Définition et classification complète du processus de valorisation : la science et l'art de passer du minerai au concentré

Résumé : La valorisation est le lien essentiel entre les minerais naturels et les matériaux industriels. L'objectif de cet article est d'analyser en profondeur la définition du processus d'enrichissement, son objectif principal et sa classification systématique, afin de vous apporter une compréhension complète de la science et de l'art de "supprimer les aspérités et d'extraire l'essence" des ressources minérales.

Tout d'abord, la définition et les principaux objectifs de la technologie de traitement des minéraux

1) Qu'est-ce que la technologie de traitement des minéraux ?

Le processus de valorisation, également connu sous le nom de traitement des minerais, est une série de processus d'ingénierie basés sur des principes physiques ou chimiques. L'objectif fondamental est de séparer les minéraux utiles des veines indésirables (stériles) dans le minerai extrait et de les enrichir en un produit concentré de haute qualité, tout en maximisant la récupération des éléments précieux.

Il s'agit en quelque sorte d'un "blind date minéral" sophistiqué : une méthode spécifique est utilisée pour réunir les minéraux utiles qui sont "amoureux" (de même nature), tandis que les impuretés de chalcopyrite qui ne sont pas "à leur place" sont réunies. Les impuretés de chalcopyrite "déplacées" sont invitées à quitter la réunion.

2) Principaux objectifs du processus d'enrichissement

• Enrichissement et purification : augmenter considérablement la teneur (qualité) des minéraux utiles pour répondre aux exigences de la fusion ultérieure ou des applications industrielles. Par exemple, la teneur du minerai de cuivre extrait peut n'être que de 0,5 %, mais après enrichissement, la teneur du concentré de cuivre peut être portée à plus de 20 %.

• Séparation et récupération : séparation de plusieurs minéraux utiles les uns des autres et enrichissement et récupération de chacun d'entre eux pour parvenir à une utilisation complète des ressources. Par exemple, les concentrés de plomb et de zinc sont séparés des minerais de plomb et de zinc.

• Élimination des impuretés nuisibles : élimination des éléments nuisibles à la fusion ultérieure ou à la performance du produit, tels que le phosphore, le soufre, l'arsenic, etc.

• Préparation des processus ultérieurs : fournir aux industries en aval, telles que la fonderie et l'industrie chimique, des matières premières aux spécifications uniformes et à la composition stable.

• Économie et protection de l'environnement : grâce aux pré-déchets, la quantité de transport et de fusion est considérablement réduite, ce qui diminue le coût global ; en même temps, le traitement centralisé des résidus réduit l'impact sur l'environnement.

Deuxièmement, la classification systématique du processus de traitement des minéraux

Le processus d'enrichissement est classé de différentes manières, l'essentiel étant divisé en fonction du principe sur lequel repose la séparation. On distingue principalement trois systèmes : la méthode d'enrichissement physique, la méthode d'enrichissement physique et chimique et la méthode d'enrichissement chimique.

(A) Méthode d'enrichissement physique

Principalement basée sur les propriétés physiques des minéraux (densité, magnétisme, électricité, couleur, etc.), les différences de tri, le processus ne modifie pas la composition chimique des minéraux.

1) Méthode de séparation par gravité

• Principe de séparation : l'utilisation de différentes particules minérales entre la différence de densité dans le milieu fluide (eau ou air) dans différents états de mouvement (tels que différentes vitesses de sédimentation) pour le tri.

• Les principaux procédés et équipements :

  • Jigging : dans l'ascenseur vertical du flux d'eau à vitesse variable, de sorte que le lit minéral se détache, en fonction de la densité de la stratification.

  • L'enrichissement par table à secousses : dans le mouvement alternatif asymétrique du lit, l'utilisation de l'eau et la vibration mécanique de l'effet combiné du minéral en fonction de la densité et de la bande de taille des particules.

  • Enrichissement par chute en spirale : la boue s'écoule dans la chute en spirale, sous l'effet de la force centrifuge, de la gravité et de la friction et sous l'action conjointe des différentes densités des particules minérales, afin de réaliser la séparation.

  • Concentrateur centrifuge : il utilise le puissant champ de force centrifuge pour renforcer la récupération des minéraux lourds en particules microfines.

• Minéraux concernés : or, étain, tungstène, plomb, zinc, fer, manganèse, charbon et autres minéraux présentant des différences de densité significatives.

2) Séparation magnétique

• Principe de séparation : utilisation de la différence de propriétés magnétiques entre les particules minérales, dans le champ magnétique inégal par une force magnétique différente, afin de réaliser la séparation.

• Classification :

  • Séparation magnétique à champ magnétique faible : pour les minéraux fortement magnétiques (tels que la magnétite).

  • Séparation magnétique à champ magnétique fort : utilisée pour les minéraux faiblement magnétiques (tels que l'hématite, l'ilménite, le minerai de manganèse).

  • Séparation magnétique à gradient élevé : peut séparer les minéraux faiblement magnétiques à grain très fin.

• Minéraux concernés : magnétite, ilménite, minerai de tantale et de niobium, etc. ; également largement utilisé pour le quartz, le feldspath et d'autres minéraux non métalliques en plus de la purification du fer.

3) Méthode de séparation électrostatique

• Principe de séparation : l'utilisation des minéraux dans les propriétés électriques (conductivité, constante diélectrique) sur les différences dans le champ électrique à haute tension par différentes forces électriques pour la séparation.

• Minéraux concernés : couramment utilisés pour la séparation de la scheelite et de la cassitérite, le tri du minerai de titane et de zircon, le tri des diamants, etc. 4.

4) Méthode d'enrichissement photoélectrique / méthode de tri

• Principe de tri : en utilisant les différences de propriétés optiques (couleur, réflectivité, fluorescence, transmittance des rayons X, etc.) des minéraux à la surface, le capteur détecte et ordonne à l'actionneur (tel qu'un pistolet à air à haute pression) d'expulser les particules minérales cibles.

• Minéraux concernés : diamant, pierre précieuse, déchets de pré-polissage du minerai, du minerai pour enlever les gros morceaux de roches stériles.

(ii) Enrichissement physico-chimique (flottation)

Il s'agit de la méthode d'enrichissement la plus utilisée et l'une des plus importantes. Le processus de tri implique une action physique et une action chimique de surface.

• Principe de séparation : l'utilisation de particules minérales à la surface de l'hydrophobie de la différence de propriétés physiques et chimiques. L'hydrophobicité des minéraux utiles est renforcée de manière sélective par l'ajout de produits chimiques de flottation. Dans la boue aérée, les particules minérales hydrophobes peuvent s'attacher aux bulles d'air et flotter à la surface de la boue pour former une couche de mousse, qui est raclée et collectée, tandis que les particules de veine hydrophile restent dans la boue.

• Éléments clés :

  • Agent de piégeage : s'adsorbe sélectivement à la surface du minéral cible, le rendant hydrophobe.

  • Agent moussant : favorise la formation de bulles stables de taille moyenne dans la boue.

  • Agent d'ajustement : ajuste les propriétés de surface des minéraux et l'environnement chimique de la boue pour améliorer la sélectivité du tri.

• Minéraux applicables : la plupart des métaux non ferreux (cuivre, plomb, zinc, molybdène, nickel), les métaux précieux rares, les minéraux sulfurés et les minerais non métalliques tels que le graphite, l'apatite et la fluorine. Le large éventail de minéraux traités fait de cette méthode l'"atout" du processus d'enrichissement.

(C) Méthode d'enrichissement chimique

Lorsque les minéraux sont intégrés dans des particules très fines ou que leurs propriétés physiques sont très similaires, il faut recourir à des réactions chimiques pour les séparer et les extraire.

• Principe de séparation : l'utilisation de minéraux de nature chimique différente, à travers le solvant chimique (agent de lixiviation) et la réaction du minerai, les composants précieux sous forme ionique sont dissous dans la solution, puis récupérés à partir de la solution.

• Les principaux procédés :

  • Lixiviation : utilisation de solvants tels que des acides, des alcalis et des sels pour dissoudre le métal cible (par exemple, lixiviation de l'or avec du cyanure, de l'oxyde de cuivre avec de l'acide sulfurique).

  • Précipitation/remplacement : le métal est précipité de la solution de lixiviation par remplacement chimique ou ajustement du pH.

  • Extraction par solvant et électro-extraction : enrichissement sélectif des ions métalliques en solution à l'aide de solvants organiques, suivi d'une électrolyse à la cathode pour précipiter les métaux de grande pureté (par exemple, le procédé SX-EW pour le cuivre).

  • Torréfaction : modification de la composition chimique du minerai à des températures élevées pour le rendre plus apte à un traitement ultérieur (par exemple, torréfaction de l'hématite difficile à sélectionner en magnétite facile à sélectionner).

• Minéraux concernés : oxyde de cuivre, or, uranium, bauxite, etc.

Troisièmement, le processus d'enrichissement typique

Une usine moderne complète de traitement des minéraux est généralement une combinaison optimale des méthodes ci-dessus pour former un système synergique et efficace. Un processus typique comprend

1. Préparation : concassage et criblage - concassage du minerai brut jusqu'à ce qu'il atteigne une taille convenant à la séparation.

2. Tri : broyage et classification - le produit broyé est broyé à une taille permettant de dissocier les minéraux des monomères et un circuit fermé est formé avec le classificateur. Il est suivi par le processus de tri principal (réélection, séparation magnétique, flottation ou une combinaison de ces processus).

3. Traitement du produit : épaississement, filtration, séchage - déshydratation du concentré afin d'obtenir un produit solide pour le transport et le stockage. L'élimination des résidus se fait également en toute sécurité.

Le traitement des minéraux est une discipline transversale complexe et profonde, qui intègre la géologie, la physique, la chimie, la mécanique des fluides et la science des matériaux. Il n'existe pas de procédé unique pouvant traiter tous les minerais, et une solution d'enrichissement réussie repose inévitablement sur une compréhension approfondie de la nature du minerai, sur l'application flexible de divers principes de traitement, et donc sur la conception des meilleures solutions techniques et économiques. Il s'agit d'une technologie de base essentielle qui garantit l'utilisation efficace et propre des ressources minérales et qui, en fin de compte, les transforme en richesse sociale.