Definizione e classificazione completa del processo di potabilizzazione: la scienza e l'arte di passare dal minerale al concentrato

Abstract: Il processo di potabilizzazione è il ponte fondamentale tra i minerali naturali e i materiali industriali. Lo scopo di questo articolo è quello di analizzare a fondo la definizione di processo di lavorazione, l'obiettivo principale e la sua classificazione sistematica, per offrire una comprensione completa della scienza e dell'arte di "rimuovere le asperità ed estrarre l'essenza" delle risorse minerarie.

Innanzitutto, la definizione e gli obiettivi principali della tecnologia di trattamento dei minerali

1. Che cos'è la tecnologia di trattamento dei minerali?

Il processo di trattamento, noto anche come lavorazione dei minerali, è una serie di processi ingegneristici basati su principi fisici o chimici. L'obiettivo fondamentale è separare i minerali utili dalle vene indesiderate (roccia di scarto) presenti nel minerale estratto e arricchirli in un prodotto concentrato di alta qualità, massimizzando il recupero di elementi preziosi.

Si può pensare a un sofisticato "appuntamento al buio con i minerali": un metodo specifico viene utilizzato per riunire i minerali utili che sono "innamorati" (simili per natura), mentre le impurità di calcopirite che sono "fuori posto" vengono riunite. Le impurità di calcopirite "fuori posto" vengono invitate a uscire dalla riunione.

2. Obiettivi principali del processo di arricchimento

• Arricchimento e purificazione: aumentare significativamente il contenuto (grado) di minerali utili per soddisfare i requisiti delle successive applicazioni di fusione o industriali. Ad esempio, il grado del minerale di rame estratto può essere inferiore allo 0,5%, ma dopo il processo di arricchimento, il grado del concentrato di rame può essere aumentato a più del 20%.

• Separazione e recupero: separazione di più minerali utili tra loro, arricchimento e recupero di ciascuno di essi per ottenere un utilizzo completo delle risorse. Ad esempio, i concentrati di piombo e zinco vengono separati dai minerali di piombo e zinco.

• Rimozione di impurità dannose: eliminazione di elementi dannosi per la successiva fusione o per le prestazioni del prodotto, come fosforo, zolfo, arsenico, ecc.

• Preparazione per i processi successivi: fornire alle industrie a valle, come la fusione e l'industria chimica, materie prime con specifiche uniformi e composizione stabile.

• Economia e tutela dell'ambiente: grazie ai pre-rifiuti, si riduce significativamente la quantità di trasporto e di fusione, riducendo il costo complessivo; allo stesso tempo, il trattamento centralizzato degli sterili riduce l'impatto sull'ambiente.

In secondo luogo, la classificazione sistematica del processo di lavorazione dei minerali

Il processo di trattamento minerario è classificato in vari modi, il nucleo è diviso in base al principio su cui si basa la separazione. Principalmente possono essere suddivisi in tre sistemi: il metodo di beneficiatazione fisica, il metodo di beneficiatazione fisica e chimica e il metodo di beneficiatazione chimica.

(A) Metodo di arricchimento fisico

Si basa principalmente sulle proprietà fisiche dei minerali (come densità, magnetismo, proprietà elettriche, colore, ecc.) e sulle differenze di selezione; il processo non modifica la composizione chimica dei minerali.

1. Metodo di separazione per gravità

• Principio di separazione: l'uso di diverse particelle minerali tra la differenza di densità nel mezzo fluido (acqua o aria) nel diverso stato di movimento (come le diverse velocità di assestamento) per lo smistamento.

• Il processo e le attrezzature principali:

  • Jigging: nell'ascensore verticale del flusso d'acqua a velocità variabile, in modo che il letto minerale si allenti, in base alla densità della stratificazione.

  • Beneficiario del tavolo a scuotimento: nel movimento asimmetrico alternato del letto, l'uso dell'acqua e della vibrazione meccanica dell'effetto combinato del minerale in base alla densità e alla banda granulometrica.

  • Beneficiario dello scivolo a spirale: il flusso del liquame nello scivolo a spirale, la forza centrifuga, la gravità, l'attrito sotto l'azione congiunta della diversa densità delle particelle minerali per ottenere la separazione.

  • Concentratore centrifugo: utilizzando il potente campo di forza centrifuga per rafforzare il recupero di minerali pesanti in particelle di dimensioni micro-fini.

• Minerali applicabili: oro, stagno, tungsteno, piombo, zinco, ferro, manganese, carbone e altri minerali con differenze di densità significative.

2. Separazione magnetica

• Principio di separazione: sfruttando la differenza di proprietà magnetiche tra le particelle minerali, nel campo magnetico non uniforme si ottiene una diversa forza magnetica, in modo da ottenere la separazione.

• Classificazione:

  • Separazione magnetica a campo magnetico debole: per minerali fortemente magnetici (come la magnetite).

  • Separazione magnetica a campo magnetico forte: utilizzata per i minerali magnetici deboli (come ematite, ilmenite, minerale di manganese).

  • Separazione magnetica ad alto gradiente: può separare i minerali magnetici deboli a grana molto fine.

• Minerali applicabili: magnetite, ilmenite, minerale di tantalio-niobio, ecc., ampiamente utilizzati anche per quarzo, feldspato e altri minerali non metallici oltre che per la purificazione del ferro.

3. Metodo di separazione elettrostatica

• Principio di separazione: l'uso dei minerali nelle proprietà elettriche (conduttività, costante dielettrica) sulle differenze nel campo elettrico ad alta tensione da diverse forze elettriche per la separazione.

• Minerali applicabili: comunemente utilizzato per la separazione di scheelite e cassiterite, per la selezione di minerali di zircone e titanio, per la selezione di diamanti, ecc.

4. Metodo di arricchimento fotoelettrico / metodo di selezione

• Principio di selezione: utilizzando le differenze nelle proprietà ottiche (colore, riflettività, fluorescenza, trasmittanza a raggi X, ecc.) dei minerali sulla superficie, il sensore rileva e istruisce l'attuatore (ad esempio una pistola ad aria ad alta pressione) a soffiare fuori le particelle minerali target.

• Minerali applicabili: diamanti, pietre preziose, scarti di prelucidatura del minerale, dal minerale per rimuovere grandi pezzi di roccia di scarto.

(ii) Beneficiario fisico-chimico (flottazione)

Si tratta del metodo di arricchimento più diffuso, uno dei più importanti; il processo di selezione prevede sia un'azione fisica sia un'azione chimica superficiale.

• Principio di separazione: l'uso di particelle minerali sulla superficie dell'idrofobicità della differenza di proprietà fisiche e chimiche. L'idrofobicità dei minerali utili viene aumentata selettivamente con l'aggiunta di sostanze chimiche di flottazione. Nel fango aerato, le particelle minerali idrofobe possono attaccarsi alle bolle d'aria e quindi galleggiare fino alla superficie del fango per formare uno strato di schiuma, che viene raschiato e raccolto; mentre le particelle di vena idrofila rimangono nel fango.

• Elementi chiave:

  • Agente intrappolante: si adsorbe selettivamente alla superficie del minerale bersaglio, rendendolo idrofobo.

  • Agente schiumogeno: favorisce la formazione di bolle stabili e di medie dimensioni nello slurry.

  • Agente di regolazione: regola le proprietà superficiali dei minerali e l'ambiente chimico del fango per migliorare la selettività della selezione.

• Minerali applicabili: la maggior parte dei metalli non ferrosi (rame, piombo, zinco, molibdeno, nichel), metalli preziosi rari, minerali solforati e minerali non metallici come grafite, apatite, fluorite. L'ampia gamma di minerali trattati ha fatto sì che diventasse la "carta vincente" del processo di beneficienza.

(C) metodo di arricchimento chimico

Quando i minerali incorporati in particelle molto fini o le proprietà fisiche sono molto simili, è necessario utilizzare reazioni chimiche per separare ed estrarre.

• Principio di separazione: l'uso dei minerali nella natura chimica della differenza, attraverso il solvente chimico (agente lisciviante) e la reazione del minerale, i componenti di valore in forma ionica disciolti in soluzione, e poi dalla soluzione saranno recuperati.

• Il processo principale:

  • Lisciviazione: l'uso di solventi come acidi, alcali e sali per dissolvere il metallo bersaglio (ad esempio, lisciviazione dell'oro con cianuro, ossido di rame con acido solforico).

  • Precipitazione/sostituzione: il metallo viene precipitato dalla soluzione di lisciviazione mediante sostituzione chimica o regolazione del pH.

  • Estrazione con solventi ed elettrofiltrazione: arricchimento selettivo degli ioni metallici in soluzione mediante solventi organici, seguito da elettrolisi al catodo per precipitare metalli di elevata purezza (ad esempio, processo SX-EW per il rame).

  • Arrostimento: modifica della composizione chimica del minerale ad alte temperature per renderlo più adatto alla successiva lavorazione (ad esempio, arrostimento di ematite difficile da selezionare in magnetite facile da selezionare).

• Minerali applicabili: ossido di rame, oro, uranio, bauxite e così via.

In terzo luogo, il tipico processo di trattamento dei minerali

Un moderno impianto completo di trattamento dei minerali è di solito una combinazione ottimale dei metodi di cui sopra per formare un sistema sinergico ed efficiente. Un processo tipico comprende:

1. Preparazione: frantumazione e vagliatura - frantumazione del minerale grezzo in una dimensione adatta alla separazione.

2. Selezione: macinazione e classificazione - il prodotto frantumato viene macinato fino a una dimensione in cui i minerali vengono dissociati dai monomeri e si forma un circuito chiuso con il classificatore. Segue il processo di selezione principale (rielezione, separazione magnetica, flottazione o una combinazione di questi processi).

3. Trattamento del prodotto: ispessimento, filtrazione, essiccazione - disidratazione del concentrato per ottenere un prodotto solido per il trasporto e lo stoccaggio. Viene inoltre effettuato lo smaltimento sicuro degli sterili.

Il trattamento dei minerali è una disciplina trasversale complessa e profonda, che integra geologia, fisica, chimica, meccanica dei fluidi e scienza dei materiali. Non esiste un processo "unico" in grado di gestire tutti i minerali, e una soluzione di successo per il trattamento minerario si basa inevitabilmente su una profonda comprensione della natura del minerale, sull'applicazione flessibile di vari principi di processo e quindi sulla progettazione delle migliori soluzioni tecniche ed economiche. Si tratta di una tecnologia fondamentale che garantisce l'uso efficiente e pulito delle risorse minerarie e che, in ultima analisi, le trasforma in ricchezza sociale.