ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ – ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΠΡΟΠΑΡΑΣΚΕΥΗ & ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΣ ΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΩΝ ΑΝΑΣΤΑΣΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Ε. Μ. Π.

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Ο παράγοντας «εμπορεύσιμο μετάλλευμα» ή «βιομηχανικό ορυκτό» δεν εξαρτάται πια από την περιεκτικότητα σε χρήσιμο συστατικό της πρώτης ύλης αλλά από τη δυνατότητα οικονομικής, μηχανικής (φυσικής) ή και φυσικοχημικής επεξεργασίας του για την παραγωγή ενός εμπορεύσιμου προϊόντος. Η μηχανική αυτή επεξεργασία ή ο «εμπλουτισμός των μεταλλευμάτων ή ορυκτών» παρεμβάλλεται μεταξύ εξόρυξης και μεταλλουργικής κατεργασίας ή, αν πρόκειται για βιομηχανικό ορυκτό, μεταξύ εξόρυξης και βιομηχανικής εφαρμογής. Με αυτόν τον τρόπο γίνεται οικονομικά εκμεταλλεύσιμο ένα «φτωχό», δηλαδή χωρίς οικονομική σημασία, μετάλλευμα ή ορυκτό. Η μετατροπή αυτή δεν γίνεται προσθετικά, δεν προστίθεται, δηλαδή, μέταλλο στο μετάλλευμα αλλά αντίθετα, αφαιρείται το στείρο υλικό. Ο «εμπλουτισμός» ή «ορυκτουργία» αποτελεί μεταλλευτική τεχνολογία με την οποία επιτυγχάνεται η μετατροπή ενός φτωχού μεταλλεύματος ή ακάθαρτου βιομηχανικού ορυκτού σε πλουσιότερο ή καθαρότερο αντίστοιχα, χωρίς να μεταβληθεί η σύστασή του. Η μετατροπή βασίζεται πάνω στην εκμετάλλευση φυσικών ή φυσικοχημικών διαφορών μεταξύ μεταλλεύματος και στείρου μέσα από την οποία, με την εφαρμογή των κατάλληλων μεθόδων εμπλουτισμού, επιτυγχάνεται ο μεταξύ τους διαχωρισμός. Με τη μεσολάβηση του εμπλουτισμού, μια μη εμπορεύσιμη ορυκτή πρώτη ύλη γίνεται εμπορεύσιμη. Το αποτέλεσμα περιέχει οικονομική σημασία. Ο εμπλουτισμός προϋποθέτει την επιστημονική και τεχνική εφαρμογή μεθόδων, μέσα από τις οποίες βελτιώνεται η ποιότητα, δηλαδή η εμπορευσιμότητα και πετυχαίνεται, έτσι, η οικονομική εκμετάλλευση και η αξιοποίηση ενός φτωχού κοιτάσματος.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Μετάλλευμα είναι ορυκτή πρώτη ύλη από την οποία μπορεί να εξαχθεί, με οικονομική κατεργασία, μέταλλο ή μεταλλική ένωση. Αποτελεί την ακατέργαστη πρώτη ύλη της Μεταλλουργίας. Βιομηχανικό ορυκτό είναι επίσης ορυκτή πρώτη ύλη που χρησιμοποιείται απ’ ευθείας στη βιομηχανία ή άλλες εφαρμογές. Τα σύνδρομα ορυκτά και το μητρικό πέτρωμα αποτελούν τις ξένες προσμίξεις ενός μεταλλεύματος. Το ποσοστό συνύπαρξης με το μετάλλευμα καθορίζει την περιεκτικότητα του, δηλαδή την ποιότητα του μεταλλεύματος. Η ποιότητα ενός βιομηχανικού ορυκτού εξαρτάται και από τα περιεχόμενα βλαπτικά. Τα σύνδρομα ορυκτά και το μητρικό πέτρωμα μέσα στο μετάλλευμα αποτελούν και τα στείρα του. Μετάλλευμα ή Βιομηχανικό Ορυκτό αναμεμειγμένο με τα στείρα δεν αποτελεί πάντοτε και εμπορεύσιμη ή κατάλληλη πρώτη ύλη για απευθείας μεταλλουργική κατεργασία ή βιομηχανική εφαρμογή. Τα περισσότερα κοιτάσματα (χρωμίτες, μεικτά θειούχα, άστριοι) δεν είναι απευθείας εμπορεύσιμα. Τότε, απαιτείται επεξεργασία απομάκρυνσης των στείρων, αύξησης της περιεκτικότητας ή ελάττωσης των βλαπτικών ενώσεων και παρασκευή τεμαχίων με κατάλληλο μέγεθος, σύμφωνα με τις απαιτήσεις της μεταλλουργίας ή της βιομηχανίας. Η επεξεργασία αυτή αποτελεί τον Εμπλουτισμό του μεταλλεύματος ή του βιομηχανικού ορυκτού και συνθέτει τον όρο «Ορυκτουργία». Ο Gaudin διατύπωσε τον παρακάτω νόμο : Εμπλουτισμός μεταλλευμάτων ή ορυκτών θεωρείται η επεξεργασία των ακατέργαστων μεταλλευτικών υλών από την οποία παράγονται «εμπορεύσιμα προϊόντα» και «στείρα» με μεθόδους που δεν αλλοιώνουν το χημικό τους χαρακτήρα. Ο εμπλουτισμός των μεταλλευμάτων ακολουθεί μια σειρά από διεργασίες στην ακατέργαστη πρώτη ύλη μέχρις ότου γίνει εμπορεύσιμη. Πολλές φορές η προσπάθεια αύξησης της περιεκτικότητας ή ελάττωσης των βλαπτικών συστατικών (παραγωγή καθαρών ορυκτών) είναι οικονομικά ασύμφορη ή και αδύνατη. Από το σημείο αυτό και πέρα η αύξηση της περιεκτικότητας γίνεται με τη μεταλλουργία.

Με τον εμπλουτισμό γενικά επιτυγχάνεται : Σε σχέση με τη Μεταλλουργία, ο Εμπλουτισμός έχει γενικά χαμηλότερο κόστος παραγωγής και παρέχει τα παρακάτω οικονομικά οφέλη : Δεν έχει όμως μόνο πλεονεκτήματα ο εμπλουτισμός. Υπάρχουν και μειονεκτήματα τα οποία πολλές φορές καθορίζουν και την εφαρμοσιμότητά του. Τα κυριότερα μειονεκτήματα είναι : Με την εφαρμογή του εμπλουτισμού παράγονται συνήθως δύο προϊόντα : Κατά τη διάρκεια της εφαρμογής μιας μεθόδου εμπλουτισμού παράγεται και ένα τρίτο προϊόν, το λεγόμενο «ενδιάμεσο» ή «μεικτό», που δεν θεωρείται ούτε συμπύκνωμα ούτε απόρριμμα. γ. Η απομάκρυνση ορισμένων βλαπτικών προσμίξεων οι οποίες δυσμενώς επιδρούν στη μεταλλουργική κατεργασία ή στα παραγόμενα προϊόντα. α. Η κατάτμηση του μεταλλεύματος ή του βιομηχανικού ορυκτού και η ταξινόμησή του σε μεγέθη κατάλληλα για τη μεταλλουργική κατεργασία ή άλλη βιομηχανική εφαρμογή. β. Η αξιοποίηση κοιτασμάτων με χαμηλή (μη εμπορεύσιμη) περιεκτικότητα. γ. Η απομάκρυνση ορισμένων βλαπτικών προσμίξεων οι οποίες δυσμενώς επιδρούν στη μεταλλουργική κατεργασία ή στα παραγόμενα προϊόντα. δ. Η εκμετάλλευση σύμμεικτων μεταλλευμάτων με εκλεκτικό διαχωρισμό, δηλαδή το ένα μετά το άλλο και τελικά από το στείρο. α. Η απώλεια σε μέταλλο ή μέταλλα (ορυκτό ή ορυκτά) που επέρχεται κατά την επεξεργασία. β. Το κόστος του εμπλουτισμού. α. Το ΣΥΜΠΥΚΝΩΜΑ ή εμπλουτισμένο προϊόν β. Το ΑΠΟΡΡΙΜΜΑ ή απορριπτόμενο στείρο α. Οικονομία στο ναύλο. β. Ελάττωση των απωλειών μετάλλου στην κατεργασία επειδή περιορίζεται η παραγόμενη σκουριά στην κάμινο.

Οι συνθήκες μεταλλογένεσης και συνύπαρξης των μεταλλευμάτων ή των ορυκτών με τα «στείρα» τους στο κοίτασμα δημιούργησαν την ανάγκη του εμπλουτισμού τους. Οι διαφορές των ορυκτολογικών ιδιοτήτων –φυσικών ή φυσικοχημικών- κατέστησαν δυνατό το διαχωρισμό τους στην πράξη, με την εφαρμογή των αντίστοιχων μεθόδων εμπλουτισμού. Οι κυριότερες ιδιότητες που εκμεταλλεύονται οι μέθοδοι εμπλουτισμού είναι : - Χρώμα - Ειδικό βάρος - Επιφανειακή ενέργεια (χημική σύνθεση) - Μαγνητική διαπερατότητα - Ηλεκτρική αγωγιμότητα Σε δεύτερη σημασία για πρακτική εκμετάλλευση έρχονται : - Λάμψη - Σχήμα - Σκληρότητα - Ολισθηρότητα - Ευθραυστότητα κ.α. Από τις παραπάνω ιδιότητες αναπτύχθηκαν και οι αντίστοιχες μέθοδοι εμπλουτισμού όπως : - Χειροδιαλογή - Οπτικός Διαχωρισμός - Βαρυτομετρικές Μέθοδοι - Επίπλευση - Μαγνητικός Διαχωρισμός - Ηλεκτροστατικός Διαχωρισμός Ο διαχωρισμός ενός μεταλλεύματος ή βιομηχανικού ορυκτού από ένα άλλο ή από το στείρο βασίζεται στην εκμετάλλευση μιας διαφοράς που παρουσιάζουν ή δημιουργείται στις φυσικές τους ιδιότητες. Η τεχνολογία του εμπλουτισμού διακρίνεται σε τέσσερις κύριες φάσεις : - Κατάτμηση (Θραύση – Λειοτρίβηση – Άλεση) Ταξινόμηση (κοκκομετρικά μεγέθη) Συγκέντρωση (κύρια φάση) - Διάθεση προϊόντων Η διάθεση των προϊόντων ακολουθεί διεργασίες οι κυριότερες από τις οποίες είναι : - Διακίνηση τροφοδοσιών και προϊόντων εμπλουτισμού - Αφυδάτωση προϊόντων στις υδρομηχανικές μεθόδους - Αποκονίωση-σάκκευση προϊόντων στις αερομεθόδους - Έλεγχος και αυτοματισμός - Απόθεση στείρων, τελμάτων - προστασία περ/ντος