Definición y clasificación completa del proceso de beneficio: la ciencia y el arte de pasar del mineral al concentrado

Resumen: El beneficio es el puente clave entre los minerales naturales y los materiales industriales. El propósito de este artículo es analizar en profundidad la definición de proceso de beneficio, el objetivo central y su clasificación sistemática, para ofrecerle una comprensión completa de la ciencia y el arte de "eliminar las asperezas y extraer la esencia" de los recursos minerales.

En primer lugar, la definición y los objetivos principales de la tecnología de procesamiento de minerales

1. ¿Qué es la tecnología de tratamiento de minerales?

El proceso de beneficio, también conocido como procesamiento de minerales, es una serie de procesos de ingeniería basados en principios físicos o químicos. El objetivo fundamental es separar los minerales útiles de las vetas no deseadas (roca estéril) en el mineral extraído y enriquecerlos en un producto concentrado de alto grado, maximizando al mismo tiempo la recuperación de elementos valiosos.

Se puede considerar como una sofisticada "cita a ciegas de minerales": se utiliza un método específico para reunir los minerales útiles que están "enamorados" (de naturaleza similar), mientras que se juntan las impurezas de calcopirita que están "fuera de lugar". Las impurezas de calcopirita "fuera de lugar" son invitadas a salir de la reunión.

2. Objetivos principales del proceso de beneficio

• Enriquecimiento y purificación: Aumentar significativamente el contenido (ley) de minerales útiles para cumplir los requisitos de la fundición posterior o de las aplicaciones industriales. Por ejemplo, la ley del mineral de cobre extraído puede ser tan baja como el 0,5%, pero tras el beneficio, la ley del concentrado de cobre puede aumentar hasta más del 20%.

• Separación y recuperación: Separar múltiples minerales útiles entre sí y enriquecer y recuperar cada uno de ellos para lograr un aprovechamiento integral de los recursos. Por ejemplo, los concentrados de plomo y zinc se separan de los minerales de plomo y zinc.

• Eliminación de impurezas perjudiciales: eliminar elementos perjudiciales para la posterior fundición o el rendimiento del producto, como fósforo, azufre, arsénico, etc.

• Preparación para procesos posteriores: proporcionar a las industrias posteriores, como la fundición y la industria química, materias primas de especificaciones uniformes y composición estable.

• Economía y protección del medio ambiente: a través de los residuos previos, reducir significativamente la cantidad de transporte y fundición, reducir el coste global; al mismo tiempo, el tratamiento centralizado de los residuos, reducir el impacto sobre el medio ambiente.

En segundo lugar, la clasificación sistemática del proceso de tratamiento de minerales

Proceso de beneficio se clasifica en una variedad de maneras, el núcleo se divide de acuerdo con el principio en que se basa la separación. Principalmente se puede dividir en método de beneficio físico, método de beneficio físico y químico y método de beneficio químico tres sistemas.

(A) Método de beneficio físico

Principalmente basado en las propiedades físicas de los minerales (como densidad, magnetismo, propiedades eléctricas, color, etc.) diferencias en la clasificación, el proceso no cambia la composición química de los minerales.

1. Método de separación por gravedad

• Principio de separación: el uso de diferentes partículas minerales entre la diferencia de densidad en el medio fluido (agua o aire) en el diferente estado de movimiento (tales como diferentes velocidades de sedimentación) para la clasificación.

• Proceso y equipos principales:

  • Jigging: en la elevación vertical del flujo de agua de velocidad variable, de modo que el lecho mineral suelto, de acuerdo con la densidad de estratificación.

  • Sacudiendo beneficio mesa: en el movimiento alternativo asimétrico de la cama, el uso de agua y la vibración mecánica del efecto combinado del mineral de acuerdo a la densidad y tamaño de partícula de banda.

  • Beneficio de conducto en espiral: flujo de lodo en el conducto en espiral, en la fuerza centrífuga, la gravedad, la fricción bajo la acción conjunta de diferente densidad de las partículas minerales para lograr la separación.

  • Concentrador centrífugo: Utilizando el potente campo de fuerza centrífuga para fortalecer la recuperación de minerales pesados en tamaño de partícula micro-fino.

• Minerales aplicables: oro, estaño, tungsteno, plomo, zinc, hierro, manganeso, carbón y otros minerales con diferencias significativas de densidad.

2. Separación magnética

• Principio de separación: utilizando la diferencia de propiedades magnéticas entre las partículas minerales, en el campo magnético desigual por la fuerza magnética diferente, a fin de lograr la separación.

• Clasificación:

  • Separación magnética de campo magnético débil: para minerales fuertemente magnéticos (como la magnetita).

  • Separación magnética de campo magnético fuerte: para minerales magnéticos débiles (como hematita, ilmenita, mineral de manganeso).

  • Separación magnética de alto gradiente: puede separar los minerales magnéticos débiles de grano muy fino.

• Minerales aplicables: magnetita, ilmenita, mineral de tantalio-niobio, etc., también se utiliza ampliamente en cuarzo, feldespato y otros minerales no metálicos, además de la purificación de hierro.

3. Método de separación electrostática

• Principio de separación: el uso de minerales en las propiedades eléctricas (conductividad, constante dieléctrica) en las diferencias en el campo eléctrico de alta tensión por diferentes fuerzas eléctricas para la separación.

• Minerales aplicables: Se utiliza comúnmente en la separación de scheelita y casiterita, la clasificación de mineral de zirconio de titanio, clasificación de diamantes, etc. 4. Método de separación fotoeléctrica.

4. Método de beneficio fotoeléctrico / método de clasificación

• Principio de clasificación: Utilizando las diferencias en las propiedades ópticas (color, reflectividad, fluorescencia, transmitancia de rayos X, etc.) de los minerales en la superficie, el sensor detecta y ordena al actuador (como una pistola de aire a alta presión) que expulse las partículas minerales objetivo.

• Minerales aplicables: diamante, piedra preciosa, residuos de prepulido de mineral, del mineral para eliminar grandes trozos de roca estéril.

(ii) Beneficio físico-químico (flotación)

Este es el más utilizado, uno de los métodos de beneficio más importantes, el proceso de clasificación implica tanto la acción física como la acción química superficial.

• Principio de separación: el uso de partículas minerales en la superficie de la hidrofobicidad de la diferencia en las propiedades físicas y químicas. La hidrofobicidad de los minerales útiles se potencia selectivamente mediante la adición de productos químicos de flotación. En el lodo aireado, las partículas minerales hidrofóbicas pueden adherirse a las burbujas de aire y luego flotar hasta la superficie del lodo para formar una capa de espuma, que se raspa y se recoge; mientras que las partículas de vena hidrofílica permanecen en el lodo.

• Elementos clave:

  • Agente atrapador: Se adsorbe selectivamente a la superficie del mineral objetivo, haciéndolo hidrófobo.

  • Agente espumante: Promueve la formación de burbujas estables de tamaño medio en el lodo.

  • Agente de ajuste: Ajusta las propiedades superficiales de los minerales y el entorno químico del lodo para mejorar la selectividad de la clasificación.

• Minerales aplicables: la mayoría de los metales no férreos (cobre, plomo, zinc, molibdeno, níquel), metales preciosos raros, minerales de sulfuro y minerales no metálicos como grafito, apatita, fluorita. La amplia gama de minerales tratados, por lo que se ha convertido en la "carta de triunfo" del proceso de beneficio.

(C) método de beneficio químico

Cuando los minerales incrustados en tamaño de partícula muy fina o propiedades físicas son muy similares, la necesidad de utilizar reacciones químicas para separar y extraer.

• Principio de separación: el uso de minerales en la naturaleza química de la diferencia, a través del disolvente químico (agente de lixiviación) y la reacción del mineral, los componentes valiosos en forma iónica disuelto en solución, y luego de la solución se recuperará.

• El proceso principal:

  • Lixiviación: Uso de disolventes como ácidos, álcalis y sales para disolver el metal objetivo (por ejemplo, lixiviación de oro con cianuro, óxido de cobre con ácido sulfúrico).

  • Precipitación/sustitución: El metal se precipita de la solución de lixiviación mediante sustitución química o ajuste del pH.

  • Extracción por disolventes-electroobtención: enriquecimiento selectivo de los iones metálicos en solución mediante disolventes orgánicos, seguido de electrólisis en el cátodo para precipitar metales de gran pureza (por ejemplo, proceso SX-EW para el cobre).

  • Tostación: Cambio de la composición química del mineral a altas temperaturas para hacerlo más apto para su posterior procesamiento (por ejemplo, tostación de hematita difícil de seleccionar a magnetita fácil de seleccionar).

• Minerales aplicables: óxido de cobre, oro, uranio, bauxita, etc.

En tercer lugar, el proceso de beneficio típico

Una planta moderna completa de procesamiento de minerales suele ser una combinación óptima de los métodos anteriores para formar un sistema sinérgico y eficiente. Un proceso típico incluye:

1. Preparación: Trituración y cribado - trituración del mineral en bruto hasta un tamaño adecuado para la separación.

2. Separación: Trituración y clasificación - el producto triturado se muele hasta un tamaño en el que los minerales se disocian de los monómeros y se forma un circuito cerrado con el clasificador. A continuación se realiza el proceso principal de clasificación (reelección, separación magnética, flotación o una combinación de estos procesos).

3. Tratamiento del producto: espesamiento, filtración, secado - deshidratación del concentrado para obtener un producto sólido para su transporte y almacenamiento. También se lleva a cabo la eliminación segura de los residuos.

El tratamiento de minerales es una disciplina compleja y profunda que integra la geología, la física, la química, la mecánica de fluidos y la ciencia de los materiales. No existe un proceso único que pueda aplicarse a todos los minerales, y una solución de beneficio satisfactoria se basa inevitablemente en un profundo conocimiento de la naturaleza del mineral, la aplicación flexible de diversos principios de proceso y, por tanto, el diseño de las mejores soluciones técnicas y económicas. Es la tecnología clave que garantiza el uso eficiente y limpio de los recursos minerales y, en última instancia, los transforma en riqueza social.