Ηλεκτρική επεξεργασία ορυκτών, ηλεκτρικός διαχωρισμός

Ηλεκτρικός εμπλουτισμός ορυκτών — διαχωρισμός πολύτιμων συστατικών από άχρηστα πετρώματα, με βάση τη δράση ενός ηλεκτρολόγου, ένα πεδίο στα σωματίδια τους, τα οποία διαφέρουν στις ηλεκτροφυσικές ιδιότητες. Για τον εμπλουτισμό χρησιμοποιούνται μέθοδοι ηλεκτρικού διαχωρισμού.

Από αυτές, οι πιο εφαρμόσιμες είναι οι μέθοδοι που βασίζονται στις διαφορές στην ηλεκτρική αγωγιμότητα, στην ικανότητα απόκτησης ηλεκτρικών φορτίων κατά την επαφή και τριβή και στις διηλεκτρικές σταθερές των διαχωρισμένων ορυκτών. Η χρήση μονοπολικής αγωγιμότητας, πυροηλεκτρικών, πιεζοηλεκτρικών και άλλων φαινομένων μπορεί να είναι αποτελεσματική μόνο σε ορισμένες περιπτώσεις.

Ο εμπλουτισμός της αγωγιμότητας είναι επιτυχής εάν τα συστατικά του μείγματος ορυκτών διαφέρουν σημαντικά ως προς την αγωγιμότητα.

Χαρακτηριστικά της δυνατότητας ηλεκτρικού διαχωρισμού ορυκτών και πετρωμάτων με ηλεκτρική αγωγιμότητα (σύμφωνα με τον N.F. Olofinsky)

1. Καλός αγωγός 2. Ημιαγωγός 3.Κακώς αγώγιμο ανθρακίτης αντιμονίτης Διαμάντι μαγνησίτης Αρσενοπυρίτης βωξίτης Αλβίτης Μοναζίτης Γαλένας Θύελλα Σιδηρομεταλλεύματος Ανορίτης Μοσχοβίτης Αιμαφιίτης Βισμούθιο Λάμψη Απατίτης Νεφελίνη Χρυσός Βολφραμίτης Baddeilite Ολιβίνη Ιλμενίτης Γρανάτης (σιδηρούχων) Βαρίτης Σουλμπελίτης Σουλμπλενεριτόλης Μαγνητίτης Κασιρίτης Βιοτίτης Spodumene Μαγνητικός Κιννάβαρος Βαλοστανίτης Σταύρο λιθοπυρίτης Κορούνδιο Υπερασθένιο Τουρμαλίνο Πυρολουσίτης Λιμονίτης Gpis Φθορίτης Πυρροτίτης Σιδερίτης Ρόδι (ελαφρύ) Κελεστίνη (ελαφρύ σίδηρος) Πλατίνα Σμιθσονίτης Ασβεστίτης Σελίτης Ρουτίλης Σφαληρίτης Ροκ αλάτι Σπινέλιο Ασήμι Tungstit Καρναλίτης Επίδοτα Τανταλίτης Φαγιαλίτης Τετραχεδιίτης Κουαρτίτης ) Xenotime Chalcosine Chalcopyrite

Η πρώτη και η δεύτερη ομάδα είναι καλά διαχωρισμένες από την τρίτη. Τα μέλη της 1ης ομάδας είναι λίγο πιο δύσκολο να διαχωριστούν από τη 2η. Είναι σχεδόν αδύνατο να διαχωριστούν τα ορυκτά της Ομάδας 2 από την Ομάδα 3 ή την ίδια ομάδα με βάση τη χρήση μόνο φυσικών διαφορών στην ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται ειδική προετοιμασία υλικών για την τεχνητή αύξηση των διαφορών στην ηλεκτρική τους αγωγιμότητα. Η πιο κοινή μέθοδος παρασκευής είναι η αλλαγή της επιφανειακής υγρασίας των ορυκτών.

Ο κύριος παράγοντας που καθορίζει τη συνολική ηλεκτρική αγωγιμότητα των σωματιδίων μη αγώγιμων και ημιαγώγιμων ορυκτών είναι επιφανειακή αγωγιμότητα... Εφόσον ο ατμοσφαιρικός αέρας περιέχει, επομένως, την ποσότητα της υγρασίας, η τελευταία που προσροφάται στην επιφάνεια των κόκκων, επηρεάζει απότομα την τιμή της ηλεκτρικής αγωγιμότητάς τους.

Ρυθμίζοντας την ποσότητα της απορροφούμενης υγρασίας, μπορεί να ελεγχθεί η διαδικασία ηλεκτρικού διαχωρισμού. Σε αυτήν την περίπτωση, τρεις κύριες περιπτώσεις είναι δυνατές:

• Οι εγγενείς αγωγιμότητες των δύο ορυκτών στον ξηρό αέρα είναι διαφορετικές (διαφέρουν κατά δύο τάξεις μεγέθους ή περισσότερο), αλλά λόγω της προσρόφησης υγρασίας στον αέρα με κανονική υγρασία, η διαφορά στην ηλεκτρική αγωγιμότητα εξαφανίζεται.
• τα ορυκτά έχουν παρόμοια εγγενή ηλεκτρική αγωγιμότητα, αλλά λόγω του ανομοιόμορφου βαθμού υδροφοβίας των επιφανειών τους, τα πλάσματα εμφανίζονται στον υγρό αέρα, η διαφορά στην αγωγιμότητα.
• Η αγωγιμότητα είναι κοντά και δεν αλλάζει με την αλλαγή της υγρασίας.

Στην πρώτη περίπτωση, ο ηλεκτρικός διαχωρισμός του μείγματος ορυκτών πρέπει να πραγματοποιείται σε ξηρό αέρα ή μετά από προκαταρκτική ξήρανση. Ταυτόχρονα, για να διατηρηθεί η σταθερότητα της επιφανειακής αγωγιμότητας, για μικρό χρονικό διάστημα χρειάζεται μόνο η ξηρότητα της επιφάνειας των σωματιδίων, η δική τους εσωτερική υγρασία των όντων δεν έχει σημασία.

Στη δεύτερη περίπτωση, απαιτείται διαβροχή για να αυξηθεί η ηλεκτρική αγωγιμότητα ενός πιο υδρόφιλου ορυκτού. Τα καλύτερα αποτελέσματα επιτυγχάνονται κρατώντας το υλικό και ελευθερώνοντάς το σε κλιματιζόμενη ατμόσφαιρα με βέλτιστη υγρασία.

Στην τρίτη περίπτωση, είναι απαραίτητο να αλλάξει τεχνητά ο βαθμός υδροφοβικότητας ενός από τα ορυκτά (πιο αποτελεσματικά - με επεξεργασία αντιδραστηρίου με επιφανειοδραστικό).

Τα ορυκτά μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία με οργανικά αντιδραστήρια επιλεκτικά στερεωμένα στην επιφάνειά τους - υδροφοβιστές, ανόργανα αντιδραστήρια που μπορούν να κάνουν την επιφάνεια του ορυκτού υδρόφιλη και ένας συνδυασμός αυτών των αντιδραστηρίων (στην περίπτωση αυτή, τα ανόργανα αντιδραστήρια μπορούν να παίξουν το ρόλο των ρυθμιστών που επηρεάζουν την η στερέωση οργανικών αντιδραστηρίων).

Κατά την επιλογή ενός θεραπευτικού σχήματος επιφανειοδραστικής ουσίας, συνιστάται η χρήση της εκτεταμένης εμπειρίας στην επίπλευση παρόμοιων ορυκτών. Εάν το διαχωρισμένο ζεύγος έχει στενή εγγενή ηλεκτρική αγωγιμότητα και δεν υπάρχει δυνατότητα επιλεκτικής αλλαγής του βαθμού υδροφοβικότητας της επιφάνειάς του με επεξεργασία με επιφανειοδραστικά, τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί χημική ή θερμική επεξεργασία ή ακτινοβόληση ως μέθοδοι παρασκευής.

Το πρώτο συνίσταται στο σχηματισμό μιας μεμβράνης μιας νέας ουσίας στην επιφάνεια των ορυκτών - προϊόν μιας χημικής αντίδρασης. Κατά την επιλογή αντιδραστηρίων για χημική επεξεργασία (υγρό ή αέριο), χρησιμοποιούνται οι αντιδράσεις που είναι γνωστές από την αναλυτική χημεία ή την ορυκτολογία, χαρακτηριστικές αυτών των ορυκτών: για παράδειγμα, για την επεξεργασία πυριτικών ορυκτών - έκθεση σε υδροφθόριο, για την παρασκευή σουλφιδίων - οι διαδικασίες σουλφίωσης με στοιχειακό θείο, επεξεργασία με άλατα χαλκού κ.λπ.

Το αντίθετο συμβαίνει συχνά, όταν εμφανίζονται επιφανειακά φιλμ διαφόρων τύπων σχηματισμών στην επιφάνεια των ορυκτών κατά τη διαδικασία δευτερογενών αλλαγών, τα οποία πρέπει να καθαριστούν πριν από το διαχωρισμό. Ο καθαρισμός γίνεται με μηχανικές μεθόδους (διάσπαση, τρίψιμο) ή και με χημικές μεθόδους.

Κατά τη θερμική επεξεργασία, η διαφορά στην ηλεκτρική αγωγιμότητα μπορεί να επιτευχθεί λόγω ανομοιόμορφων αλλαγών στην αγωγιμότητα των ορυκτών κατά τη θέρμανση, κατά την πυροδότηση αναγωγής ή οξείδωσης και με τη χρήση άλλων επιδράσεων.

Η αγωγιμότητα ορισμένων ορυκτών μπορεί να αλλάξει από υπεριώδεις, υπέρυθρες, ακτίνες Χ ή ραδιενεργές ακτίνες (βλ. Τύποι ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας).

Ο ηλεκτρικός εμπλουτισμός ορυκτών, με βάση την ικανότητα των ορυκτών να αποκτούν ηλεκτρικά φορτία διαφορετικού σημείου ή μεγέθους κατά την επαφή ή την τριβή, χρησιμοποιείται συνήθως για τον διαχωρισμό ορυκτών με ημιαγώγιμες ή μη αγώγιμες ιδιότητες.

Η μέγιστη διαφορά στο μέγεθος των φορτίων των διαχωρισμένων ορυκτών επιτυγχάνεται λόγω της επιλογής του υλικού με το οποίο έρχονται σε επαφή, καθώς και των αλλαγών στη φύση της κίνησης του ορυκτού μείγματος κατά τη φόρτιση (δονήσεις, εντατική λείανση και χωρισμός).

Οι ηλεκτρικές ιδιότητες των ορυκτών επιφανειών μπορούν να ελεγχθούν ευρέως με τις μεθόδους που περιγράφονται παραπάνω.

Οι προπαρασκευαστικές εργασίες είναι συνήθως το στέγνωμα του υλικού, η στενή ταξινόμηση του μεγέθους του και η αφαίρεση της σκόνης.

Για τον ηλεκτροεμπλουτισμό υλικού με μέγεθος σωματιδίων μικρότερο από 0,15 mm, η διαδικασία διαχωρισμού με τριβόκολλα είναι πολλά υποσχόμενη.

Ηλεκτρικός διαχωρισμός με βάση τις διαφορές σε διηλεκτρική σταθερά ορυκτά χρησιμοποιούνται ευρέως στην πρακτική της ορυκτολογικής ανάλυσης.

Για τον ηλεκτρικό διαχωρισμό ορυκτών χρησιμοποιούνται ηλεκτρικοί διαχωριστές μεγάλης ποικιλίας τύπων και σχεδίων.

Διαχωριστές για κοκκώδη υλικά:

• Κορώνα (τύμπανο, θάλαμος, σωληνοειδές, ιμάντας, μεταφορέας, πλάκα).
• Ηλεκτροστατικό (τύμπανο, θάλαμος, ταινία, καταρράκτης, πλάκα).
• Συνδυασμένο: κορώνα-ηλεκτροστατικό, κορώνα-μαγνητικό, τριβοκολλητικό (τύμπανο).

Συλλέκτες σκόνης:

• Κορώνα (θάλαμος με άνω και κάτω τροφοδοσία, σωληνοειδές).
• Συνδυασμένο: κορώνα-ηλεκτροστατικό, κορώνα-μαγνητικό, τριβοκολλητικό (θάλαμος, δίσκος, τύμπανο).

Η επιλογή τους καθορίζεται από τη διαφορά στις ηλεκτροφυσικές ιδιότητες των υλικών, που πρέπει να διαχωρίζονται από το μέγεθος των σωματιδίων τους, καθώς και από τις ιδιαιτερότητες της σύστασης του υλικού (σχήμα σωματιδίων, ειδικό βάρος κ.λπ.).

Ο ηλεκτρικός εμπλουτισμός ορυκτών χαρακτηρίζεται από οικονομική και υψηλή απόδοση της διαδικασίας, γι' αυτό και χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο.

Τα κύρια ορυκτά και υλικά που υποβάλλονται σε επεξεργασία με μεθόδους ηλεκτρικού εμπλουτισμού:

• Εναιωρήματα και σύνθετα συμπυκνώματα κοιτασμάτων μεταλλεύματος — επιλεκτική τελική επεξεργασία συμπυκνωμάτων και συμπυκνωμάτων συμπυκνωμάτων που περιέχουν χρυσό, πλατίνα, κασιτρίτη, βολφραμίτη, μοναζίτη, ζιρκόνιο, ρουτίλιο και άλλα πολύτιμα συστατικά.
• Διαμαντοφόρα μεταλλεύματα - εμπλουτισμός μεταλλευμάτων και πρωτογενών συμπυκνωμάτων, φινίρισμα χύδην συμπυκνωμάτων, αναγέννηση αποβλήτων που φέρουν διαμάντια.
• Μεταλλεύματα τιτανομαγνητίτη — εμπλουτισμός μεταλλευμάτων, ενδιάμεσων υλικών και απορριμμάτων.
• Μεταλλεύματα σιδήρου — εμπλουτισμός μαγνητίτη και άλλων τύπων μεταλλευμάτων, λήψη συμπυκνωμάτων σε βάθος, αφαίρεση σκόνης και ταξινόμηση διαφόρων βιομηχανικών προϊόντων.
• Μεταλλεύματα μαγγανίου και χρωμίτη — εμπλουτισμός μεταλλευμάτων, βιομηχανικών προϊόντων και απορριμμάτων από μονάδες επεξεργασίας, αφαίρεση σκόνης και ταξινόμηση διαφόρων προϊόντων.
• Μεταλλεύματα κασσίτερου και βολφραμίου — εμπλουτισμός μεταλλευμάτων, φινίρισμα μη τυποποιημένων προϊόντων.
• Μεταλλεύματα λιθίου — εμπλουτισμός μεταλλευμάτων σποδουμίνης, τσινβαλδίτη και λεπιδολίτου.
• Γραφίτης - εμπλουτισμός μεταλλευμάτων, διύλιση και ταξινόμηση συμπυκνωμάτων χαμηλής ποιότητας.
• Αμίαντος - εμπλουτισμός μεταλλευμάτων, βιομηχανικών προϊόντων και απορριμμάτων από μονάδες επεξεργασίας, αφαίρεση σκόνης και ταξινόμηση προϊόντων.
• Πρώτες ύλες κεραμικών — εμπλουτισμός, ταξινόμηση και αφαίρεση σκόνης πετρωμάτων άστριου και χαλαζία.
• Καολίνη, τάλκης — εμπλουτισμός και διαχωρισμός λεπτών κλασμάτων.
• Άλατα — εμπλουτισμός, ταξινόμηση.
• Φωσφορίτες — εμπλουτισμός, ταξινόμηση.
• Ασφαλτικός άνθρακας — εμπλουτισμός, ταξινόμηση και ξεσκόνισμα μικρών ποιοτήτων.