Избирательное измельчение.

Обогащение осуществляется в барабанных мельницах в совокупности с гидравлической или воздушной классификацией в замкнутом цикле. Различие в прочности проявляется при разрушении путем раздавливания и удара (водопадный режим). Различия в твердости проявляется при разрушении истиранием (каскадный в мельницах самоизмельчения). Избирательное измельчение можно проводить в аппаратах типа мешалок, перемешивающих пульпу и обеспечивающих истирание в стержневых, шаровых или мельницах самоизмельчения. Применение: магнетитовые руды (Fe в мелком классе), алмазосодержащие, золотосодержащие, графит, фасфатовые руды.

Промывка.

Процесс, объединяющий в себе операции дезинтеграции (избирательное изменение размеров), грохочения или классификации, реализованные в одном или в нескольких аппаратах. Применяет при обогащении вторичных месторождений, в которых ценный компонент сцементирован или загрязнен глиной. К глине относят породы, содержащие более 30% частиц крупностью менее 5 мкн. Вначале осуществляется операция избирательного изменения размеров (дезинтеграция), а затем разделение по крупности. Промывка может быть обогатительной операцией, предварительной или окончательной.

Дезинтеграция глиняных пород, их диспергирование происходит за счет механического воздействия рабочих органов аппарата, воды или воздуха. При этом разрушаются комья, тонкие частицы переходят в воду, а крупные частицы отмываются от гелей, солей, пленок. Для отделения тонкодисперсных частиц от крупных применяют грохочение или классификацию.

Для промывки применяют: 1. Барабанные промывочные машины: а) промывочный барабанный грохот; б) бутара; в) скруббер-бутара; г) скруббера; 2. Корытные промывочные машины; 3. Струйные машины; 4. Вибрационные промывочные машины; 5. Промывочные башни.

Декрипитация.

Основан на способности отдельных минералов разрушаться по плоскостям спаянности при нагревании и последующем быстром охлаждении или только при нагревании.

Причины разрушения:

1. Наличие в некоторых минералах кристаллической воды, которая при нагревании интенсивно удаляется, вызывая сильные внутренние растягивающие напряжения.

2. Переход кристаллов минералов из одной модификации в другую.

3. Неоднородные тепловые свойства компонентов полезных ископаемых при нагреве также приводит к появлению множества очагов внутреннего напряжения.

Пример минералов, способных подвергаться явлению декрипитации: сподумен, флюорит, кальцит, каменная соль и отдельные виды слюд. Температура растрескивания 400-1100 ⁰С. В результате декрипитации разрушение происходит концентрата одних элементов (извлекаемого) в узких классах крупности, а минералы пустой породы свою крупность не меняют. Для отделения применяют грохочение или классификацию. Наибольшее применение нашли сподуменовые руды LiAl(SiO₃)₂. При t=1100 ⁰С минерал с α-модификацией переходит в β-модификацию, при этом изменяя плотность минерала от 3,15 до 2,4 г/см³.

Термохимическое разрушение.

Применяют для руд, у которых породная часть карбонатная (МеCO₃). Ценный компонент представлен устойчивыми к t минералами (пирохлор, втораппатит). Применяют для руд карбонатно-фосфатных, карбонатно-марганцевых, осадочных, редкоземельных.

Схема процесса:

MeCO₃ → MeO + CO₂ (t=400-900⁰C)

MeO + H₂O → Me(OH)₂↓ (огарок) + Q↑

Куски огарка распадаются в рыхлую массу гидроксида, который при интенсивном перемешивании и при оттирке достаточно полно (до 96%) переводится в тонкодисперсное состояние и может быть отделен от зерен ценного компонента классификацией.

Крупность < 5 мм – печи кипящего слоя; 30-40 мм – трубчатые вращающиеся печи.

IV. Обогащение с использованием избирательного характера фазовых переходов компонентов полезного ископаемого.

Комбинированные методы обогащения используют различие в химических свойствах минералов, поэтому их называют химическими.

Общая схема комбинированных методов обогащения.

1. Подготовка ПИ к избирательному переходу одного или нескольких компонентов ПИ к фазовому переходу (вскрытие месторождения, дробление и измельчение).

2. Перевод минерала ценного компонента в другое фазовое состояние (в раствор) с применением различных рабочих реагентов. При этом в большинстве случаев меняется химический состав исходного вещества. При фазовых переходах используют реакции, обеспечивающие высокую избирательность по отношению к ценному компоненту. При этом один из компонентов становится подвижным. В практике более используется выщелачивание.

3. Разделение. При этом используют обезвоживание.

4. Выделение раствора в концентрат.

5. Регенерация – восстановление свойств рабочих агентов и возврат их в процесс.

Принципиальная схема на примере выщелачивание.

Способы выделения Ме из раствора.

1. Цементация.

2. Сорбция.

3. Экстракция.

4. Электролиз.

Выбор способа зависит от концентрации Ме в продуктивном растворе. Применяют для окисленных руд; труднообогатимых пром. продуктов; руды старых отвалов; при доводке черновых концентратов; для глубокозалегающих руд с небольшим содержанием ценного компонента. Если при механическом обогащении разделение руды на концентрат и хвосты производится за одну операцию, то при химическом концентрат получают с помощью нескольких разнородных процессов – химических и физических.

Выщелачивание – избирательное растворение одного из компонентов. В качестве растворителя используют растворы кислот, щелочей, солей, иногда воду.

Однако применение серной кислоты иногда невозможно, если в руде присутствуют Ca, Ba, Pb т.к. на минерале образуется трудно растворимая пленка сульфидов CaSO₄, BaSO₄, которая замедляет или прекращает растворение минералов.

Инертных действию кислот SnO₂, Cr₂O₃, Al₂O₃, SiO₂. Могут растворяться лишь в *** концентрате.

Обжиг – заключается в высокотемпературной обработке руды, в присутствии реагентов с целью перевода одного компонента в другое химическое состояние.

После обжига последующее обогащение обожженной руды может производится обычным способом. Различают обжиг в зависимости от вида конечного соединения: окислительный, восстановительный, хлорирующий и т.д.

Выщелачивание.

Физическое растворение идет без изменения состава растворяемого компонента. Используют при переработке растворимых в воде солей (галит и сильвин). Химическое растворение сопровождается изменением химического состава компонента. Используют реакции, в которых трудно растворимые вещества переходят в легкорастворимые или в раствор.

Например:

1. Реакции обмена.

Fe₂O₃ + HCl = FeCl₃ + H₂O

Используют при растворении окислов и сульфидов в растворах кислот, щелочей и солей.

2. Окислительно-восстановительные.

CuS + Fe₂(SO₄)₃ = CuSO₄ + H₂O

3. Комплексообразования.

Au + NaCN +O₂ + H₂O = Au[Na(CN)] + H₂O₂ + NaOH

Благодаря его образованию возможно окисление золота кислородом.

При выщелачивании полезные компоненты переходят в раствор, иногда наоборот из богатого рудного концентрата выщелачиванием удаляют некоторые вредные примеси, содержание которых лимитируются ТО и ГОСТ. Результаты выщелачивания отдельных компонентов зависит:

1. От вещественного состава обрабатываемого материала.

2. От характера взаимодействия минералов друг с другом.

3. Температура раствора.

4. От концентрации растворителя.

5. Удельной поверхности твердых частиц и содержания их в пульпе.

6. От продолжительности и гидродинамических условий.

Комбинированные методы характеризуются низкими скоростями фазовых переходов. Поэтому при использовании этих методов основное внимание уделяют способам интенсификации процесса фазового перехода концентрата полезного ископаемого.

Кинетика выщелачивания.

Для химических и физических растворений характерно наличие 3 стадий процесса:

1. Подвод растворителя к поверхности минерала.

2. Взаимодействие минерала с растворителем.

3. Отвод продуктов реакции от поверхности раздела фаз.

Определяющей стадией может быть любая. Если процесс определяет 1 или 3 стадии, то это диффузный режим растворения. C_n-концентрация вещества на поверхности минерала; C₀-концентрация вещества в объеме. Расстояние, на которое концентрация растворителя убывает от C₀ до C_n называют диффузным слоем δ. Толщина слоя зависит от интенсивности перемешивания. Чем интенсивнее перемешивание, тем меньше диффузный слой, следовательно, скорость диффузии возрастает. Скорость выщелачивания в диффузном режиме:

К₀ - константа скорости растворителя; S – поверхность растворителя минерала (площадь).

Если растворение является результатом химического взаимодействия раствора реагента с поверхностью минерала и определяющей стадией является скорость именно этого взаимодействия (V_II), то процесс протек в кинетическом режиме. Это возможно, но реже. Характерна для реакции комплексообразования. Диффузный слой отсутствует, следовательно, C_n=C₀. Скорость растворения:

К_Х – константа химической реакции, зависит от температуры и давления; S – поверхность твердой фазы; С – концентрация реагента; n – порядок реакции.

Влияние t в этом режиме значительнее. Скорость растворения увеличивается в 2-3 раза при повышении t на 10 ⁰С.

Выделяют переходные режимы. Если отсутствует перемешивание скорость химической реакции больше скорости диффузной, то применив перемешивание процесс переводят из диффузного в химический.

Требования к растворителям.

1. Максимально селективен по отношению к ценномукомпоненту.

2. Дешевый, доступный и безвредный.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: