na dwa rodzaje - koncentrat użyteczny i odpad. Co więcej, cenna substancja niekoniecznie musi reprezentować tę samą rasę. Nie można też powiedzieć, że odpady to materiał zbędny. Takie produkty mogą zawierać cenny koncentrat, ale w minimalnych ilościach. Jednocześnie dalsze wzbogacanie minerałów znajdujących się w strukturze odpadów często nie ma uzasadnienia technologicznego i finansowego, dlatego wtórne procesy takiego przerobu są rzadko wykonywane.

Optymalne wzbogacenie

W zależności od warunków wzbogacania, właściwości materiału wyjściowego i samej metody jakość produktu końcowego może się różnić. Im wyższa jest w nim zawartość cennego składnika i im mniej zanieczyszczeń, tym lepiej. Idealne wzbogacanie rudy zapewnia na przykład całkowity brak odpadów w produkcie. Oznacza to, że w procesie wzbogacania mieszanki otrzymanej przez kruszenie i przesiewanie, cząstki ściółki ze skał jałowych zostały całkowicie wyłączone z masy całkowitej. Jednak nie zawsze jest możliwe osiągnięcie takiego efektu.

Częściowa obróbka minerałów

Pod częściowym wzbogaceniem rozumie się oddzielenie klasy wielkości skamieniałości lub odcięcie łatwo oddzielonej części zanieczyszczeń od produktu. Oznacza to, że ta procedura nie ma na celu całkowitego oczyszczenia produktu z zanieczyszczeń i odpadów, a jedynie zwiększa wartość materiału źródłowego poprzez zwiększenie stężenia użytecznych cząstek. Taką obróbkę surowców mineralnych można wykorzystać np. do zmniejszenia zawartości popiołu w węglu. W procesie wzbogacania izolowana jest duża klasa pierwiastków z dalszym mieszaniem niewzbogaconego koncentratu przesiewowego z drobną frakcją.

Problem utraty cennej skały podczas wzbogacania

Ponieważ niepotrzebne zanieczyszczenia pozostają w masie użytecznego koncentratu, więc cenną skałę można usunąć wraz z odpadami. Aby uwzględnić takie straty, stosuje się specjalne narzędzia do obliczania ich dopuszczalnego poziomu dla każdego z procesów technologicznych. Oznacza to, że dla wszystkich metod separacji opracowywane są indywidualne normy dopuszczalnych strat. Dopuszczalna zawartość procentowa jest uwzględniana w bilansie produktów przetworzonych w celu pokrycia rozbieżności w obliczeniach współczynnika wilgotności i strat mechanicznych. Ta rachunkowość jest szczególnie ważna w przypadku planowania wzbogacania rudy, podczas którego stosuje się głębokie kruszenie. W związku z tym ryzyko utraty cennychskupiać się. A jednak w większości przypadków utrata użytecznej skały jest spowodowana nieprawidłowościami w procesie technologicznym.

Wniosek

Ostatnio cenne technologie wzbogacania skał poczyniły znaczący krok w ich rozwoju. Usprawniane są zarówno poszczególne procesy przetwarzania, jak i ogólne schematy realizacji działu. Jednym z obiecujących kierunków dalszego rozwoju jest stosowanie łączonych schematów przetwarzania, które poprawiają cechy jakościowe koncentratów. W szczególności łączone są separatory magnetyczne, dzięki czemu optymalizowany jest proces wzbogacania. Nowe metody tego typu to separacja magnetohydrodynamiczna i magnetohydrostatyczna. Jednocześnie istnieje ogólna tendencja do niszczenia skał rudy, co może jedynie wpływać na jakość otrzymanego produktu. Wzrost poziomu zanieczyszczeń można zwalczyć aktywnym stosowaniem częściowego wzbogacania, ale ogólnie wzrost liczby sesji przetwarzania sprawia, że technologia jest nieefektywna.