Ringkasan：Benefisiasi bijih logam adalah langkah kritis dalam industri pertambangan, yang bertujuan untuk memisahkan mineral logam berharga dari bijih berdasarkan perbedaan sifat fisik atau kimianya.

Benefisiasi bijih logam adalah langkah kritis dalam industri pertambangan, yang bertujuan untuk memisahkan mineral logam berharga dari bijih berdasarkan perbedaan sifat fisik atau kimianya. Metode benefisiasi arus utama dapat secara luas dikategorikan menjadi tiga kelompok: benefisiasi fisik, benefisiasi kimia, dan bio-benefisiasi. Di antara ini, benefisiasi fisik adalah yang paling banyak diterapkan karena biaya yang rendah dan ramah lingkungan. Pemilihan proses benefisiasi yang tepat sangat bergantung pada karakteristik mineral logam target, seperti magnetisme, densitas, dan hidrofobisitas permukaan.

Metal Ore Beneficiation Methods

1. Peningkatan Fisika: Solusi Biaya Rendah untuk Aplikasi Industri yang Luas

Peningkatan fisika memisahkan mineral tanpa mengubah komposisi kimianya, hanya mengandalkan perbedaan sifat fisik. Pendekatan ini cocok untuk sebagian besar mineral logam yang mudah dibebaskan. Empat metode peningkatan fisika inti adalah:

1.1 Pemisahan Magnetik: Pemulihan Target Logam Magnetik

  • Prinsip Inti:Menggunakan perbedaan dalam magnetisme mineral (misalnya, magnetit tertarik ke medan magnet, sementara mineral gangue tidak) untuk memisahkan mineral magnetik dari mineral non-magnetik.
  • Applicable Metals: Utamanya mineral besi, mangan, dan krom. Terutama efektif untuk magnetit (magnetik kuat) dan pirit (magnetik lemah). Juga digunakan untuk menghilangkan kotoran besi dari mineral non-logam seperti pasir kuarsa.
  • Key Applications:
    • Pabrik pengolahan bijih besi menggunakan aliran pemisahan magnetik dengan proses pengolahan kasar, pembersihan, dan pemulihan untuk meningkatkan kandungan besi dari 25%-30% menjadi lebih dari 65%.
    • Mineral magnetik lemah seperti hematit terlebih dahulu dibakar untuk mengubahnya menjadi magnetit sebelum pemisahan magnetik.
  • Keunggulan:Low pollution, low energy consumption, and large processing capacity (single magnetic separators can handle thousands of tons per day).
Magnetic Separation

1.2 Flotasi: “Separasi Hidrofobik-Hidrofilik” Mineral Berharga Halus

  • Prinsip Inti:Kimia (pengumpul dan pembuih) ditambahkan untuk membuat mineral logam target menjadi hidrofobik. Partikel-partikel ini menempel pada gelembung udara dan naik ke permukaan sebagai busa, sementara mineral non-target tetap di dalam pulpa.
  • Logam yang Dapat Diterapkan:Tembaga, timbal, seng, molibdenum, emas, perak, dan logam-butir halus lainnya (biasanya
  • Key Applications:
    • Proses standar untuk bijih tembaga: Flotasi tembaga sulfida meningkatkan bijih dari 0,3% - 0,5% Cu menjadi konsentrat tembaga 20% - 25%.
    • Pemulihan emas tambahan: Untuk emas yang tersebar halus, flotasi pertama-tama mengonsentrasikannya menjadi konsentrat sulfida, mengurangi konsumsi sianida dalam sianidasi berikutnya.
  • Keunggulan:Efisiensi pemisahan yang tinggi (tingkat pemulihan di atas 90%), efektif untuk bijih polimetalik kompleks.
  • Kerugian:Penggunaan reagen kimia memerlukan pengolahan limbah.
Flotation Machine

1.3 Pemisahan Gravitasi: Memanfaatkan Perbedaan Kepadatan untuk Memulihkan Logam Berat Kasar

  • Prinsip Inti:Gravity separation utilizes density differences between heavy metal minerals and lighter gangue in a gravitational or centrifugal field. Pemisahan gravitasi memanfaatkan perbedaan densitas antara mineral logam berat dan gangue yang lebih ringan dalam suatu bidang gravitasi atau sentrifugal.
  • Logam yang Dapat Diterapkan:Emas (butiran kasar placer dan lode), tungsten, timah, antimon, terutama butiran kasar yang lebih besar dari 0,074 mm.
  • Key Applications:
    • Penambangan emas placer menggunakan sluice dan meja goyang untuk memulihkan emas alami dengan tingkat pemulihan lebih dari 95%.
    • Bijih tungsten dan timah mengalami pemisahan gravitasi sebagai langkah kasar untuk membuang 70%-80% gangue dengan kerapatan rendah sebelum flotasi.
  • Keunggulan:Tidak ada pencemaran kimia, biaya sangat rendah, peralatan sederhana.
  • Kerugian:Pemulihan yang rendah untuk butiran halus dan mineral dengan perbedaan kerapatan kecil.
Gravity Separation

1.4 Pemisahan Elektrostatik: Memanfaatkan Perbedaan Konduktivitas untuk Logam Khusus

  • Prinsip Inti:Men separates mineral berdasarkan perbedaan dalam konduktivitas listrik (misalnya, mineral logam mengalir, non-logam tidak) di lapangan tegangan tinggi, di mana mineral konduktif tertarik atau tertegun oleh elektroda.
  • Logam yang Dapat Diterapkan:Utamanya digunakan untuk memisahkan mineral logam langka seperti titanium, zirconium, tantalum, dan niobium, atau untuk membersihkan konsentrat (misalnya, menghilangkan gangue non-konduktif dari konsentrat tembaga/nikel/seng).
  • Key Applications:
    • Pemisahan titanium dari pasir pantai: Di Hainan, pemisahan elektrostatik mengisolasi ilmenite konduktif dari kuarsa non-konduktif.
    • Konsentrasi pemurnian: Menghapus kuarsa yang buruk konduktif dari konsentrat tungsten untuk meningkatkan gradanya.
  • Keunggulan:Presisi pemisahan tinggi, tanpa reagen kimia.
  • Kerugian:Sensitif terhadap kelembapan (memerlukan pengeringan), throughput rendah, biasanya hanya digunakan sebagai langkah pembersihan.

2. Benefisiasi Kimia: "Upaya Terakhir" untuk Bijih Sulit

Ketika mineral logam terdispersi halus atau terikat erat dengan gangue (misalnya, bijih teroksidasi, sulfida kompleks), metode fisik mungkin gagal. Benefisiasi kimia memecah struktur mineral untuk mengekstrak logam, terutama melalui:

2.1 Pelindian: “Pelarutan dan Ekstraksi” Ion Logam

  • Prinsip Inti:Bijih direndam dalam pelarut kimia (asam, basa, atau larutan garam) untuk melarutkan logam target menjadi larutan pelindian hamil (PLS), dari mana logam tersebut diperoleh kembali (misalnya, melalui presipitasi, semen, atau elektrowinning).
  • Logam yang Dapat Diterapkan:Emas (sianidasi), perak, tembaga (pelindian tumpukan), nikel, kobalt, dan logam refrakter lainnya.
  • Studi Kasus:
    • Sianidasi Emas: Bijih yang digiling halus dicampur dengan larutan sianida; emas membentuk kompleks larut dan kemudian dipresipitatkan dengan serbuk seng (pemulihan ≥90%). Polusi sianida harus dikendalikan secara ketat.
    • Proses Leaching Tumpukan Tembaga Leaching Tumpukan Tembaga: Bijih tembaga oksida dengan kadar rendah (0,2%-0,5% Cu) disiram dengan asam sulfat; tembaga terlarut dan dipulihkan melalui ekstraksi pelarut dan elektrowinning (SX-EW) sebagai tembaga katoda (biaya efektif untuk bijih berkadar rendah).

2.2 Proses Pengolahan Pemanggangan-Pelucutan

  • Prinsip Inti:Bahan tambang pertama kali dipanggang pada suhu tinggi (300-1000°C) untuk mengubah strukturnya (misalnya, pemanggangan oksidasi atau reduksi), mengkonversi logam-refraktori menjadi bentuk larut untuk pelucutan selanjutnya.
  • Logam yang Dapat Diterapkan:Sulfida refraktori (misalnya, sulfida nikel, sulfida tembaga) dan bijih oksida (misalnya, hematit).
  • Studi Kasus:
    • Pemanggangan Sulfida Nikel: Mengkonversi sulfida nikel menjadi oksida nikel, yang mudah dilucuti dengan asam sulfat, menghindari interferensi sulfida.
    • Pemanggangan Bijih Emas Refraktori: Untuk bijih yang mengandung arsenik dan karbon, pemanggangan menghilangkan arsenik (yang menguap sebagai As₂O₃) dan karbon (yang dapat mengadsorpsi emas), memungkinkan sianidasi selanjutnya.

2.3 Mikrobial Benefisi: Pendekatan Ramah Lingkungan untuk Bijih Berkualitas Rendah

  • Prinsip:Beberapa mikroorganisme (misalnya, Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans) mengoksidasi sulfida logam secara metabolik menjadi garam logam terlarut, memungkinkan pemulihan logam dari larutan—juga dikenal sebagai bioleaching.
  • Logam yang Dapat Diterapkan:Tembaga berkualitas rendah (misalnya, tembaga porfiri), uranium, nikel, emas (sebagai bantuan penghilangan sulfur).
  • Keunggulan:Ramah lingkungan (tidak ada pencemaran reagen kimia), biaya rendah (mikroba memperbanyak diri), cocok untuk bijih dengan kadar tembaga serendah 0,1%-0,3%.
  • Kerugian:Kecepatan reaksi yang lambat (minggu hingga bulan), sensitif terhadap suhu dan kondisi lingkungan.
  • Aplikasi Tipikal:Sekitar 20% dari produksi tembaga global berasal dari bioleaching, seperti operasi heap leach besar di Chili.

3. Logika Inti 3 Langkah untuk Memilih Metode Benefisiasi

3.1 Analisis Properti Mineral:

  • Mineral magnetik (misalnya, magnetit) → Pemisahan magnetik
  • Partikel halus dengan perbedaan hidrofobisitas (misalnya, bijih tembaga) → Flotasi
  • Partikel kasar dengan densitas tinggi (misalnya, emas placer, tungsten) → Pemisahan gravitasi

3.2 Evaluasi Kualitas Bijih dan Pembebasan:

  • Bijih kasar berkualitas tinggi → Pemisahan gravitasi atau magnet (biaya rendah)
  • Bijih halus berkualitas rendah → Flotasi atau pelindian (pemulihan tinggi)
  • Bijih yang sangat sulit diolah → Manfaat kimia atau bio

3.3 Seimbangkan Ekonomi dan Biaya Lingkungan:

  • Utamakan manfaat fisik untuk penggunaan energi rendah dan polusi minimal
  • Gunakan metode kimia atau bio hanya ketika metode fisik tidak efektif, mempertimbangkan biaya dan dampak lingkungan