מתכות לעיבוד מינרלים

עיבוד מינרלי, אומנות לטיפול בעפרות גולמיות ומוצרים מינרליים על מנת להפריד בין המינרלים היקרים לסלע הפסולת, או מגנגה. זהו התהליך הראשון שעוברים רוב העפרות לאחר הכרייה על מנת לספק חומר מרוכז יותר לנהלי המתכות החילוץ. הפעולות העיקריות הן זיכרון וריכוז, אך ישנם פעולות חשובות נוספות במפעל לעיבוד מינרלים מודרני, כולל דגימה וניתוח ופיתוח מים. כל הפעולות הללו נדונות במאמר זה.

דגימה וניתוח

דגימה וניתוח שגרתיים של חומר הגלם המעובד נעשים על מנת להשיג מידע הנחוץ להערכת הכלכלה של עפרות ותרכיזים. בנוסף, למפעלים מודרניים מערכות בקרה אוטומטיות לחלוטין המבצעות ניתוח זרם של החומר בזמן שהוא מעובד ומבצעות התאמות בכל שלב על מנת לייצר את התרכיז העשיר ביותר האפשרי בעלות התפעול הנמוכה ביותר.

דגימה

דגימה היא הוצאת מחומר נתון של חומר חלק המייצג את הגודל ועם זאת בגודל נוח לניתוח. זה נעשה ידנית או באמצעות מכונה. דגימה ידנית היא בדרך כלל יקרה, איטית ולא מדויקת, כך שהיא מיושמת בדרך כלל רק במקום בו החומר אינו מתאים לדגימה של מכונה (עפרות רזים למשל) או כאשר מכונות אינן זמינות או יקרות מדי להתקנה.

קיימים מכשירי דגימה רבים ושונים, כולל אתים, דגיני צנרת ומדגמי מכונות אוטומטיים. למכונות הדגימה הללו כדי לספק ייצוג מדויק של המגרש כולו, כמות המדגם היחיד, המספר הכולל של הדגימות וסוג הדגימות שנלקחו הם בעלי חשיבות מכרעת. תוכננו מספר דגמי דגימה מתמטיים על מנת להגיע לקריטריונים המתאימים לדגימה.

ניתוח

לאחר שנלקחה דוגמה אחת או יותר מכמות של עפרות העוברות בזרם חומר כמו מסוע, הדגימות מופחתות לכמויות המתאימות להמשך ניתוח. שיטות אנליטיות כוללות גודל כימי, מינרלוגי וגודל חלקיקים.

ניתוח כימי

עוד לפני המאה ה -16 נודעו סכמות מקיפות של עריכה (מדידת הערך) של עפרות תוך שימוש בפרוצדורות שאינן שונות מהותית מאלה שהועסקו בתקופה המודרנית. אף על פי ששיטות קונבנציונאליות לניתוח כימי משמשות כיום לאיתור והערכה של כמויות של יסודות בעפרות ומינרלים, הן איטיות ולא מדויקות מספיק, במיוחד בריכוזים נמוכים, בכדי להתאים לחלוטין לבקרת תהליכים. כתוצאה מכך, כדי להשיג יעילות רבה יותר, נעשה שימוש בכלי אנליטי מתוחכם יותר ויותר.

בספקטרוסקופיה של פליטה, נוצר פריקה חשמלית בין זוג אלקטרודות שאחת מהן עשויה מהחומר המנותח. הפריקה החשמלית מאדה חלק מהמדגם ומרגשת את היסודות במדגם לפליטת ספקטרום אופייני. איתור ומדידה של אורכי הגל ועוצמתם של ספקטרום הפליטה חושפים את זהותם וריכוזי האלמנטים במדגם.

בספקטרוסקופיית פלואורסצנט רנטגן, מדגם שהופגז בקרני רנטגן מפטיר קרינת רנטגן פלואורסצנטית באורכי גל האופייניים לאלמנטים שלה. כמות קרינת ה- X הנפלטת קשורה לריכוז האלמנטים האישיים במדגם. הרגישות והדיוק של שיטה זו גרועים עבור אלמנטים בעלי מספר אטומי נמוך (כלומר, מעט פרוטונים בגרעין, כמו בורון ובריליום), אך עבור סיגים, עפרות, חורף וגלולות בהן רוב היסודות נמצאים ב טווח מספרים אטומי גבוה יותר, כמו במקרה של זהב ועופרת, השיטה הייתה בדרך כלל מתאימה.

ניתוח מינרלוגי

ניתן לקבוע הפרדה מוצלחת של מינרל בעל ערך מעפרותיו על ידי בדיקה של נוזלים כבדים, בה מושעה חלק קטן בגודל של עפרה טחונה בנוזל בעל כוח משיכה ספציפי גבוה. חלקיקים בעלי צפיפות פחותה מהנוזל נשארים על פני המים, ואילו חלקיקים צפופים יותר שוקעים. ניתן לייצר כמה שברים שונים של חלקיקים בעלי אותה צפיפות (ומכאן, הרכב דומה), ואז ניתן לקבוע את המרכיבים המינרלים היקרים על ידי ניתוח כימי או על ידי ניתוח מיקרוסקופי של קטעים מלוטשים.

ניתוח גודל

ניתן לסווג מינרלים טחונים גס לפי גודל על ידי העברתם באמצעות מסננות או מסכים מיוחדים, אשר עבורם התקבלו תקנים לאומיים ובינלאומיים שונים. תקן ישן אחד (מיושן כעת) היה סדרת טיילר, שבה זוהו מסכי חוט לפי גודל רשת, כפי שנמדדו בחוטים או בפתחים לאינץ '. תקנים מודרניים מסווגים כעת מסננות לפי גודל הצמצם, כפי שנמדד במילימטרים או מיקרומטר (^10-6 מטר).

ניתן לסווג חלקיקים מינרליים קטנים מ -50 מיקרומטר בשיטות מדידה אופטיות שונות, המפעילות קרני אור או לייזר בתדרים שונים.

הקומינציה

על מנת להפריד את המרכיבים החשובים של עפרה מסלע הפסולת, יש לשחרר את המינרלים ממצבם השזורים פיזית על ידי שילוב. ככלל, הקרינה מתחילה על ידי ריסוק העפרות עד לגודל מסוים ומסיימת על ידי טחינתו לאבקה, שקיפותו האולטימטיבית תלויה בדקיקות הפצת המינרל הרצוי.

בתקופות הפרימיטיביות, המגרסות היו עלים ומרגמות קטנות, שהופעלו על ידי היד, וטחינה נעשתה באבני ריחיים שהופנו על ידי גברים, סוסים או כוח מים. כיום התהליכים הללו מתבצעים במגרסות מכונות וטחנות. בעוד שהריסוק נעשה בעיקר בתנאים יבשים, ניתן להפעיל טחנות טחנות הן יבשות ורטובות, כאשר הטחינה הרטובה היא השולטת ביותר.

מוחץ

עפרות מסוימות מופיעות בטבע כתערובות של חלקיקים מינרליים נפרדים, כמו זהב במיטות חצץ ונחלים ויהלומים במכרות. תערובות אלה דורשות ריסוק מועט או ללא, מכיוון שדברי הערך ניתנים לשחזור בטכניקות אחרות (למשל פירוק חומר השטחים בכביסות עץ). עם זאת, רוב העפרות מורכבות ממוני סלע קשיחים וקשיחים שצריך לכתוש לפני שניתן יהיה לשחרר את המינרלים החשובים.

על מנת לייצר חומר כתוש המתאים לשימוש כמזון טחנות (100 אחוז מהחתיכות חייבות להיות פחות מ -10 עד 14 מילימטרים, או קוטר 0.4 עד 0.6 אינץ '), הריסוק נעשה בשלבים. בשלב הראשוני, המכשירים המשמשים הם לרוב מגרסות לסת עם פתחים רחבים כמו שני מטרים. אלה מוחצים את העפרות לפחות מ- 150 מילימטרים, שהם בגודל מתאים לשמש כזינה לשלב הריסוק המשני. בשלב זה מחצץ את העפרות במגרקי חרוטים עד פחות מ -10 עד 15 מילימטרים. חומר זה הוא הזנה לטחנת הטחינה.

טחינה

בשלב תהליכי זה ניתן לפרק את החומר הכתוש עוד יותר בטחנת צילינדר, שהיא מיכל גלילי הבנוי ביחס משתנה בין אורך לקוטר, כשהוא מורכב עם הציר אופקי בעיקרו, ומילוי חלקי בגופי שחיקה (למשל, אבני צור כדורי ברזל או פלדה) הנגרמים להתנפחות, תחת השפעת כוח הכבידה, על ידי סובב המכולה.

התפתחות מיוחדת היא הטחנה האוטוגנית או חצי האוטוגנית. טחנות אוטוגניות פועלות ללא גופי שחיקה; במקום זאת, החלק הגס יותר של העפרות פשוט טוחן את עצמו ואת השברים הקטנים יותר. לטחנות חצי אוטוגניות (שהפכו לנפוצות), מוסיפים 5 עד 10 אחוז גופי שחיקה (בדרך כלל כדוריות מתכת).

מוחץ / טוחן

פיתוח נוסף, המשלב תהליכי ריסוק וטחינה, הוא מגרסה הגלילה. זה מורכב בעיקרו משני צילינדרים המותקנים על פירים אופקיים ומונעים בכיוונים מנוגדים. הצילינדרים נלחצים זה לזה בלחץ גבוה, כך שהשברון מתרחש במיטת החומר שביניהם.