22.4: Збагачення

Last updated
Save as PDF

Page ID: 24203

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Збагачення - це будь-який процес, який видаляє мінерали породи з руди для отримання продукту вищого ґатунку та потоку відходів. Збагачення може включати фізичні або хімічні процеси. Часто, як і у випадку з панорамуванням на золото, бажана руда або метал щільніше, ніж ганге. Останні можуть бути підвішені в потоці води і змиватися. Магнетит залізної руди, Fe ₃ O ₄, є ферімагнітним. Його можна відокремити від рясних відкладень таконіту шляхом подрібнення до дрібної суспензії у воді. Проходячи цю підвіску над потужними електромагнітами, знімає Fe ₃ O ₄, більш ніж подвоюючи концентрацію Fe. Обидва тільки що описані фізичні процеси збагачення виробляють велику кількість хвостів-водних суспензій породи. Зазвичай силікатні та інші частинки потрапляють у відстійник, але в одному випадку велика кількість хвостів таконіту скидається в озеро Верхнє протягом декількох десятиліть.

Флотація

Це частково фізичне і частково хімічне збагачення, яке використовується для концентрації руд міді, свинцю та цинку. Ці метали мають значну спорідненість до сірки. (У таблиці в розділі металургії перераховані сульфідні руди для кожної з них.) Руду подрібнюють і підвішують з водою у великих резервуарах. Флотаційні агенти, такі як ксантогенати, додаються і потік бульбашок повітря проходить через резервуар. Сірковмісний кінець молекули ксантогенату притягується до потрібного металу, тоді як вуглеводневий кінець прагне уникати води (як вуглеводневий кінець молекули мила). Металосодержащие частинки змітаються до верхньої частини бака в піну, набагато схожому на мильні бульбашки. Потім концентрована руда може бути знежирена з поверхні води. За допомогою флотації руди, що містять лише 0,3% міді, можуть бути сконцентровані до 20-30% міді, що робить відновлення металу економічно доцільним.

альт

Хімічні процеси

Багато руд можуть бути хімічно відокремлені від їх породи за допомогою кислоти або основи. Таким чином, мідну руду часто вилуговують кислотою, яка розчиняє оксиди і карбонати міді і залишає після себе більшість силікатів:

\[\text{CuCo}_3 + \text{H}_2\text{SO}_4(aq) \rightarrow \text{CuSO}_4 (aq) + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \label{1} \]

В процесі Байєра боксит розчиняється в 30% NaOH:

\[\text{Al}_2\text{O}_3(s) + \text{OH}^-(aq) + \text{3H}_2\text{O}(l) \rightarrow \text{2Al(OH}^-_4(aq) \label{2} \]

а потім повторно осаджують, додаючи кислоту. Домішки, такі як Fe ₂ O ₃ і SiO ₂, усуваються таким чином.

Багато сульфідні і карбонатні руди обсмажуються на повітрі з метою перетворення їх в оксиди, форма, більш придатна для подальшої переробки:

\[\text{2ZnS}(s) + \text{3O}_2(g) \rightarrow \text{2ZnO}(s) + \text{SO}_2(g)\label{3} \]

\[\text{PbCO}_3 (s) \rightarrow \text{PbO}(s) + \text{Co}_2(g) \nonumber \]

Виробництво SO ₂ в Equation\(\ref{3}\) є горезвісним джерелом забруднення повітря, включаючи кислотні дощі.