Metallmalmberikingsmetoder: En komplett guide

Oppsummering：Metalmalmberikelse er et kritisk steg i gruveindustrien, med mål om å skille verdifulle metallmineraler fra avgang basert på deres fysiske eller kjemiske egenskapsforskjeller.

Metalmalmberikelse er et kritisk steg i gruveindustrien, med mål om å skille verdifulle metallmineraler fra avgang basert på deres fysiske eller kjemiske egenskapsforskjeller. De mest utbredte berikelsesmetodene kan grovt kategoriseres i tre grupper: fysisk berikelse, kjemisk berikelse og bio-berikelse. Blant disse er fysisk berikelse den mest brukte på grunn av kostnadene og miljøvennligheten. Valg av en passende berikelsesprosess avhenger i stor grad av egenskapene til de aktuelle metallmineralene, som magnetisme, tetthet og overflatehydrofobi.

1. Fysisk oppgradering: Den kostnadseffektive løsningen for bred industriell anvendelse

Fysisk oppgradering separerer mineraler uten å endre deres kjemiske sammensetning, og er utelukkende avhengig av forskjeller i fysiske egenskaper. Denne tilnærmingen er egnet for de fleste lett frigjorte metallmineraler. De fire kjernefysiske oppgraderingsmetodene er:

1.1 Magnetisk separasjon: Målrettet gjenoppretting av magnetiske metaller

• Kjerneprinsipp:Utnytter forskjeller i mineralmagnetisme (f.eks. blir magnetitt tiltrukket av et magnetisk felt, mens gangmineraler ikke blir det) for å separere magnetiske fra ikke-magnetiske mineraler.
• Applicable Metals: Primært jern, mangan, og krommineraler. Spesielt effektive for magnetitt (sterk magnetisk) og pyrrhotitt (svak magnetisk). Også brukt for å fjerne jernforurensninger fra ikke-metalliske mineraler som kvarts sand.
• Key Applications:
  • Jernmalmsberikningsanlegg bruker en magnetisk separasjonsflyt av roughing, rensing, og scavenging for å oppgradere jerninnholdet fra 25%-30% til over 65%.
  • Svak magnetiske mineraler som hematitt blir først ristet for å konvertere dem til magnetitt før magnetisk separasjon.
• Fordeler:Lav forurensning, lavt energiforbruk og stor prosesseringskapasitet (enkeltmagnetseparatorer kan håndtere tusenvis av tonn per dag).

1.2 Flotasjon: “Hydrofob-Hydrofobisk” separasjon av fine verdifulle mineraler

• Kjerneprinsipp:Kjemikalier (samler og skummere) tilsettes for å gjøre de målrettede metallmineralene hydrofobe. Disse partiklene fester seg til luftbobler og stiger til overflaten som skum, mens ikke-målrettede mineraler forblir i massen.
• Gjeldende metaller:Kobber, bly, sink, molybden, gull, sølv og andre fine (typisk
• Key Applications:
  • Den standard prosessen for kobbermalm: Sulfidkobber flotasjon oppgraderer malm fra 0,3%-0,5% Cu til en 20%-25% kobberkonsentrat.
  • Ekstra gullutvinning: For fint spredt gull, konsentreres det først i en sulfidkonsentrat gjennom flotasjon, noe som reduserer cyanidforbruket i påfølgende cyanidering.
• Fordeler:Høy separasjons effektivitet (utvinningsgrad over 90%), effektiv for komplekse polymetalliske malmer.
• Ulemper:Bruk av kjemiske reagenser krever behandling av avløpsvann.

1.3 Tyngdekraftseparasjon: Utnytte tetthetsforskjeller for å gjenvinne grove tunge metaller

• Kjerneprinsipp:Gravitasjonsseparasjon utnytter tetthetsforskjeller mellom tunge metallmineraler og lettere gangue i et gravitasjons- eller sentrifugalfelt.
• Gjeldende metaller:Gull (placer og lode grove partikler), wolfram, tinn, antimon, spesielt grove partikler større enn 0,074 mm.
• Key Applications:
  • Placer gullmining bruker rister og vibrerende bord for å gjenvinne naturlig gull med over 95% utvinning.
  • Wolfram- og tinngruver gjennomgår gravitasjonsseparasjon som et grovtrinn for å kaste 70%-80% av lav-densitets gangue før flotasjon.
• Fordeler:Ingen kjemisk forurensning, veldig lav kostnad, enkel utstyr.
• Ulemper:Lav gjenoppretting for fine partikler og mineraler med små tetthetsforskjeller.

1.4 Elektrostatisk separasjon: Utnyttelse av ledningsevneforskeller for spesielle metaller

• Kjerneprinsipp:Separerer mineraler basert på forskjeller i elektrisk ledningsevne (f.eks. leder metalliske mineraler, mens ikke-metalliske ikke gjør) i et høyspenningsfelt, hvor ledende mineraler tiltrekkes av eller frastøtes av elektroder.
• Gjeldende metaller:Brukes hovedsakelig for å separere sjeldne metallmineraler som titanium, zirkonium, tantal, og niobium, eller for å rense konsentrater (f.eks. fjerne ikke-ledende gangart fra kopper/bly/sink-konsentrater).
• Key Applications:
  • Titanium separasjon fra strandsand: I Hainan isolerer elektrostatisk separasjon ledende ilmenitt fra ikke-ledende kvarts.
  • Rensing av konsentrat: Fjerning av dårlig ledende kvarts fra wolframkonsentrat for å oppgradere graden.
• Fordeler:Høy separasjonspresisjon, ingen kjemiske reagenser.
• Ulemper:Følsom for fuktighet (krever tørking), lav gjennomstrømning, brukes vanligvis kun som et rense steg.

2. Kjemisk beriking: "Siste utvei" for vanskelige malmer

Når metallmineraler er finfordelt eller tett bundet med gang (f.eks. oksiderte malmer, komplekse sulfider), kan fysiske metoder mislykkes. Kjemisk beriking bryter ned mineralstrukturer for å ekstrahere metaller, hovedsakelig via:

2.1 Utrunning: “Løselighet og Utvinning” av Metallioner

• Kjerneprinsipp:Malmer blir dynket i kjemiske løsemidler (syre, alkali eller saltoppløsninger) for å oppløse det målrettede metallet i en gravidutvinningsløsning (PLS), hvorfra metallet blir gjenvunnet (f.eks. ved utfelling, sementering eller elektrolyse).
• Gjeldende metaller:Gull (cyanidering), sølv, kobber (haugutrunning), nikkel, kobolt og andre refraktære metaller.
• Case Study:
  • Gullcyanidasjon: Fintmalte malmer blandes med en cyanidløsning; gull danner et løselig kompleks og utfelles senere med sinkpulver (gjenvinning ≥90%). Cyanidforurensning må kontrolleres strengt.
  • Kobber Haugleaching: Lavgradig oksidkobbermalm (0,2%-0,5% Cu) blir irrigert med svovelsyre; kobber oppløses og gjenvinnes via løsningsmiddelutvinning og elektrisk utvinning (SX-EW) som katodekobber (kostnadseffektivt for lavgradig malm).

2.2 Risting-Utvinning Kombinert Prosess

• Kjerneprinsipp:Malmen blir først rist ved høye temperaturer (300-1000°C) for å endre strukturen (f.eks. oksidiserende eller reduserende risting), og konvertere refraktære metaller til en løselig form for påfølgende utvinning.
• Gjeldende metaller:Refraktære sulfider (f.eks. nikkel sulfide, kobber sulfide) og oksidmalmer (f.eks. hematitt).
• Case Study:
  • Nickel Sulfid Røsting: Konverterer nickel sulfide til nickel oksid, som enkelt kan lektes med svovelsyre, og unngår sulfideinterferens.
  • Refraktær Gullmalm Røsting: For malmer som inneholder arsen og karbon, fjerner røsting arsen (som volatiliseres som As₂O₃) og karbon (som kan adsorbere gull), og muliggjør påfølgende cyanidbehandling.

2.3 Mikrobiell Berikelse: En Miljøvennlig Tilnærming for Lavgradige Malmer

• Prinsipp:Visse mikroorganismer (f.eks., Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans) metabolsk oksiderer metall sulfider til løselige metalsalter, noe som muliggjør metallgjenvinning fra løsning—også kjent som bioleaching.
• Gjeldende metaller:Lavgradert kobber (f.eks. porfyrisk kobber), uran, nikkel, gull (som svovel fjerning hjelpemiddel).
• Fordeler:Miljøvennlig (ingen kjemisk reagensforurensning), lav kostnad (mikrober selv-replikerer), egnet for malmer med kobbergrader så lave som 0,1%-0,3%.
• Ulemper:Langsomme reaksjonsrater (uker til måneder), følsom for temperatur og miljøforhold.
• Typisk anvendelse:Omtrent 20% av den globale kobberproduksjonen kommer fra biolekking, som store hauglekkasjonsoperasjoner i Chile.

3. Den 3-trinns kjerne-logikken for valg av beneficiationsmetoder

3.1 Analyser mineralegenskaper:

• Magnetiske mineraler (f.eks. magnetitt) → Magnetisk separasjon
• Ffine partikler med forskjeller i hydrofobicitet (f.eks. kobbermalmer) → Flotasjon
• Grove partikler med høy tetthet (f.eks. plassergull, wolfram) → Tyngdesansering

3.2 Vurder malmgrad og frigjøring:

• Høykvalitets grove malmer → Tyngde- eller magnetisk separasjon (lav kostnad)
• Lavkvalitets fine malmer → Flotasjon eller utvinning (høy gjenvinning)
• Ekstremt refraktære malmer → Kjemisk eller bio-nyttebehandling

3.3 Balanse mellom økonomi og miljøkostnad:

• Foretrekk fysisk bearbeiding for lavt energiforbruk og minimal forurensning
• Ty til kjemiske eller biologiske metoder kun når fysiske metoder er ineffektive, og vurder kostnad og miljøpåvirkning