При механическом обогащении (все традиционные и уже рассмотренные специальные) происходит разделение минералов по разнице их физических свойств. Сами минералы при этом не изменяются. Комбинированные методы обогащения используют различия в химических свойствах минералов. Поэтому их чаще называют химическими.
Схема комбинированных методов обогащения включает операции:
1. Подготовка полезного ископаемого к избирательному переходу одного или нескольких компонентов полезного ископаемого к фазовому переходу (вскрытие месторождения, дробление, измельчение).
2. Перевод минерала ценного компонента в другое фазовое состояние, как правило, в раствор (расплав, газообразное состояние и т.д.) с помощью рабочих агентов. При этом в большинстве случаев изменяется химический состав исходных веществ. При фазовых переходах используют химические реакции, обеспечивающие высокую избирательность по отношению к ценному компоненту. При этом один из компонентов становится подвижным, а другой нет. Например, жидкая и твердая фазы; твердая и газообразная; жидкая и газообразная. В практике наибольшее применение нашел первый способ.
3. Разделение фаз. Чаще всего использую обезвоживание – дренирование, сгущение, фильтрование, центрифугирование.
4. Выделение ценного компонента из раствора в концентрат.
5. Регенерация (восстановление свойств) рабочих агентов и возврат их в процесс.
Область применения – окисленные руды, труднообогатимые промпродукты, руды старых отвалов, при доводке концентратов, глубокозалегающих руд с небольшим содержанием ценного компонента, легкорастворимого сырья.
При механических методах обогащения разделение руды на концентрат и хвосты производится за одну операцию, а при химическом обогащении продукты обогащения получают с использованием нескольких разнородных процессов (химических и механических). Наибольшее применение получили выщелачивание и обжиг.
Выщелачивание – избирательное растворение одного из компонентов. В качестве растворителей используют растворы кислот, щелочей, солей. Иногда применяют воду.
Последующее обогащение обожженной руды может производиться обычными методами. Различают обжиг в зависимости от вида конечного соединения: окислительный, восстановительный, хлорирующий, магнетизирующий и др.
Основная операция – перевод компонентов полезного ископаемого в подвижное состояние. Используются химические, физические, физико-химические процессы.
Выщелачивание бывает физическим, химическим.
Физическое растворение идет без изменения состава растворяемого компонента.
Используется при переработке растворимых в воде солей (галита, сильвина).
Химическое растворение сопровождается изменением химического состава компонентов полезных ископаемых.
С целью повышения полноты химического растворения используют реакции, в которых труднорастворимые соединения переходят в легкорастворимые. Это реакции обмена, ОВР, комплексообразования.
При обменных реакциях образуются легко растворимые соединения
Fe2O3 + 6HСl→2FeCl3 + 3H2O
При ОВР происходит нарушение химических связей в кристаллической решетке собразованием нового легкорастворимого соединения. Этот процесс идет за счет окисления катиона металла до состояния высшей валентности.
U3O8+4H2SO4+MnO→3UO2SO4+MnSO4+4H2O
Реакция комплексообразования обеспечивает получение растворимых соединений и других элементов, когда некомплексные их соединение разлагаются или нерастворимы.
Цианоаурат, благодаря его образованию становиться возможным окисление Au кислородом.
При выщелачивании полезные компоненты переходят в раствор, иногда, наоборот, из богатого рудного концентрата выщелачиванием удаляют некоторые вредные примеси, содержание которых лимитируется техническими условиями.
Результаты выщелачивания отдельных компонентов зависят:
1. от вещественного состава обрабатываемого материала;
2. характера взаимосвязи минералов друг с другом;
3. t° раствора;
4. концентрации растворителя;
5. удельной поверхности твердых частиц и содержания их в пульпе;
6. продолжительности и гидродинамических условий выщелачивания.
Как говорилось выше, при выщелачивании наблюдается две основные операции:
- избирательный перевод одного из разделяемых компонентов из твердого в жидкое состояние;
- выделение разнородных фаз в разнородные продукты
при этом используют реакции, обеспечивающие высокую избирательность по отношению к ценному компоненту или к вредным примесям.
Комбинированные методы обогащения характеризуются низкими скоростями фазовых переходов. Поэтому при использовании этих методов основное внимание уделяют способам интенсификации процесса фазового перехода компонентов твердого полезного ископаемого.
