Minerālu bagātināšana: pamatmetodes, tehnoloģijas un aprīkojums

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Aplūkojot komerciālos vērtīgos minerālus, pamatoti rodas jautājums, kā no primārās rūdas vai fosilijas var iegūt tik pievilcīgu rotaslietu. Īpaši ņemot vērā to, ka šķirnes apstrāde kā tāda ir ja ne viena no pēdējām, tad vismaz attīrīšanas process pirms pēdējā posma. Atbilde uz jautājumu būs derīgo izrakteņu bagātināšana, kuras laikā notiek iežu pamatapstrāde, kas paredz vērtīga minerāla atdalīšanu no tukšām barotnēm.

Vispārīga bagātināšanas tehnoloģija

Vērtīgo derīgo izrakteņu pārstrāde tiek veikta speciālos bagātināšanas uzņēmumos. Process ietver vairāku darbību veikšanu, tostarp sagatavošanu, tiešu iežu sadalīšanu un atdalīšanu ar piemaisījumiem. Bagātināšanas gaitā tiek iegūti dažādi derīgie izrakteņi, tostarp grafīts, azbests, volframa, rūdas materiāli u.c.. Tam nav jābūt vērtīgiem iežiem – ir daudz rūpnīcu, kas pārstrādā izejvielas, kuras vēlāk izmanto celtniecībā. Tā vai citādi derīgo izrakteņu pārstrādes pamati balstās uz derīgo izrakteņu īpašību analīzi, kas nosaka arī atdalīšanas principus. UzVārdu sakot, nepieciešamība nogriezt dažādas struktūras rodas ne tikai tāpēc, lai iegūtu vienu tīru minerālu. Tā ir izplatīta prakse, kad no vienas struktūras tiek iegūtas vairākas vērtīgas šķirnes.

Akmens drupināšana

Šajā posmā materiāls tiek sasmalcināts atsevišķās daļiņās. Sasmalcināšanas procesā tiek izmantoti mehāniski spēki, lai pārvarētu iekšējās kohēzijas mehānismus.

Rezultātā iezis sadalās mazās cietās daļiņās, kurām ir viendabīga struktūra. Šajā gadījumā ir vērts atšķirt tiešo drupināšanas un slīpēšanas tehniku. Pirmajā gadījumā minerālu izejmateriāls tiek pakļauts mazāk dziļai struktūras atdalīšanai, kuras laikā veidojas daļiņas, kuru frakcija ir lielāka par 5 mm. Savukārt slīpēšana nodrošina tādu elementu veidošanos, kuru diametrs ir mazāks par 5 mm, lai gan šis rādītājs ir atkarīgs arī no tā, ar kādu iezi nākas saskarties. Abos gadījumos uzdevums ir maksimāli palielināt derīgās vielas graudu šķelšanos, lai tīra sastāvdaļa tiktu atbrīvota bez maisījuma, tas ir, atkritumiem, piemaisījumiem utt.

Pārbaudes process

Pēc drupināšanas procesa pabeigšanas novāktā izejviela tiek pakļauta citai tehnoloģiskai ietekmei, kas var būt gan sijāšana, gan atmosfēras iedarbība. Sijāšana pēc būtības ir veids, kā klasificēt iegūtos graudus pēc izmēra raksturlielumiem. Tradicionālais šī posma īstenošanas veids ietver sieta un sieta izmantošanu ar iespēju kalibrēt šūnas. Skrīninga procesā tie atdalāsvirsrežģa un apakšrežģa daļiņas. Zināmā veidā minerālu bagātināšana sākas jau šajā posmā, jo tiek atdalīti daži piemaisījumi un jauktie materiāli. Smalkā frakcija, kuras izmērs ir mazāks par 1 mm, tiek izsijāta un ar gaisa palīdzību - laika apstākļu ietekmē. Masu, kas atgādina smalkas smiltis, mākslīgās gaisa straumes paceļ, pēc tam tā nosēžas.

Nākotnē daļiņas, kas nosēžas lēnāk, tiks atdalītas no ļoti maziem putekļu elementiem, kas kavējas gaisā. Tālākai šādas skrīninga atvasinājumu savākšanai izmanto ūdeni.

Bagātināšanas procesi

Bagātināšanas procesa mērķis ir izolēt minerālu daļiņas no izejvielām. Šādu procedūru gaitā tiek izdalītas vairākas elementu grupas - derīgs koncentrāts, atslāņošanās un citi produkti. Šo daļiņu atdalīšanas princips ir balstīts uz atšķirībām starp derīgo minerālu un atkritumiežu īpašībām. Šādas īpašības var būt: blīvums, mitrināmība, magnētiskā jutība, izmērs, elektrovadītspēja, forma utt. Tādējādi bagātināšanas procesos, kuros izmanto blīvuma atšķirību, tiek izmantotas gravitācijas atdalīšanas metodes. Šo pieeju izmanto ogļu, rūdas un nemetālisku izejvielu apstrādē. Diezgan izplatīta ir arī bagātināšana, kuras pamatā ir komponentu mitrināmības raksturlielumi. Šajā gadījumā tiek izmantota flotācijas metode, kuras iezīme ir iespēja atdalīt plānus graudus.

Izmanto arī magnētisko minerālu apstrādi, kasļauj izolēt dzelzs piemaisījumus no talka un grafīta materiāliem, kā arī attīrīt volframu, titānu, dzelzi un citas rūdas. Šīs metodes pamatā ir atšķirība magnētiskā lauka iedarbībā uz fosilajām daļiņām. Kā aprīkojums tiek izmantoti speciālie separatori, kurus izmanto arī magnetīta suspensiju atjaunošanai.

Bagātināšanas pēdējie posmi

Šā posma galvenie procesi ietver dehidratāciju, celulozes sabiezēšanu un iegūto daļiņu žāvēšanu. Dehidratācijas aprīkojuma izvēle tiek veikta, pamatojoties uz minerāla ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām. Parasti šī procedūra tiek veikta vairākās sesijās. Tomēr tas ne vienmēr ir jādara. Piemēram, ja bagātināšanas procesā tika izmantota elektriskā atdalīšana, tad dehidratācija nav nepieciešama. Papildus tehnoloģiskajiem procesiem bagātināšanas produkta sagatavošanai turpmākiem pārstrādes procesiem, jānodrošina arī atbilstoša infrastruktūra minerālu daļiņu apstrādei. Jo īpaši rūpnīcā tiek organizēts atbilstošs ražošanas serviss. Tiek ieviesti automobiļi veikalā, tiek organizēta ūdens, siltuma un elektrības piegāde.

Aprīkojums bagātināšanai

Slīpēšanas un smalcināšanas posmos tiek izmantotas īpašas iekārtas. Tās ir mehāniskas vienības, kas ar dažādu dzinējspēku palīdzību iedarbojas postoši. Tālāk sijāšanas procesā tiek izmantots siets un siets, kas nodrošinaiespēja kalibrēt caurumus. Arī skrīningam tiek izmantotas sarežģītākas iekārtas, kuras sauc par sietiem. Tiešo bagātināšanu veic ar elektriskajiem, gravitācijas un magnētiskajiem separatoriem, kurus izmanto saskaņā ar specifisko struktūru atdalīšanas principu. Pēc tam dehidratācijai tiek izmantotas drenāžas tehnoloģijas, kuru realizācijā var izmantot tos pašus sietus, liftus, centrifūgas un filtrēšanas iekārtas. Pēdējais posms parasti ietver termiskās apstrādes un žāvēšanas izmantošanu.

Atkritumi no bagātināšanas procesa

Bagātināšanas procesa rezultātā veidojas vairākas produktu kategorijas, kuras var iedalīt divos veidos - derīgais koncentrāts un atkritumi. Turklāt vērtīgai vielai nav obligāti jāatspoguļo viena un tā pati šķirne. Tāpat nevar teikt, ka atkritumi ir nevajadzīgs materiāls. Šādi produkti var saturēt vērtīgu koncentrātu, bet minimālos daudzumos. Tajā pašā laikā atkritumu struktūrā esošo derīgo izrakteņu tālāka bagātināšana bieži sevi tehnoloģiski un finansiāli neattaisno, tāpēc šādas apstrādes sekundārie procesi tiek veikti reti.

Optimāla bagātināšana

Atkarībā no bagātināšanas apstākļiem, izejmateriāla īpašībām un pašas metodes galaprodukta kvalitāte var atšķirties. Jo augstāks ir vērtīga komponenta saturs tajā un mazāk piemaisījumu, jo labāk. Ideāla rūdas bagātināšana, piemēram, nodrošina pilnīgu atkritumu neesamību produktā. Tas nozīmē, ka sasmalcinot un sijājot iegūtā maisījuma bagātināšanas procesā neauglīgo iežu pakaišu daļiņas tika pilnībā izslēgtas no kopējās masas. Tomēr ne vienmēr ir iespējams panākt šādu efektu.

Daļēja minerālu apstrāde

Ar daļēju bagātināšanu ir domāta fosilijas izmēra klases atdalīšana vai viegli atdalāmās piemaisījumu daļas nogriešana no produkta. Tas ir, šīs procedūras mērķis nav pilnībā attīrīt produktu no piemaisījumiem un atkritumiem, bet tikai palielina izejmateriāla vērtību, palielinot noderīgo daļiņu koncentrāciju. Šādu minerālo izejvielu pārstrādi var izmantot, piemēram, lai samazinātu pelnu saturu oglās. Bagātināšanas procesā tiek izolēta liela elementu klase, tālāk sajaucot nebagātinātu sijāšanas koncentrātu ar smalko frakciju.

Problēma ar vērtīgu iežu zudumu bagātināšanas laikā

Tā kā noderīgā koncentrāta masā paliek nevajadzīgi piemaisījumi, līdz ar to kopā ar atkritumiem var izvadīt arī vērtīgos iežus. Šādu zudumu uzskaitei tiek izmantoti speciāli instrumenti, lai aprēķinātu to pieļaujamo līmeni katram tehnoloģiskajam procesam. Tas ir, visām atdalīšanas metodēm tiek izstrādātas individuālās pieļaujamo zaudējumu normas. Pieļaujamais procents tiek ņemts vērā pārstrādes produktu bilancē, lai segtu mitruma koeficienta un mehānisko zudumu aprēķina neatbilstības. Šī uzskaite ir īpaši svarīga, ja tiek plānota rūdas bagātināšana, kuras laikā tiek izmantota dziļa drupināšana. Attiecīgi risks zaudēt vērtīgukoncentrēties. Un tomēr vairumā gadījumu derīgo iežu zudums ir saistīts ar pārkāpumiem tehnoloģiskajā procesā.

Secinājums

Pēdējā laikā vērtīgas iežu bagātināšanas tehnoloģijas ir spērušas nozīmīgu soli savā attīstībā. Tiek pilnveidoti gan atsevišķi apstrādes procesi, gan vispārīgās shēmas nodaļas īstenošanai. Viens no daudzsološajiem virzieniem turpmākai attīstībai ir kombinēto pārstrādes shēmu izmantošana, kas uzlabo koncentrātu kvalitātes īpašības. Jo īpaši tiek apvienoti magnētiskie separatori, kā rezultātā tiek optimizēts bagātināšanas process. Jaunās šāda veida metodes ietver magnetohidrodinamisko un magnetohidrostatisko atdalīšanu. Tajā pašā laikā ir vērojama vispārēja rūdas iežu bojāšanās tendence, kas var neietekmēt iegūtā produkta kvalitāti. Piemaisījumu līmeņa paaugstināšanos var apkarot, aktīvi izmantojot daļēju bagātināšanu, taču kopumā apstrādes sesiju skaita palielināšanās padara tehnoloģiju neefektīvu.