Вибіркове дроблення і декрепітація

Процес збагачення цими методами базується на вибірковому руйнуванні мінералів з різною механічною міцністю при дробленні і подрібненні (вибіркове дроблення) або на властивостях мінералів вибірково розтріскуватись при нагріванні і наступному швидкому охолодженні (декрепітація).

Руйнування корисної копалини при декрепітації відбувається в результаті різних теплопровідності і коефіцієнтів розширення при нагріванні і охолодженні, що спричиняє сильні напруження, які приводять до розтріскування мінералів. Наявність у мінералах кристалічної води також приводить до руйнування кристалів при нагріванні.

Подальше збагачення мінералів може здійснюватись грохоченням, гравітацією або іншими процесами.

Вибіркове дроблення і подрібнення здійснюється у дробарках, грохотах-дробарках і млинах. Промислове застосування вибіркове дроблення дістало при збагаченні вугілля, горючих сланців, будівельних матеріалів та інших неметалічних корисних копалин.

Декрепітація застосовується при збагаченні сподуменових руд, є перспективною при збагаченні баритових, флюоритових та інших руд.

Гідрометалургійні процеси збагачення

Для збагачення комплексних руд і доводки деяких концентратів і промпродуктів поряд з механічними операціями збагачення використовують гідрометалургійні процеси. Вони основані на селективному розчиненні цінних компонентів руди або їх шкідливих домішок водними розчинами хімічних реаґентів. Основні операції гідрометалургійного процесу такі: подрібнення вихідного матеріалу до крупності 0,2 – 0,074 мм, вилуговування мінералів, відділення розчину від твердої речовини, розділення і відсаджування корисних металів, сушка і випалювання одержаних концентратів.

Найважливішою операцією гідрометалургійного процесу є вилуговування мінералів, при якому корисні компоненти переходять у розчин. За характером взаємодії мінералу з розчинником розрізняють просте або фізичне розчинення і хімічне, при якому відбуваються обмінні і окиснювально-відновні процеси. Для вилуговування мінералів застосовують розчини вуглекислого натрію, вуглекислого амонію, аміаку, ціанистого калію, сірчаної, соляної і азотної кислот та ін. Вилуговування може здійснюватись або в результаті просочування через шар руди, або механічним перемішуванням подрібненої руди з розчинником. Перший спосіб вилуговування є найбільш дешевим і застосовується для грудкового матеріалу (більше 3 мм), оскільки при більш дрібному матеріалі швидкість просочування незначна і ефективність вилуговування знижується. Вилуговування просочуванням застосовується для вилучення міді в покинутих гірничих виробках і з відвалів некондиційних руд, а також для вилучення міді з грудкового матеріалу в чанах. Розчинення окиснених мідних мінералів сірчаною кислотою проходить за реакціями:

хризокола: CuSiO₃·2H₂O + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂SiO₃ + 2H₂O;

малахіт: Cu₂CO₃·Cu(OH)₂ + 2H₂SO₄ → 2CuSO₄ + CO₂ + 3H₂O і т.п.

Відділення розчину від твердої фази робиться згущенням або фільтруванням, після чого виділення металів з розчинів здійснюється різними методами. В технології збагачення золотовмісних, вольфрамових і молібденових руд застосовують екстракційні і сорбційні методи вилучення металів з розчинів. В мідній промисловості застосовують електроліз і цементацію міді залізною стружкою або скрапом:

CuSO₄ + Fe → Cu + FeSO₄.

Процес розчинення міді значно прискорюється при наявності у розчині деяких мікроорганізмів (наприклад, тіонових бактерій).

Застосування мікроорганізмів - тіонових бактерій «тіобацілус феррооксіданс» (Thiobacillus ferrooxidans) і «тіобацiлус тіооксіданс» (Thiobacillus thiooxidans) збільшує швидкість окиснення сульфідів за певних умов у десятки, сотні і навіть тисячі разів.

Бактерії, адсорбуючись на поверхні сульфіду, сприяють утворенню оксиду сірчанокислого заліза Fe₂(SO₄)₃ – найсильнішого окисника сульфідів. Протікання процесу вилуговування ілюструється такими хімічними рівняннями:

F eS₂ + 3.5O₂ + H₂O FeSO₄ + H₂SO₄

Окиснення 2-валентного заліза у 3-валентне за допомогою бактерій:

Th. fer.

F eSO₄ + 2 H₂SO₄ + O₂ 2 Fe₂(SO4)_{3 +} 2H₂O

F e₂(SO₄)₃ + MeS MeSO₄ + 2 FeSO₄ + S^o

^{Сірку, що утворюється, мікроорганізми окиснюють до сірчаної кислоти}

^Th.thio

S ^o +H₂O +3/2 O₂ H₂SO₄

^{Мідні сульфідні руди під дією Fe}₂^(SO₄⁾₃ ^{розчиняються з отриманням у розчині CuSO}₄ ^{за наступною реакцією:}

^{2 CuS + 2 Fe}₂^(SO₄⁾₃ ^{+ 2 H}₂^{O +3O}₂ ^2CuSO₄ ^{+ 4FeSO}₄ ^{+ H}₂^SO₄

Розчини, що містять мідь, спрямовують на цементацію залізом з отриманням цементної міді:

^{C uSO}₄ ^{+ Fe Cu + FeSO}₄

Цементні розчини після реґенерації за допомогою бактерій знов подають на вилуговування.

^{F eSO}₄ ^{+ бактерії (Thiobacillus ferrooxidans) Fe}₂^(SO₄⁾₃

Гідрометалургійні процеси застосовуються в технології виробництва алюмінію, при комплексній переробці нефелінів, у комбінованих схемах збагачення для вилучення молібдену, ніобію, свинцю і інших металів.

У світовій практиці спостерігається активний розвиток: а) автоклавного сірчанокислого вилуговування під високим тиском (процес HPAL), який застосовується для переробки міднонікелевих латеритних руд; б) комплексної технології видобування і збагачення міді “рідинна екстракція – електроліз” (процес SX-EW).