متخصصان پردازش مواد معدنی باید بدانند: 5 روش اولیه پردازش مواد معدنی، اصول آسان برای درک

برای هر متخصص یا دانش آموز در زمینه پردازش مواد معدنی،درک عمیق و تسلط بر روش های اولیه پردازش مواد معدنی کلید طلایی برای باز کردن در به تخصص حرفه ای استجداسازی مواد معدنی مفید از مواد معدنی گانگ در سنگ آهن یک مرحله مهم در کل فرآیند توسعه و استفاده از منابع معدنی است.هدف پردازش مواد معدنی غنی سازی مواد معدنی مفید از طریق روش های مختلف است، از بین بردن ناخالصی های مضر و فراهم کردن مواد اولیه واجد شرایط برای ذوب بعدی یا کاربردهای صنعتی.این مقاله به طور سیستماتیک پنج روش اساسی و گسترده تر پردازش مواد معدنی را بررسی و به طور عمیق تجزیه و تحلیل می کند، با هدف کمک به خوانندگان برای ایجاد یک چارچوب دانش روشن، اطمینان از درک روشن اصول و کاربرد مستقیم.

این پنج روش اصلی عبارتند از:

• جدایی گرانشی
• شناور شدن
• جداسازی مغناطیسی
• جداسازی الکترواستاتیک
• پردازش شیمیایی (هیدرو متالورژی)

01 جدایی گرانشی

جدایی گرانشی (به اختصار جدایی گرانشی) یکی از قدیمی ترین فن آوری های پردازش مواد معدنی است که هزاران سال پیش در معدن طلا مورد استفاده قرار گرفته است.جدایی گرانشی در پردازش ولفستم همچنان مهم است، قلع، طلا، سنگ آهن و زغال سنگ، به دلیل هزینه پایین، حداقل تاثیر زیست محیطی و ظرفیت پردازش بالا.

اصل اصلی:

جدایی گرانشی اساساً بر اساس تفاوت های تراکم بین مواد معدنی است. هنگامی که ذرات معدنی در یک محیط متحرک (به طور عمده آب یا هوا) هستند،تحت تاثیرات ترکیبی جاذبه هستند.ذرات با چگالی بالا به سرعت و در لایه های پایین تر تجهیزات قرار می گیرند.در حالی که ذرات کم چگالی به آرامی و در لایه های بالاتر قرار می گیرندتجهیزات خاص و جریان های فرآیند می توانند این دو گروه چگالی را از هم جدا کنند. اندازه و شکل ذرات نیز بر فرآیند جداسازی تأثیر می گذارد.بنابراین کنترل دقیق اندازه ذرات مواد ورودی اغلب در عمل مورد نیاز است.

شرایط قابل استفاده:

• تفاوت ضخامت قابل توجهی بین مواد معدنی وجود دارد، که شرط اولیه برای عملکرد موثر جدایی گرانشی است.
• می تواند طیف گسترده ای از اندازه ذرات را اداره کند و به ویژه در پردازش سنگ آهن های دانه ای که با روش های دیگر سخت است، خوب است.
• برای پردازش طلا و قلع، ولفرامیت، همیتیت و زغال سنگ مناسب است.

تجهیزات اصلی:

• جیگ: لایه بستر را شل می کند و آن را با توجه به تراکم از طریق جریان آب متناوب عمودی دوره ای به لایه ها جدا می کند. معمولاً برای پردازش سنگ معدنی و ذغال سنگ استفاده می شود.
• میز تکان دهنده: در یک تخت شیب دار، از حرکت متناوب متناوب جریان آب و سطح بستر برای شل کردن و جدا کردن ذرات معدن به لایه ها و انجام جدایی منطقه ای استفاده می کند.برای جدا کردن سنگ آهن ذرات نازک مناسب است.
• گره مارپیچ / غلظتگر مارپیچ: از اثرات ترکیبی جاذبه ، نیروی دور از مرکز و جریان آب برای جدا کردن خمیر سنگ جبهه ای استفاده می کند.برای پردازش مواد ذرات نازک با اندازه ذرات 0 مناسب است.03mm تا 0.6mm
• جدا کننده متوسط سنگین: از یک تعلیق سنگین با تراکم بین مواد معدنی مفید و گانگ به عنوان رسانه جداسازی استفاده می کند. ذرات سنگ معدن با تراکم کمتر از متوسط شناور می شوند.در حالی که آنهایی که دارای تراکم بزرگتر از متوسط غرق می شوند، به دست آوردن جداسازی دقیق.

02 شناور شدن

فلاتاسیون یکی از گسترده ترین روش های پردازش مواد معدنی است، به ویژه در پردازش فلزات غیر فلزی (نحاس، سرب، روی) ، فلزات گرانبها (طلای، نقره) ،و معادن مختلف غیر فلزی.

اصول اساسی:

شناور شدن از تفاوت در خواص فیزیکی و شیمیایی سطوح مواد معدنی استفاده می کند، یعنی شناور بودن متفاوت آنها (هیدروفوبیت).با اضافه کردن یک سری از عوامل مخصوص شناور به یک خمیر کاملا خرد شده، این خواص سطحی را می توان به صورت مصنوعی تغییر داد.

1تنظیم کننده ها pH مواد خمیر را بین عوامل دیگر تنظیم می کنند تا محیط مطلوبی برای عملکرد سایر عوامل ایجاد کنند.

2کلکتورها به طور انتخابی روی سطح معدنی هدف جذب می شوند و آن را هیدروفوب می کنند.

3جوانه ها تنش سطحی آب را کاهش می دهند و تعداد زیادی حباب پایدار با اندازه مطلوب تولید می کنند.

پس از درمان با واکنشگر، ذرات معدنی هدف هیدروفوبیک به طور انتخابی به حباب ها چسبیده و به سطح آب رسوب شناور می شوند و یک لایه فوم معدنی شده را تشکیل می دهند.مواد معدنی گنگ های هیدروفیلیاز طرف دیگر، در مواد غلیظ باقی می مانند.

شرایط قابل استفاده:

• مناسب برای پردازش معادن مختلف سولفید با اندازه ذرات ظریف و ترکیب پیچیده، مانند مس، سرب، روی، نیکل، مولیبدنوم و سایر معادن.
• به طور گسترده ای در جداسازی سنگ های اکسید، سنگ های غیر فلزی (مانند فلوریت، آپاتیت) و سنگ های فلز گرانبها استفاده می شود.
• شناور کردن یک روش بسیار موثر برای جدا کردن مواد معدنی با تراکم مشابه و هیچ تفاوت آشکار در خواص مغناطیسی و الکتریکی است.

عناصر کلیدی (سیستم واکنش دهنده):

اثربخشی شناور شدن به شدت به سیستم مناسب واکنشگر، از جمله نوع واکنشگر، دوز، ترتیب اضافه کردن و مکان بستگی دارد.

• جمع آوری کننده ها: این عوامل، مانند زانتات ها و نیتروگلیسیرین ها، کلید دستیابی به هیدروفوبیت هستند.
• فوم ها: این عوامل، مانند روغن کاج (نر ۲) ، مسئول ایجاد فوم پایدار هستند.
• تنظیم کننده ها: این عوامل شامل فعال کننده ها (مانند سولفات مس) ، مهار کننده ها (مانند نیل و سیانید) و تنظیم کننده های pH،استفاده می شود برای افزایش یا کاهش شناور بودن مواد معدنی و بهبود انتخابی جداسازی.

03 جداسازی مغناطیسی

جداسازی مغناطیسی یک روش فیزیکی است که از تفاوت مغناطیسی مواد معدنی برای مرتب سازی استفاده می کند. این فرآیند ساده است و معمولاً باعث آلودگی محیط زیست نمی شود.نقش ضروری در انتخاب سنگ آهن فلزی (به ویژه سنگ آهن) داردهمچنین به طور گسترده ای برای حذف ناخالصی های حاوی آهن یا بازیابی مواد مغناطیسی از سایر مواد معدنی استفاده می شود.

اصل اصلی:

وقتی ذرات سنگ معدن از میدان مغناطیسی نامناسب تولید شده توسط جدا کننده مغناطیسی عبور می کنند،ذرات سنگ معدن با خواص مغناطیسی متفاوت تحت نیروهای مغناطیسی با مقادیر مختلف قرار می گیرند..

• مواد معدنی قوی مغناطیسی (مانند مغناطیس) توسط نیروی مغناطیسی قوی جذب می شوند و به سطح قطب مغناطیسی (مانند طبل مغناطیسی) جذب می شوند.با حرکت قطب مغناطيسي، آنها به موقعیت تعیین شده منتقل می شوند، میدان مغناطیسی را ترک می کنند و به غلظت تبدیل می شوند.
• مواد معدنی غیر مغناطیسی یا ضعیف مغناطیسی (مانند کوارتز و برخی از گانگ) تحت تأثیر نیروی مغناطیسی کم یا تقریباً وجود ندارد.آنها در امتداد مسیر اصلی حرکت می کنند و تبدیل به تخلیه می شوند.

شرایط قابل استفاده:

• مرتب سازی مغناطیس: جداسازی مغناطیسی مهمترین و کارآمدترین روش پردازش مغناطیس است.
• طبقه بندی سایر مواد معدنی مغناطیسی: همچنین می توان از آن برای طبقه بندی سنگ آهن منگنز، کرومایت، ایلمنیت و برخی از مواد معدنی فلزی نادر با مغناطیسی ضعیف (مانند ولفرامیت) استفاده کرد.
• حذف آهن: در تصفیه مواد خام معدنی غیر فلزی مانند سرامیک و شیشه، برای حذف ناخالصی های مضر آهن برای بهبود سفیدی محصول استفاده می شود.
• بازیافت متوسط سنگین: در زغال سنگ سنگین متوسط یا رسوب سنگ، برای بازیابی مواد سنگین مغناطیسی مانند پودر مغناطیس استفاده می شود.

تجهیزات اصلی:

انواع مختلفی از جدا کننده های مغناطیسی وجود دارد. با توجه به قدرت میدان مغناطیسی، آنها را می توان به میدان مغناطیسی ضعیف تقسیم کرد،جداکننده های مغناطیسی میدان مغناطیسی متوسط و میدان مغناطیسی قویبر اساس ساختار تجهیزات، آنها را می توان به نوع طبل، نوع رول، نوع دیسک و نوع ستون جداسازی مغناطیسی تقسیم کرد.

• جدا کننده مغناطیسی طبل مغناطیسی: گسترده ترین مورد استفاده، اغلب برای پردازش مغناطیس قوی مغناطیسی استفاده می شود و به هم جریان تقسیم می شود.انواع ضد جریان و نیمه ضد جریان با توجه به جهت جریان آب رسوب.
• جدا کننده مغناطیسی گرادینت بالا: می تواند گرادینت میدان مغناطیسی قوی را تولید کند که برای مرتب کردن مواد معدنی مغناطیسی ضعیف یا حذف ناخالصی های آهن ذرت استفاده می شود.• قطره ی مغناطیسی/طبل مغناطیسی: معمولاً برای انتخاب مقدماتی خشک استفاده می شود تا قطعات آهن بزرگ را قبل از ورود مواد به خردکننده برای محافظت از تجهیزات حذف کند.

04 جداسازی الکتریکی

جدایی الکترواستاتیک از تفاوت در خواص رسانای مواد معدنی برای جدا کردن آنها در یک میدان الکتریکی ولتاژ بالا استفاده می کند.این روش جداسازی خشک به ویژه برای مناطق کم آب مناسب استاگرچه به اندازه سه روش قبلی استفاده نمی شود، اما نقش غیرقابل جایگزینی در جدا کردن ترکیبات معدنی خاصی مانند شیلیت از کاسیتریت و زرکون از روتیل دارد.

 اصل اصلی:

فرآیند جدایی الکترواستاتیک عمدتا شامل دو مرحله است: شارژ و جدایی.هنگامی که ذرات معدنی گرم و خشک شده وارد میدان الکتریکی ولتاژ بالا می شوند که توسط الکترود های تاج و رول های چرخانده شکل می گیرند:

• مواد معدنی رسانا (مانند ایلمنیت و کاسیتریت) به سرعت شارژ الکتریکی را به دست می آورند و به دلیل تماس با رول های زمین شده به سرعت آن را از بین می برند.آنها توسط نیروی گریز مرکزی و گرانش از رولرها پرتاب می شوند..
• مواد معدنی غیر رسانا (مانند زرکون و کوارتز) رسانایی ضعیف دارند و پس از دریافت بار الکتریکی سخت می شوند.آنها توسط نیروهای الکترواستاتیک به سطح رول جذب می شوند، حرکت به عقب رول به عنوان رول چرخش، و سپس با برس پاک شده است.از آنجا که این دو ماده معدنی مسیرهای حرکتی بسیار متفاوتی دارند، جدایی حاصل می شود.

شرایط قابل اجرا:

• باید تفاوت های قابل توجهی در رسانایی الکتریکی بین مواد معدنی وجود داشته باشد. مواد معدنی رسانا رایج شامل مغناطیس، ایلمنیت، کاسیتریت و غیره؛ مواد معدنی غیر رسانا شامل کوارتز،زرکون، فلد اسپات، شیلیت و غیره
• معمولاً در انتخاب فلزات غیر آهن، فلزات آهن و سنگ آهن نادر استفاده می شود.به ویژه برای جدا کردن مواد معدنی مرتبط از غلظت های مخلوط از جدایی گرانشی یا جدایی مغناطیسی.
• مواد انتخاب شده باید کاملا خشک، تمیز و دارای اندازه ذرات یکسان باشند.

تجهیزات اصلی:

• جدا کننده الکترواستاتیک رول: این رایج ترین تجهیزات جدا کننده الکترواستاتیک است که استفاده می شود.که متشکل از یک رول چرخنده زمین و یک الکترود تاج ولتاژ بالا برای تشکیل یک منطقه کاری است.
• جدا کننده الکترواستاتیک صفحه/ صفحه نمایش: برای پردازش مواد با محدوده اندازه ذرات مختلف استفاده می شود.

05 رسوب معدن شیمیایی / هیدرو متالورژی

رسوب معدن شیمیایی، که اغلب با مفهوم هیدرو متالورژی ارتباط دارد، از واکنش های شیمیایی برای تغییر فاز های فیزیکی اجزای معدنی استفاده می کند.در نتیجه اجزای مفید را از ناخالصی ها جدا می کند.این روش به ویژه برای پردازش سنگهای معدنی کم درجه، پیچیده و به خوبی مستقر شده، مانند اکسید مس، طلا و سنگ های اورانیوم مناسب است.که با استفاده از روش های جداسازی فیزیکی سنتی جدا شدن آنها دشوار است.

اصل اصلی:

هسته آن خلاء انتخابی است. با استفاده از یک حلال شیمیایی خاص (خازن خلاء) ، در شرایط خاص درجه حرارت و فشار،فلز هدف یا ترکیبات آن در معدن به طور انتخابی به محلول حل می شود.، در حالی که مواد معدنی گانگ در فاز جامد باقی می مانند (باقی مانده های لیسیدن).

مراحل اصلی شامل:

1- آبشوری: معدن با یک عامل آبشوری مانند اسید (مانند اسید گوگردی) ، قلیایی (مانند هیدروکسید سدیم) ،یا محلول نمک (مانند سیانید) برای آزاد کردن فلز مفید در فاز مایع.

2جداسازی مایع از جامد: محلول غنی از فلزات هدف (لوشات) از باقیمانده لوشان جدا می شود.

3تصفیه و غنی سازی محلول: استفاده از بارش، استخراج حلال یا تبادل یون برای حذف یون های ناخالص در محلول و افزایش غلظت فلز هدف.

4- بازیابی فلز: استخراج محصول فلزی نهایی یا ترکیب آن از محلول تصفیه شده از طریق الکترولیز، جابجایی یا بارش.

شرایط قابل استفاده:

• پردازش سنگ های اکسید آهنی: به عنوان مثال، فرآیند الکتریسیسی استخراج اسید برای سنگ های اکسید آهنی آهنی.
• استخراج فلزات گرانبها: به عنوان مثال، روش لیس کردن سیانید برای سنگ طلا گسترده ترین روش استخراج طلا است.
• پردازش سنگهای پیچیده و دشوار جدا شدن: برای سنگهای دارای خواص فیزیکی مشابه و روابط پیچیده متقابل، بهره برداری شیمیایی اغلب تنها روش موثر است.
• بازیافت فلز از زباله ها: این روش چشم انداز گسترده ای در زمینه هایی مانند بازیافت باتری ها و درمان زباله های الکترونیکی دارد.

فرایندهای معمولی:

• استخراج طلا از سیانید: از محلول سیانید سدیم برای حل طلا در معدن استفاده کنید و سپس طلا را با پودر روی جایگزین کنید.
• لیسانس اسید مس: معدن اکسید مس را با اسید سولفوریک رقیق برای به دست آوردن محلول سولفات مس لیسانس کنید که سپس استخراج و الکترولیز می شود تا از مس کاتودی با خلوص بالا به دست آید.
• فرآیند بایر برای تولید آلومینا: درمان باکسیت با محلول هیدروکسید سدیم در شرایط گرم و تحت فشار یک فرآیند هیدرو متالورژیک کلاسیک برای تولید آلومینا است.

پنج روش اساسی جداسازی مواد معدنی: جداسازی گرانشی، شناور، جداسازی مغناطیسی، جداسازی الکترواستاتیک،و جداسازی شیمیایی، سنگ بنای تکنولوژی مدرن پردازش مواد معدنی است.هر روش دارای اصول علمی منحصر به فرد و دامنه کاربرد خود است.مهندسان پردازش مواد معدنی اغلب نیاز به انعطاف پذیری برای انتخاب یک روش واحد یا ترکیب روش های متعدد بر اساس خواص خاص سنگ آهن (مانند ترکیب مواد معدنی) دارند.، ویژگی های انتشار و خواص فیزیکی و شیمیایی) ، شاخص های فنی و اقتصادی و الزامات حفاظت از محیط زیست برای توسعه فرآیند بهینه پردازش مواد معدنی،در نتیجه به دست آوردن کارآمدتوسعه اقتصادی و سبز منابع معدنی.درک عمیق و تسلط بر این اصول اساسی برای هر مهندس پردازش مواد معدنی برای حل مشکلات عملی و ترویج نوآوری تکنولوژیکی ضروری است.