Mineralbehandlingsmetallurgi

Mineralbehandling, kunst å behandle råmalm og mineralprodukter for å skille de verdifulle mineralene fra avfallsfjellet eller ganguen. Det er den første prosessen som de fleste malmer gjennomgår etter gruvedrift for å tilveiebringe et mer konsentrert materiale for prosedyrene for utvinningsmetallurgi. De viktigste operasjonene er findeling og konsentrasjon, men det er andre viktige operasjoner i et moderne mineralprosesseringsanlegg, inkludert prøvetaking og analyse og avvanning. Alle disse operasjonene blir diskutert i denne artikkelen.

Prøvetaking og analyse

Rutinemessig prøvetaking og analyse av råstoffet som behandles blir utført for å skaffe informasjon som er nødvendig for økonomisk vurdering av malm og konsentrater. I tillegg har moderne anlegg helautomatiske kontrollsystemer som utfører en analyse av materialet i strømmen når det behandles og gjør justeringer i ethvert trinn for å produsere et rikest mulig konsentrat til lavest mulig driftskostnad.

prøvetaking

Prøvetaking er fjerning fra et gitt masse materiale en del som er representativ for hele, men likevel av praktisk størrelse for analyse. Det gjøres enten for hånd eller med maskin. Håndprøvetaking er vanligvis kostbart, tregt og unøyaktig, slik at det vanligvis bare brukes der materialet ikke er egnet for prøvetaking av maskiner (for eksempel slimmalm) eller der maskiner enten ikke er tilgjengelige eller for dyre å installere.

Mange forskjellige prøvetakingsenheter er tilgjengelige, inkludert spader, rørprøvetakere og automatiske maskinsamplere. For at disse prøvetakingsmaskinene skal gi en nøyaktig representasjon av hele partiet, er mengden av en enkelt prøve, det totale antall prøver og typen prøvene som er tatt av avgjørende betydning. Det er utarbeidet en rekke matematiske prøvetakingsmodeller for å komme frem til passende kriterier for prøvetaking.

Analyse

Etter at en eller flere prøver er tatt fra en mengde malm som passerer gjennom en materialstrøm slik som et transportbånd, reduseres prøvene til mengder som er egnet for videre analyse. Analytiske metoder inkluderer kjemisk, mineralogisk og partikkelstørrelse.

Kjemisk analyse

Allerede før 1500-tallet ble omfattende kjennetegn på analyse (måling av verdien av) malm kjent, ved å bruke prosedyrer som ikke skiller seg vesentlig fra de som ble brukt i moderne tid. Selv om konvensjonelle metoder for kjemisk analyse blir brukt i dag for å oppdage og estimere mengder av elementer i malmer og mineraler, er de langsomme og ikke tilstrekkelig nøyaktige, spesielt ved lave konsentrasjoner, for å være helt egnet for prosesskontroll. Som en konsekvens, for å oppnå større effektivitet, brukes sofistikerte analytiske instrumenter i økende grad.

Ved emisjonsspektroskopi etableres en elektrisk utladning mellom et par elektroder, hvorav den ene er laget av materialet som analyseres. Den elektriske utladningen fordamper en del av prøven og begeistrer elementene i prøven for å avgi karakteristiske spektre. Påvisning og måling av bølgelengder og intensiteter av emisjonsspektrene avslører identiteten og konsentrasjonen av elementene i prøven.

Ved røntgenfluorescensspektroskopi avgir en prøve bombardert med røntgenstråler fluorescerende røntgenstråling med bølgelengder som er karakteristiske for dens elementer. Mengden utsendt X-stråling er relatert til konsentrasjonen av individuelle elementer i prøven. Følsomheten og presisjonen for denne metoden er dårlig for elementer med lavt atomnummer (dvs. få protoner i kjernen, for eksempel bor og beryllium), men for slagger, malmer, vintrer og pellets der majoriteten av elementene er i høyere atomnummer, som for gull og bly, har metoden generelt vært passende.

Mineralogisk analyse

En vellykket separasjon av et verdifullt mineral fra malmen kan bestemmes ved tunge væsketesting, hvor en enkelt brøkdel av en malt malm er suspendert i en væske med høy spesifikk vekt. Partikler med mindre tetthet enn væsken forblir flytende, mens tettere partikler synker. Flere forskjellige fraksjoner av partikler med samme tetthet (og følgelig lignende sammensetning) kan fremstilles, og de verdifulle mineralkomponentene kan deretter bestemmes ved kjemisk analyse eller ved mikroskopisk analyse av polerte seksjoner.

Størrelsesanalyse

Grovmalte mineraler kan klassifiseres i henhold til størrelse ved å føre dem gjennom spesielle sigter eller skjermer, som forskjellige nasjonale og internasjonale standarder er akseptert for. En gammel standard (nå foreldet) var Tyler-serien, der trådskjermene ble identifisert etter nettstørrelse, målt i ledninger eller åpninger per tomme. Moderne standarder klassifiserer nå siler etter størrelsen på blenderåpningen, målt i millimeter eller mikrometer (^10-6 meter).

Minerale partikler mindre enn 50 mikrometer kan klassifiseres ved forskjellige optiske målemetoder som benytter lys- eller laserstråler med forskjellige frekvenser.

findeling

For å skille de verdifulle komponentene i en malm fra avfallsfjellet, må mineralene frigjøres fra sin sammenlåste tilstand fysisk ved findeling. Som regel begynner findeling med å knuse malmen til under en viss størrelse og avsluttes med å male den til pulver, hvis endelige finhet avhenger av finheten til spredning av ønsket mineral.

I primitive tider var knusere små, håndbetjente pestles og mørtler, og sliping ble gjort av kvernsteiner dreid av menn, hester eller vannkraft. I dag utføres disse prosessene i mekaniserte knusere og fabrikker. Mens knusing hovedsakelig gjøres under tørre forhold, kan kvernfreserne drives både tørre og våte, mens våtsliping er overveiende.

knusing

Noen malmer forekommer i naturen som blandinger av separate mineralpartikler, for eksempel gull i grusbed og bekker og diamanter i gruver. Disse blandingene krever liten eller ingen knusing, siden verdisakene kan utvinnes ved bruk av andre teknikker (for eksempel å bryte opp plasseringsmateriale i tømmervasker). De fleste malmer består imidlertid av harde, tøffe bergmasser som må knuses før de verdifulle mineralene kan frigjøres.

For å fremstille et knust materiale egnet for bruk som kvernfôring (100 prosent av stykkene må være mindre enn 10 til 14 millimeter, eller 0,4 til 0,6 tommer, i diameter), blir knusing gjort i trinn. I primærfasen er enhetene som brukes mest kjeveknusere med åpninger så store som to meter. Disse knuser malmen til mindre enn 150 millimeter, som er en passende størrelse for å tjene som fôr til det sekundære knusingstrinnet. I dette stadiet knuses malmen i kjegleknusere til mindre enn 10 til 15 millimeter. Dette materialet er fôret til slipemøllen.

sliping

I dette prosesstrinnet kan det knuste materialet desintegreres ytterligere i en sylindermølle, som er en sylindrisk beholder bygget i forskjellige forhold mellom lengde og diameter, montert med aksen i det vesentlige horisontalt og delvis fylt med slipelegemer (f.eks. Flintsteiner, jern- eller stålkuler) som blir forårsaket til å velte under påvirkning av tyngdekraften ved å rotere beholderen.

En spesiell utvikling er den autogene eller halvautogene fabrikken. Autogene fabrikker fungerer uten slipelegemer; i stedet sliper den grovere delen av malmen bare seg selv og de mindre fraksjonene. Til halvautogene kverner (som har blitt utbredt) tilsettes 5 til 10 prosent slipelegemer (vanligvis metallsfærer).

Knusing / maling

Enda en utvikling, som kombinerer prosesser med knusing og sliping, er rulleknuseren. Dette består hovedsakelig av to sylindere som er montert på horisontale aksler og kjørt i motsatte retninger. Sylindrene presses sammen under høyt trykk, slik at findeling foregår i materiallaget mellom dem.