Достижения в технологиях безводной минеральной переработки

Быстрая индустриализация и внедрение экологических норм побуждают переосмыслить использование минеральных ресурсов. Горнодобывающая промышленность является одним из крупнейших потребителей пресной воды во всем мире, а в связи с ухудшением дефицита воды во многих ключевых регионах добычи, экономические и экологические издержки традиционной влажной переработки становятся неустойчивыми. Технологии переработки безводных полезных ископаемых стали преобразующим решением, позволяющим эффективно восстанавливать минеральные ресурсы, резко сокращая потребление воды и устраняя хвостохранилища. Эти технологии не являются постепенными улучшениями; они представляют собой фундаментальный сдвиг в том, как горнодобывающий сектор приближается к разделению, концентрации и управлению отходами. Ранние пользователи уже продемонстрировали, что сухая обработка может обеспечить сопоставимые или превосходные показатели восстановления при одновременном снижении эксплуатационных расходов и экологических обязательств. По мере того, как нормативный ландшафт ужесточается и водные ресурсы становятся все более напряженными, безводные технологии готовы стать новым стандартом в ответственной добыче полезных ископаемых.

Что такое технологии безводной переработки полезных ископаемых?

Безводная обработка минералов включает в себя набор физических, электрических и магнитных методов разделения, которые работают без использования воды в качестве среды обработки. Традиционные методы обогащения минералов, такие как плавание пены, влажное шлифование и разделение плотной среды, полагаются на большие объемы воды для суспендирования частиц, создания плавучих пенопластов или достижения гравитационного разделения. Эти процессы генерируют огромные количества технологической воды, хвостовой суспензии и часто требуют сложной инфраструктуры управления водой и очистки. Напротив, безводные технологии используют различия в физических свойствах, таких как плотность, магнитная восприимчивость, электрическая проводимость и оптические характеристики для сортировки и концентрирования частиц руды в сухом состоянии. Результатом является резко уменьшенный водный след и более чистая, безопасная работа. В то время как ни одна технология не является универсально применимой, последние инновации раздвигают границы того, что может быть достигнуто без воды, особенно для разделения мелких частиц.

Ключевые технологии и инновации

Следующие технологии являются краеугольным камнем современной безводной переработки полезных ископаемых. Каждая из них в последние годы подверглась значительной доработке, что делает их жизнеспособными для более широкого спектра типов руд и размеров частиц.

Сухое магнитное разделение

Сухое магнитное разделение использует мощные магнитные поля для отвода ферромагнитных и парамагнитных минералов от немагнитного гангуэ-материала. В отличие от влажных магнитных сепараторов, сухие агрегаты не требуют носитель суспензии, исключая потребление воды и связанную с этим потребность в перекачке и обезвоживании суспензии. Современные высокоградиентные и редкоземельные магнитные сепараторы могут достигать очень высоких полевых нагрузок (до 2 тесла и выше), что позволяет восстанавливать слабомагнитные минералы, которые ранее считались слишком сложными для концентрирования сухими. Приложения включают обработку железной руды, удаление магнитных примесей от промышленных минералов, таких как кремнеземный песок, и модернизацию марганцевых и хромитовых руд. Технология эффективно работает на малых размерах частиц до примерно 50 микрон, а передовые сепараторы типа рулона и барабана позволяют увеличить сорт. Одним из заметных достижений является введение электромагнитно-индуцированных сепар

Классификация воздушных

Классификация воздуха использует контролируемый воздушный поток для разделения частиц на основе их размера, формы и плотности. В обработке минералов этот метод часто используется для разделения мелкоземельной руды на грубую и тонкую фракцию, эффективно выполняя сухой эквивалент классификации мокрых циклонов. Современные воздушные классификаторы, такие как форсированные вихревые и статические каскадные классификаторы, могут достигать размеров разреза до 10-20 микрон с высокой эффективностью. Они обычно интегрируются в сухие шлифовальные схемы, где руда измельчается в сухой мельнице (например, вертикальный роликовый мель или шаровой мельницы с выделенной циркуляцией воздуха), а затем классифицируются в замкнутом цикле. Это устраняет необходимость в воде как при шлифовке, так и при классификации, снижая общую потребность в растительной воде на 60-80%. Воздушные классификаторы особенно успешны в обработке калийных, фосфатных пород, известняковых и цементных руд, но все чаще тестируются на руды из недрагоценных металлов

Сортировка на основе сенсора

Сортировка на основе датчиков является одной из самых быстрорастущих безводных технологий. Она включает в себя сканирование отдельных кусков руды на конвейерной ленте с использованием различных датчиков - рентгеновской передачи (XRT), рентгеновской флуоресценции (XRF), ближней инфракрасной спектроскопии (NIR), лазерной спектроскопии разрушения (LIBS), цветных камер и датчиков видимого света - а затем выброс отдельных частиц с помощью воздушных струй высокого давления. Технология чрезвычайно эффективна для предварительной концентрации: отбрасывание отработанных пород на ранней стадии процесса, до любой шлифовки или влажной обработки, значительно снижает потребление энергии и воды по потоку. Современные сортировщики могут обрабатывать частицы размером от нескольких миллиметров до более 300 мм. Сортировка на основе датчиков широко используется в обработке алмазов (X-лучевая флуоресценция), обогащение угля (на основе плотности XRT) и базовые металлы, такие как медь, свинцовый цинк и золотые руды. Последние инновации включают в себя двухэнергетическую XRT, которая может различать материалы на основе атомного номера

Электростатическое разделение

Электростатическое разделение опирается на дифференциальную электрическую проводимость частиц минерала при воздействии высоковольтного электрического поля. Частицы заряжаются разрядом короны или контактной зарядкой, а затем разделяются вращающимся рулоном или пластинчатыми электродами. Метод наиболее эффективен для сухих, хорошо отсортированных кормов в диапазоне размеров 75-500 микрон. Это стандартная технология в обработке тяжелых минеральных песков (титан, цирконий), рутила, ильменита и моназита, а также для восстановления тонкостей железной руды и удаления диоксида кремния из фосфатной породы. Последние достижения включают в себя конфигурации многопрокатных электродов и контролируемую обработку атмосферы для предотвращения искрообразования и повышения селективности. В то время как электростатическое разделение может достигать высоких оценок, его чувствительность к влаге (даже влажность может влиять на удержание заряда) может быть ограничением. Однако современные корпуса и кондиционирование кормов минимизируют такие проблемы, что делает его надежным безводным вариантом для многих операций с минеральными песками. Технология также изучается для применения в области переработки

Новые технологии без воды

Помимо установленных методов, несколько новых безводных методов набирают тягу. Сухой шлифовальный валки с использованием шлифовальных валков высокого давления (HPGR) и вертикальные валковые мельницы полностью устраняют необходимость в воде в цепи горения. Микроволновая обработка использует селективное микроволновое нагревание для индуцирования внутреннего напряжения и трещин в частицах руды, усиливая освобождение без влажного шлифования. Рентгеновская дифракция (XRD) и рамановская спектроскопия интегрируются в системы сортировки в реальном времени для обеспечения идентификации минералов. плавание вспененной воды без воды , используя сжатый воздух и систему сухих реагентов для создания псевдофлюидизированного слоя — хотя это все еще на экспериментальной стадии. Эти разработки показывают, что

Ни одна технология не является панацеей, и безводная обработка сталкивается с реальными препятствиями, которые должны быть решены для более широкого внедрения. Наиболее важной проблемой являются первоначальные капитальные инвестиции . Сортировщики на основе датчиков, высокоградиентные магнитные сепараторы и электростатические сепараторы являются дорогими машинами, часто стоимостью от 500 000 до 2 миллионов долларов США за единицу. Для небольших операций это может быть барьером, хотя финансирование моделей и вариантов лизинга также могут быть проблематичными, особенно когда для конкретных типов руды требуются специально построенные устройства и время подачи : большинство безводных технологий требуют сухого, хорошо размерного корма. : большинство безводных технологий должны быть специально высушены перед обработкой, добавляя энергию и стоимость. Управление пылью вызывает озабоченность: сухая обработка может производить мелкую пыль, требуя наличия мешков, циклонов или влажных скрубберов (последний использует некоторую воду, но гораздо