Khoáng chất cô đặc là gì? Điểm, phương pháp và cách nhà sản xuất thực hiện nó

Hai xe tải rời cổng mỏ đồng vào cùng một buổi sáng. Chuyến đầu tiên chở 40 tấn quặng khai thác có hàm lượng đồng khoảng 0,5%. Thùng thứ hai chở khoảng 2 tấn tinh quặng đồng nghiền mịn, ẩm, sẫm màu để kiểm tra hàm lượng đồng là 26%. Tải đầu tiên được đổ vào kho dự trữ để chờ xử lý; thứ hai đi thẳng vào một thùng chứa kín và bắt đầu hành trình đến lò luyện kim. Tất cả những gì ngăn cách hai khối lượng đó là công việc xử lý quặng, và khối lượng thứ hai được ngành công nghiệp gọi là tập trung khoáng sản.

Câu trả lời ngắn gọn: khoáng chất cô đặc là sản phẩm được làm giàu từ quá trình chế biến khoáng sản - một phần nhỏ, đậm đặc của vật liệu khai thác trong đó các khoáng chất có giá trị đã được tách ra khỏi đá thải và được nâng cấp lên cấp độ mà các nhà máy luyện kim và nhà máy hóa chất sẽ chi trả. Nó nằm giữa mỏ và nhà máy luyện kim: không phải quặng thô, không phải kim loại tinh chế, mà là sản phẩm trung gian với công thức giá, thông số chất lượng, quy tắc lấy mẫu và quy định vận chuyển riêng.

Chính xác thì khoáng chất cô đặc là gì?

Quặng cô đặc - còn gọi là quặng đã xử lý - là sản phẩm của hoạt động xử lý quặng, giai đoạn khai thác trong đó các khoáng chất chứa kim loại có giá trị được tách ra khỏi đá thải trước khi tiến hành nấu chảy hoặc khai thác hóa học. Quặng thô được nghiền mịn trong thiết bị xay xát, sau đó được đưa qua máy tách để chọn ra các hạt mang khoáng chất có giá trị. Những gì cô đặc từ cây thường là bột mịn hoặc bùn đặc - đen, xám, xanh lá cây hoặc màu da bò tùy thuộc vào khoáng chất - với hàm lượng kim loại cao hơn nhiều lần so với quặng tạo ra nó.

Những con số làm cho ý tưởng trở nên cụ thể. Nếu một quặng đồng chứa 0,5% đồng và nhà máy cung cấp 25% đồng cô đặc thì hàm lượng đồng đã tăng lên gấp 50 lần. Không có gì được chiết xuất về mặt hóa học và không có kim loại mới nào được tạo ra. Nhà máy chỉ đơn giản là thu thập một phần nhỏ các hạt giàu chalcopyrite và các khoáng chất đồng khác, đồng thời loại bỏ mọi thứ khác dưới dạng chất thải. Sự tập trung là sự phân loại vật lý, được thực hiện ở quy mô khổng lồ và trong phạm vi dung sai chặt chẽ.

Từ này cũng xuất hiện trong bối cảnh thứ hai đáng để phân biệt. Trong quá trình thăm dò, "khoáng chất cô đặc nặng" được sản xuất tại hiện trường bằng cách sàng lọc hoặc chia thành các lớp trầm tích dòng suối, sao cho có thể nghiên cứu một vài hạt khoáng chất chỉ thị dưới kính hiển vi để truy tìm nguồn gốc của trầm tích. Nguyên tắc là như nhau - nâng cấp vật chất - nhưng mục đích và quy mô hoàn toàn khác nhau. Bài viết này nói về chất cô đặc thực vật: sản phẩm số lượng lớn mà các mỏ bán và các nhà máy ở hạ nguồn mua, vận chuyển bằng tải trọng tàu và kiểm tra bằng container.

Từ quặng khai thác đến quặng cô đặc có thể vận chuyển: Chuỗi ba giai đoạn

Mỗi máy tập trung, dù xử lý 500 tấn hay 30.000 tấn quặng mỗi ngày, đều hoạt động theo cùng một logic: giải phóng các khoáng chất, tách chúng ra, sau đó tách nước thành kết quả. Các máy khác nhau về khoáng sản giành được, nhưng trình tự hầu như không bao giờ thay đổi.

Giải phóng: tại sao mài luôn đến trước

Một khoáng sản có giá trị chỉ có thể được phục hồi nếu nó tồn tại lần đầu dưới dạng hạt riêng lẻ. Trong quặng được khai thác, các hạt chalcopyrit có thể có chiều ngang một phần milimet, bị khóa bên trong thạch anh hoặc cacbonat. Nghiền nát đá thành những mảnh có thể quản lý được; quá trình nghiền hoàn thành công việc, nhào quặng trong máy nghiền bằng những quả bóng thép cho đến khi mối liên kết giữa khoáng chất và gangue bị cắt đứt về mặt vật lý. Máy nghiền dưới và máy phân tách nhận các hạt composite mà chúng không thể phân loại sạch sẽ, do đó kim loại rò rỉ vào chất thải. Nghiền quá mức sẽ tạo ra chất nhờn siêu mịn báo cáo sai về bọt và làm loãng sản phẩm. Mục tiêu nghiền - thường được trích dẫn là "80% vượt qua 75 micron" đối với nhiều quặng kim loại cơ bản - là một trong những con số có hệ quả nhất trong nhà máy và nó được cố định bằng công việc thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, chứ không phải bằng cách tương tự với mỏ bên cạnh.

Nhà máy bóng loại lưới ướt Máy nghiền bi ghi ướt bao gồm bộ phận cấp liệu, bộ phận xả, bộ phận quay, bộ phận truyền động (hộp giảm tốc, hộp số truyền động nhỏ, động cơ, bộ điều khiển điện tử... Xem sản phẩm →

Phân tách: tuyển nổi trước, có hỗ trợ trọng lực và từ tính

Tuyển nổi bọt là công cụ tập trung kim loại cơ bản, khoáng chất lithium và đá phốt phát. Bột giấy được nghiền bằng thuốc thử được định lượng cẩn thận, sau đó được khuấy trong máy tuyển nổi để phân tán không khí thành hàng triệu bong bóng mịn. Các hóa chất thu gom làm cho các bề mặt khoáng chất có giá trị không thấm nước, do đó các hạt đó bám vào bong bóng và bám theo bọt trên môi tế bào dưới dạng cô đặc, trong khi gangue ưa nước chìm xuống và báo cáo cho chất thải. Trong các quặng phức tạp, các mạch tuần tự tách các khoáng chất ra khỏi nhau: chì tách ra khỏi kẽm, đồng ra khỏi molypden, sphalerit ra khỏi pyrit. Khi có sự chênh lệch lớn về mật độ - quặng sắt, thiếc, vonfram - nồng độ trọng lực có thể dẫn đến dòng chảy; nơi các khoáng chất phản ứng với từ trường, sự phân tách từ tính sẽ diễn ra; và khi sản phẩm hòa tan, việc lọc trong bể khuấy trộn sẽ thay thế hoàn toàn việc phân loại vật lý.

Máy tuyển nổi loại XCF/KYF Máy tuyển nổi loại XCFII và KYFII có thể có cấu hình kết hợp trong đó loại XCFII đóng vai trò là bể hút và loại KYF II đóng vai trò là dòng điện một chiều... Xem sản phẩm →

Khử nước: biến bọt thành hàng hóa

Chất cô đặc tuyển nổi để lại các tế bào dưới dạng bọt chỉ mang theo 25-35% chất rắn - quá nhiều nước để chất vào hầm tàu. Các chất làm đặc lắng đọng chất rắn dưới tác dụng của trọng lực và đưa nước tràn trong lên phần đầu của nhà máy, một vòng lặp vô cùng quan trọng ở các khu vực khai thác mỏ khô cằn, nơi mỗi mét khối nước đều được dự trữ và tái sử dụng. Dòng chảy dày đặc sau đó được lọc hoặc giữ trong các bể chứa có khuấy trước khi khử nước lần cuối. Mục tiêu thương mại là sản phẩm có thể vận chuyển: nhiều tinh quặng đồng và kẽm được vận chuyển với độ ẩm khoảng 8-10%, đủ ẩm để tránh thất thoát bụi khi vận chuyển, đủ khô để duy trì trong giới hạn độ ẩm có thể vận chuyển nhằm ngăn ngừa hóa lỏng hàng hóa trên biển.

Bộ tập trung lái xe trung tâm Cấu trúc của bộ tập trung hiệu quả tương tự như cấu trúc của bộ tập trung dẫn động trung tâm. Tính năng chính của nó là nó bổ sung một lượng chất keo tụ nhất định trong... Xem sản phẩm →

Số lớp thực sự có ý nghĩa gì

Các loại cô đặc không phải là mục tiêu tiếp thị tùy tiện; chúng được bao bọc bởi khoáng vật học và được định hình bởi những gì mà nhà máy ở hạ lưu có thể xử lý một cách kinh tế. Về mặt lý thuyết, chất cô đặc chalcopyrit không thể vượt quá khoảng 34,6% đồng, vì đó là hàm lượng đồng của khoáng chất nguyên chất. Sphalerite có hàm lượng kẽm gần 67%. Do đó, thực vật hướng tới một khung phân loại thực tế và sau đó bảo vệ nó bằng cách loại bỏ các chất nhờn gangue bị cuốn theo và giữ các yếu tố phạt không lọt vào bọt.

Cấp độ và sự phục hồi được nối với nhau thông qua một đường cong đánh đổi. Đẩy các tế bào sạch hơn để có thêm hai điểm cấp độ và bạn thường từ bỏ quá trình phục hồi, bởi vì cơ chế loại bỏ gangue cũng bắt đầu phóng ra các hạt mịn có giá trị. Vận hành máy tập trung phần lớn là kỷ luật tìm điểm trên đường cong nơi doanh thu trên mỗi tấn quặng - cấp độ, thời gian thu hồi, nhân với công thức giá - là cao nhất và sau đó giữ điểm đó trong khi thân quặng thay đổi bên dưới bạn. Đây là lý do tại sao một nhà máy trông rất xuất sắc khi đưa vào vận hành lại có thể rơi vào tình trạng tầm thường mà không cần ai động tới.

Các chất cô đặc chung và nơi mỗi người đi

đồng cô đặc là nơi buôn bán nhiều nhất trong gia đình. Các nhà luyện kim mua nó theo các điều khoản thanh toán chi phí xử lý và tinh chế đồng chứa trong đó, sau đó chuyển đổi nó thông qua quá trình nấu chảy nhanh hoặc nóng chảy trong bể thành đồng dạng vỉ và cuối cùng là cực âm. Do công suất nấu chảy tập trung ở một số khu vực nên quặng đồng có thể được vận chuyển xa hơn hầu hết các sản phẩm khai thác khác trong thương mại thông thường.

Tinh chất chì và kẽm thường để lại cùng một mỏ, vì galena và sphalerit cùng phát triển trong cùng một thân quặng. Việc tuyển nổi khác biệt chia chúng thành hai dòng riêng biệt có thể bán được và các yêu cầu kỹ thuật không thể chấp nhận được: kẽm trong chì cô đặc, hoặc chì trong kẽm cô đặc, bị phạt nặng vì mỗi loại làm ô nhiễm tuyến đường nấu chảy của nhau.

Quặng sắt cô đặc , được nâng cấp bằng cách tách từ tính khỏi các thành tạo sắt dải hoặc thu hồi từ quá trình tái xử lý chất thải, cung cấp cho các nhà máy tạo hạt và lò cao. Ở đây chất cô đặc thường gần giống với sản phẩm cuối cùng hơn là sản phẩm trung gian và giá phản ánh hàm lượng sắt trừ đi các tạp chất như silica, phốt pho và alumina.

Tinh chất khoáng liti – spodumene với hàm lượng Li2O khoảng 6%, hoặc tinh thể lepidolite từ các mỏ chứa mica – được bán cho các nhà máy chuyển đổi để rang và lọc chúng thành lithium cacbonat và hydroxit. Sự phát triển của ngành sản xuất pin đã biến sản phẩm từng là sản phẩm dành riêng cho thị trường gốm sứ trở thành một trong những ngành kinh doanh chất cô đặc phát triển nhanh nhất trong thập kỷ qua.

Kali cô đặc và phốt phát là ngành phân bón. Hoạt động sản xuất potash nâng cấp quặng sylvinite hoặc muối có nguồn gốc từ nước muối thành các sản phẩm có hàm lượng KCl từ 95% trở lên; Đá photphat được nâng cấp lên cấp thương mại có hàm lượng P2O5 28-34% mà các nhà máy axit sunfuric có thể tấn công một cách kinh tế. Các dự án hồ muối kết hợp chiết xuất nước muối với thiết bị tuyển nổi, khuấy trộn và làm đặc nằm chính xác tại điểm giao nhau này, đó là lý do tại sao chúng thống trị danh sách dự án của các nhà chế tạo thiết bị phục vụ cả khai thác mỏ và xử lý hóa chất.

Kinh tế học: Tại sao mỏ lại vận chuyển chất cô đặc chứ không phải quặng

Logic là số học thuần túy. Vận chuyển hàng hóa, luyện kim và tinh chế đều được tính phí trên mỗi tấn vật liệu được xử lý. Mỗi tấn thạch anh di chuyển đến nhà máy luyện kim đều phải trả chi phí vận chuyển, hấp thụ năng lượng của lò và rời khỏi nhà máy dưới dạng xỉ. Sự tập trung tồn tại để khách hàng trả tiền cho kim loại chứ không phải cho đá.

Mức giảm năm mươi lần đó là lý do tại sao một mỏ có thể biện minh cho việc xây dựng toàn bộ máy tập trung: mật độ giá trị của sản phẩm tăng lên đến mức mà chi phí vận chuyển, xử lý tại cảng và vận chuyển trở nên hợp lý và nhà máy luyện kim nhận được nguyên liệu có thể nấu chảy hiệu quả. Một lò được nạp 25% đồng cô đặc sẽ tạo ra một phần xỉ và tiêu thụ một phần năng lượng trên mỗi tấn đồng so với quặng thô. Nền kinh tế của cả hai bên đều không hoạt động dựa trên vật liệu cạn kiệt - tập trung là bước chuyển đổi một hiện tượng địa chất cấp thấp thành một dự án khai thác có khả năng huy động vốn.

Việc thanh toán cũng tuân theo logic tương tự. Người mua thanh toán cho kim loại chứa theo giá thị trường niêm yết, khấu trừ phí xử lý và tinh chế, áp dụng các khoản khấu trừ độ ẩm để không ai vận chuyển nước như kim loại và phạt tiền khi các thành phần tạp chất vi phạm mức trần đã thỏa thuận. Mỗi dòng hóa đơn đó đều quay trở lại một con số mà bộ tập trung kiểm soát hàng ngày.

Những gì người mua chỉ định: Các thông số chất lượng của một chất cô đặc

Trước khi đặt hàng, nhà sản xuất và người mua thống nhất về bảng thông số kỹ thuật. Cấp độ được phân tích đặt ra giá trị tiêu đề, nhưng các thông số còn lại quyết định liệu hàng hóa có được giải quyết suôn sẻ hay bị khấu trừ, phạt tiền phạt và bị tranh cãi. Hầu hết các tranh chấp trong hoạt động buôn bán tinh quặng không phải về việc có kim loại hay không mà là về độ ẩm, tạp chất và cách lấy mẫu.

Hai trong số này đáng được nhấn mạnh. Độ ẩm là một biến số thầm lặng: mỗi lượng nước không cần thiết sẽ được thanh toán hai lần, một lần bằng cước vận chuyển và một lần cho phần khấu trừ kim loại, nó sẽ bị pha loãng. Trong khi đó, các yếu tố phạt là sự kế thừa địa chất - nếu thân quặng mang asen, bảng quy trình phải lập kế hoạch loại bỏ nó ngay từ chiến dịch thử nghiệm đầu tiên, bởi vì không có cách tiếp thị thông minh nào sẽ loại bỏ nó khỏi tinh quặng thành phẩm.

Trường hợp sản xuất tập trung thường đi sai

Những tuyên bố về chất lượng, những tranh chấp về độ ẩm và sự thu hồi đáng thất vọng hiếm khi có những nguyên nhân kỳ lạ. Trong quá trình đánh giá hoạt động, một số lỗi tương tự liên tục xuất hiện trở lại và mỗi lỗi đều có biện pháp đối phó thực tế.

1. Đang mài. Các hạt composite thô nổi kém và có thể kéo gangue vào trong chất cô đặc hoặc đẩy kim loại vào chất thải. Cách giải quyết là công việc kiểm tra khả năng nghiền một cách trung thực và kỷ luật vận hành để duy trì mục tiêu xay khi áp suất thông lượng tăng lên.
2. Nghiền quá mức và chất nhờn. Các hạt siêu mịn tiếp cận bọt bằng cách cuốn theo chứ không phải bằng cách gắn thực sự, làm loãng lớp và làm chậm quá trình lắng trong chất làm đặc. Các giai đoạn khử khối và các điểm cắt phân loại chính xác sẽ hạn chế thiệt hại.
3. Sự biến đổi quặng. Phân loại đầu và khoáng chất trôi dạt khi quá trình khai thác tiến triển thông qua trầm tích và kế hoạch thuốc thử đã được điều chỉnh vào tháng trước đã vượt quá liều lượng trong tháng này. Quá trình xét nghiệm nhanh và kiểm tra lại định kỳ chế độ thuốc thử giúp mạch luôn trung thực.
4. Kiểm soát thuốc thử. Liều lượng thu thập và tạo bọt đồng thời thiết lập cấp độ và khả năng phục hồi. Việc định lượng thủ công đối với nguồn cấp dữ liệu bị trôi là một sự rò rỉ lợi nhuận liên tục, thầm lặng mà không ai nhận thấy trong một ca làm việc.
5. Chất làm đặc mỏng tràn xuống. Mỗi điểm thiếu mật độ dòng chảy ngầm là nước bạn phải trả để lọc, sau đó thanh toán lại dưới dạng cước vận chuyển. Mật độ dòng chảy ngầm thuộc về báo cáo sản xuất hàng ngày, không được ghi trong sổ tay vận hành.
6. Ô nhiễm trong xử lý. Việc chất hàng hỗn hợp, thùng chứa bẩn và kho dự trữ không có lớp lót sẽ đưa vật liệu lạ xuất hiện trong xét nghiệm của người mua chứ không phải của bạn - và điều khoản phạt cũng được áp dụng như nhau.

Không có thất bại nào trong số này là bí ẩn. Tất cả chúng đều được phát hiện sớm bằng cách lấy mẫu định kỳ ba dòng quan trọng - thức ăn, chất cô đặc và chất thải - và bằng cách xử lý cấp độ và độ ẩm như các thông số được kiểm soát chứ không phải là kết quả bạn khám phá tại cảng.

Chuỗi thiết bị đằng sau một tập trung sạch

Mỗi giai đoạn của chuỗi ánh xạ tới một loại máy cụ thể và giao diện giữa các giai đoạn cũng quan trọng như bản thân máy móc. Một nhà máy nghiền sai kích cỡ không thể được giải cứu bằng phương pháp tuyển nổi rực rỡ; Phần tuyển nổi tạo ra bọt đẹp mắt vẫn có thể được hoàn tác bằng chất làm đặc cỡ nhỏ vận chuyển chất cô đặc ướt.

Quá trình nghiền đặt nền móng và máy nghiền bi kiểu lưới ướt chạy trong mạch kín có phân loại vẫn là câu trả lời tiêu chuẩn cho nhiệm vụ này, chính xác là do việc xả qua ghi giữ mức bột giấy ổn định và kích thước sản phẩm có thể dự đoán được. Giữa quá trình nghiền và tách, quá trình điều hòa và bảo quản được xử lý bằng các bể trộn - bể chứa bùn và thuốc thử ở các cấu hình khác nhau, bao gồm các thiết kế nồng độ cao và nâng cao dành cho nhiệm vụ nặng nề. Giai đoạn phân tách tự nó tồn tại hoặc chết bởi các máy tuyển nổi: mỗi thiết kế ô khí tự hút và cưỡng bức phù hợp với kích thước và nhiệm vụ hạt cụ thể, đồng thời các ô lớn mang công suất trên các máy cô đặc thể tích lớn, nơi năng lượng trên mỗi tấn quyết định lợi nhuận. Quá trình khử nước diễn ra trên thiết bị cô đặc, với bộ tập trung truyền động trung tâm lắng bọt loãng thành dòng chảy dày đặc, có thể vận chuyển được trong khi đưa nước sạch về đầu nhà máy.

Việc lựa chọn trong số các máy này là một công việc thiết kế với kết quả được tính bằng thập kỷ - thể tích tế bào, cường độ khuấy trộn và diện tích chất cô đặc, tất cả đều ảnh hưởng đến vốn và chi phí vận hành cho vòng đời của mỏ. các nguyên tắc lựa chọn thiết bị tập trung do đó xứng đáng có được sự khắt khe tương tự như quy trình hóa học trong quy trình và người mua kiểm tra áp suất sớm khả năng khử nước thường tránh được loại trang bị thêm đắt tiền nhất sau này.

Một ví dụ hoạt động: Lepidolite Lithium đậm đặc

Lepidolite, một loại mica chứa lithium, cho thấy thông số kỹ thuật đậm đặc có thể định hình toàn bộ dự án như thế nào. Không giống như spodumene, lepidolite có dạng hạt mịn và phức tạp về mặt hóa học, do đó, việc sản xuất lithium cô đặc nhất quán đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ độ mịn nghiền, khử chất béo và chế độ thuốc thử tuyển nổi - mọi giai đoạn của chuỗi được mô tả ở trên, được thực hiện trong phạm vi dung sai hẹp.

Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi đã thực hiện một dự án chế biến khoáng sản lepidolit công suất 3.000 tấn mỗi ngày ở Zimbabwe, nơi hoạt động nghiền và nghiền, tuyển nổi và tách nước được thiết kế như một đoàn tàu duy nhất để tạo ra dòng cô đặc dành cho chuyển đổi liti. Các dự án loại này là câu trả lời thực tế cho câu hỏi trong tiêu đề: chất cô đặc không phải là sản phẩm phụ xuất hiện ở cuối bảng quy trình - nó là sản phẩm mà toàn bộ mỏ tồn tại để cung cấp và mọi quyết định ngược dòng đều được đánh giá bởi những gì nó tác động đến cấp độ cuối cùng và quá trình phục hồi. các Dự án chế biến khoáng sản lepidolit Zimbabwe 3.000 tấn/ngày trang trình bày cách lựa chọn thiết bị được thực hiện chính xác cho mục đích đó.

Câu hỏi thường gặp về khoáng chất cô đặc

Lập kế hoạch cho mạch tập trung: Điều gì cần giải quyết trước tiên

Nếu bạn đang đánh giá một mỏ, mở rộng một nhà máy hiện có hoặc xây dựng lại một máy tập trung đã cũ, bốn quyết định cần được giải quyết trước khi định giá bất kỳ thiết bị nào: kích thước giải phóng quặng của bạn thực sự yêu cầu, được lấy từ công việc thử nghiệm chứ không phải từ phép loại suy; lộ trình phân tách phù hợp với khoáng vật học của bạn; điểm phục hồi cấp độ mà công thức giá của người mua của bạn thực sự mang lại lợi ích; và mục tiêu khử nước mà chuỗi hậu cần của bạn có thể đáp ứng. Mọi lựa chọn khác trong nhà máy đều tồn tại để phục vụ bốn con số đó.

Chúng tôi sản xuất chuỗi thiết bị đằng sau những con số đó — máy nghiền bi dạng lưới ướt, máy tuyển nổi từ các thiết bị tự hút nhỏ thông qua các bình khí cưỡng bức lớn, các thùng trộn nồng độ cao, máy cô đặc dẫn động trung tâm và bể lọc có khuấy trộn cơ học — và cung cấp chúng trong các dự án EPC chế biến khoáng sản hoàn chỉnh, từ thiết kế bảng quy trình cho đến lắp đặt và vận hành. Quá trình sản xuất diễn ra theo hệ thống quản lý chất lượng ISO9001:2008, được hỗ trợ bởi khoảng 200 bộ thiết bị sản xuất và thử nghiệm cũng như sản lượng kết cấu kim loại hàng năm trên 25.000 tấn. Nếu bạn muốn có ý kiến ​​​​thứ hai về lưu đồ, thông số kỹ thuật cô đặc hoặc kích thước chất làm đặc, các kỹ sư của chúng tôi rất sẵn lòng xem xét dữ liệu quặng của bạn và cho bạn biết rõ ràng những con số cho phép.