Definition und Klassifizierung des Aufbereitungsprozesses: Die Wissenschaft und Kunst des Übergangs vom Erz zum Konzentrat

Zusammenfassung: Die Aufbereitung ist die entscheidende Brücke zwischen natürlichen Erzen und industriellen Materialien. In diesem Artikel werden die Definition des Aufbereitungsprozesses, das Hauptziel und seine systematische Klassifizierung eingehend analysiert, um Ihnen ein umfassendes Verständnis der Wissenschaft und Kunst der "Beseitigung der Rauheit und der Gewinnung des Wesentlichen" der mineralischen Ressourcen zu vermitteln.

Zunächst die Definition und die Hauptziele der Aufbereitungstechnik

1. was ist Aufbereitungstechnik?

Der Aufbereitungsprozess, auch Mineralienaufbereitung genannt, ist eine Reihe von technischen Verfahren, die auf physikalischen oder chemischen Prinzipien beruhen. Das grundlegende Ziel besteht darin, die nützlichen Mineralien von den unerwünschten Adern (Abfallgestein) im abgebauten Erz zu trennen und sie zu einem hochwertigen Konzentrat anzureichern, wobei die Gewinnung wertvoller Elemente maximiert wird.

Man kann sich das wie ein ausgeklügeltes "Mineral-Blind-Date" vorstellen: Mit einer speziellen Methode werden nützliche Mineralien zusammengebracht, die "verliebt" (von Natur aus ähnlich) sind, während Chalkopyrit-Verunreinigungen, die "fehl am Platz" sind, zusammengebracht werden. Die "deplatzierten" Chalkopyrit-Verunreinigungen werden aus dem Treffen herausgelockt.

2. die Hauptziele des Aufbereitungsprozesses

• Anreicherung und Reinigung: Erhebliche Erhöhung des Gehalts an Nutzmineralen, um den Anforderungen der nachfolgenden Verhüttung oder industriellen Anwendungen zu entsprechen. Beispielsweise kann der Gehalt von abgebautem Kupfererz nur 0,5 % betragen, aber nach der Aufbereitung kann der Gehalt des Kupferkonzentrats auf mehr als 20 % erhöht werden.

• Trennung und Rückgewinnung: Die Trennung mehrerer nützlicher Mineralien voneinander und die Anreicherung und Rückgewinnung jedes einzelnen Minerals, um eine umfassende Nutzung der Ressourcen zu erreichen. Zum Beispiel werden Blei- und Zinkkonzentrate von Blei- und Zinkerzen getrennt.

• Entfernung von schädlichen Verunreinigungen: Beseitigung von Elementen, die für die nachfolgende Verhüttung oder die Produktleistung schädlich sind, wie Phosphor, Schwefel, Arsen usw.

• Vorbereitung für nachfolgende Prozesse: Versorgung der nachgelagerten Industrien, wie z. B. der Verhüttung und der chemischen Industrie, mit Rohstoffen mit einheitlichen Spezifikationen und stabiler Zusammensetzung.

• Ökonomie und Umweltschutz: Durch die Vorverwertung wird der Transport- und Verhüttungsaufwand erheblich reduziert, die Gesamtkosten werden gesenkt; gleichzeitig wird durch die zentrale Aufbereitung der Abgänge die Umweltbelastung verringert.

Zweitens, die systematische Klassifizierung der Mineralverarbeitung

Aufbereitungsprozess ist in einer Vielzahl von Möglichkeiten klassifiziert, ist der Kern nach dem Prinzip, auf dem die Trennung basiert unterteilt. Hauptsächlich kann in physikalische Aufbereitungsmethode, physikalische und chemische Aufbereitungsmethode und chemische Aufbereitungsmethode drei Systeme unterteilt werden.

(A) physikalische Aufbereitungsmethode

Hauptsächlich auf der Grundlage der physikalischen Eigenschaften von Mineralien (wie Dichte, Magnetismus, elektrische Eigenschaften, Farbe usw.) Unterschiede bei der Sortierung, das Verfahren nicht die chemische Zusammensetzung der Mineralien.

1) Schwerkraft-Trennverfahren

• Trennungsprinzip: die Verwendung von verschiedenen mineralischen Partikeln zwischen dem Dichteunterschied in der Flüssigkeit (Wasser oder Luft) Medium in den verschiedenen Zustand der Bewegung (wie unterschiedliche Absetzgeschwindigkeit) für die Sortierung.

• Der Hauptprozess und die Ausrüstung:

  • Jigging: in der vertikalen Aufzug der variablen Geschwindigkeit Wasser fließen, so dass das Mineral Bett locker, nach der Dichte der Schichtung.

  • Schütteltisch Aufbereitung: in der asymmetrischen Hin-und Herbewegung des Bettes, die Verwendung von Wasser und mechanische Schwingungen der kombinierten Wirkung des Minerals nach der Dichte und Partikelgröße Band.

  • Spiralrutsche Begünstigung: Schlamm fließen in der Spiralrutsche, in der Zentrifugalkraft, Schwerkraft, Reibung unter der gemeinsamen Wirkung der unterschiedlichen Dichte der mineralischen Partikel zu erreichen Trennung.

  • Zentrifugalkonzentrator: Mit der leistungsstarken Zentrifugalkraft Feld, um die Rückgewinnung von schweren Mineralien in mikrofeinen Partikelgröße zu stärken.

• Anwendbare Mineralien: Gold, Zinn, Wolfram, Blei, Zink, Eisen, Mangan, Kohle und andere Mineralien mit erheblichen Dichteunterschieden.

2. magnetische Trennung

• Separation Prinzip: mit dem Unterschied in den magnetischen Eigenschaften zwischen mineralischen Teilchen, in der ungleichmäßigen Magnetfeld durch unterschiedliche magnetische Kraft, so dass die Trennung zu erreichen.

• Klassifizierung:

  • Schwaches Magnetfeld magnetische Trennung: für stark magnetische Mineralien (wie Magnetit).

  • Starkes Magnetfeld magnetische Trennung: für schwache magnetische Mineralien (wie Hämatit, Ilmenit, Manganerz) verwendet.

  • Magnetische Trennung mit hohem Gradienten: kann die sehr feinkörnigen schwach magnetischen Mineralien trennen.

• Anwendbare Mineralien: Magnetit, Ilmenit, Tantal-Niob-Erz, etc., auch weit verbreitet in Quarz, Feldspat und anderen nicht-metallischen Mineralien zusätzlich zu Eisen Reinigung.

3. elektrostatische Trennungsmethode

• Trennungsprinzip: die Verwendung von Mineralien in den elektrischen Eigenschaften (Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante) auf die Unterschiede in der Hochspannungs-Elektrofeld durch unterschiedliche elektrische Kräfte für die Trennung.

• Anwendbare Mineralien: Häufig verwendet in Scheelit und Kassiterit Trennung, Titan-Zirkon-Erz-Sortierung, Diamant-Sortierung, etc. 4.

4. photoelektrische Aufbereitungsmethode / Sortiermethode

• Sortierprinzip: Anhand der Unterschiede in den optischen Eigenschaften (Farbe, Reflexionsvermögen, Fluoreszenz, Röntgendurchlässigkeit usw.) der Mineralien auf der Oberfläche erkennt der Sensor diese und weist den Aktuator (z. B. eine Hochdruck-Luftpistole) an, die Zielmineralteilchen auszublasen.

• Anwendbare Mineralien: Diamanten, Edelsteine, Erzvorpolierabfälle, aus dem Erz zu entfernen große Stücke von Abfallgestein.

(ii) Chemisch-physikalische Aufbereitung (Flotation)

Dies ist die am weitesten verbreitete und eine der wichtigsten Aufbereitungsmethoden. Der Sortierprozess umfasst sowohl physikalische als auch oberflächenchemische Vorgänge.

• Trennungsprinzip: die Verwendung von Mineralpartikeln auf der Oberfläche der Hydrophobie der Unterschied in den physikalischen und chemischen Eigenschaften. Die Hydrophobie der Nutzminerale wird durch die Zugabe von Flotationschemikalien selektiv erhöht. In der belüfteten Aufschlämmung können sich die hydrophoben Mineralpartikel an die Luftblasen anlagern und dann an die Oberfläche der Aufschlämmung aufschwimmen, um eine Schaumschicht zu bilden, die ausgekratzt und gesammelt wird, während die hydrophilen Aderpartikel in der Aufschlämmung verbleiben.

• Schlüsselelemente:

  • Fänger: Sorgt für eine selektive Adsorption an der Oberfläche des Zielminerals und macht es hydrophob.

  • Schaumbildner: Fördert die Bildung von stabilen, mittelgroßen Blasen in der Aufschlämmung.

  • Regulierungsmittel: Passt die Oberflächeneigenschaften der Mineralien und die chemische Umgebung der Aufschlämmung an, um die Selektivität der Sortierung zu verbessern.

• Anwendbare Mineralien: die meisten Nichteisenmetalle (Kupfer, Blei, Zink, Molybdän, Nickel), seltene Edelmetalle, Sulfidmineralien und nichtmetallische Erze wie Graphit, Apatit, Fluorit. Die breite Palette der zu verarbeitenden Mineralien macht sie zum "Trumpf" des Aufbereitungsverfahrens.

(C) chemische Aufbereitungsmethode

Wenn die Mineralien in einer sehr feinen Partikelgröße eingebettet sind oder die physikalischen Eigenschaften sehr ähnlich sind, müssen chemische Reaktionen zur Trennung und Extraktion eingesetzt werden.

• Trennungsprinzip: die Verwendung von Mineralien in der chemischen Natur des Unterschieds, durch das chemische Lösungsmittel (Auslaugungsmittel) und Erz Reaktion, die wertvollen Komponenten in ionischer Form in Lösung gelöst, und dann aus der Lösung wird wiederhergestellt werden.

• Der Hauptprozess:

  • Auslaugung: Verwendung von Lösungsmitteln wie Säuren, Laugen und Salzen, um das Zielmetall aufzulösen (z. B. Auslaugung von Gold mit Zyanid, von Kupferoxid mit Schwefelsäure).

  • Fällung/Ersatz: Das Metall wird aus der Laugungslösung durch chemischen Ersatz oder pH-Einstellung ausgefällt.

  • Lösungsmittelextraktion/Elektrogewinnung: Selektive Anreicherung von Metallionen in der Lösung mit organischen Lösungsmitteln, gefolgt von einer Elektrolyse an der Kathode zur Ausfällung hochreiner Metalle (z. B. SX-EW-Verfahren für Kupfer).

  • Rösten: Veränderung der chemischen Zusammensetzung des Erzes bei hohen Temperaturen, um es für die Weiterverarbeitung besser geeignet zu machen (z. B. Rösten von schwer zu selektierendem Hämatit zu leicht zu selektierendem Magnetit).

• Geeignete Mineralien: Kupferoxid, Gold, Uran, Bauxit usw.

Drittens, der typische Aufbereitungsprozess

Eine komplette moderne Mineralaufbereitungsanlage ist in der Regel eine optimale Kombination der oben genannten Methoden, um ein synergetisches und effizientes System zu bilden. Ein typischer Prozess umfasst:

1. Aufbereitung: Zerkleinern und Sieben - Zerkleinern des Roherzes auf eine für die Trennung geeignete Größe.

2. Sortierung: Mahlen und Klassieren - das zerkleinerte Produkt wird auf eine Größe gemahlen, bei der die Mineralien von den Monomeren getrennt werden, und es wird ein geschlossener Kreislauf mit dem Klassierer gebildet. Danach folgt das Hauptsortierverfahren (Wiederauslese, Magnetabscheidung, Flotation oder eine Kombination dieser Verfahren).

3. Produktbehandlung: Eindickung, Filtration, Trocknung - Entwässerung des Konzentrats, um ein festes Produkt für Transport und Lagerung zu erhalten. Auch die sichere Entsorgung von Abraum wird durchgeführt.

Die Aufbereitung von Mineralien ist ein komplexer und tiefgreifender Querschnittsbereich, der Geologie, Physik, Chemie, Strömungsmechanik und Materialwissenschaft umfasst. Es gibt kein "Einheitsverfahren", das für alle Erze geeignet ist, und eine erfolgreiche Aufbereitungslösung basiert zwangsläufig auf einem tiefen Verständnis der Beschaffenheit des Erzes, der flexiblen Anwendung verschiedener Verfahrensprinzipien und somit auf der Entwicklung der besten technischen und wirtschaftlichen Lösungen. Sie ist die wichtigste Kerntechnologie, die eine effiziente und saubere Nutzung der mineralischen Ressourcen gewährleistet und sie letztlich in gesellschaftlichen Reichtum verwandelt.