Полное определение и классификация процесса обогащения: наука и искусство перехода от руды к концентрату

Аннотация: Обогащение - это ключевой мост между природными рудами и промышленными материалами. Целью данной статьи является глубокий анализ определения процесса обогащения, основной цели и его систематической классификации, чтобы дать вам полное понимание науки и искусства "удаления шероховатостей и извлечения сущности" минеральных ресурсов.

Во-первых, определение и основные цели технологии обогащения полезных ископаемых

1. что такое технология обогащения полезных ископаемых?

Процесс обогащения, также известный как переработка минерального сырья, представляет собой ряд инженерных процессов, основанных на физических или химических принципах. Основная цель - отделить полезные минералы от нежелательных прожилок (пустой породы) в добытой руде и обогатить их до высококачественного концентрата, максимально увеличив при этом извлечение ценных элементов.

Можно представить это как сложное "минеральное свидание вслепую": с помощью специального метода объединяются полезные минералы, которые "влюблены" (похожи по своей природе), а примеси халькопирита, которые "не на своем месте", объединяются вместе. Примеси халькопирита, находящиеся не на своем месте, приглашаются из собрания.

2. Основные цели процесса обогащения

• Обогащение и очистка: значительное повышение содержания (сортности) полезных минералов для удовлетворения требований последующей плавки или промышленного применения. Например, содержание меди в добытой медной руде может составлять всего 0,5 процента, но после обогащения содержание меди в концентрате может быть увеличено до более чем 20 процентов.

• Разделение и извлечение: отделение нескольких полезных минералов друг от друга, обогащение и извлечение каждого из них для достижения комплексного использования ресурсов. Например, свинцово-цинковые концентраты отделяются от свинцово-цинковых руд.

• Удаление вредных примесей: устранение элементов, вредных для последующей плавки или качества продукции, таких как фосфор, сера, мышьяк и т. д.

• Подготовка к последующим процессам: обеспечение последующих отраслей, таких как плавильная и химическая промышленность, сырьем с однородными характеристиками и стабильным составом.

• Экономика и охрана окружающей среды: благодаря предварительной переработке отходов, значительно сокращается объем транспортировки и плавки, снижаются общие затраты; в то же время, централизованная обработка хвостов, снижает воздействие на окружающую среду.

Во-вторых, систематическая классификация процесса обогащения полезных ископаемых

Процесс обогащения классифицируется различными способами, основные делятся в зависимости от принципа, на котором основано разделение. В основном можно разделить на физический метод обогащения, физико-химический метод обогащения и химический метод обогащения трех систем.

(A) физический метод обогащения

В основном основан на физических свойствах минералов (таких как плотность, магнетизм, электрические свойства, цвет и т.д.) различия в сортировке, процесс не изменяет химический состав минералов.

1. метод гравитационного разделения

• Принцип разделения: использование различных минеральных частиц между разницей плотности в жидкой (водной или воздушной) среде в разном состоянии движения (например, разная скорость оседания) для сортировки.

• Основной процесс и оборудование:

  • Отсадка: в вертикальном подъеме переменной скорости потока воды, так что минеральный слой рыхлый, в соответствии с плотностью расслоения.

  • Встряхивание стола обогащения: в асимметричном возвратно-поступательном движении кровати, использование воды и механической вибрации комбинированного эффекта минерала в соответствии с плотностью и размером частиц полосы.

  • Спиральный желоб обогащения: поток суспензии в спиральном желобе, в центробежной силы, гравитации, трения под совместным действием различной плотности минеральных частиц для достижения разделения.

  • Центробежный концентратор: использование мощного центробежного силового поля для усиления извлечения тяжелых минералов в микротонком размере частиц.

• Применяемые минералы: золото, олово, вольфрам, свинец, цинк, железо, марганец, уголь и другие минералы со значительными различиями в плотности.

2. Магнитная сепарация

• Принцип сепарации: использование разницы в магнитных свойствах между минеральными частицами, в неравномерном магнитном поле под действием различной магнитной силы, чтобы достичь разделения.

• Классификация:

  • Слабое магнитное поле магнитной сепарации: для сильных магнитных минералов (таких как магнетит).

  • Сильное магнитное поле магнитной сепарации: используется для слабых магнитных минералов (таких как гематит, ильменит, марганцевая руда).

  • Высокоградиентная магнитная сепарация: может отделять очень мелкозернистые слабомагнитные минералы.

• Применяемые минералы: магнетит, ильменит, тантал-ниобиевая руда и т.д., также широко используется в кварце, полевом шпате и других неметаллических минералах в дополнение к очистке железа.

3. метод электростатической сепарации

• Принцип разделения: использование минералов по электрическим свойствам (проводимость, диэлектрическая проницаемость) на разнице в электрическом поле высокого напряжения под действием различных электрических сил для разделения.

• Применяемые минералы: Обычно используется в шеелит и касситерит разделения, титан циркон руды сортировки, алмаз сортировки и т.д. 4.

4. Фотоэлектрический метод обогащения / метод сортировки

• Принцип сортировки: Используя различия в оптических свойствах (цвет, отражательная способность, флуоресценция, рентгеновское пропускание и т.д.) минералов на поверхности, датчик обнаруживает и дает команду приводу (например, воздушному пистолету высокого давления) выдуть целевые минеральные частицы.

• Применяемые минералы: алмаз, драгоценный камень, отходы предварительной полировки руды, из руды удаляются крупные куски пустой породы.

(ii) Физико-химическое обогащение (флотация)

Это наиболее широко используемый, один из самых важных методов обогащения, процесс сортировки включает в себя как физическое воздействие, так и поверхностное химическое воздействие.

• Принцип разделения: использование минеральных частиц, находящихся на поверхности гидрофобности, для различия физико-химических свойств. Гидрофобность полезных минералов избирательно усиливается добавлением флотационных реагентов. В аэрируемой суспензии гидрофобные минеральные частицы могут прикрепляться к пузырькам воздуха и затем всплывать на поверхность суспензии, образуя пенный слой, который соскабливается и собирается; в то время как гидрофильные частицы жилы остаются в суспензии.

• Ключевые элементы:

  • Улавливающий агент: избирательно адсорбируется на поверхности целевого минерала, делая его гидрофобным.

  • Пенообразующий агент: способствует образованию стабильных пузырьков среднего размера в суспензии.

  • Регулирующее вещество: регулирует свойства поверхности минералов и химическую среду шлама для повышения селективности сортировки.

• Применяемые минералы: большинство цветных металлов (медь, свинец, цинк, молибден, никель), редкие драгоценные металлы, сульфидные минералы и неметаллические руды, такие как графит, апатит, флюорит. Благодаря широкому спектру обрабатываемых минералов он стал "козырной картой" процесса обогащения.

(C) Химический метод обогащения

Когда минералы вкраплены в очень мелкие частицы или физические свойства очень похожи, необходимо использовать химические реакции для разделения и извлечения.

• Принцип разделения: использование минералов в химической природе различия, через химический растворитель (выщелачиватель) и руды реакции, ценные компоненты в ионной форме растворяются в растворе, а затем из раствора будет восстановлен.

• Основной процесс:

  • Выщелачивание: использование растворителей, таких как кислоты, щелочи и соли, для растворения целевого металла (например, выщелачивание золота с помощью цианида, оксида меди с помощью серной кислоты).

  • Осаждение/замещение: металл осаждается из раствора выщелачивания путем химического замещения или регулировки рН.

  • Экстракция растворителем-электрофильтрация: селективное обогащение ионов металлов в растворе с помощью органических растворителей с последующим электролизом на катоде для осаждения металлов высокой чистоты (например, процесс SX-EW для меди).

  • Обжиг: изменение химического состава руды при высоких температурах, чтобы сделать ее более пригодной для последующей переработки (например, обжиг трудноотделяемого гематита до легкоотделяемого магнетита).

• Применяемые минералы: оксид меди, золото, уран, бокситы и так далее.

В-третьих, типичный процесс обогащения

Современный комплексный завод по переработке минералов обычно представляет собой оптимальное сочетание вышеперечисленных методов, образующих синергетическую и эффективную систему. Типичный процесс включает в себя:

1. Подготовка: дробление и сортировка - измельчение сырой руды до размера, пригодного для разделения.

2. Сортировка: измельчение и классификация - дробленый продукт измельчается до размера, при котором минералы отделяются от мономеров, и образуется замкнутый контур с классификатором. Затем следует основной процесс сортировки (повторный отбор, магнитная сепарация, флотация или комбинация этих процессов).

3. Обработка продукта: сгущение, фильтрация, сушка - обезвоживание концентрата для получения твердого продукта для транспортировки и хранения. Также осуществляется безопасная утилизация хвостов.

Переработка полезных ископаемых - сложная и глубокая междисциплина, объединяющая геологию, физику, химию, механику жидкостей и материаловедение. Не существует универсального процесса, который мог бы справиться со всеми рудами, и успешное решение по обогащению неизбежно основывается на глубоком понимании природы руды, гибком применении различных технологических принципов и, таким образом, на разработке наилучших технических и экономических решений. Это ключевая технология, которая обеспечивает эффективное и чистое использование минеральных ресурсов и в конечном итоге превращает их в общественное богатство.