I professionisti della lavorazione dei minerali devono conoscere: 5 metodi di lavorazione dei minerali di base, i principi sono facili da comprendere

Per ogni professionista o studente nel campo della lavorazione minerale,una profonda conoscenza e padronanza dei metodi di base di lavorazione dei minerali è la chiave d'oro per aprire la porta all'esperienza professionaleLa separazione dei minerali utili dai minerali gangue nel minerale è un passo critico nell'intero processo di sviluppo e utilizzo delle risorse minerali.Lo scopo della lavorazione dei minerali è quello di arricchire minerali utili attraverso vari metodi, eliminare le impurità nocive e fornire materie prime qualificate per la successiva fusione o applicazioni industriali.Questo articolo esamina sistematicamente e analizza in profondità cinque dei metodi di lavorazione dei minerali più basilari e ampiamente utilizzati, che mira ad aiutare i lettori a costruire un quadro di conoscenza chiaro, garantendo una chiara comprensione dei principi e una semplice applicazione.

Questi cinque metodi fondamentali sono:

• Separazione gravitazionale
• Flottazione
• Separazione magnetica
• Separazione elettrostatica
• Trasformazione chimica (idrometallurgia)

01 Separazione gravitazionale

La separazione gravitazionale (abbreviata come separazione gravitazionale) è una delle più antiche tecnologie di lavorazione dei minerali, con una sua applicazione che risale a migliaia di anni fa per l'estrazione dell'oro.La separazione gravitazionale rimane importante nella lavorazione del tungsteno, stagno, oro, minerale di ferro e carbone, grazie al suo basso costo, al minimo impatto ambientale e all'elevata capacità di lavorazione.

Principio fondamentale:

La separazione gravitazionale si basa fondamentalmente sulle differenze di densità tra i minerali.sono soggetti agli effetti combinati della gravitàLe particelle ad alta densità si depositano rapidamente e negli strati inferiori dell'apparecchiatura.mentre le particelle a bassa densità si depositano lentamente e si depositano negli strati superioriLe dimensioni e la forma delle particelle influenzano anche il processo di separazione.in pratica è spesso richiesto un controllo rigoroso della dimensione delle particelle del materiale in entrata.

Condizioni applicabili:

• Esiste una differenza di densità significativa tra i minerali, che è il prerequisito per l'efficace funzionamento della separazione gravitazionale.
• Può gestire una vasta gamma di dimensioni di particelle ed è particolarmente efficace nel trattamento di minerali a grana grossolana che sono difficili da elaborare con altri metodi.
• È adatto per la lavorazione di oro e stagno, wolframite, ematite e carbone.

Attrezzature principali:

• Jig: allenta lo strato del letto e lo separa in strati in base alla densità attraverso un flusso di acqua alternativo verticale periodico.
• Tabella di agitazione: su un letto inclinato, utilizza il movimento differenziale reciproco del flusso d'acqua e della superficie del letto per allentare e separare le particelle di minerale in strati e eseguire la separazione zonale.È adatto per la separazione di minerali a grana fine.
• Concentratore a spirale: utilizza l'effetto combinato della gravità, della forza centrifuga e del flusso d'acqua per separare lo smalto di minerale mentre scorre nella vasca a spirale.È adatto per la lavorazione di materiali a grana fine con dimensioni di particelle pari a 0Da 0,03 a 0,6 mm.
• Separatore di mezzo pesante: utilizza una sospensione pesante con una densità tra minerali utili e gangue come mezzo di separazione.mentre quelli con una densità superiore al medio affondano, ottenendo una separazione precisa.

02 Flottazione

La flottazione è uno dei metodi di lavorazione dei minerali più utilizzati, in particolare nella lavorazione dei metalli non ferrosi (rame, piombo, zinco), dei metalli preziosi (oro, argento),e vari minerali non metallici.

Principi fondamentali:

La flottazione sfrutta le differenze nelle proprietà fisiche e chimiche delle superfici minerali, vale a dire la loro variabile flottabilità (idrofobia).Aggiungendo una serie di agenti di flottazione specifici a uno slurry completamente macinato, queste proprietà superficiali possono essere alterate artificialmente.

1I regolatori regolano il pH dello slurry, tra gli altri fattori, per creare un ambiente ottimale per il funzionamento di altri agenti.

2I collettori si adsorbono selettivamente sulla superficie minerale di destinazione, rendendola idrofoba (non bagnabile dall'acqua).

3Le schiume riducono la tensione superficiale dell'acqua, generando un gran numero di bolle stabili di dimensioni ottimali.

Dopo il trattamento con il reagente, le particelle minerali bersaglio idrofobiche aderiscono selettivamente alle bolle e galleggiano sulla superficie dello scisto, formando uno strato di schiuma mineralizzata.I minerali gangue idrofiliLa schiuma viene raschiata con un raschiatore per ottenere il concentrato arricchito.

Condizioni applicabili:

• Adatto per la lavorazione di vari minerali di solfuro con dimensioni di particelle fini e composizione complessa, come rame, piombo, zinco, nichel, molibdeno e altri minerali.
• Ampiamente utilizzato nella separazione di minerali di ossido, minerali non metallici (come fluorite, apatite) e minerali di metalli preziosi.
• La flottazione è un metodo estremamente efficace per separare minerali con densità simile e nessuna differenza evidente nelle proprietà magnetiche ed elettriche.

Elementi chiave (sistema dei reagenti):

L'efficacia della flottazione dipende in gran parte dal corretto sistema di reagenti, compresi il tipo di reagente, il dosaggio, l'ordine di aggiunta e la posizione.

• Collettori: questi agenti, come gli xantati e le nitroglicerine, sono la chiave per raggiungere l'idrofobicalità.
• Spume: Questi agenti, come l'olio di pino (olio n. 2), sono responsabili della creazione di schiuma stabile.
• Regulatori: questi agenti includono attivatori (come il solfato di rame), inibitori (come la calce e il cianuro) e regolatori del pH,utilizzati per aumentare o diminuire la flottabilità dei minerali e migliorare la selettività della separazione.

03 Separazione magnetica

La separazione magnetica è un metodo fisico che utilizza la differenza magnetica dei minerali per la classificazione.Svolge un ruolo indispensabile nella selezione dei minerali ferrosi (in particolare il ferro)È anche ampiamente utilizzato per rimuovere le impurità contenenti ferro o recuperare sostanze magnetiche da altri minerali.

Principio fondamentale:

Quando le particelle di minerale passano attraverso il campo magnetico irregolare generato dal separatore magnetico,le particelle di minerale con diverse proprietà magnetiche saranno soggette a forze magnetiche di diversa magnitudine.

• I minerali fortemente magnetici (come la magnetite) saranno attratti dalla forte forza magnetica e adsorbiti sulla superficie del polo magnetico (come il tamburo magnetico).Con il movimento del polo magnetico, vengono portati nella posizione designata, lasciano il campo magnetico e cadono per diventare concentrati.
• I minerali non magnetici o debolmente magnetici (come il quarzo e alcuni gangue) sono soggetti a poca o quasi nessuna forza magnetica.si muovono lungo il percorso originale e diventano bacini.

Condizioni applicabili:

• Sortitura della magnetite: la separazione magnetica è il metodo più importante ed efficiente per la lavorazione della magnetite.
• Sortire altri minerali magnetici: può anche essere utilizzato per classificare il minerale di manganese, la cromite, l'ilmenite e alcuni minerali metallici rari con magnetismo debole (come la wolframite).
• Rimozione del ferro: nella depurazione di materie prime minerali non metalliche come ceramiche e vetri, viene utilizzato per rimuovere le impurità nocive del ferro per migliorare la bianchezza del prodotto.
• Recupero medio pesante: Nel dressing di carbone pesante medio o di minerale, viene utilizzato per recuperare materiali pesanti magnetici come la polvere di magnetite.

Attrezzature principali:

Esistono molti tipi di separatori magnetici.separatori magnetici a campo magnetico medio e a campo magnetico forteIn base alla struttura dell'apparecchiatura, possono essere suddivisi in tipo tamburo, tipo rullo, tipo disco e tipo colonna di separazione magnetica.

• Separatore magnetico a tamburo a magnete permanente: il più utilizzato, spesso utilizzato per la lavorazione di magnetite fortemente magnetiche, e suddiviso in co-corrente,tipi di corrente contraria e semi-corrente contraria in base alla direzione di flusso dello liquame.
• Separatore magnetico ad alto gradiente: può generare un forte gradiente di campo magnetico, che viene utilizzato per classificare minerali magneticamente deboli o rimuovere impurità di ferro a grana fine.• Puleggia magnetica/ tamburo magnetico: comunemente utilizzato per la preselezione a secco per rimuovere pezzi di ferro di grandi dimensioni prima che il materiale entri nella trituratrice per proteggere l'apparecchiatura.

04 Separazione elettrica

La separazione elettrostatica utilizza le differenze nelle proprietà conduttive dei minerali per separarli in un campo elettrico ad alta tensione.Questo metodo di separazione a secco è particolarmente adatto alle zone a scarsità d'acquaSebbene non sia utilizzato tanto come i tre precedenti metodi, svolge un ruolo insostituibile nella separazione di alcune combinazioni minerali, come la scheelite dalla cassiterite e lo zircone dalla rutile.

 Principio fondamentale:

Il processo di separazione elettrostatica comprende principalmente due fasi: carica e separazione.Quando le particelle minerali precalde e asciutte entrano nel campo elettrico ad alta tensione formato da elettrodi corona e rulli rotanti:

• I minerali conduttivi (come l'ilmenite e la cassiterite) acquisiscono rapidamente una carica elettrica e la dissipano rapidamente a causa del contatto con i rulli messa a terra.sono gettati dai rulli dalla forza centrifuga e dalla gravità.
• I minerali non conduttivi (come zircone e quarzo) hanno scarsa conduttività e sono difficili da dissipare dopo aver acquisito una carica elettrica.Sono attratti dalla superficie del rullo da forze elettrostatiche, spostandosi verso il retro del rullo mentre il rullo ruota, e quindi spazzato via dai pennelli.Poiché i due minerali hanno percorsi di movimento significativamente diversi, si ottiene la separazione.

Condizioni applicabili:

• I minerali conduttori comuni sono la magnetite, l'ilmenite, la cassiterite, ecc.; i minerali non conduttori sono il quarzo,zircone, feldspato, scheelite, ecc.
• comunemente utilizzati nella selezione dei metalli non ferrosi, dei metalli ferrosi e dei minerali metallici rari,con una lunghezza massima di 20 mm o più, ma non superiore a 30 mm.
• I materiali da selezionare devono essere rigorosamente asciutti, puliti e di dimensioni di particelle uniformi.

Attrezzature principali:

• Separatore elettrostatico a rulli: è l'apparecchiatura di separazione elettrostatica più comunemente utilizzata,che consiste in un rullo rotante a terra e in un elettrodo corona ad alta tensione per formare un'area di lavoro.
• Separatore elettrostatico piastra/piastra a schermo: viene utilizzato per la lavorazione di materiali con diversi intervalli di dimensioni delle particelle.

05 Dresaggio chimico del minerale / Idrometallurgia

Il dressing chimico del minerale, spesso strettamente associato al concetto di idrometallurgia, utilizza reazioni chimiche per alterare le fasi fisiche dei componenti minerali,separando così i componenti utili dalle impuritàQuesto metodo è particolarmente adatto per la lavorazione di minerali di basso grado, complessi e finemente impregnati, come l'ossido di rame, l'oro e l'uranio,che sono difficili da separare utilizzando metodi di separazione fisica tradizionali.

Principio fondamentale:

Il suo nucleo è la lisciviazione selettiva.il metallo bersaglio o i suoi composti nel minerale sono seletivamente sciolti in una soluzione, mentre i minerali gangue rimangono in fase solida (residui di liscivia).

Le fasi principali comprendono:

1- Lixiviazione: il minerale viene trattato con un agente di lixiviazione come un acido (come l'acido solforico), un alcalino (come l'idrossido di sodio),o una soluzione di sale (come il cianuro) per rilasciare il metallo utile nella fase liquida.

2Separazione liquido-solido: la soluzione metalica (lecitato) di destinazione viene separata dal residuo di lixiviazione.

3Purificazione e arricchimento della soluzione: utilizzare la precipitazione, l'estrazione con solvente o lo scambio ionico per rimuovere gli ioni di impurità nella soluzione e aumentare la concentrazione del metallo bersaglio.

4. Recupero dei metalli: estrazione del prodotto metallico finale o del suo composto dalla soluzione purificata mediante elettroli­si, spostamento o precipitazione.

Condizioni applicabili:

• Trasformazione di minerali di ossido di rame di basso grado: ad esempio, il processo di lixiviazione acida-estrazione-elettrolisi per minerali di ossido di rame di basso grado.
• Estrazione di metalli preziosi: ad esempio, il metodo di lisciviazione con cianuro per i minerali d'oro è il processo di estrazione dell'oro più utilizzato.
• Per i minerali con proprietà fisiche simili e relazioni interconnesse complesse, la beneficiation chimica è spesso l'unico modo efficace.
• Ricupero dei metalli dai rifiuti: ha ampie prospettive in settori quali il riciclaggio delle batterie e il trattamento dei rifiuti elettronici.

Processi tipici:

• Estrazione dell'oro al cianuro: utilizzare una soluzione di cianuro di sodio per sciogliere l'oro nel minerale e poi sostituire l'oro con polvere di zinco.
• Lixiviazione acida del rame: si lixivia il minerale di ossido di rame con acido solforico diluito per ottenere una soluzione di solfato di rame, che viene quindi estratta ed elettrolizzata per ottenere rame a catodo di alta purezza.
• Processo Bayer per la produzione di allumina: il trattamento della bauxite con soluzione di idrossido di sodio in condizioni di riscaldamento e pressione è un classico processo idrometallurgico per la produzione di allumina.

I cinque metodi fondamentali di separazione minerale: separazione gravitazionale, galleggiamento, separazione magnetica, separazione elettrostatica,La separazione e la separazione chimica costituiscono la pietra angolare della moderna tecnologia di lavorazione dei mineraliOgni metodo ha i propri principi scientifici unici e il proprio campo di applicazione.Gli ingegneri di lavorazione dei minerali hanno spesso bisogno di selezionare in modo flessibile un solo metodo o di combinare più metodi in base alle proprietà specifiche del minerale (come la composizione minerale), caratteristiche di diffusione e proprietà fisiche e chimiche), indicatori tecnici ed economici e requisiti di protezione dell'ambiente per sviluppare il processo ottimale di lavorazione dei minerali,In questo modo si raggiunge un'efficienza, economica e verde delle risorse minerarie.Una profonda comprensione e padronanza di questi principi fondamentali è fondamentale per ogni ingegnere di lavorazione minerale per risolvere problemi pratici e promuovere l'innovazione tecnologica.