Mbinu za Kuunza Madini ya Metali: Mwongozo Kamili

Muhtasari:Ukaguzi wa madini ya chuma ni hatua muhimu katika sekta ya madini, inayolenga kutenganisha madini ya chuma yenye thamani kutoka kwa gangue kulingana na tofauti za mali zao za kimwili au kimaumbile.

Ukaguzi wa madini ya chuma ni hatua muhimu katika sekta ya madini, inayolenga kutenganisha madini ya chuma yenye thamani kutoka kwa gangue kulingana na tofauti za mali zao za kimwili au kimaumbile. Mbinu kuu za ukaguzi zinaweza kugawanywa kwa kiasi kikubwa katika makundi matatu: ukaguzi wa kimwili, ukaguzi wa kimaumbile, na ukaguzi wa kibiolojia. Miongoni mwa haya, ukaguzi wa kimwili ndio unaotumika kwa wingi zaidi kutokana na gharama yake ya chini na urafiki wake na mazingira. Uchaguzi wa mchakato sahihi wa ukaguzi unategemea kwa kiasi kikubwa sifa za madini ya chuma ya madai, kama vile nguvu ya mvuto, wingi, na uhamasishaji wa uso.

1. Faida ya Kimaumbile: Suluhisho la Gharama Nchini kwa Matumizi ya Viwandani

Faida ya kimaumbile inatenganisha madini bila kubadilisha muundo wao wa kemikali, ikitegemea tu tofauti za mali za kimwili. Njia hii inafaa kwa madini ya chuma yanayoweza kutolewa kwa urahisi. Njia kuu nne za faida ya kimaumbile ni:

1.1 Kutengwa kwa Kijotani: Uokoaji wa Lengo wa Madini ya Kijotani

• Kifungo Kuu:Inatumia tofauti katika uwanjani wa madini (kwa mfano, magnetite inavutwa kwenye uwanja wa magnetic, wakati madini ya gangue hayavutwi) kutenganisha madini ya kijotani na yasiyo ya kijotani.
• Applicable Metals: Kimsingi chuma, manganese, na madini ya kromiamu. Kwa ufanisi maalum kwa magnetite (magneti yenye nguvu) na pyrrhotite (magneti dhaifu). Pia hutumika kuondoa uchafu wa chuma kutoka kwa madini yasiyo ya metalliki kama vile mchanga wa kioo.
• Key Applications:
  • Mimea ya kuboresha madini ya chuma hutumia mchakato wa kutenganisha kwa kutumia sumaku wa kuchoma, kusafisha, na kuchukua ili kuboresha kiwango cha chuma kutoka 25%-30% hadi zaidi ya 65%.
  • Madini ya kawaida yenye sumaku kama hematite kwanza yanachomwa ili kubadilishwa kuwa magnetite kabla ya kutenganishwa kwa sumaku.
• Faida:Low pollution, low energy consumption, and large processing capacity (single magnetic separators can handle thousands of tons per day).

1.2 Flotation: “Hydrophobic-Hydrophilic” Separation of Fine Valuable Minerals

• Kifungo Kuu:Kemikali (waokolezi na wafoji) zinaongezwa ili kufanya madini ya chuma la malengo kuwa hydrophobic. Chembe hizi hujifunga na vichochezi vya hewa na kupanda juu kama povu, wakati madini yasiyo ya lengo yanabaki kwenye mchanganyiko.
• Metali Zinazofaa:Shaba, risasi, zinki, molybdenum, dhahabu, fedha, na metali zingine za chembe ndogo (kawaida
• Key Applications:
  • Mchakato wa kawaida wa madini ya shaba: Mchakato wa flotation wa sulfidi ya shaba huongeza madini kutoka 0.3%-0.5% Cu hadi 20%-25% mchanganyiko wa shaba.
  • Kuokoa dhahabu ya ziada: Kwa dhahabu iliyotawanyika vizuri, flotation kwanza inaelekeza katika mchanganyiko wa sulfidi, kupunguza matumizi ya cyanidi katika cyanidation inayofuata.
• Faida:Uwezo wa kutenganisha wa juu (viwango vya urejeleaji juu ya 90%), ufanisi kwa madini magumu ya polymetallic.
• Hasara:Kutumia viambato vya kemikali kunahitaji matibabu ya maji taka.

1.3 Kutenganisha kwa Kuvuta: Kutumia Tofauti za Wingi ili Kuokoa Metali Nzito Mkubwa

• Kifungo Kuu:Separation ya mvuto inatumia tofauti za wiani kati ya madini ya metali nzito na mchanga mwepesi katika uwanja wa mvuto au centrifugal.
• Metali Zinazofaa:Dhahabu (pembejeo na lode chembe kubwa), tungsten, bati, antimony, hasa chembe kubwa zinazozidi 0.074 mm.
• Key Applications:
  • Madini ya dhahabu ya pembejeo yanatumia mabanzi na meza za kutikisisha ili kupata dhahabu ya asili kwa ufanisi wa zaidi ya 95%.
  • Madini ya tungsten na bati hupitia separation ya mvuto kama hatua ya awali ili kutupa 70%-80% ya mchanga wa wiani wa chini kabla ya flotation.
• Faida:Hakuna uchafuzi wa kemikali, gharama ya chini sana, vifaa rahisi.
• Hasara:Low recovery for fine particles and minerals with small density differences.

1.4 Mchakato wa Kutenganisha Kielektroniki: Kutumia Tofauti za Uongozi kwa Metali Maalum

• Kifungo Kuu:Hutenganisha madini kwa msingi wa tofauti za uongozi wa umeme (mfano, madini ya metali yanaongoza, yasiyo ya metali hayaongozi) katika uwanja wa voltage ya juu, ambapo madini ya uongozi yanavutwa au kutengwa na elektrode.
• Metali Zinazofaa:Kwa kawaida hutumika kutenganisha madini ya metali nadra kama vile titanium, zirconium, tantalum, na niobium, au kwa kusafisha mak concentrate (mfano, kuondoa mwamba usioongozi kutoka kwa mak concentrate ya shaba/kuongoza/zinki).
• Key Applications:
  • Titanium separation from beach sands: In Hainan, electrostatic separation isolates conductive ilmenite from non-conductive quartz.
  • Concentrate purification: Removing poorly conductive quartz from tungsten concentrate to upgrade its grade.
• Faida:High separation precision, no chemical reagents.
• Hasara:Sensitive to moisture (requires drying), low throughput, typically used only as a cleaning step.

2. Chemical Beneficiation: The “Last Resort” for Difficult Ores

When metal minerals are finely disseminated or tightly bound with gangue (e.g., oxidized ores, complex sulfides), physical methods may fail. Chemical beneficiation breaks down mineral structures to extract metals, mainly via:

2.1 Uvujaji: “Uliyoyeyushwa na Uteuzi” wa Ioni za Metali

• Kifungo Kuu:Madini yanachukuliwa katika viyeyusho vya kemikali (asidi, alkali, au suluhisho za chumvi) ili kuyeyusha metal inayolengwa katika suluhisho la uvujaji la ujazo (PLS), kutoka ambayo metali inapatikana (kwa mfano, kwa kutengeneza mchanganyiko, cementation, au electrowinning).
• Metali Zinazofaa:Dhahabu (cyanidation), fedha, shaba (heap leaching), nikeli, kobalti, na metali nyingine za refractory.
• Masomo ya Kesi:
  • Cyanidation ya Dhahabu: Madini yaliyosagwa vizuri yanachanganywa na suluhisho la cyanide; dhahabu huunda mchanganyiko unaoyeyuka na baadaye inatolewa kwa poda ya zinki (urejeleaji ≥90%). Uchafuzi wa cyanide lazima udhibitiwe kwa ukali.
  • Kuondolewa kwa Shaba kwa Njia ya Kuweka: Madini ya shaba ya oksidi yenye kiwango cha chini (0.2%-0.5% Cu) yanapojitengeneza na asidi ya sulfuri; shaba inayeyuka na inapatikana kupitia uchimbaji wa kuvuta na elektrowinning (SX-EW) kama shaba ya katodi (ni ya gharama nafuu kwa madini ya kiwango cha chini).

2.2 Mchakato wa Kuchoma-Kuondoa

• Kifungo Kuu:Madini kwanza yanachomwa kwa joto la juu (300-1000°C) ili kubadilisha muundo wake (mfano, kuchoma oksidi au kupunguza), kubadilisha metali zisizozalika kuwa katika aina inayoweza kutumika kwa kuondoa baadaye.
• Metali Zinazofaa:Sulfu za zisizozalika (mfano, sulfidi ya nikeli, sulfidi ya shaba) na madini ya oksidi (mfano, hematite).
• Mifano ya Utafiti:
  • Kuchoma Sulfidi ya Nikeli: Hubadilisha sulfidi ya nikeli kuwa oksidi ya nikeli, ambayo inaweza kuondolewa kwa urahisi na asidi ya sulfuri, ikiepuka kuingilia kwa sulfidi.
  • Kuchoma Madini ya Dhahabu Yasiyozalika: Kwa madini yanay chứa arseni na kaboni, kuchoma huondoa arseni (iliyopashwa kama As₂O₃) na kaboni (ambayo inaweza kusababisha dhahabu), kuruhusu mchakato wa cyanidation baadaye.

2.3 Microbial Beneficiation: Njia Rafiki kwa Mazingira ya Madini ya Daraja la Chini

• Kanuni:Bakteria fulani (k.m., Acidithiobacillus ferrooxidans, Acidithiobacillus thiooxidans) huongezeka kimetaboliki kuoksidisha sulfidi za metali kuwa chumvi za metali zinazoweza kutumika, hivyo kuwezesha urejeleaji wa metali kutoka kwenye suluhisho—pia inajulikana kama bioleaching.
• Metali Zinazofaa:Shaba ya daraja la chini (k.m., shaba ya porphyry), urani, nikeli, dhahabu (kama msaada wa kuondoa sulfuri).
• Faida:Rafiki kwa mazingira (hakuna uchafuzi wa reagenti za kemikali), gharama nafuu (mikrobi hujizalisha wenyewe), inafaa kwa madini yenye kiwango cha shaba cha chini kama 0.1%-0.3%.
• Hasara:Viwango vya majibu polepole (wiki hadi miezi), vikipatikana kwa hali ya joto na mazingira.
• Matumizi Ya Kawaida:Takriban 20% ya uzalishaji wa shaba duniani unatoka kwenye bioleaching, kama vile operesheni kubwa za heap leach nchini Chile.

3. Mantiki ya Msingi ya Hatua 3 za Kuchagua Mbinu za Kuboresha

3.1 Changanua Mali za Madini:

• Madini ya kizamani (mfano, magnetite) → Kutenganisha kwa mvuto
• Vikundi vidogo vyenye tofauti za hydrophobicity (mfano, madini ya shaba) → Utafutaji
• Vikundi vikubwa vyenye wingi mkubwa (mfano, dhahabu ya placer, tungsten) → Kutenganisha na mvuto

3.2 Kadiria Daraja la Madini na Uondoaji:

• Madini makubwa ya daraja la juu → Kutenganisha kwa mvutano au magnetic (gharama ndogo)
• Madini madogo ya daraja la chini → Floti au uondoaji (urejeo mkubwa)
• Madini yasiyoshughulika kwa urahisi → Uboreshaji wa kemikali au bio-

3.3 Sangaza Uchumi na Gharama za Mazingira:

• Tafadhali tumia uboreshaji wa kimwili kwa matumizi ya chini ya nishati na uchafuzi mdogo
• Tumia njia za kemikali au bio tu wakati njia za kimwili hazifai, ukilinganisha gharama na athari za mazingira