پرعیارسازی

بخشی از عملیات فرآوری مواد معدنی شامل عملیات لازم برای آزاد کردن کانیهای تشکیل دهنده یک کانه می باشد. از نظر فنی، درجه آزادی مستقیما بر روی خلوص و بازدهی محصولات بدست آمده تاثیر میگذارد. اما افزایش درجه آزادی مستلزم خرد کردن بیشتر سنگ معدن است. این امر بخصوص در مراحل آسیاب کردن به شدت هزینه عملیات را افزایش میدهد و چنانچه از حدی بیشتر شود عملیات را غیر اقتصادی میکند. بنابراین هزینه عملیات خرد کردن و در نتیجه میزان خرد کردن هر کانه نباید از حد مشخصی تجاوز کند. مرحله بعدی عملیات، جدا کردن کانیهای با ارزش موجود در یک کانه از کانیهای گانگ است که به آن پرعیار کردن میگویند. روش های پرعیاری بر مبنای خواص کانیها پایه گذاری شده اند. بنابراین در عملیات پرعیاری، علاوه بر شناخت کانی های تشکیل دهنده کانه، شناخت خواص آن کانیها و یا تسلط بر کانی شناسی ضروری است. مشخصات کانیها شامل مشخصات فیزیکی، شیمیایی و شیمی – فیزیکی است. هرچه دو کانی از نظر یک یا تعدادی از مشخصات اختلاف بیشتری با یکدیگر داشته باشند، جدایش آنها از یکدیگر ساده تر خواهد بود.

انواع روش های پرعیاری

• جدایش ثقلی

در جدایش ثقلی مواد، ترکیبی از چگالی، ابعاد و شکل دانه ها بر روی حرکت آنها تاثیر میگذارد. در این روش باید بین چگالی کانی با ارزش و گانگ اختلاف قابل توجهی وجود داشته باشد. همچنین لازم است که مواد جامد به اندازه کافی دانه درشت باشند تا حرکت آنها از قانون نیوتن پیروی کند. از روش ثقلی در ابعاد کوچکتر از ۱۰۰ میکرون دشوار استفاده میشود و معمولا از دیگر روش ها استفاده میشود. دامنه کاربرد این روش بسیار وسیع است و برای کانیهایی با چگالی نسبتا زیاد (مثل سولفور فلزات سنگین) تا موادی با چگالی کم (مثل زغال سنگ) بکار میروند. اصلی ترین روش در پر عیار کردن آهن و تنگستن این روش می باشد. وو حدود ۸۵% قلع دنیا نیز به همین روش انجام میشود.

• روش شیمیایی

این روش بر مبنای انحلال کانی مورد نظر در حلال مناسب می باشد، لذا قابلیت این روش بستگی به در اختیار داشتن سطوح آزادی کانی با ارزش برای در تماس قرار دادن آنها با حلال دارد. به طور کلی این روش شامل چهار مرحله می باشد. مرحله اول خرد کردن برای ایجاد سطوح آزاد کانی با ارزش. مرحله دوم انحلال کانی با ارزش در حلال مناسب می باشد. مرحله سوم جدا کردن محلول غنی شده از باقیمانده سنگ معدن می باشد و در مرحله آخر ته نشین کردن ماده با ارزش. البته بخش ته نشین شده ممکن است بصورت عنصر یا ترکیبی از عنصر با ارزش متفاوت با ترکیب اولیه کانی مورد نظر باشد.

• فلوتاسیون

مبنای این روش قابلیت ترشوندگی سطحی کانی هاست. در حقیقت در این روش از اختلاف خواص شیمی فیزیک سطحی دانه های کانی های مختلف استفاده میشود. دانه های جامد پس از خرد شدن تا ابعاد مناسب در آب به حالت تعلیق در می آیند و تشکیل پالپی با غلظت مناسب را میدهند. به جز چند مورد استثنایی، سطح اکثر کانیها در تماس با آب تر میشوند. سپس بخشی از کانی ها بوسیله مواد شیمیایی به نام کلکتور آب گریز میشوند. منظور از آب گریزی یعنی گرایش این کانی ها به هوا نسبت به آب بیشتر میشود. مواد شیمیایی دیگری نیز تحت عنوان تنظیم کننده به پالپ تزریق میشود تا به اثر کلککتورها اثر ببخشد. ممکن است از مواد شیمیایی دیگری تحت عنوان متفرق کننده نیز استفاده شود که نقش آنها جلوگیری از آگلومره شدن ذرات می باشد. سپس پالپ آماده شده که سطح برخی از کانی ها آبگریز شده است به سلول های فلوتاسیون منتقل میشوند. سلول های فلوتاسیون متشکل از ظرفی است که در آن همزن و مسیرهای ورود هوا می باشد. با ورود حباب هوا، حباب ها بر روی سطح دانه های آبگریز می چسبند و بر اثر نیروی ارشمیدسی به سطح پالپ منتقل میشوند و توسط پاروهایی از سطح خارج میشوند. این روش در حال حاضر دارای بیشترین کاربرد در پرعیار کردن می باشد. از این روش معمولا زمانی استفاده میشود که لازم باشد برای دستیابی به درجه آزادی کافی، سنگ معدن تا ابعاد کوچکتر از حد قابل استفاده در روش های ثقلی خرد شود. در این روش ابعاد ذرات باید به زیر ۲۵۰ میکرون برسد.

• روش های مغناطیسی و الکتریکی

کانیها هرگاه در یک میدان مغناطیسی قرار گیرند، باعث تجمع یا تفرق خطوط مغناطیسی می شوند. در برخی کانی ها خطوط مغناطیسی تجمع پیدا میکنند و در برخی خطوط مغناطیسی تفرق پیدا میکنند. مواد دانه ریز اگر به دلیل میدان مغناطیسی که بوجود آمده دارای بار الکترواستاتیکی باشند، میتوانند در حین سقوط آزاد از مقابل یک الکترود از مسیر خود منحرف شده، بسته به نوع بار به طرف الکترود جذب یا از آن دفع شود. در جدا کردن هماتیت از کوارتز، الماس از کوارتز، کاستریت از شیلیت، فلدسپات از کوارتز، زیرکن از ایلمنیت و روتیل استفاده میشود.

• ملقمه کردن

در طی قرنها این روش عمده ترین روش برای جدا کردن طلا و نقره از کانه های آنها بوده است. در این روش جیوه به سهولت سطح طلا، نقره را تر میکند. با جذب این فلزات در جیوه، ملقمه بدست آمده را میتوان از پالپ سنگ معدنی جدا کرد. سپس جیوه از آن جدا شده، فلز مورد نظر تصفیه میشود. در حال حاضر با گسترش روش سیانوراسیون، کمتر از این روش به تنهایی استفاده میشود و بیشتر بعنوان مکمل روش سیانوراسیون مورد استفاده قرار میگیرد.

• سایر روش ها

روش های متعدد دیگری نیز وجود دارد که استفاده از آنها بستگی به مشخصات کانیهای تشکیل دهنده سنگ معدنی دارد. روش هایی مانند تکلیس، تشویه و روشهای تفکیک حرارتی.