Minerale verwerking, kunst van het behandelen van ruwe ertsen en minerale producten om de waardevolle mineralen te scheiden van het afvalgesteente of ganggesteente. Het is het eerste proces dat de meeste ertsen na mijnbouw ondergaan om een meer geconcentreerd materiaal te verschaffen voor de procedures van extractieve metallurgie. De primaire bewerkingen zijn verkleining en concentratie, maar er zijn andere belangrijke bewerkingen in een moderne minerale verwerkingsfabriek, waaronder bemonstering en analyse en ontwatering. Al deze bewerkingen worden in dit artikel besproken.
Bemonstering en analyse
Routinebemonstering en analyse van de verwerkte grondstof wordt uitgevoerd om informatie te verkrijgen die nodig is voor de economische beoordeling van ertsen en concentraten. Bovendien beschikken moderne fabrieken over volledig automatische controlesystemen die in-stream analyse van het materiaal uitvoeren terwijl het wordt verwerkt en in elk stadium aanpassingen maken om een zo rijk mogelijk concentraat te produceren tegen de laagst mogelijke bedrijfskosten.
Monsterneming
Bemonstering is het verwijderen van een bepaald stuk materiaal van een deel dat representatief is voor het geheel maar toch van gemakkelijke grootte is voor analyse. Het wordt met de hand of machinaal gedaan. Handbemonstering is meestal duur, langzaam en onnauwkeurig, zodat het over het algemeen alleen wordt toegepast als het materiaal niet geschikt is voor machinebemonstering (slijmerig erts bijvoorbeeld) of als machines niet beschikbaar of te duur zijn om te installeren.
Er zijn veel verschillende bemonsteringsapparatuur beschikbaar, waaronder schoppen, pijpmonsternemers en automatische machinemonsternemers. Om ervoor te zorgen dat deze bemonsteringsmachines een nauwkeurige weergave geven van de hele partij, zijn de hoeveelheid van een enkel monster, het totale aantal monsters en het soort genomen monsters van doorslaggevend belang. Er zijn een aantal wiskundige steekproefmodellen bedacht om tot de juiste steekproefcriteria te komen.
Analyse
Nadat een of meer monsters zijn genomen uit een hoeveelheid erts die door een materiaalstroom gaat, zoals een transportband, worden de monsters verkleind tot hoeveelheden die geschikt zijn voor verdere analyse. Analytische methoden omvatten chemische, mineralogische en deeltjesgrootte.
Chemische analyse
Zelfs vóór de 16e eeuw waren er alomvattende schema's voor het testen (meten van de waarde van) ertsen bekend, waarbij procedures werden gebruikt die niet wezenlijk verschillen van die welke in de moderne tijd worden gebruikt. Hoewel tegenwoordig conventionele methoden voor chemische analyse worden gebruikt om hoeveelheden elementen in ertsen en mineralen te detecteren en te schatten, zijn ze traag en niet voldoende nauwkeurig, vooral bij lage concentraties, om volledig geschikt te zijn voor procesbeheersing. Dientengevolge wordt, om een grotere efficiëntie te bereiken, steeds meer geavanceerde analytische instrumentatie gebruikt.
Bij emissiespectroscopie wordt een elektrische ontlading tot stand gebracht tussen een paar elektroden, waarvan er één is gemaakt van het te analyseren materiaal. De elektrische ontlading verdampt een deel van het monster en wekt de elementen in het monster op om karakteristieke spectra uit te zenden. Detectie en meting van de golflengten en intensiteiten van de emissiespectra onthullen de identiteiten en concentraties van de elementen in het monster.
Bij röntgenfluorescentiespectroscopie geeft een met röntgenstralen beschoten monster fluorescerende röntgenstraling af met golflengten die karakteristiek zijn voor de elementen. De hoeveelheid uitgezonden röntgenstraling is gerelateerd aan de concentratie van individuele elementen in het monster. De gevoeligheid en precisie van deze methode zijn slecht voor elementen met een laag atoomnummer (dwz weinig protonen in de kern, zoals boor en beryllium), maar voor slakken, ertsen, sinters en pellets waar de meeste elementen zich in de hoger atoomnummerbereik, zoals in het geval van goud en lood, was de methode in het algemeen geschikt.
Mineralogische analyse
Een succesvolle scheiding van een waardevol mineraal van zijn erts kan worden bepaald door testen met zware vloeistoffen, waarbij een fractie van een enkele grootte van een gemalen erts wordt gesuspendeerd in een vloeistof met een hoog soortelijk gewicht. Deeltjes met een lagere dichtheid dan de vloeistof blijven drijven, terwijl dichtere deeltjes zinken. Er kunnen verschillende fracties van deeltjes met dezelfde dichtheid (en dus een vergelijkbare samenstelling) worden geproduceerd en de waardevolle minerale componenten kunnen vervolgens worden bepaald door chemische analyse of door microscopische analyse van gepolijste secties.
Grootte analyse
Grofgemalen mineralen kunnen naar grootte worden geclassificeerd door ze door speciale zeven of zeven te leiden, waarvoor verschillende nationale en internationale normen zijn geaccepteerd. Een oude standaard (nu achterhaald) was de Tyler-serie, waarin draadschermen werden geïdentificeerd op maaswijdte, gemeten in draden of openingen per inch. Moderne normen classificeren zeven nu op basis van de grootte van de opening, gemeten in millimeters of micrometers (10-6 meter).
Minerale deeltjes kleiner dan 50 micrometer kunnen worden geclassificeerd door verschillende optische meetmethoden, waarbij gebruik wordt gemaakt van licht- of laserstralen met verschillende frequenties.
Vermaling
Om de waardevolle componenten van een erts van het afvalgesteente te scheiden, moeten de mineralen door middel van vergruising fysiek uit hun met elkaar verbonden toestand worden bevrijd. In de regel begint verpulvering door het erts tot een bepaalde grootte te verkleinen en eindigt het door het tot poeder te vermalen, waarvan de uiteindelijke fijnheid afhangt van de fijnheid van de verspreiding van het gewenste mineraal.
In primitieve tijden waren breekmachines kleine, met de hand bediende stampers en vijzels, en het malen werd gedaan door molenstenen die door mannen, paarden of waterkracht waren gedraaid. Tegenwoordig worden deze processen uitgevoerd in gemechaniseerde brekers en molens. Terwijl het breken meestal onder droge omstandigheden plaatsvindt, kunnen maalmolens zowel droog als nat worden gebruikt, waarbij nat malen de boventoon voert.
Verpletterend
Sommige ertsen komen in de natuur voor als mengsels van afzonderlijke minerale deeltjes, zoals goud in grindbedden en stromen en diamanten in mijnen. Deze mengsels hoeven niet of nauwelijks te worden vermalen, omdat de kostbaarheden met andere technieken kunnen worden teruggewonnen (bv. Het breken van placer-materiaal in houtwasmachines). De meeste ertsen bestaan echter uit harde, taaie rotsmassa's die moeten worden vermalen voordat de waardevolle mineralen kunnen worden vrijgegeven.
Om een vermalen materiaal te produceren dat geschikt is voor gebruik als maalvoeder (100 procent van de stukken moet kleiner zijn dan 10 tot 14 millimeter, of 0,4 tot 0,6 inch in diameter), wordt het vermalen in fasen uitgevoerd. In de eerste fase zijn de gebruikte apparaten meestal kaakbrekers met openingen tot twee meter breed. Deze vermalen het erts tot minder dan 150 millimeter, wat een geschikte maat is om te dienen als voer voor de secundaire maalfase. In dit stadium wordt het erts in kegelbrekers vermalen tot minder dan 10 tot 15 millimeter. Dit materiaal is de voeding voor de maalmolen.
Malen
In dit processtadium kan het gebroken materiaal verder worden gedesintegreerd in een cilindermolen, een cilindrische container die is gebouwd met variërende verhoudingen van lengte tot diameter, gemonteerd met de as in hoofdzaak horizontaal en gedeeltelijk gevuld met maallichamen (bijv. Vuurstenen, ijzeren of stalen kogels) die onder invloed van de zwaartekracht door het draaien van de container tuimelen.
Een bijzondere ontwikkeling is de autogene of halfautomatische molen. Autogene molens werken zonder maallichamen; in plaats daarvan vermaalt het grovere deel van het erts zichzelf en de kleinere fracties. Aan halfautomatische molens (die wijdverspreid zijn geworden) worden 5 tot 10 procent maallichamen (meestal metalen bollen) toegevoegd.
Breken / malen
Nog een andere ontwikkeling, waarbij de processen van breken en malen worden gecombineerd, is de rolbreker. Deze bestaat in wezen uit twee cilinders die op horizontale assen zijn gemonteerd en in tegengestelde richtingen worden aangedreven. De cilinders worden onder hoge druk tegen elkaar geperst, zodat verkleining plaatsvindt in het materiaalbed daartussen.
