В горнодобывающей промышленности или экстрактивной металлургии , Обогащение является любой процесс , который улучшает (выгоды) на экономическую ценность руды путем удаления жильных минералов , что приводит к более высокому продукта класса ( руда концентрат ) и поток отходов ( хвостов ). Существует множество различных типов обогащения, на каждом этапе которых происходит обогащение исходной руды.
История
Обогащение железом стало очевидным с 800 г. до н.э. в Китае с использованием цветения . [1] Блумеры - это первоначальная форма плавки, позволяющая людям разводить огонь до такой степени, чтобы оксиды плавились в жидкость, которая отделялась от железа. Несмотря на то, что с изобретением доменной печи цветение было быстро прекращено, до начала второго тысячелетия на него по-прежнему в значительной степени полагались в Африке и Европе. Доменная печь стала следующим шагом в плавке чугуна, из которого производился чугун . [2] Первые доменные печи в Европе появились в начале 1200-х годов в Швеции и Бельгии, а не до конца 1400-х годов в Англии. Чугун, вылитый из доменной печи, содержит большое количество углерода, что делает его твердым и хрупким, что затрудняет работу с ним. В 1856 году был изобретен бессемеровский процесс, который превращал хрупкий чугун в сталь, более ковкий металл. [2] С тех пор было изобретено множество различных технологий для замены бессемеровского процесса, таких как электродуговая печь , кислородное производство стали и железо прямого восстановления (DRI). [3]
Для сульфидных руд применяется другой процесс обогащения. Перед началом плавки из руды необходимо удалить серу. Обжиг - это основной метод разделения, при котором древесину помещали в груды руды и поджигали, чтобы помочь с окислением. [4] [5]
- 2 Cu 2 S + 3 O 2 → 2 Cu 2 O + 2 SO 2
Самые ранние методы обжарки проводились на открытом воздухе, что позволяло большим облакам диоксида серы разноситься над землей, нанося серьезный ущерб окружающим экосистемам, как водным, так и наземным. Облака диоксида серы в сочетании с местной вырубкой лесов для производства древесины, необходимой для обжига, усугубили ущерб окружающей среде [4], как это видно на примере Садбери , Онтарио, и Inco Superstack . [5]
Виды разлуки
Дезагрегирование
Обогащение может начаться в самой шахте. На большинстве рудников дробилка находится внутри самой шахты, где происходит разделение руды и пустой породы и, как побочный эффект, становится легче транспортировать. После дробилки руда проходит через дробилку или мельницу, чтобы измельчить руду в мелкие частицы. Разделение плотной среды (DMS) используется для дальнейшего отделения желаемой руды от горных пород и пустой породы. Это расслоит измельченный заполнитель по плотности, облегчая разделение. Там, где DMS происходит в процессе, может быть важным, измельчители или мельницы будут перерабатывать гораздо меньше пустой породы, если DMS происходит заранее. Это снизит износ оборудования, а также эксплуатационные расходы, так как пропускаемый объем будет меньше. [6]
Физическое разделение
После стадии измельчения руду можно дополнительно отделить от породы. Одним из способов достижения этого является использование физических свойств руды для отделения ее от остальной породы. Это гравитационная сепарация , флотация и магнитная сепарация . Гравитационная сепарация использует центробежные силы и удельный вес руды и пустой породы для их разделения. [7] Магнитная сепарация используется для отделения магнитной пустой породы от желаемой руды или, наоборот, для удаления магнитной целевой руды из немагнитной пустой породы. [8] DMS также считается физическим разделением.
Химическое разделение
На некоторые физические свойства руды нельзя полагаться при разделении, поэтому для отделения руды от породы используются химические процессы. Пенная флотация , выщелачивание и электролитическое извлечение являются наиболее распространенными типами химического разделения. Пенная флотация использует гидрофобные и гидрофильные свойства для отделения руды от пустой породы. Гидрофобные частицы поднимутся на верхнюю часть раствора, который нужно снять. [9] [10] Изменение pH раствора может повлиять на то, какие частицы будут гидрофильными. Выщелачивание работает путем растворения желаемой руды в растворе из породы. [11] Электролитическое извлечение не является основным методом разделения, но требуется для извлечения руды из раствора после выщелачивания.
Примеры кейсов
В случае золота после адсорбции на угле его помещают в раствор гидроксида натрия и цианида. В растворе золото вытягивается из углерода и попадает в раствор. Ионы золота удаляются из раствора на стальных катодах после электролитического извлечения. Затем золото идет на переплавку. [11]
Литий трудно отделить от пустой породы из-за сходства минералов. Для отделения лития используются как физические, так и химические методы разделения. Используется первая пенная флотация. Из-за сходства в минералогии полное разделение после флотации не происходит. Жила, которая обнаруживается с литием после флотации, часто бывает железосодержащей. Концентрат флотации проходит магнитную сепарацию для удаления магнитной примеси из немагнитного лития. [12]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Вагнер, Дональд Б. (1999). «Самое раннее использование железа в Китае». Металлы в древности : 1–9 - через Oxford: Archaeopress.
- ^ а б Вагнер, Дональд Б. (2008). «Наука и цивилизация в Китае, том 5-11». Черная металлургия - через Cambridge University Press.
- ^ «Вторичное производство стали: принципы и применение» . CRC Press . Проверено 8 апреля 2020 .
- ^ а б Гринвуд, Норман Н. (1997). Химия элементов (2-е изд.) . Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ а б "Фотоистория стрессовой среды Садбери" . users.vianet.ca . Проверено 8 апреля 2020 .
- ^ Халдар, СК (2017). Платино-никель-хромовые месторождения . ISBN Elsevier Inc. 978-0-12-802041-8.
- ^ Фалконер, Эндрю (2003). «РАЗДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕСТИ: СТАРАЯ ТЕХНИКА / НОВЫЕ МЕТОДЫ» (PDF) . Физическое разделение в науке и технике . 12 : 31–48. DOI : 10.1080 / 1478647031000104293 .
- ^ Ю, Цзяньвэнь (2017). «Обогащение мелочи железной руды обжигом намагничивания и магнитной сепарацией». Международный журнал по переработке полезных ископаемых . 168 : 102–108. DOI : 10.1016 / j.minpro.2017.09.012 .
- ^ «Введение в переработку полезных ископаемых: пенная флотация» . Проверено 2 сентября 2017 года .
- ^ Рамачандра Рао, С. (2006). «Физические и физико-химические процессы». Серия «Управление отходами» . 7 : 35–69. DOI : 10.1016 / S0713-2743 (06) 80088-7 . ISBN 9780080451312 - через Enslevier.
- ^ а б Vinal, J .; Juan, E .; Руис, М .; Ferrando, E .; Cruells, M .; Roca, A .; Касадо, Дж. (2006). «Выщелачивание золота и палладия водным озоном в разбавленных хлоридных средах» . Гидрометаллургия . 81 (2): 142–151. DOI : 10.1016 / j.hydromet.2005.12.004 - через Elsevier Science Direct.
- ^ тадесс, Богале; Макуэй, Фиделе; Альбиянич, Борис; Дайер, Лоуренс (2019). «Обогащение литиевых минералов из твердых горных руд: обзор». Минеральное машиностроение . 131 : 170–184. DOI : 10.1016 / j.mineng.2018.11.023 .
дальнейшее чтение
- Картер, К. Барри; М. Грант Нортон (2007). «Обогащение» . Керамические материалы: наука и техника . Берлин : Springer . п. 347. ISBN 978-0-387-46270-7. OCLC 77012326 . Проверено 15 мая 2009 года .
- Смит, Мик Р .; Л. Коллис; П.Г. Фукс (2001). «Обогащение» . Заполнители: песок, гравий и щебень для строительных целей . Лондон : Геологическое общество . С. 124–129. ISBN 1-86239-079-7. OCLC 46600322 . Проверено 15 мая 2009 года .
- Baartjes, NL (2007). «Обогащение алмазов: структурные препятствия и способы их устранения в Южной Африке» (PDF) . Источник алмазов для использования 2007 . Южноафриканский институт горного дела и металлургии. Архивировано из оригинала (PDF) 2 октября 2011 года . Проверено 15 мая 2009 года .
- Суптеля, В.В. С.А. Мартынов; В.П. Бутузов; В.А. Хван (июль 1977 г.). «Обогащение синтетических алмазов ультразвуком». Журнал горной науки . 13 (4): 439–441. DOI : 10.1007 / BF02498516 .