Εμπλουτισμός των πετρωμάτων Ο εμπλουτισμός των πετρωμάτων βασίζεται σε σειρά διαδοχικών διεργασιών. Έτσι το αρχικό υλικό υφίσταται ελάττωση του μεγέθους των σωματιδίων με τη χρήση σπαστήρων ως μέση διάμετρο ~ 20 mm και στη συνέχεια με μύλους. Αν η αρχική πρώτη ύλη περιέχει άργιλο τότε η τεχνολογική διαδικασία θα περιλαμβάνει έκπλυση. Όταν υπάρχει σημαντική διαφορά στο ειδικό βάρος των συστατικών του πετρώματος εφαρμόζονται βαρυτικές μέθοδοι. Αν το εμπλούτισμα είναι υγρό και συνήθως απαιτείται ξήρανση.

Εμπλουτισμός των πετρωμάτων Οι σπουδαιότερες μέθοδοι εμπλουτισμού είναι: Μηχανικές μέθοδοι όπως διαδοχική θραύση και κοσκίνηση του πετρώματος. Βαρυτομετρικές μέθοδοι i) μέθοδοι διαφορικής κατακάθισης οι οποίες εκμεταλλεύονται τη διαφορετική ταχύτητα καθίζησης ii) η μέθοδος βύθισης επίπλευσης εκμεταλλεύεται την άνωση και χρησιμοποιεί υγρά με πυκνότητα ενδιάμεση αυτής των προς διαχωρισμό συστατικών. Υδροκυκλώνες ή οι αεροκυκλώνες, Υδραυλικοί ταξινομητές, Δονούμενες τράπεζες Συσκευές εμπλουτισμού jig (mineral jig)

ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΕΣ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ Ολικό ισοζύγιο βαρών F = C + T όπου: F - το βάρος της τροφοδοσίας C - το βάρος του εμπλουτισμένου συμπυκνώματος Τ - το βάρος των απορριμμάτων Ισοζύγιο χρήσιμου συστατικο fF = cC + tT όπου: f - η % περιεκτικότητα στο χρήσιμο ορυκτό ή το χρήσιμο μέταλλο, c - η % περιεκτικότητα στο εμπλούτισμα και t - η % περιεκτικότητα στο απόρριμμα.

Ανάκτηση ( R % ) σε μέταλλο ή ορυκτό είναι το ποσοστό του μετάλλου ή ορυκτού που παίρνουμε στο εμπλούτισμα Λόγος συγκέντρωσης Κ είναι οι απαιτούμενοι τόννοι τροφοδοσίας για την παραγωγή ενός τόννου εμπλουτίσματο Δείκτης εμπλουτισμού Μεγάλη σημασία έχει η ανάκτηση R ενώ για τα περιορισμένης αξίας ο λόγος συγκέντρωσης Κ

Υδροαυτοκαθαρισμός Υδροαυτοκαθαρισμός είναι η επεξεργασία, με τη βοήθεια του νερού με στόχο την αποκόλληση των υλικών που συνδέονται μεταξύ τους χαλαρά και έχουν διαφορετική σκληρότητα και μέγεθος Κροκαλοπαγή Λατυτοπαγή με αργιλλικό συνδετικό υλικό Σκληρά ορυκτά που καλύπτονται από στρώμα αργίλλου ή άλατος εκτόξευση νερού με πίεση (jet scrubbing) έντονη ανάδευση εντός του νερού (scrubbing by log screw washers) έντονη περιστροφή εντός του νερού (scrubbing by tumbling)

Η εκτόξευση νερού με πίεση γίνεται από ειδικούς εκτοξευτήρες. Η ανάδευση και συγχρόνως απόξεση του υλικού γίνεται σε επιμήκη σκάφη που τοποθετείται με κλίση ώστε το νερό να συγκεντρώνεται στο κατώτερο μέρος της σκάφης

Η περιστροφή γίνεται με τρόπο ώστε το μετάλλευμα με τη βοήθεια κατάλληλων πτερυγίων που έχουν οι κύλινδροι, κατά την περιστροφή να φτάνει στο υψηλότερο σημείο από όπου πέφτει και έτσι με τη βοήθεια του νερού να γίνεται η αποκόλληση και ο καθαρισμός του μεταλλεύματος

Έκπλυση Έκπλυση, είναι η πλύση με νερό ενός μεταλλεύματος ή βιομηχανικού ορυκτού, που γίνεται για την απομάκρυνση των κολλοειδών υλικών (ιλύος, αργίλων κ.λ.π.) που συνοδεύουν ένα μετάλλευμα. Εμποδίζουν: τον εμπλουτισμό (εμφράξεις μηχανών κατάτμησης κ.λ.π.) την άμεση αξιοποίηση του μεταλλεύματος Κατά την έκπλυση το υλικό βρίσκεται πάνω σε διάτρητη επιφάνεια και ακολουθεί ο καταιονισμός νερού.

έκπλυση γίνεται κατά τη διάρκεια της κοσκίνησης με κόσκινα που φέρουν καταιονιστήρες νερού ή με εκτόξευση νερού με πίεση στη θέση τροφοδοσίας του υλικού

Οι αρχαίοι Αθηναίοι χρησιμοποιούσαν έκπλυση για τον εμπλουτισμό του αργυρομεταλλεύματος του Λαυρίου. Στην φωτογραφία αρχαίο «πλυντήριο» μεταλλευμάτων στην περιοχή της Λαυρεωτικής.

Με περιστρεφόμενο πλυντήριο απομακρύνεται το κλάσμα < 100 μm Kırka Plant (Τουρκία) 23.66% B2O3, 4.93% SiO2, 0.263% Al2O3, 0.116% K2O, 7.23% MgO, 8.42% CaO and 41.60% loss on ignition Το αρχικό συμπύκνωμα >100 mm αλέθεται <6 mm και πλένεται σε περιστρεφόμενο πλυντήριο και απομακρύνεται το κλάσμα <38 μm Με περιστρεφόμενο πλυντήριο απομακρύνεται το κλάσμα < 100 μm

Σπειροειδές πλυντήριο Υλικά με διαφορετική πυκνότητα καθιζάνουν με διαφορετική ταχύτητα και με συνδυασμό με σπειροειδή διαχωριστή διαχωρίζονται η άργιλος από τα ορυκτά

Το αλεσμένο πέτρωμα εισάγεται από δοχείο τροφοδοσίας Με την επίδραση της των λεπίδων του κοχλία τα σωματίδια στριφογυρίζουν και τρίβονται μεταξύ τους αποκολλάται η λάσπη και κατευθύνεται στην επιφάνεια του νερού όπου απομακρύνεται με την υπερχείλιση.

Τα βαρύτερα σωματίδια βυθίζονται στον πυθμένα και οι λεπίδες του κοχλία τα εξωθούν προς το άνω μέρος με παράλληλη απομάκρυνση του νερου και τελικά την απομάκρυνσή τους από τη συσκευή. Ο καθαρισμός εξαρτάται: από το ρυθμό τροφοδοσίας, την ταχύτητα περιστροφής του κοχλία, το ύψος του φράγματος

ΜΕΘΟΔΟΣ ΤΩΝ ΒΑΡΕΩΝ ΔΙΑΜΕΣΩΝ Tο προς εμπλουτισμό μετάλλευμα αιωρείται σε ρευστό (αιώρημα) που εμφανίζει ενδιάμεσο ειδικό βάρος μεταξύ χρήσιμου συστατικού και στείρου και τότε το ελαφρότερο επιπλέει, ενώ το βαρύτερο καταβυθίζεται Το χρήσιμο συστατικό ενός μεταλλεύματος ή βιομηχανικού ορυκτού παρουσιάζει διαφορά ειδικού βάρους με το στείρο, τουλάχιστον κατά 0,1 g/cm3 Η μέθοδος των Β.Δ. βρήκε για πρώτη φορά βιομηχανική εφαρμογή το 1935 κατά τον διαχωρισμό μεταλλευμάτων μολύβδου με βαρύ διάμεσο σωματίδια γαληνίτη.

Το αιώρημα των βαρέων διαμέσων παρασκευάζεται με προσθήκη λεπτότατων σωματιδίων βαρέων υλικών π.χ. σιδηροπυρίτη, βαρύτη, γαληνίτη, μαγνητίτη, εντός ενός υγρού, συνήθως νερού. Με την προσθήκη των σωματιδίων των βαρέων υλικών γίνεται αύξηση του ειδικού βάρους του υγρού που είναι ανάλογη προς το ειδικό βάρος των σωματιδίων. Σωματίδια σιδηροπυρίτη ε.β.=5,0 g/cm3  ε.β.≤ 2,38 g/cm3 Σωματίδια γαληνίτη ε.β.=7,0-7,6 g/cm3  ε.β.≤ 2,75g/cm3 Επαναχρησιμοποίησή τους γίνεται καθαρισμός τους με επίπλευση ή με άλλες μεθόδους προκειμένου να ανακτήσουμε και πάλι καθαρά τα βαρέα διάμεσα.

Μηχανές με τη μέθοδο των βαρέων διαμέσων διαχωρισμό σε ήρεμο αιώρημα (κώνους, κυλίνδρους κ.λ.π.) διαχωρισμό σε στροβιλίζον αιώρημα (κυκλώνες κ.λ.π.). για μεγάλες διαφορές ε.β. και για μέγεθος σωματιδίων μέχρι 2mm χρησιμοποιούνται οι στατικές μηχανές βαρέων διαμέσων για μικρές διαφορές ειδικών βαρών και για μέγεθος σωματιδίων 1-30mm χρησιμοποιούνται οι δυναμικές μηχανές.

μέθοδο των βαρέων διαμέσων απαιτεί: να διατηρείται σταθερό το ε.β. και το ιξώδες του αιωρήματος να έχουμε σταθερότητα στα χαρακτηριστικά του μεταλλεύματος. επέρχεται αύξηση του ιξώδους με την αύξηση της συγκέντρωσης των β.δ., δηλαδή με την αύξηση του ε.β. του αιωρήματος Η αύξηση του ιξώδους βοηθάει βεβαίως να διατηρηθούν εν αιωρήσει τα β.δ., περιορίζει όμως την ταχύτητα καταβύθισης των εν αιωρήσει σωματιδίων ο διαχωρισμός μικρών σωματιδίων είναι πρακτικά αδύνατος νόμο του Stoke

αύξηση της σταθερότητας του αιωρήματος: με προσθήκη στο αιώρημα των βαρέων διαμέσων διάφορα άλλα υλικά όπως ο μπεντονίτης ή να χρησιμοποιηθεί και μίγμα βαρέων διαμέσων, π.χ. μίγμα σιδηροπυρίτη και μαγνητίτη. Το επιθυμητό ε.β. του αιωρήματος υπολογίζεται από τον τύπο: όπου ε - το ειδικό βάρος του αιωρήματος Β- το βάρος των διαμέσων V - ο όγκος του αιωρήματος ε1 - το ειδικό βάρος των διαμέσων

Εργαστηριακές δοκιμές: με υγρό μεγάλου ε.β., «βαρύ υγρό» ε= 1,4-3,4. μειονέκτημα υψηλό κόστος.  βαρύ υγρό:tetrabromoethane   limestone, dolomite επιπλέουν sphalerite, galena,  pyrite καταβυθίζονται Βιομηχανική εφαρμογή: βασική προϋπόθεση η ανάκτηση των χρησιμοποιούμενων β.δ. (απώλειες <100-400g ανά τόννο τροφοδοσίας) Πλεονεκτήματα: οι μηχανές των βαρέων διαμέσων έχουν μικρό κόστος λειτουργίας και συντήρησης ενώ έχουν μεγάλη δυναμικότητα η κοκκομετρική σύνθεση της τροφοδοσίας μπορεί να κυμαίνεται εντός των ευρέων ορίων (0,5-200mm) και δεν απαιτείται ταξινόμηση κατά μεγέθη

ένα ποσοστό ελαφριών σωματιδίων του μεταλλεύματος να καταβυθιστεί Απόδοση διαχωρισμού με τη μέθοδο των Β.Δ.-Μεριστική καμπύλη Ελαττωμένη απόδοση (μέχρι ~50 %): ένα ποσοστό ελαφριών σωματιδίων του μεταλλεύματος να καταβυθιστεί ένα ποσοστό βαρέων σωματιδίων να μετακινηθεί προς την επιφάνεια του αιωρήματος. Αιτίες: μικρή διαφορά ειδικών βαρών μεταξύ μεταλλεύματος και στείρου, κακός σχεδιασμό της μηχανής διαχωρισμού.

Μεριστική καμπύλη ή καμπύλη Tromp Υπολογίζεται από τη μέση διαφορά των ειδικών βαρών που αντιστοιχούν στο 75% και 25% % ποσοστό του ΒΥ που απομακρύνθηκε με το ΕΥ % ποσοστό του ΕΥ που μεταφέρθηκε στο ΒΥ που βυθίστηκε Με βάση το ποσοστό του ελαφρύτερου υλικού που μεταφέρεται στο βαρύτερο υλικό Με βάση το ποσοστό του βαρύτερου υλικού που μεταφέρεται στο ελαφρύτερο υλικό

Ικανοποιητικός διαχωρισμός Εp= 0,02 - 0,08 Ιδανικός διαχωρισμός Εp= 0 ε75-ε25=0  ε75=ε25

β) η παροχή τροφοδοσίας είναι η ίδια και Πρόβλεψη των προϊόντων που θα πάρουμε στην περίπτωση που χρησιμοποιηθεί η ίδια μηχανή αλλά με άλλο μετάλλευμα όταν: α) Το μέγεθος των σωματιδίων του νέου μεταλλεύματος παραμένει το ίδιο με το μέγεθος του αρχικού μεταλλεύματος, β) η παροχή τροφοδοσίας είναι η ίδια και γ) το ε.β. διαχωρισμού είναι στην ίδια περιοχή

Σε αυτό το στάδιο των πειραματικών διαδικασιών διεξάχθηκε βαρυτομετρικός διαχωρισμός σε όλα τα κοκκομετρικά κλάσματα με τετραβρωμοαιθάνιο ειδικού βάρους 2.9 g/cm3. Ο χαλκοπυρίτης έχει ειδικό βάρος 4-4.2 g/cm3, ο μαγνητίτης 5.0 g/cm3 και τα πυριτικά ~2.6 g/cm3. % Ανάκτηση Cu στο βυθισθέν και στο επιπλέον προϊόν βαρυτομετρικού διαχωρισμού με χρήση τετραβρωμοαιθανίου (2.9 g/cm3) Μέγεθος βροχίδας, μm