Resume：Metalmalmforædling er et kritisk skridt i minedriften, der har til formål at adskille værdifulde metalmineraler fra skarn baseret på deres fysiske eller kemiske egenskabsforskelle.

Metalmalmforædling er et kritisk skridt i minedriften, der har til formål at adskille værdifulde metalmineraler fra skarn baseret på deres fysiske eller kemiske egenskabsforskelle. De mest anvendte forædlingsmetoder kan groft opdeles i tre grupper: fysisk forædling, kemisk forædling og bio-forædling. Blandt disse er fysisk forædling den mest udbredte på grund af dens lave omkostninger og miljøvenlighed. Valget af en passende forædlingsproces afhænger i høj grad af karakteristikaene for de målrettede metalmineraler, såsom magnetisme, tæthed og overfladehydrofobicitet.

Metal Ore Beneficiation Methods

1. Fysisk Forædling: Den Lavpris Løsning til Bred Industriel Anvendelse

Fysisk forædling adskiller mineraler uden at ændre deres kemiske sammensætning, idet den udelukkende stoler på forskelle i fysiske egenskaber. Denne tilgang er velegnet til de fleste let frigjorte metalmineraler. De fire grundlæggende metoder til fysisk forædling er:

1.1 Magnetisk Separering: Målrettet Genvinding af Magnetiske Metaller

  • Kerneprincip:Udnytter forskelle i mineralmagnetisme (f.eks. tiltrækkes magnetit af et magnetisk felt, mens gangue-mineraler ikke gør) for at adskille magnetiske fra ikke-magnetiske mineraler.
  • Applicable Metals: Primært jern, mangan og chromminer. Særlig effektiv til magnetit (stærk magnetisk) og pyrrhotit (svag magnetisk). Også brugt til at fjerne jernforureninger fra ikke-metalliske mineraler som kvartsand.
  • Key Applications:
    • Jernmalmsforædlingsanlæg bruger en magnetisk separationsproces af roughing, cleaning og scavenging for at opgradere jernindholdet fra 25%-30% til over 65%.
    • Svagt magnetiske mineraler som hematit ristes først for at omdanne dem til magnetit før magnetisk separation.
  • Fordele:Lav forurening, lav energiforbrug og stor behandlingskapacitet (enkeltmagnetseparatorer kan håndtere tusindvis af tons om dagen).
Magnetic Separation

1.2 Flotation: “Hydrofob-Hydrophil” adskillelse af fine værdifulde mineraler

  • Kerneprincip:Kemikalier (indsamlere og skummere) tilsættes for at gøre det målrettede metalmineral hydrofobisk. Disse partikler hæfter sig til luftbobler og stiger til overfladen som skum, mens ikke-målrettede mineraler forbliver i pulp.
  • Anvendelige metaller:Kobber, bly, zink, molybdæn, guld, sølv og andre fine (typisk
  • Key Applications:
    • Den standard proces for kobbermalm: Sulfidkobberflotation opgraderer malm fra 0,3%-0,5% Cu til en kobberkoncentrat på 20%-25%.
    • Auxiliær guldgenvinding: For fint spredt guld koncentrerer flotation først det i en sulfidkoncentrat, hvilket reducerer cyanidforbruget i efterfølgende cyanidation.
  • Fordele:Høj separationseffektivitet (genvindingsrater over 90%), effektiv til komplekse polymetalliske malme.
  • Ulemper:Brug af kemiske reagenser kræver spildevandsbehandling.
Flotation Machine

1.3 Tyngdekraftseparation: Udnyttelse af tætheds-forskelle til at genvinde groft tunge metaller

  • Kerneprincip:Gravity separation udnytter tæthedsforskelle mellem tungmetalmineraler og lettere gangue i et gravitations- eller centrifugalfelt.
  • Anvendelige metaller:Guld (placer og lode grovkornede partikler), tungsten, tin, antimon, især grovkornede partikler større end 0,074 mm.
  • Key Applications:
    • Placer guldminedrift bruger sluicer og vuggebord til at genvinde naturligt guld med over 95% udbytte.
    • Tungsten- og tinmalme gennemgår gravitationseparation som et groft trin for at kassere 70%-80% af lavtætheden gangue før flotation.
  • Fordele:Ingen kemisk forurening, meget lave omkostninger, simpelt udstyr.
  • Ulemper:Lav genvinding af finkornede partikler og mineraler med små densitetsforskelle.
Gravity Separation

1.4 Elektrostatisk Separation: Udnyttelse af Ledningsevneforskelle for Særlige Metaller

  • Kerneprincip:Adskiller mineraler baseret på forskelle i elektrisk ledningsevne (f.eks. leder metalliske mineraler, mens ikke-metalliske ikke gør) i et højvoltsfelt, hvor ledende mineraler tiltrækkes eller frastødes af elektroder.
  • Anvendelige metaller:Bruges hovedsageligt til at separere sjældne metalmineraler som titanium, zirkonium, tantal og niobium, eller til at rense koncentrater (f.eks. fjernelse af ikke-ledende gang fra kobber/ bly/ zink koncentrater).
  • Key Applications:
    • Titaniumseparation fra strandsand: I Hainan isolerer elektrostatisk separation ledende ilmenit fra ikke-ledende kvart.
    • Koncentratrensning: Fjernelse af dårligt ledende kvart fra tungsten koncentrat for at opgradere dets kvalitet.
  • Fordele:Høj separationspræcision, ingen kemiske reagenser.
  • Ulemper:Følsom overfor fugt (kræver tørring), lav gennemstrømning, bruges typisk kun som et rengøringstrin.

2. Kemisk berigelse: Den "Sidste Udsigt" for Svære Malme

Når metalmineraler er fint spredt eller tæt bundet med gangue (f.eks. oxiderede malme, komplekse sulfider), kan fysiske metoder fejle. Kemisk berigelse nedbryder mineralstrukturer for at udvinde metaller, primært via:

2.1 Udvaskning: “Opløsning og Ekstraktion” af Metalioner

  • Kerneprincip:Mineraler bliver gennemblødt i kemiske opløsningsmidler (syre, base eller saltopløsninger) for at opløse det ønskede metal i en gravid udvaskningsopløsning (PLS), fra hvilken metallet genvindes (f.eks. ved præcipitation, cementation eller elektrowinning).
  • Anvendelige metaller:Guld (cyanidation), sølv, kobber (høstdrift), nikkel, kobolt og andre hårdføre metaller.
  • Case Study:
    • Guldcyanidation: Finmalet mineral blandes med en cyanidopløsning; guld danner et opløseligt kompleks og udfældes senere med zinkpulver (genvinding ≥90%). Cyanidforurening skal strengt kontrolleres.
    • Kobber Hedeudvinding: Lavgradet oxidkobbermalm (0,2%-0,5% Cu) vandes med svovlsyre; kobber opløses og genvindes via solventekstraktion og elektrodeponering (SX-EW) som katodekobber (omkostningseffektivt for lavgradet malm).

2.2 Ristnings-udvinding Kombineret Proces

  • Kerneprincip:Malm ristes først ved høje temperaturer (300-1000°C) for at ændre dens struktur (f.eks. oxidativ eller reduktiv ristning), hvilket konverterer refraktære metaller til en opløselig form til efterfølgende udvinding.
  • Anvendelige metaller:Refraktære sulfider (f.eks. nikkelsulfid, kobbersulfid) og oxidmalm (f.eks. hematit).
  • Case Study:
    • Nickel Sulfid Ristning: Konverterer nikkel sulfid til nikkeloxid, som nemt kan udvaskes med svovlsyre, hvilket undgår sulfidinterferens.
    • Refraktær Guldmalm Ristning: For malme, der indeholder arsen og kulstof, fjerner ristning arsen (forvandet som As₂O₃) og kulstof (som kan adsorbere guld), hvilket muliggør efterfølgende cyanidation.

2.3 Mikrobiel Berigelse: En Miljøvenlig Tilgang til Lavkvalitetsmalme

  • Princip:Visse mikroorganismer (f.eks. Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans) metabolisk oxiderer metalsulfider til opløselige metalsalte, hvilket muliggør metalludvinding fra opløsning—også kendt som bioleaching.
  • Anvendelige metaller:Lavkvalitetskobber (f.eks. porfyri-kobber), uran, nikkel, guld (som hjælpemiddel til svovlreduktion).
  • Fordele:Miljøvenligt (ingen kemisk reagensforurening), lave omkostninger (mikrober selvreplikerer), egnet til malme med kobbergehalte så lave som 0,1%-0,3%.
  • Ulemper:Langsomme reaktionshastigheder (uger til måneder), følsomme over for temperatur og miljøforhold.
  • Typisk anvendelse:Omtrent 20% af den globale kobberproduktion kommer fra bioudvinding, såsom store bunkeudvinding-operationer i Chile.

3. Den 3-trins kerne-logik til valg af forarbejdningsmetoder

3.1 Analysere mineralers egenskaber:

  • Magnetiske mineraler (f.eks. magnetit) → Magnetisk separation
  • Fine partikler med forskelle i hydrofobicitet (f.eks. kobbermalme) → Flotation
  • Kraftige partikler med høj densitet (f.eks. placer guld, tungsten) → Tyngdekraft separation

3.2 Vurdere malmgrad og frigivelse:

  • Højjernet grove malme → Tyngdekraft eller magnetisk separation (lav kostnad)
  • Lavjernet fine malme → Flotation eller udvaskning (høj udvinding)
  • Extremt refraktære malme → Kemi- eller bio-berigelse

3.3 Balance Økonomi og Miljøomkostninger:

  • Foretræk fysisk berigelse for lavt energiforbrug og minimal forurening
  • Ty til kemiske eller biometoder kun når fysiske metoder er ineffektive, og vej omkostninger og miljøpåvirkning