Summary：Il beneficiamento dei minerali metallici è un passaggio critico nell'industria mineraria, volto a separare i minerali metallici preziosi dalla gangheria in base alle loro differenze di proprietà fisiche o chimiche.

Il trattamento dei minerali metallici è un passaggio critico nell'industria mineraria, volto a separare i minerali metallici preziosi dalla ganga in base alle loro differenze di proprietà fisiche o chimiche. I metodi di trattamento principali possono essere ampiamente suddivisi in tre gruppi: trattamento fisico, trattamento chimico e bio-trattamento. Tra questi, il trattamento fisico è il più ampiamente applicato grazie al suo basso costo e alla sua compatibilità ambientale. La scelta di un appropriato processo di trattamento dipende in gran parte dalle caratteristiche dei minerali metallici target, come il magnetismo, la densità e l'idrofobicità superficiale.

Metal Ore Beneficiation Methods

1. Beneficiamento Fisico: La Soluzione Economica per Ampie Applicazioni Industriali

Il beneficiamento fisico separa i minerali senza alterare la loro composizione chimica, basandosi esclusivamente sulle differenze nelle proprietà fisiche. Questo approccio è adatto per la maggior parte dei minerali metallici facilmente liberabili. I quattro metodi principali di beneficiamento fisico sono:

1.1 Separazione Magnetica: Recupero Mirato dei Metalli Magnetici

  • Principio Fondamentale:Utilizza le differenze nel magnetismo dei minerali (ad esempio, la magnetite è attratta da un campo magnetico, mentre i minerali di scarto non lo sono) per separare i minerali magnetici da quelli non magnetici.
  • Applicable Metals: Principalmente minerali di ferro, manganese e cromo. Particolarmente efficace per magnetite (forte magnetico) e pirrotite (debole magnetico). Utilizzato anche per rimuovere impurità di ferro da minerali non metallici come sabbia di quarzo.
  • Key Applications:
    • Le piante di concentrazione del minerale di ferro utilizzano un flusso di separazione magnetica che comprende roughing, cleaning e scavenging per aumentare il contenuto di ferro dal 25%-30% a oltre il 65%.
    • I minerali debolmente magnetici come l'ematite vengono prima tostati per convertirli in magnetite prima della separazione magnetica.
  • Vantaggi:Bassa inquinamento, basso consumo energetico e grande capacità di elaborazione (singoli separatori magnetici possono gestire migliaia di tonnellate al giorno).
Magnetic Separation

1.2 Flottazione: “Separazione Idrofobica-Idrofila” di Minerali Preziosi Fini

  • Principio Fondamentale:Si aggiungono sostanze chimiche (collector e schiumogeni) per rendere il minerale metallico target idrofobico. Queste particelle si attaccano alle bolle d'aria e salgono in superficie come schiuma, mentre i minerali non target rimangono nella poltiglia.
  • Metalli Applicabili:Rame, piombo, zinco, molibdeno, oro, argento e altri metalli a grana fine (tipicamente
  • Key Applications:
    • The standard process for copper ore: Sulfide copper flotation upgrades ore from 0.3%-0.5% Cu to a 20%-25% copper concentrate.
    • Auxiliary gold recovery: For finely disseminated gold, flotation first concentrates it into a sulfide concentrate, reducing cyanide consumption in subsequent cyanidation.
  • Vantaggi:High separation efficiency (recovery rates above 90%), effective for complex polymetallic ores.
  • Svantaggi:Use of chemical reagents requires wastewater treatment.
Flotation Machine

1.3 Gravity Separation: Exploiting Density Differences to Recover Coarse Heavy Metals

  • Principio Fondamentale:La separazione gravitazionale utilizza le differenze di densità tra i minerali metallici pesanti e il gangue più leggero in un campo gravitazionale o centrifugo.
  • Metalli Applicabili:Gold (particelle grossolane di placer e lode), tungsten, stagno, antimonio, soprattutto particelle grossolane più grandi di 0,074 mm.
  • Key Applications:
    • Il mining dell'oro da placer utilizza canaletti e tavoli vibranti per recuperare oro naturale con oltre il 95% di recupero.
    • I minerali di tungsteno e stagno subiscono una separazione per gravità come passaggio di pre-lavorazione per scartare il 70%-80% della gangue a bassa densità prima della flottazione.
  • Vantaggi:Nessuna inquinamento chimico, costo molto basso, attrezzature semplici.
  • Svantaggi:Basso recupero per particelle fini e minerali con piccole differenze di densità.
Gravity Separation

1.4 Separazione Elettrostatica: Utilizzo delle Differenze di Conduttività per Metalli Speciali

  • Principio Fondamentale:Separates minerals based on differences in electrical conductivity (e.g., metallic minerals conduct, non-metallics do not) in a high-voltage field, where conductive minerals are attracted to or repelled by electrodes.
  • Metalli Applicabili:Principalmente utilizzato per separare minerali di metalli rari come titanio, zirconio, tantalio e niobio, o per pulire le concentrazioni (ad es., rimuovendo il minerale non conduttivo dai concentrati di rame/piombo/zinco).
  • Key Applications:
    • Separazione del titanio dalle sabbie di spiaggia: A Hainan, la separazione elettrostatica isola il ilmenite conduttivo dal quarzo non conduttivo.
    • Concentrazione di purificazione: Rimozione di quarzo scarsamente conduttivo dal concentrato di tungsteno per migliorare il suo grado.
  • Vantaggi:Alta precisione di separazione, senza reagenti chimici.
  • Svantaggi:Sensibile all'umidità (richiede essiccazione), bassa capacità produttiva, tipicamente utilizzato solo come fase di pulizia.

2. Beneficiamento Chimico: L'"Ultima Risorsa" per Minerali Difficili

Quando i minerali metallici sono finemente disseminati o strettamente legati alla ganga (ad es., minerali ossidati, solfuri complessi), i metodi fisici possono fallire. Il beneficiamento chimico scompone le strutture minerali per estrarre metalli, principalmente attraverso:

2.1 Leaching: “Dissoluzione ed Estrazione” di Ioni Metallici

  • Principio Fondamentale:I minerali vengono immersi in solventi chimici (soluzioni acide, alcaline o saline) per dissolvere il metallo target in una soluzione di percolato carica (PLS), da cui il metallo viene recuperato (ad es. tramite precipitazione, cementazione o elettrolisi).
  • Metalli Applicabili:Oro (cyanidazione), argento, rame (percolazione in cumuli), nichel, cobalto e altri metalli refrattari.
  • Studio di Caso:
    • Cyanidazione dell'Oro: Il minerale finemente macinato viene mescolato con una soluzione di cianuro; l'oro forma un complesso solubile e viene poi precipitato con polvere di zinco (recupero ≥90%). L'inquinamento da cianuro deve essere rigorosamente controllato.
    • Rame Heap Leaching: Minerale di rame ossidato a bassa legge (0.2%-0.5% Cu) è irrigato con acido solforico; il rame si dissolve e viene recuperato tramite estrazione con solvente ed elettrolisi (SX-EW) come rame catodico (economico per minerale a bassa legge).

2.2 Processo Combinato di Tosto-Lisciviazione

  • Principio Fondamentale:Il minerale viene prima tostato a temperature elevate (300-1000°C) per alterarne la struttura (ad es., tostatura ossidante o riduttrice), convertendo i metalli refrattari in una forma solubile per la successiva lisciviazione.
  • Metalli Applicabili:Sulfuri refrattari (ad es., solfuro di nichel, solfuro di rame) e minerali ossidati (ad es., ematite).
  • Studio di Caso:
    • Tostatura del Solfuro di Nichel: Converte il solfuro di nichel in ossido di nichel, che è facilmente lisciviato con acido solforico, evitando l'interferenza dei solfuri.
    • Tostatura del Minerale d'Oro Refrattario: Per i minerali contenenti arsenico e carbonio, la tostatura rimuove l'arsenico (volatilizzato come As₂O₃) e il carbonio (che può adsorbire oro), consentendo la successiva cianidazione.

2.3 Beneficiamento Microbico: Un Approccio Ecologico per Minerali a Bassa Lega

  • Principio:Alcuni microorganismi (ad es., Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans) ossidano metabolicamente i solfuri metallici in sali metallici solubili, consentendo il recupero dei metalli dalla soluzione—noto anche come bioleaching.
  • Metalli Applicabili:Rame a bassa lega (ad es., rame porfido), uranio, nichel, oro (come ausilio per la rimozione del zolfo).
  • Vantaggi:Ecologico (nessuna inquinamento da reagente chimico), costo ridotto (i microrganismi si replicano autonomamente), adatto per minerali con gradi di rame così bassi come 0.1%-0.3%.
  • Svantaggi:Tassi di reazione lenti (settimane a mesi), sensibili a temperatura e condizioni ambientali.
  • Applicazione tipica:Circa il 20% della produzione globale di rame proviene dal bioleaching, come le grandi operazioni di heap leach in Cile.

3. La logica centrale in 3 fasi per la selezione dei metodi di arricchimento

3.1 Analizzare le proprietà del minerale:

  • Minerali magnetici (es., magnetite) → Separazione magnetica
  • Particelle fini con differenze di idrofobicità (es., minerali di rame) → Flottazione
  • Particelle grossolane con alta densità (es., oro di placers, tungsteno) → Separazione per gravità

3.2 Valutare il Grado di Minerale e la Liberazione:

  • Minerali grezzi ad alta legge → Separazione gravitazionale o magnetica (costo basso)
  • Minerali fini a bassa legge → Flottazione o lisciviazione (alto recupero)
  • Minerali estremamente refrattari → Beneficiamento chimico o bio

3.3 Bilanciare Economia e Costo Ambientale:

  • Preferire il beneficiamento fisico per un basso consumo energetico e inquinamento minimale
  • Ricorrere a metodi chimici o bio solo quando i metodi fisici non sono efficaci, valutando costo e impatto ambientale