تعدين المعادن

معالجة المعادن ، فن معالجة الخامات الخام والمنتجات المعدنية لفصل المعادن الثمينة عن نفايات الصخور ، أو الشوائب. إنها العملية الأولى التي تخضع لها معظم الخامات بعد التعدين من أجل توفير مادة أكثر تركيزًا لإجراءات التعدين الاستخراجي. العمليات الأولية هي التنظيف والتركيز ، ولكن هناك عمليات مهمة أخرى في مصنع معالجة المعادن الحديثة ، بما في ذلك أخذ العينات والتحليل ونزح المياه. تتم مناقشة جميع هذه العمليات في هذه المقالة.

أخذ العينات والتحليل

يتم أخذ العينات الروتينية وتحليل المواد الخام التي تتم معالجتها من أجل الحصول على المعلومات اللازمة للتقييم الاقتصادي للخامات والمركزات. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي المصانع الحديثة على أنظمة تحكم أوتوماتيكية بالكامل تقوم بإجراء تحليل مباشر للمادة أثناء معالجتها وإجراء تعديلات في أي مرحلة من أجل إنتاج أغنى تركيز ممكن بأقل تكلفة تشغيل ممكنة.

أخذ العينات

أخذ العينات هو الإزالة من كمية معينة من المواد ، وهو جزء يمثل الكل ولكنه بحجم مناسب للتحليل. يتم ذلك إما باليد أو بالآلة. عادةً ما يكون أخذ عينات اليد مكلفًا وبطيئًا وغير دقيق ، بحيث يتم تطبيقه بشكل عام فقط عندما تكون المادة غير مناسبة لأخذ عينات الماكينة (الخام اللزج ، على سبيل المثال) أو عندما تكون الماكينات إما غير متوفرة أو مكلفة للغاية للتثبيت.

تتوفر العديد من أجهزة أخذ العينات المختلفة ، بما في ذلك المجارف ، وأجهزة أخذ عينات الأنابيب ، وأجهزة أخذ العينات الآلية. بالنسبة لآلات أخذ العينات هذه لتوفير تمثيل دقيق لكمية كاملة ، وكمية عينة واحدة ، والعدد الإجمالي للعينات ، ونوع العينات المأخوذة ذات أهمية حاسمة. تم ابتكار عدد من نماذج أخذ العينات الرياضية للوصول إلى المعايير المناسبة لأخذ العينات.

تحليل

بعد أخذ عينة واحدة أو أكثر من كمية من الخام تمر عبر تيار مادة مثل الحزام الناقل ، يتم تقليل العينات إلى كميات مناسبة لمزيد من التحليل. تشمل الطرق التحليلية حجم المواد الكيميائية والمعدنية وحجم الجسيمات.

تحليل كيميائي

حتى قبل القرن السادس عشر ، كانت المخططات الشاملة لفحص (قياس قيمة) الخامات معروفة ، باستخدام إجراءات لا تختلف ماديًا عن تلك المستخدمة في العصر الحديث. على الرغم من أن الطرق التقليدية للتحليل الكيميائي تُستخدم اليوم لاكتشاف وتقدير كميات العناصر الموجودة في الخامات والمعادن ، إلا أنها بطيئة وليست دقيقة بما فيه الكفاية ، خاصة عند تركيزات منخفضة ، لتكون مناسبة تمامًا للتحكم في العملية. ونتيجة لذلك ، لتحقيق قدر أكبر من الكفاءة ، يتم استخدام أدوات تحليلية متطورة إلى حد متزايد.

في مطيافية الانبعاث ، يتم إنشاء تفريغ كهربائي بين زوج من الأقطاب الكهربائية ، أحدهما مصنوع من المادة التي يتم تحليلها. يفرغ التفريغ الكهربائي جزءًا من العينة ويثير العناصر في العينة ليبعث أطيافًا مميزة. يكشف الكشف عن الأطوال الموجية وكثافة أطياف الانبعاثات وقياسها عن هويات وتركيزات العناصر في العينة.

في التحليل الطيفي الفلوري بالأشعة السينية ، تعطي العينة التي يتم قصفها بالأشعة السينية أشعة سينية فلورية بأطوال موجية مميزة لعناصرها. ترتبط كمية الأشعة السينية المنبعثة بتركيز العناصر الفردية في العينة. حساسية ودقة هذه الطريقة ضعيفة بالنسبة للعناصر ذات العدد الذري المنخفض (على سبيل المثال ، عدد قليل من البروتونات في النواة ، مثل البورون والبريليوم) ، ولكن بالنسبة للخبث والخامات والماسريات والكريات حيث توجد معظم العناصر في مدى عدد ذري ​​أعلى ، كما هو الحال في الذهب والرصاص ، كانت الطريقة مناسبة بشكل عام.

التحليل المعدني

يمكن تحديد الفصل الناجح لمعدن قيم من خامه عن طريق اختبار السائل الثقيل ، حيث يتم تعليق جزء واحد الحجم من خام الأرض في سائل عالي الجاذبية النوعية. تبقى الجزيئات الأقل كثافة من السائل طافية ، بينما تغرق الجزيئات الأكثر كثافة. يمكن إنتاج العديد من الأجزاء المختلفة من الجسيمات بنفس الكثافة (وبالتالي ، تكوين مماثل) ، ويمكن بعد ذلك تحديد المكونات المعدنية القيمة عن طريق التحليل الكيميائي أو التحليل المجهري للأقسام المصقولة.

تحليل الحجم

يمكن تصنيف المعادن الأرضية الخشنة وفقًا للحجم عن طريق تشغيلها من خلال غرابيل أو حواجز خاصة ، والتي تم قبول معايير وطنية ودولية مختلفة لها. أحد المعايير القديمة (التي أصبحت الآن قديمة) كانت سلسلة Tyler ، حيث تم تحديد شاشات الأسلاك حسب حجم الشبكة ، كما تم قياسها في الأسلاك أو الفتحات في البوصة. تصنف المعايير الحديثة الآن المناخل وفقًا لحجم الفتحة ، كما تم قياسها بالملليمترات أو الميكرومتر (^10-6 متر).

يمكن تصنيف الجسيمات المعدنية الأصغر من 50 ميكرومتر بطرق قياس بصرية مختلفة ، والتي تستخدم أشعة الضوء أو الليزر من ترددات مختلفة.

فطيرة

من أجل فصل المكونات القيمة لخام من صخور النفايات ، يجب تحرير المعادن من حالتها المتشابكة ماديًا عن طريق الخلط. كقاعدة عامة ، يبدأ التحطيم بسحق الخام إلى أقل من حجم معين وينتهي بسحقه إلى مسحوق ، يعتمد نهائه النهائي على دقة نشر المعدن المطلوب.

في العصور البدائية ، كانت الكسارات صغيرة ، ومدافع هاون تعمل يدويًا ، وتم الطحن بواسطة أحجار طاحونة تحولت من قبل رجال أو خيول أو قوة مائية. اليوم ، يتم تنفيذ هذه العمليات في الكسارات والمطاحن الآلية. في حين أن التكسير يتم في الغالب تحت الظروف الجافة ، يمكن تشغيل مطاحن الطحن الجافة والرطبة مع كون الطحن الرطب هو السائد.

سحق

تحدث بعض الخامات في الطبيعة كمخاليط من الجسيمات المعدنية المنفصلة ، مثل الذهب في طبقات الحصى والجداول والماس في المناجم. تتطلب هذه المخاليط تكسيرًا قليلًا أو معدومًا ، نظرًا لأن الأشياء الثمينة يمكن استردادها باستخدام تقنيات أخرى (على سبيل المثال ، تفكيك مادة الغريسة في غسالات الخشب). ومع ذلك ، فإن معظم الخامات تتكون من كتل صخرية صلبة وصلبة يجب سحقها قبل إطلاق المعادن الثمينة.

من أجل إنتاج مادة سحق مناسبة للاستخدام كعلف طاحونة (يجب أن تكون 100 بالمائة من القطع أقل من 10 إلى 14 ملم ، أو قطرها من 0.4 إلى 0.6 بوصة) ، يتم التكسير على مراحل. في المرحلة الأولية ، تكون الأجهزة المستخدمة في الغالب كسارات فكية ذات فتحات بعرض مترين. تسحق هذه الخام إلى أقل من 150 ملم ، وهو حجم مناسب للعمل كطعام لمرحلة التكسير الثانوية. في هذه المرحلة ، يتم سحق الخام في كسارات مخروطية إلى أقل من 10 إلى 15 ملم. هذه المواد هي تغذية مطحنة الطحن.

طحن

في مرحلة العملية هذه ، يمكن تفكك المواد المسحوقة أكثر في مطحنة الأسطوانة ، وهي عبارة عن حاوية أسطوانية مبنية بنسب طول إلى قطر مختلفة ، ومثبتة بالمحور أفقيًا إلى حد كبير ، ومليئة جزئيًا بأجسام طحن (مثل أحجار الصوان ، كرات الحديد أو الصلب) التي تتسبب في الانهيار ، تحت تأثير الجاذبية ، عن طريق تدوير الحاوية.

تطور خاص هو مطحنة ذاتي أو شبه تلقائي. تعمل المطاحن ذاتية المنشأ بدون أجسام طحن ؛ بدلاً من ذلك ، فإن الجزء الأكثر خشونة من الخام يطحن نفسه ببساطة والكسور الأصغر. بالنسبة للمطاحن شبه المنتجة (التي أصبحت منتشرة) ، تتم إضافة 5 إلى 10 في المائة من أجسام الطحن (المجالات المعدنية عادة).

سحق / طحن

هناك تطور آخر ، يجمع بين عمليات السحق والطحن ، وهو الكسارة الأسطوانية. يتكون هذا بشكل أساسي من أسطوانتين مثبتتين على أعمدة أفقية ويتم دفعهما في اتجاهين متعاكسين. يتم ضغط الأسطوانات معًا تحت ضغط عالٍ ، بحيث تتم عملية الخلط في طبقة المواد بينهما.