Električna obrada minerala, električna separacija

Električno obogaćivanje minerala — odvajanje vrijednih komponenti iz otpadnih stijena, temeljeno na djelovanju električara, polja na njihove čestice, koje se razlikuju po elektrofizičkim svojstvima. Za obogaćivanje se koriste metode električnog odvajanja.

Od njih su najprimjenjivije metode koje se temelje na razlikama u električnoj vodljivosti, u sposobnosti stjecanja električnog naboja pri kontaktu i trenju te u dielektričnim konstantama izdvojenih minerala. Korištenje unipolarnog provođenja, piroelektričnih, piezoelektričnih i drugih fenomena može biti učinkovito samo u određenim slučajevima.

Obogaćivanje vodljivosti je uspješno ako se komponente mineralne smjese značajno razlikuju u vodljivosti.

Karakteristike mogućnosti električnog odvajanja minerala i stijena električnom vodljivošću (prema N.F. Olofinskom)

1. Dobar vodič 2. Poluvodič 3.Loše vodljivi antracit antimonit dijamant magnezit arsenopirit boksit albit monacit galenit olujna željezna ruda anorit muskovit hemafit bizmut sjaj apatit nefelin zlato volframit baddeilit olivin ilmenit granat (željezo) barit hornblenda kovelin gubnerit bastnezit sumpor kolumbit kaolinit beril silimant magnetit kasiterit biotit Spodumene Magnetic Cinnabar Valostanite Stavro lit Pyrite Korund Hipersten Turmalin Piroluzit Limonit Gpis Fluorit Pirotin Siderit Nar (svijetlo) Celestin (svijetlo željezo) Platina Smithsonit Kalcit Šeelit Rutil Sfalerit Kamena sol Spinel Srebro Tungstit Karnalit Epidot Tantalit Fajalit Kvarc Tetraedrit Kromit Kijanit Titanomagnetit Cirkon (visoko željezo) Xenotime Cha lkozin halkopirit

Prva i druga skupina su dobro odvojene od treće. Pripadnike 1. skupine malo je teže odvojiti od 2. skupine. Gotovo je nemoguće razdvojiti minerale Grupe 2 od Grupe 3 ili iste skupine na temelju korištenja samo prirodnih razlika u električnoj vodljivosti.

U tom se slučaju posebnom pripremom materijala umjetno povećavaju razlike u njihovoj električnoj vodljivosti. Najčešća metoda pripreme je promjena sadržaja vlage na površini minerala.

Glavni faktor koji određuje ukupnu električnu vodljivost čestica nevodljivih i poluprovodljivih minerala je njihov vodljivost površine... Budući da atmosferski zrak sadrži, dakle, količina vlage, potonja adsorbirana na površini zrna, oštro utječe na vrijednost njihove električne vodljivosti.

Podešavanjem količine adsorbirane vlage može se kontrolirati proces električne separacije. U ovom slučaju moguća su tri glavna slučaja:

• intrinzične vodljivosti dvaju minerala u suhom zraku su različite (razlikuju se za dva reda veličine ili više), ali zbog adsorpcije vlage u zraku s normalnom vlagom, razlika u električnoj vodljivosti nestaje;
• minerali imaju sličnu inherentnu električnu vodljivost, ali zbog nejednakog stupnja hidrofobnosti njihovih površina, stvorenja se pojavljuju u vlažnom zraku, razlika u vodljivosti;
• vodljivost je bliska i ne mijenja se s promjenom vlažnosti.

U prvom slučaju, električna separacija mineralne smjese mora se provesti na suhom zraku ili nakon prethodnog sušenja. U isto vrijeme, kako bi se održala konstantnost površinske vodljivosti, za kratko vrijeme potrebna je samo suhoća površine čestica, njihova vlastita unutarnja vlažnost bića nije važna.

U drugom slučaju, vlaženje je potrebno za povećanje električne vodljivosti hidrofilnijeg minerala. Najbolji rezultati postižu se držanjem materijala i otpuštanjem u klimatiziranoj atmosferi pri optimalnoj vlažnosti.

U trećem slučaju, potrebno je umjetno promijeniti stupanj hidrofobnosti jednog od minerala (najučinkovitije - tretmanom reagensa s surfaktantom).

Minerale je moguće tretirati organskim reagensima koji su selektivno fiksirani na njihovoj površini - hidrofobizatorima, anorganskim reagensima koji mogu učiniti površinu minerala hidrofilnom, te kombinacijom ovih reagensa (u ovom slučaju anorganski reagensi mogu imati ulogu regulatora koji utječu na fiksacija organskih reagensa).

Pri odabiru režima obrade površinski aktivnim tvarima preporučljivo je koristiti veliko iskustvo u flotaciji sličnih minerala. Ako razdvojeni par ima blisku intrinzičnu električnu vodljivost i ne postoji mogućnost selektivne promjene stupnja hidrofobnosti njihove površine obradom površinski aktivnim tvarima, tada se kao metode pripreme mogu koristiti kemijska ili toplinska obrada ili zračenje.

Prvi se sastoji u stvaranju filma nove tvari na površini minerala — produkta kemijske reakcije. Pri odabiru reagensa za kemijsku obradu (tekućih ili plinovitih) koriste se reakcije poznate iz analitičke kemije ili mineralogije, karakteristične za te minerale: npr. za obradu silikatnih minerala - izlaganje fluorovodiku, za pripravu sulfida - procesi sulfidizacije elementarnim sumporom, obrada solima bakra itd.

Čest je i suprotan slučaj, kada se na površini minerala u procesu sekundarnih promjena pojavljuju površinski filmovi raznih vrsta tvorevina, koje je potrebno očistiti prije separacije. Čišćenje se vrši mehaničkim metodama (dezintegracija, ribanje) ili također kemijskim metodama.

Tijekom toplinske obrade razlika u električnoj vodljivosti može se postići neravnomjernim promjenama vodljivosti minerala tijekom zagrijavanja, tijekom redukcijskog ili oksidacijskog pečenja te korištenjem drugih učinaka.

Vodljivost nekih minerala može se promijeniti ultraljubičastim, infracrvenim, rendgenskim ili radioaktivnim zrakama (vidi Vrste elektromagnetskog zračenja).

Električno oplemenjivanje minerala, koje se temelji na sposobnosti minerala da steknu električne naboje različitog predznaka ili veličine nakon kontakta ili trenja, obično se koristi za odvajanje minerala s poluvodičkim ili nevodljivim svojstvima.

Maksimalna razlika u veličini naboja odvojenih minerala postiže se izborom materijala s kojim su u kontaktu, kao i promjenama u prirodi kretanja mineralne smjese tijekom punjenja (vibracije, intenzivno mljevenje i razdvajanje).

Električna svojstva mineralnih površina mogu se široko kontrolirati gore opisanim metodama.

Pripremne radnje su obično sušenje materijala, uska klasifikacija po veličini i otprašivanje.

Za elektroobogaćivanje materijala s veličinom čestica manjom od 0,15 mm, postupak triboadhezivne separacije vrlo je obećavajući.

Električno odvajanje na temelju razlika u dielektričnoj konstanti minerali se široko koriste u praksi mineraloške analize.

Za električnu separaciju minerala koriste se električni separatori raznih vrsta i izvedbi.

Separatori za zrnaste materijale:

• Kruna (bubanj, komora, cjevasti, remen, transporter, ploča);
• Elektrostatički (bubanj, komora, traka, kaskada, ploča);
• Kombinirano: korona-elektrostatsko, korona-magnetno, triboadhezivno (bubanj).

Skupljači prašine:

• Kruna (komora s gornjim i donjim napajanjem, cjevasta);
• Kombinirano: korona-elektrostatsko, korona-magnetno, triboadhezivno (komora, disk, bubanj).

Njihov izbor određen je razlikom u elektrofizičkim svojstvima materijala, koji se moraju razlikovati veličinom njihovih čestica, kao i osobitostima sastava materijala (oblik čestica, specifična težina itd.).

Električno oplemenjivanje minerala karakterizira ekonomičnost i visoka učinkovitost procesa, zbog čega se sve više primjenjuje.

Glavni minerali i materijali obrađeni metodama električnog obogaćivanja:

• Muljke i kompleksni koncentrati rudnih ležišta — selektivna dorada koncentrata i kompleksnih koncentrata koji sadrže zlato, platinu, kasiterit, volframit, monacit, cirkon, rutil i druge vrijedne komponente;
• Rude koje sadrže dijamante - obogaćivanje ruda i primarnih koncentrata, dorada rasutih koncentrata, regeneracija otpada koji sadrži dijamante;
• Titanomagnetitne rude — obogaćivanje ruda, poluproizvoda i jalovine;
• Željezne rude — obogaćivanje magnetita i drugih vrsta ruda, dobivanje dubokih koncentrata, otprašivanje i klasifikacija raznih industrijskih proizvoda;
• Rude mangana i kromita — obogaćivanje ruda, industrijskih proizvoda i otpada iz prerađivačkih postrojenja, otprašivanje i klasifikacija raznih proizvoda;
• Rude kositra i volframa — obogaćivanje ruda, dorada nestandardnih proizvoda;
• Litijeve rude — obogaćivanje ruda spodumena, cinvaldita i lepidolita;
• Grafit - obogaćivanje ruda, rafinacija i klasifikacija nekvalitetnih koncentrata;
• Azbest - obogaćivanje ruda, industrijskih proizvoda i otpada iz prerađivačkih postrojenja, otprašivanje i klasifikacija proizvoda;
• Keramičke sirovine — oplemenjivanje, klasifikacija i otprašivanje feldspata i kvarcnih stijena;
• Kaolin, talk - obogaćivanje i odvajanje finih frakcija;
• Soli — oplemenjivanje, klasifikacija;
• Fosforiti — oplemenjivanje, klasifikacija;
• Bitumenski ugljen — obogaćivanje, klasifikacija i otprašivanje sitnih vrsta.