Summary：Kaedah pemulihan bijih logam adalah langkah kritikal dalam industri perlombongan, bertujuan untuk memisahkan mineral logam bernilai daripada gangue berdasarkan perbezaan sifat fizikal atau kimia mereka.

Kaedah pemulihan bijih logam adalah langkah kritikal dalam industri perlombongan, bertujuan untuk memisahkan mineral logam bernilai daripada gangue berdasarkan perbezaan sifat fizikal atau kimia mereka. Kaedah pemulihan arus utama dapat dikategorikan secara luas kepada tiga kumpulan: pemulihan fizikal, pemulihan kimia, dan bio-pemulihan. Antara ini, pemulihan fizikal adalah yang paling banyak digunakan kerana kosnya yang rendah dan mesra alam. Pemilihan proses pemulihan yang sesuai bergantung kepada ciri-ciri mineral logam sasaran, seperti magnetisme, ketumpatan, dan hidrofobisiti permukaan.

Metal Ore Beneficiation Methods

1. Manfaat Fizikal: Penyelesaian Kos Rendah untuk Aplikasi Industri yang Luas

Manfaat fizikal memisahkan mineral tanpa mengubah komposisi kimianya, bergantung sepenuhnya pada perbezaan dalam sifat fizikal. Pendekatan ini sesuai untuk kebanyakan mineral logam yang mudah dibebaskan. Empat kaedah manfaat fizikal teras adalah:

1.1 Pemisahan Magnet: Pemulihan Sasaran Logam Magnetik

  • Prinsip Teras:Menggunakan perbezaan dalam magnetisme mineral (contohnya, magnetit tertarik kepada medan magnet, sementara mineral gangue tidak) untuk memisahkan mineral magnetik daripada mineral bukan magnetik.
  • Applicable Metals: Terutama mineral besi, mangan, dan kromium. Terutama berkesan untuk magnetit (magnet kuat) dan pirita (magnet lemah). Juga digunakan untuk menghilangkan kekotoran besi dari mineral bukan logam seperti pasir kuarza.
  • Key Applications:
    • Loji pengayaan bijih besi menggunakan aliran pemisahan magnetik dari penggilingan, pembersihan, dan pengambilan untuk meningkatkan kandungan besi dari 25%-30% ke lebih dari 65%.
    • Mineral magnet lemah seperti hematit terlebih dahulu dibakar untuk mengubahnya menjadi magnetit sebelum pemisahan magnet.
  • Kelebihan:Low pollution, low energy consumption, and large processing capacity (single magnetic separators can handle thousands of tons per day).
Magnetic Separation

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

  • Prinsip Teras:Bahan kimia (pengumpul dan pembuih) ditambahkan untuk menjadikan mineral logam sasaran hidrofobik. Partikel-partikel ini melekat pada gelembung udara dan naik ke permukaan sebagai buih, sementara mineral bukan sasaran tetap dalam pulp.
  • Logam Yang Boleh Dipohon:Tembaga, plumbum, zink, molibdenum, emas, perak, dan logam halus lain (kebiasaannya
  • Key Applications:
    • Proses standard untuk bijih tembaga: Flotasi sulfida tembaga meningkatkan bijih dari 0.3%-0.5% Cu kepada konsentrat tembaga 20%-25%.
    • Pemulihan emas tambahan: Untuk emas yang terdispersi halus, flotasi pertama-tama mengkonsentrasikannya ke dalam konsentrat sulfida, mengurangkan penggunaan sianida dalam sianidasi seterusnya.
  • Kelebihan:Kecekapan pemisahan tinggi (kadar pemulihan melebihi 90%), berkesan untuk bijih polimetalik kompleks.
  • Kekurangan:Penggunaan reagen kimia memerlukan rawatan air sisa.
Flotation Machine

1.3 Pemisahan Graviti: Memanfaatkan Perbezaan Ketumpatan untuk Memulihkan Logam Berat Kasar

  • Prinsip Teras:Pemisahan graviti menggunakan perbezaan ketumpatan antara mineral logam berat dan gangue lebih ringan dalam medan graviti atau sentrifugal.
  • Logam Yang Boleh Dipohon:Emas (partikel kasar placer dan lode), tungsten, timah, antimoni, terutamanya partikel kasar yang lebih besar daripada 0.074 mm.
  • Key Applications:
    • Pengeluar emas placer menggunakan sluice dan meja goncang untuk mendapatkan emas semulajadi dengan pemulihan lebih daripada 95%.
    • Bijih tungsten dan timah menjalani pemisahan graviti sebagai langkah kasar untuk membuang 70%-80% gangue ketumpatan rendah sebelum flotasi.
  • Kelebihan:Tiada pencemaran kimia, kos sangat rendah, peralatan mudah.
  • Kekurangan:Pemulihan rendah untuk zarah halus dan mineral dengan perbezaan ketumpatan yang kecil.
Gravity Separation

1.4 Pemisahan Elektrostatik: Memanfaatkan Perbezaan Konduktiviti untuk Logam Khusus

  • Prinsip Teras:Pemisahan mineral berdasarkan perbezaan dalam konduktiviti elektrik (contohnya, mineral logam menghantar, bukan logam tidak menghantar) dalam medan voltan tinggi, di mana mineral konduktif ditarik atau ditolak oleh elektrod.
  • Logam Yang Boleh Dipohon:Terutamanya digunakan untuk memisahkan mineral logam jarang seperti titanium, zirkonium, tantalum, dan niobium, atau untuk membersihkan konsentrat (contohnya, mengeluarkan gangue tidak konduktif dari konsentrat tembaga/lead/nikel).
  • Key Applications:
    • Titanium separation from beach sands: Di Hainan, pemisahan elektrostatik mengasingkan ilmenit konduktif daripada kuartz tidak konduktif.
    • Concentrate purification: Mengeluarkan kuartz yang kurang konduktif daripada konsentrat tungsten untuk meningkatkan grednya.
  • Kelebihan:Ketepatan pemisahan yang tinggi, tiada reagen kimia.
  • Kekurangan:Sensitif terhadap kelembapan (memerlukan pengeringan), throughput rendah, biasanya hanya digunakan sebagai langkah pembersihan.

2. Manfaat Kimia: "Pilihan Terakhir" untuk Bijih Sukar

Apabila mineral logam tersebar halus atau terikat erat dengan gangue (contohnya, bijih teroksidasi, sulfida kompleks), kaedah fizikal mungkin gagal. Manfaat kimia merobohkan struktur mineral untuk mengekstrak logam, terutamanya melalui:

2.1 Leaching: “Pelarutan dan Pengambilan” Ion Logam

  • Prinsip Teras:Bijih direndam dalam pelarut kimia (asid, alkali, atau larutan garam) untuk melarutkan logam sasaran ke dalam larutan leach mengandung logam (PLS), daripada mana logam tersebut dipulihkan (contohnya, melalui pemendakan, simen, atau electrowinning).
  • Logam Yang Boleh Dipohon:Emas (sianidasi), perak, tembaga (leaching timbunan), nikel, kobalt, dan logam tahan api lain.
  • Studi Kes:
    • Sianidasi Emas: Bijih yang digiling halus dicampur dengan larutan sianida; emas membentuk kompleks larut dan kemudiannya dipendapkan dengan serbuk zink (pemulihan ≥90%). Pencemaran sianida mesti dikawal dengan ketat.
    • Copper Heap Leaching: Bijih tembaga oksida gred rendah (0.2%-0.5% Cu) disiram dengan asid sulfurik; tembaga larut dan dipulihkan melalui pengekstrakan pelarut dan elektrowinning (SX-EW) sebagai tembaga katod (kos efektif untuk bijih gred rendah).

2.2 Proses Pengurangan-Penyerapan Gabungan

  • Prinsip Teras:Bijih pertama kali dibakar pada suhu tinggi (300-1000°C) untuk mengubah strukturnya (contohnya, pembakaran pengoksidaan atau pengurangan), menukarkan logam refraktori ke dalam bentuk larut untuk penyerapan seterusnya.
  • Logam Yang Boleh Dipohon:Sulfida refraktori (contohnya, sulfida nikel, sulfida tembaga) dan bijih oksida (contohnya, hematit).
  • Case Study:
    • Pengeringan Sulfida Nikel: Menukarkan sulfida nikel kepada oksida nikel, yang mudah terlarut dengan asid sulfurik, mengelakkan gangguan sulfida.
    • Pengeringan Bijih Emas Refraktori: Untuk bijih yang mengandungi arsenik dan karbon, pengeringan menghapuskan arsenik (yang volatil sebagai As₂O₃) dan karbon (yang boleh menyerap emas), membolehkan sianidasi seterusnya.

2.3 Manfaat Mikrobial: Pendekatan Mesra Alam untuk Bijih Gred Rendah

  • Prinsip:Organisma mikro tertentu (contohnya, Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans) mengoksidakan secara metabolik sulfida logam menjadi garam logam larut, membolehkan pemulihan logam daripada larutan—juga dikenali sebagai bioleaching.
  • Logam Yang Boleh Dipohon:Low-grade copper (contohnya, tembaga porfiri), uranium, nikel, emas (sebagai bantuan penghilangan sulfur).
  • Kelebihan:Mesra alam (tiada pencemaran reagen kimia), kos rendah (mikrob membiak sendiri), sesuai untuk bijih dengan gred tembaga serendah 0.1%-0.3%.
  • Kekurangan:Kadar reaksi yang perlahan (minggu hingga bulan), sensitif kepada suhu dan keadaan persekitaran.
  • Aplikasi Tipikal:Kira-kira 20% daripada pengeluaran tembaga global datang dari bioleaching, seperti operasi timbunan leach besar di Chile.

3. Logik Inti 3-Langkah untuk Memilih Kaedah Manfaat

3.1 Analisis Ciri Mineral:

  • Mineral magnetik (contohnya, magnetit) → Pemisahan magnetik
  • Partikel halus dengan perbezaan hidrofobik (contohnya, bijih tembaga) → Flotasi
  • Partikel kasar dengan ketumpatan tinggi (contohnya, emas placer, tungsten) → Pemisahan graviti

3.2 Penilaian Gred Bijih dan Pembebasan:

  • Bijih kasar gred tinggi → Pemisahan graviti atau magnetik (kos rendah)
  • Bijih halus gred rendah → Flotasi atau pengekstrakan (pulangan tinggi)
  • Bijih yang sangat refraktori → Manfaat kimia atau bio.

3.3 Ekonomi Keseimbangan dan Kos Alam Sekitar:

  • Utamakan pemanfaatan fizikal untuk penggunaan tenaga yang rendah dan pencemaran minima
  • Hanya menggunakan kaedah kimia atau bio apabila kaedah fizikal tidak berkesan, dengan mempertimbangkan kos dan impak alam sekitar