لكل ممارس أو طالب في مجال معالجة المعادنفهم عميق و إتقان أساليب معالجة المعادن الأساسية هو المفتاح الذهبي لفتح الباب إلى الخبرة المهنيةإن فصل المعادن المفيدة من المعادن الجانجية في الخام هو خطوة حاسمة في عملية تطوير واستخدام الموارد المعدنية بأكملها.الغرض من معالجة المعادن هو إثراء المعادن المفيدة من خلال طرق مختلفة، إزالة الشوائب الضارة، وتوفير المواد الخام المؤهلة لذوبان لاحق أو التطبيقات الصناعية.هذه المقالة تستعرض بشكل منهجي وتحلل بعمق خمسة من أساسية وتستخدم على نطاق واسع طرق معالجة المعادن، بهدف مساعدة القراء على بناء إطار معارف واضح، وضمان فهم واضح للمبادئ وتطبيقها بسهولة.
هذه الطرق الخمسة الأساسية هي:
01 فصل الجاذبية
فصل الجاذبية (المختصر باسم فصل الجاذبية) هي واحدة من أقدم تقنيات معالجة المعادن، مع تطبيقها يعود إلى آلاف السنين إلى تعدين الذهب. اليوم،لا يزال فصل الجاذبية مهمًا في معالجة التلفستين، القطن، الذهب، خام الحديد، والفحم، بسبب انخفاض التكلفة، والحد الأدنى من التأثير البيئي، والقدرة العالية على المعالجة.
المبدأ الأساسي:
يستند فصل الجاذبية بشكل أساسي إلى اختلافات الكثافة بين المعادن. عندما تكون الجسيمات المعدنية في بيئة متحركة (في المقام الأول الماء أو الهواء) ،هم عرضة لتأثيرات الجاذبية المشتركة، ديناميكية السوائل ، وغيرها من القوى الميكانيكية. الجسيمات عالية الكثافة تستقر بسرعة وتستقر في الطبقات السفلية من المعدات ،بينما الجسيمات منخفضة الكثافة تستقر ببطء وتستقر في الطبقات العليايمكن للمعدات الخاصة وتدفقات العملية الفصل بين مجموعتين كثافة. حجم الجزيئات وشكل تؤثر أيضا على عملية الفصل،لذا فإن التحكم الصارم بحجم الجسيمات للمواد الواردة مطلوب في كثير من الأحيان في الممارسة العملية.
الشروط المطبقة:
المعدات الرئيسية:
02 تعويم
تعتبر عملية التطفئة واحدة من أكثر طرق معالجة المعادن استخدامًا على نطاق واسع ، وخاصة في معالجة المعادن غير الحديدية (النحاس والرصاص والزنك) ، والمعادن الثمينة (الذهب والفضة) ،والعديد من الخامات غير المعدنية.
المبادئ الأساسية:
الاستفادة من الطفو الاختلافات في الخصائص الفيزيائية والكيميائية للسطوح المعدنية، وبالتحديد، تختلف قابليتها للطفو (الهدروفوبيسية).من خلال إضافة سلسلة من العوامل العوائية المحددة إلى السماد المهروس بالكامل، هذه الخصائص السطحية يمكن تغييرها بشكل مصطنع.
1المُنظّمات تُعدّل درجة الحموضة للدلو، من بين عوامل أخرى، لخلق بيئة مثالية للعوامل الأخرى للعمل.
2المجمعات تلتصق بشكل انتقائي على سطح المعدن المستهدف ، مما يجعله هيدروفوبيك (غير قابلة للرطوبة بالماء).
3تخفض الرواشف التوتر السطحي للمياه، مما يولد عددًا كبيرًا من الفقاقيع المستقرة ذات الحجم الأمثل.
بعد المعالجة بالفاعل ، تتعلق جزيئات المعادن الهدفية الهيدروفوبية بشكل انتقائي بالفقاعات وتطفو على سطح السماد ، مما يشكل طبقة رغوة معدنية.المعادن الغنغية الهيدروفيلية، من ناحية أخرى، تبقى في السماد. يتم كشط الرغوة مع مقشط للحصول على التركيز المخصب.
الشروط المطبقة:
العناصر الرئيسية (نظام المفاعل):
تعتمد فعالية التدفق بشكل كبير على نظام المفاعل الصحيح ، بما في ذلك نوع المفاعل ، والجرعة ، وترتيب الإضافة ، والموقع.
03 الفصل المغناطيسي
الفصل المغناطيسي هو طريقة فيزيائية تستخدم الفرق المغناطيسي للمعادن لفرزها. العملية بسيطة ولا تسبب عادة تلوثًا بيئيًا.يلعب دورا لا غنى عنه في اختيار خام المعادن الحديدية (وخاصة خام الحديد)كما يستخدم على نطاق واسع لإزالة الشوائب التي تحتوي على الحديد أو استعادة المواد المغناطيسية من المعادن الأخرى.
المبدأ الأساسي:
عندما تعبر جزيئات الخام من خلال المجال المغناطيسي غير المتكافئ الناتج عن جهاز الفصل المغناطيسيجزيئات المعدن ذات الخصائص المغناطيسية المختلفة ستكون عرضة لقوى مغناطيسية بمقدار مختلف.
الشروط المطبقة:
المعدات الرئيسية:
هناك العديد من أنواع المفصلات المغناطيسية وفقًا لقوة المجال المغناطيسي، يمكن تقسيمها إلى مجال مغناطيسي ضعيف،منفصلات مغناطيسية ذات مجال مغناطيسي متوسط ومجالات مغناطيسية قوية؛ وفقًا لهيكل المعدات ، يمكن تقسيمها إلى نوع طبل ، ونوع عجلة ، ونوع قرص ونوع عمود فصل مغناطيسي.
04 الفصل الكهربائي
يستخدم الفصل الإلكتروني الاستاتيكي الاختلافات في الخصائص الموصلة للمعادن لفصلها في مجال كهربائي عالي الجهد.طريقة الفصل الجاف هذه مناسبة بشكل خاص للمناطق النادرة للمياهعلى الرغم من أنها لا تستخدم على نطاق واسع مثل الطرق الثلاثة السابقة ، إلا أنها تلعب دورًا لا غنى عنه في فصل مجموعات معينة من المعادن ، مثل الشيليت من الكاسيتريت والزيركون من الروتيل.
المبدأ الأساسي:
تتضمن عملية الفصل الكهروستاتيكي في المقام الأول خطوتين: الشحن والفصل.عندما تدخل الجسيمات المعدنية التي تم تسخينها مسبقًا وجفافها إلى المجال الكهربائي عالي الجهد الذي تشكله أقطاب الكورونا والملفات الدورية:
الشروط المطبقة:
المعدات الرئيسية:
05 صناعة الخامات الكيميائية / المعادن المائية
التجهيز الكيميائي للخامات، وغالبا ما يرتبط ارتباطا وثيقا مع مفهوم المعادن المائية، يستخدم ردود الفعل الكيميائية لتغيير المراحل الفيزيائية للمكونات المعدنية،وبالتالي فصل المكونات المفيدة من الشوائبهذه الطريقة مناسبة بشكل خاص لمعالجة الخامات منخفضة الجودة والمعقدة والمستعمرة بدقة ، مثل أكسيد النحاس والذهب وخامات اليورانيوممن الصعب فصلها باستخدام طرق الفصل المادي التقليدية.
المبدأ الأساسي:
جوهرها هو البخار الانتقائي. باستخدام محلول كيميائي معين (مواد البخار) ، في ظل ظروف درجة حرارة وضغط محددة،يتم حل المعدن المستهدف أو مركباته في الخام بشكل انتقائي في محلول، في حين أن المعادن العنقودية تبقى في المرحلة الصلبة (بقايا التجفيف).
تتضمن الخطوات الرئيسية:
1التلوث: يتم معالجة الخام بعامل التلوث مثل حمض (مثل حمض الكبريتيك) ، قلي (مثل هيدروكسيد الصوديوم) ،أو محلول ملح (مثل السيانيد) لإطلاق المعدن المفيد في المرحلة السائلة.
2فصل السائل من الصلب: يتم فصل محلول الهدف الغني بالمعادن (الشراب) من بقايا الشرب.
3تطهير المحلول وتخصيبه: استخدم التساقط أو استخراج المذيب أو تبادل الأيونات لإزالة أيونات الشوائب في المحلول وزيادة تركيز المعدن المستهدف.
4استرداد المعادن: استخراج المنتج المعدني النهائي أو مركبه من المحلول المطهر عن طريق التحليل الكهربائي أو النزوح أو التساقط.
الشروط المطبقة:
عمليات نموذجية:
الطرق الأساسية الخمسة لفصل المعادن: الفصل الجاذبية، التطفئ، الفصل المغناطيسي، الفصل الكهروستاتيكيويشكل الفصل الكيميائي حجر الزاوية لتكنولوجيا معالجة المعادن الحديثةكل طريقة لها مبادئ علمية فريدة من نوعها ونطاق التطبيق.يحتاج مهندسو معالجة المعادن في كثير من الأحيان إلى اختيار طريقة واحدة بمرونة أو الجمع بين طرق متعددة بناءً على الخصائص المحددة للخام (مثل تكوين المعادن)، خصائص الانتشار، والخصائص الفيزيائية والكيميائية) ، والمؤشرات التقنية والاقتصادية ومتطلبات حماية البيئة لتطوير أفضل عملية معالجة المعادن،وبالتالي تحقيق كفاءة، والتنمية الاقتصادية والخضراء للموارد المعدنية.فهم عميق وإتقان هذه المبادئ الأساسية أمر أساسي لكل مهندس معالجة المعادن لحل المشاكل العملية وتعزيز الابتكار التكنولوجي.
