선광 공정 정의 및 분류 전문: 광석에서 정광으로 가는 과학과 기술

요약: 선광은 천연 광석과 산업 자재 사이의 중요한 가교입니다. 이 글의 목적은 선광 프로세스의 정의, 핵심 목표 및 체계적인 분류를 심층적으로 분석하여 광물 자원의 "거칠기를 제거하고 본질을 추출"하는 과학과 예술에 대한 포괄적인 이해를 제공하는 것입니다.

첫째, 광물 처리 기술의 정의와 핵심 목표

1. 광물 처리 기술이란 무엇인가요?

광물 처리라고도 하는 선광 공정은 물리적 또는 화학적 원리에 기반한 일련의 엔지니어링 프로세스입니다. 기본적인 목표는 채굴된 광석의 불필요한 광맥(폐암)에서 유용한 미네랄을 분리하여 고급 정광 제품으로 농축하는 동시에 귀중한 원소의 회수를 극대화하는 것입니다.

정교한 "광물 소개팅"이라고 생각하면 됩니다. 특정 방법을 사용하여 "사랑에 빠진"(성질이 비슷한) 유용한 광물을 한데 모으고 "제자리를 벗어난" 방해석 불순물을 한데 모으는 것입니다. "제자리를 벗어난" 칼코피라이트 불순물은 회의 밖으로 초대됩니다.

2. 선광 공정의 핵심 목표

• 농축 및 정제: 후속 제련 또는 산업 응용 분야의 요구 사항을 충족하기 위해 유용한 미네랄의 함량(등급)을 크게 높입니다. 예를 들어, 채굴된 구리 광석의 등급은 0.5%까지 낮을 수 있지만 선광 후에는 구리 정광의 등급을 20% 이상으로 높일 수 있습니다.

• 분리 및 회수: 여러 유용한 광물을 서로 분리하고 각각의 광물을 농축 및 회수하여 자원의 종합적인 활용을 달성합니다. 예를 들어 납과 아연 정광은 납과 아연 광석에서 분리됩니다.

• 유해 불순물 제거: 인, 황, 비소 등과 같이 후속 제련 또는 제품 성능에 해로운 요소를 제거합니다.

• 후속 공정 준비: 제련 및 화학 산업과 같은 다운스트림 산업에 균일한 사양과 안정적인 조성의 원료를 제공합니다.

• 경제 및 환경 보호 : 사전 폐기물을 통해 운송 및 제련량을 크게 줄이고 전체 비용을 절감하는 동시에 광미를 중앙 집중식으로 처리하여 환경에 미치는 영향을 줄입니다.

둘째, 광물 처리 공정의 체계적인 분류

선광 공정은 다양한 방식으로 분류되며, 핵심은 분리의 기반이되는 원칙에 따라 나뉩니다. 주로 물리적 선광 방법, 물리적 및 화학적 선광 방법 및 화학적 선광 방법 세 가지 시스템으로 나눌 수 있습니다.

(A) 물리적 선광 방법

주로 광물의 물리적 특성 (밀도, 자기, 전기, 색상 등)의 분류 차이를 기반으로 하며, 이 공정은 광물의 화학 성분을 변경하지 않습니다.

1. 중력 분리 방법

• 분리 원리: 분류를 위해 다른 운동 상태(예: 다른 침강 속도)에서 유체(물 또는 공기) 매체의 밀도 차이 사이에 다른 광물 입자를 사용합니다.

• 주요 공정 및 장비

  • 지깅: 가변 속도 물 흐름의 수직 리프트에서 층화 밀도에 따라 광물층이 느슨해지도록 합니다.

  • 쉐이킹 테이블 선광 : 침대의 비대칭 왕복 운동에서 밀도 및 입자 크기 대역에 따라 광물의 결합 효과의 물 및 기계적 진동을 사용합니다.

  • 나선형 슈트 선광: 분리를 달성하기 위해 서로 다른 밀도의 광물 입자의 공동 작용에 따른 원심력, 중력, 마찰로 나선형 슈트에서 슬러리 흐름.

  • 원심 농축기: 강력한 원심력장을 사용하여 초미세 입자 크기의 중금속 회수를 강화합니다.

• 적용 가능한 광물: 금, 주석, 텅스텐, 납, 아연, 철, 망간, 석탄 및 밀도 차이가 큰 기타 광물.

2. 자기 분리

• 분리 원리: 서로 다른 자기력에 의해 고르지 않은 자기장에서 광물 입자 간의 자기 특성 차이를 사용하여 분리를 달성합니다.

• 분류:

  • 약한 자기장 자기 분리: 자성이 강한 광물(예: 마그네타이트)의 경우.

  • 강한 자기장 자기 분리: 약한 자성 광물(예: 적철광, 일메나이트, 망간광석)에 사용됩니다.

  • 고구배 자기 분리: 매우 미세한 입자의 약한 자성 광물을 분리할 수 있습니다.

• 적용 가능한 광물: 마그네타이트, 일메나이트, 탄탈륨-니오븀 광석 등, 철 정제 외에도 석영, 장석 및 기타 비금속 광물에도 널리 사용됩니다.

3. 정전기 분리 방법

• 분리 원리 : 분리를 위해 서로 다른 전기력에 의한 고전압 전기장의 차이에 대한 전기적 특성 (전도도, 유전 상수)에서 미네랄을 사용합니다.

• 적용 가능한 광물: 일반적으로 스켈라이트 및 카시테라이트 분리, 티타늄 지르콘 광석 선별, 다이아몬드 선별 등에 사용됩니다.

4. 광선 선광 방법 / 선별 방법

• 선별 원리: 광물 표면의 광학적 특성 (색상, 반사율, 형광, X-선 투과율 등)의 차이를 이용하여 센서가 이를 감지하고 액추에이터(고압 에어건 등)에 대상 광물 입자를 분사하도록 지시합니다.

• 적용 가능한 광물: 다이아몬드, 보석, 광석 사전 연마 폐기물, 광석에서 큰 폐석 조각을 제거합니다.

(ii) 물리화학적 선광(부유)

가장 널리 사용되는 가장 중요한 선광 방법 중 하나이며, 선별 과정에는 물리적 작용과 표면 화학 작용이 모두 포함됩니다.

• 분리 원리:물리적 및 화학적 특성의 차이의 소수성 표면에 광물 입자를 사용합니다. 유용한 미네랄의 소수성은 부양 화학 물질을 첨가하여 선택적으로 향상됩니다. 폭기된 슬러리에서 소수성 광물 입자는 기포에 부착된 후 슬러리 표면으로 떠올라 거품 층을 형성하고, 이 거품 층은 긁어내어 수집되는 반면 친수성 정맥 입자는 슬러리에 남아 있습니다.

• 핵심 요소:

  • 트래핑 에이전트: 대상 광물의 표면에 선택적으로 흡착하여 소수성으로 만듭니다.

  • 발포제: 슬러리에서 안정적인 중간 크기의 기포 형성을 촉진합니다.

  • 조정제: 광물의 표면 특성과 슬러리의 화학적 환경을 조정하여 선별의 선택성을 향상시킵니다.

• 적용 가능한 광물: 대부분의 비철금속(구리, 납, 아연, 몰리브덴, 니켈), 희귀 귀금속, 황화물 광물 및 흑연, 아파타이트, 형석과 같은 비금속 광석. 처리되는 광물의 범위가 넓어 선광 공정의 '트럼프 카드'가 되었습니다.

(C) 화학적 선광 방법

매우 미세한 입자 크기 또는 물리적 특성에 포함 된 미네랄이 매우 유사한 경우 화학 반응을 사용하여 분리 및 추출해야합니다.

• 분리 원리: 화학 용매(침출제)와 광석 반응을 통해 차이의 화학적 특성에서 미네랄을 사용하여 이온 형태의 귀중한 성분을 용액에 용해시킨 다음 용액에서 회수합니다.

• 주요 과정

  • 침출 : 산, 알칼리, 염과 같은 용매를 사용하여 대상 금속을 용해시킵니다(예: 시안화물로 금, 황산으로 구리 산화물 침출).

  • 침전/대체: 화학적 대체 또는 pH 조정을 통해 침출 용액에서 금속을 침전시킵니다.

  • 용매 추출-전해: 유기 용매를 사용하여 용액 내 금속 이온을 선택적으로 농축한 후 음극에서 전기분해하여 고순도 금속을 침전시킵니다(예: 구리의 경우 SX-EW 공정).

  • 로스팅: 고온에서 광석의 화학 성분을 변경하여 후속 가공에 더 적합하게 만드는 것(예: 선별하기 어려운 적철광을 선별하기 쉬운 마그네타이트에 로스팅).

• 적용 가능한 광물: 산화 구리, 금, 우라늄, 보크사이트 등.

셋째, 일반적인 선광 공정

완전한 현대식 광물 처리 공장은 일반적으로 위의 방법을 최적으로 조합하여 시너지 효과와 효율적인 시스템을 형성합니다. 일반적인 프로세스는 다음과 같습니다:

1. 준비: 파쇄 및 스크리닝 - 원광석을 분리하기에 적합한 크기로 파쇄합니다.

2. 분류: 분쇄 및 분류 - 분쇄된 제품을 모노머에서 미네랄이 분리될 수 있는 크기로 분쇄하고 분류기로 폐쇄 회로를 형성합니다. 그 다음에는 주요 선별 공정 (재선별, 자기 분리, 부양 또는 이러한 공정의 조합)이 이어집니다.

3. 제품 처리: 농축, 여과, 건조 - 농축물을 탈수하여 운송 및 저장을 위한 고체 제품을 얻습니다. 광미의 안전한 폐기 또한 수행됩니다.

광물 처리는 지질학, 물리학, 화학, 유체 역학 및 재료 과학을 통합하는 복잡하고 심오한 교차 학문입니다. 모든 광석을 처리할 수 있는 '만능' 공정은 없으며, 성공적인 선광 솔루션은 광석의 특성에 대한 깊은 이해와 다양한 공정 원칙의 유연한 적용을 바탕으로 최상의 기술적, 경제적 솔루션을 설계하는 것이 필수적일 수밖에 없습니다. 이는 광물 자원의 효율적이고 깨끗한 사용을 보장하고 궁극적으로 이를 사회적 부로 전환하는 핵심 핵심 기술입니다.