Obohacování minerálů: základní metody, technologie a vybavení

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Při pohledu na komerčně cenné minerály se oprávněně nabízí otázka, jak lze takový atraktivní šperk získat z primární rudy nebo fosílie. Zejména s přihlédnutím k tomu, že zpracování plemene jako takového je, když už ne závěrečné, tak alespoň proces zušlechťování předcházející finální fázi. Odpovědí na otázku bude obohacování minerálů, při kterém dochází k základnímu zpracování horniny, které zajišťuje oddělení cenného minerálu od prázdných médií.

Obecná technologie obohacování

Zpracování cenných nerostů se provádí ve speciálních obohacovacích podnicích. Proces zahrnuje provedení několika operací, včetně přípravy, přímého štěpení a separace horniny s nečistotami. Při obohacování se získávají různé nerosty, včetně grafitu, azbestu, wolframu, rudných materiálů atd. Nemusí se jednat o cenné horniny – existuje mnoho továren, které zpracovávají suroviny, které se později využívají ve stavebnictví. Tak či onak, základy zpracování nerostů jsou založeny na rozboru vlastností nerostů, které určují i principy separace. NaJedním slovem, potřeba odříznout různé struktury vzniká nejen za účelem získání jednoho čistého minerálu. Je běžnou praxí, když několik cenných plemen pochází z jedné struktury.

Drcení kamene

V této fázi je materiál rozdrcen na jednotlivé částice. Proces drcení využívá mechanické síly k překonání mechanismů vnitřní soudržnosti.

V důsledku toho je hornina rozdělena na malé pevné částice, které mají homogenní strukturu. V tomto případě se vyplatí rozlišovat techniku přímého drcení a mletí. V prvním případě dochází u minerální suroviny k méně hluboké separaci struktury, při které vznikají částice s frakcí větší než 5 mm. Broušení zase zajišťuje tvorbu prvků o průměru menším než 5 mm, i když tento údaj také závisí na tom, s jakou horninou se musíte vypořádat. V obou případech je úkolem maximalizovat štěpení zrn užitečné látky tak, aby se uvolnila čistá složka bez směsi, tedy hlušina, nečistoty atd.

Proces prověřování

Po dokončení procesu drcení je sklizená surovina podrobena dalšímu technologickému vlivu, kterým může být jak třídění, tak zvětrávání. Třídění je v podstatě způsob klasifikace získaných zrn podle velikostní charakteristiky. Tradiční způsob realizace této fáze spočívá v použití síta a síta opatřeného možností kalibrace článků. Během procesu screeningu se oddělujísupramřížkové a podmřížkové částice. Nějakým způsobem začíná obohacování minerálů již v této fázi, protože dochází k oddělení některých nečistot a směsných materiálů. Jemná frakce o velikosti menší než 1 mm je vytříděna a pomocí vzduchu - povětrnostními vlivy. Hmota připomínající jemný písek je zvednuta umělými proudy vzduchu, načež se usadí.

V budoucnu se částice, které se usazují pomaleji, oddělují od velmi malých prachových částic přetrvávajících ve vzduchu. Pro další sběr derivátů takového třídění se používá voda.

Procesy obohacení

Cílem procesu obohacování je izolovat minerální částice ze vstupní suroviny. V průběhu těchto postupů se rozlišuje několik skupin prvků - užitečný koncentrát, hlušina a další produkty. Princip separace těchto částic je založen na rozdílech mezi vlastnostmi užitečných nerostů a odpadních hornin. Takové vlastnosti mohou být následující: hustota, smáčivost, magnetická susceptibilita, velikost, elektrická vodivost, tvar atd. Procesy obohacování, které využívají rozdíl v hustotě, tedy zahrnují metody gravitační separace. Tento přístup se používá při zpracování uhlí, rud a nerudných surovin. Obohacení založené na charakteristikách smáčivosti složek je také zcela běžné. V tomto případě je použita metoda flotace, jejíž vlastností je možnost oddělení tenkých zrn.

Využívá také magnetické zpracování minerálů, kteréumožňuje izolovat železité nečistoty z mastku a grafitových médií a také čistit wolfram, titan, železo a další rudy. Tato technika je založena na rozdílu v účinku magnetického pole na fosilní částice. Jako zařízení se používají speciální separátory, které se také používají k obnově magnetitových suspenzí.

Konečné fáze obohacování

Hlavní procesy této fáze zahrnují dehydrataci, zahušťování buničiny a sušení výsledných částic. Výběr zařízení pro dehydrataci se provádí na základě chemických a fyzikálních vlastností minerálu. Tento postup se zpravidla provádí v několika sezeních. Není to však vždy nutné. Pokud byla například při procesu zušlechťování použita elektrická separace, pak není nutná dehydratace. Kromě technologických postupů pro přípravu produktu obohacení pro další procesy zpracování by měla být zajištěna také vhodná infrastruktura pro manipulaci s minerálními částicemi. Zejména je v továrně organizován příslušný výrobní servis. Zavádějí se vozidla v dílnách a organizují se dodávky vody, tepla a elektřiny.

Zařízení pro obohacení

Ve fázích mletí a drcení se používají speciální zařízení. Jedná se o mechanické jednotky, které za pomoci různých hnacích sil působí na horninu destruktivně. Dále se v procesu prosévání používá síto a síto, které poskytujímožnost kalibrace otvorů. K prosévání se také používají složitější stroje, které se nazývají síta. Přímé obohacování se provádí elektrickými, gravitačními a magnetickými separátory, které se používají v souladu se specifickým principem separace struktury. Poté se k odvodnění používají drenážní technologie, při jejichž realizaci lze použít stejná síta, elevátory, odstředivky a filtrační zařízení. Poslední krok obvykle zahrnuje použití tepelného zpracování a sušení.

Odpad z procesu obohacování

V důsledku procesu obohacování vzniká několik kategorií produktů, které lze rozdělit do dvou typů – užitečný koncentrát a odpad. Navíc hodnotná látka nemusí nutně představovat stejné plemeno. Také nelze říci, že odpad je zbytečný materiál. Takové produkty mohou obsahovat hodnotný koncentrát, ale v minimálním množství. Zároveň se další obohacování nerostů, které jsou ve struktuře odpadu, často technologicky a finančně neospravedlňuje, takže sekundární procesy takového zpracování se provádějí jen zřídka.

Optimální obohacení

V závislosti na podmínkách obohacení, vlastnostech výchozího materiálu a samotné metodě se může kvalita konečného produktu lišit. Čím vyšší je obsah cenné složky v něm a čím méně nečistot, tím lépe. Ideální zhodnocení rudy například zajišťuje úplnou absenci odpadu v produktu. To znamená, že v procesu obohacování směsi získané drcením a proséváním byly z celkové hmoty zcela vyloučeny částice steliva z neúrodných hornin. Ne vždy je však možné takového efektu dosáhnout.

Částečné zpracování minerálů

Pod částečným obohacením se rozumí oddělení velikostní třídy fosílie nebo odříznutí snadno oddělitelné části nečistot z produktu. To znamená, že tento postup nemá za cíl zcela vyčistit produkt od nečistot a odpadu, ale pouze zvyšuje hodnotu výchozího materiálu zvýšením koncentrace užitečných částic. Takové zpracování nerostných surovin lze využít např. ke snížení popelovin v uhlí. V procesu obohacování se izoluje velká třída prvků dalším mícháním neobohaceného prosévacího koncentrátu s jemnou frakcí.

Problém ztráty cenné horniny během obohacování

Vzhledem k tomu, že v mase užitečného koncentrátu zůstávají zbytečné nečistoty, lze spolu s odpadem odstranit i cenné horniny. K zohlednění těchto ztrát se používají speciální nástroje pro výpočet jejich přípustné úrovně pro každý z technologických procesů. To znamená, že pro všechny způsoby separace jsou vypracovány individuální normy přípustných ztrát. Přípustné procento je zohledněno v bilanci zpracovávaných výrobků, aby byly pokryty nesrovnalosti ve výpočtu vlhkostního koeficientu a mechanických ztrát. Toto účtování je zvláště důležité, pokud se plánuje obohacování rudy, při kterém se používá hluboké drcení. V souladu s tím riziko ztráty cennéhosoustřeď se. A přesto je ve většině případů ztráta užitečné horniny způsobena porušením technologického procesu.

Závěr

V nedávné době učinily cenné technologie obohacování hornin významný krok ve svém vývoji. Zlepšují se jak jednotlivé procesy zpracování, tak obecná schémata implementace oddělení. Jedním ze slibných směrů dalšího pokroku je použití kombinovaných schémat zpracování, která zlepšují kvalitativní charakteristiky koncentrátů. Kombinují se zejména magnetické separátory, čímž je optimalizován proces obohacování. Mezi nové metody tohoto typu patří magnetohydrodynamická a magnetohydrostatická separace. Zároveň existuje obecná tendence ke znehodnocování rudných hornin, což nemůže neovlivňovat kvalitu výsledného produktu. Se zvýšením úrovně nečistot lze bojovat aktivním používáním částečného obohacení, ale obecně platí, že zvýšení počtu relací zpracování činí technologii neefektivní.