Металургия за обработка на минерали

Преработка на минерали, изкуство за третиране на сурови руди и минерални продукти с цел отделяне на ценните минерали от отпадъчната скала или ганга. Това е първият процес, който повечето руди преминават след добив, за да се осигури по-концентриран материал за процедурите на добивната металургия. Основните операции са раздробяване и концентриране, но има и други важни операции в модерен завод за преработка на минерали, включително вземане на проби и анализ и обезводняване. Всички тези операции са разгледани в тази статия.

Вземане на проби и анализ

Провеждат се рутинно вземане на проби и анализ на суровината, която се преработва, за да се получи информация, необходима за икономическата оценка на руди и концентрати. В допълнение, съвременните инсталации имат напълно автоматични системи за управление, които извършват входящ анализ на материала, докато той се обработва, и извършват корекции на всеки етап, за да се получи възможно най-богатият концентрат при възможно най-ниски експлоатационни разходи.

Вземане на проби

Вземането на проби е отстраняването от дадена партида материал част, която е представителна за целия, но все пак с удобен размер за анализ. Извършва се или на ръка, или на машина. Обикновено ръчното вземане на проби е скъпо, бавно и неточно, така че обикновено се прилага само когато материалът не е подходящ за машинно вземане на проби (слузеста руда например) или когато машините не са налични или са твърде скъпи за инсталиране.

Предлагат се много различни устройства за вземане на проби, включително лопати, проби за вземане на тръби и автоматични машинни проби. За тези машини за вземане на проби да се осигури точно представяне на цялата партида, определящото количество на една проба, общият брой проби и видът на взетите проби са от решаващо значение. Разработени са редица математически модели за вземане на проби, за да се постигнат подходящи критерии за вземане на проби.

анализ

След като една или повече проби се вземат от количество руда, преминаваща през материален поток, като конвейер, пробите се редуцират до количества, подходящи за по-нататъшен анализ. Аналитичните методи включват химичен, минералогичен и размер на частиците.

Химичен анализ

Още преди 16-ти век бяха известни обширни схеми за изследване (измерване на стойността на) руди, като се използват процедури, които не се различават съществено от използваните в съвремието. Въпреки че днес традиционните методи за химичен анализ се използват за откриване и оценка на количествата елементи в руди и минерали, те са бавни и не достатъчно точни, особено при ниски концентрации, за да бъдат напълно подходящи за контрол на процеса. В резултат на това за постигане на по-голяма ефективност се използва усъвършенствана аналитична апаратура във все по-голяма степен.

При емисионната спектроскопия между двойка електроди се установява електрически разряд, единият от които е направен от анализирания материал. Електрическият разряд изпарява част от пробата и възбужда елементите в пробата, за да излъчва характерни спектри. Откриването и измерването на дължините на вълната и интензитетите на емисионните спектри разкриват идентичността и концентрациите на елементите в пробата.

При рентгенова флуоресцентна спектроскопия проба, бомбардирана с рентгенови лъчи, излъчва флуоресцентно рентгеново лъчение с дължина на вълната, характерна за неговите елементи. Количеството излъчвано рентгеново лъчение е свързано с концентрацията на отделни елементи в пробата. Чувствителността и прецизността на този метод са лоши за елементи с нисък атомен брой (т.е., няколко протона в ядрото, като бор и берилий), но за шлаки, руди, агломери и пелети, където по-голямата част от елементите са в по-голям диапазон на атомни числа, както в случая на злато и олово, методът е като цяло подходящ.

Минералогичен анализ

Успешното отделяне на ценен минерал от неговата руда може да бъде определено чрез тестване на течни течности, при което единична по размер фракция от смляна руда се суспендира в течност с висока специфична гравитация. Частиците с по-ниска плътност от течността остават на плавателни съдове, докато по-плътните частици потъват. Могат да се получат няколко различни фракции от частици с еднаква плътност (и следователно сходен състав), а ценните минерални компоненти могат да бъдат определени чрез химичен анализ или чрез микроскопичен анализ на полирани секции.

Анализ на размера

Грубоземните минерали могат да бъдат класифицирани според размера, като ги пускат през специални сита или екрани, за които са приети различни национални и международни стандарти. Един стар стандарт (вече остарял) беше серията Tyler, в която телените екрани бяха идентифицирани по размер на окото, измерено в проводници или отвори на инч. Съвременните стандарти сега класифицират ситата според размера на отвора, измерено в милиметри или микрометри (10 ^-6 метра).

Минералните частици, по-малки от 50 микрометра, могат да бъдат класифицирани по различни оптични методи за измерване, които използват светлинни или лазерни лъчи с различни честоти.

раздробяване

За да се отделят ценните компоненти на руда от отпадъчната скала, минералите трябва да бъдат освободени от тяхното замразено състояние физически чрез прибиране. Като правило, раздробяването започва с раздробяване на рудата до под определен размер и завършва с смилането й на прах, чиято най-добра финост зависи от фиността на разпространението на желания минерал.

В примитивни времена трошачките бяха малки, ръчно задействани вредители и хоросани, а смилането се извършваше от мелници, обърнати от хора, коне или водни сили. Днес тези процеси се извършват в механизирани трошачки и мелници. Докато раздробяването се извършва предимно при сухи условия, мелниците могат да се използват както сухи, така и мокри, като преобладава мокрото смилане.

смачкване

Някои руди се срещат в природата като смеси от отделни минерални частици, като злато в чакълести легла и потоци и диаманти в мини. Тези смеси изискват малко или никакво раздробяване, тъй като ценните ценности могат да бъдат възстановени с помощта на други техники (разрушаване на материал за раздаване в шайби за дънери). Повечето руди обаче се състоят от твърди, твърди скални маси, които трябва да бъдат смазани, преди ценните минерали да бъдат освободени.

За да се получи натрошен материал, подходящ за използване като фуражна мелница (100 процента от парчетата трябва да са с диаметър по-малък от 10 до 14 милиметра или с диаметър 0,4 до 0,6 инча), раздробяването се извършва на етапи. В основния етап използваните устройства са предимно челюстни трошачки с отвори широки до два метра. Те раздробяват рудата до по-малко от 150 милиметра, което е подходящ размер, който да служи като храна за вторичния етап на раздробяване. На този етап рудата се смачква в конусни дробилки на по-малко от 10 до 15 милиметра. Този материал е подаването на мелницата.

Шлайфане

В този етап процес натрошеният материал може да бъде допълнително разграден в цилиндрова мелница, която представлява цилиндричен контейнер, изграден до различни съотношения между дължина и диаметър, монтиран с оста по същество хоризонтално и частично запълнен с шлифовъчни тела (например кремъчни камъни, желязо или стоманени топки), които са причинени да се разрушават под въздействието на гравитацията чрез завъртане на контейнера.

Специална разработка е автогенната или полуавтогенната мелница. Автогенните мелници работят без шлифовъчни тела; вместо това по-грубата част на рудата просто се смила и по-малките фракции. Към полуавтогенни мелници (които станаха широко разпространени) се добавят 5 до 10 процента шлифовъчни тела (обикновено метални сфери).

Натиск / смилане

Още една разработка, съчетаваща процесите на раздробяване и смилане, е ролковата дробилка. Това се състои основно от два цилиндъра, които са монтирани на хоризонтални валове и задвижвани в противоположни посоки. Цилиндрите се притискат заедно под високо налягане, така че да се извършва раздробяване в материалното легло между тях.