איך להפריד חול חוף ים מונאזיט רוטיל זירקון נופך אילמניט?
הפרדת חול חוף ים היא תהליך מורכב, מרובה-שלבים. הליבה שלו טמונה בהפרדת מינרלים שונים בתוך העפרה על ידי ניצול ההבדלים בתכונות הפיזיקליות או הכימיות שלהם.
באופן כללי, תהליך ההפרדה עוקב אחר העיקרון של "גס לפני עדין, כוח משיכה לפני מגנטי, פיזיק לפני כימי", וניתן לסכם אותו לשלבי הליבה הבאים:
שלב 1: טיפול-קדם העפרה הגולמית המופקת מאזור הכרייה מכילה כמות גדולה של חומר חסר תועלת וחייבת לעבור-טיפול מקדים כדי להתכונן להפרדה הבאה.
הקרנה: העפרות הגולמיות מסווגות לפי גודל החלקיקים באמצעות ציוד כגון מסכי רטט. זה משפר את היעילות של ציוד ההפרדה העוקב מכיוון שגדלים שונים של חלקיקים דורשים פרמטרי הפרדה שונים.
ריסוק וטחינה: אם העפרה מכילה אגרטלים או מינרלים קשורים בחוזקה לגנג, יש צורך במגרסה או טחנת כדורים כדי לרסק אותם, ולשחרר את המינרלים יקרי הערך.
כביסה: מכונות כביסה או מכונות קרצוף משמשות להסרת זיהומים כמו חימר וסחף הנדבקים למשטח העפר.
שלב שני: חיספוס (בעיקר הפרדת כוח הכבידה)
זהו השלב המכריע והמרכזי ביותר בהפרדה של מרבצי מקומות חוף, בעיקר תוך שימוש בהפרשי הצפיפות של מינרלים.
עיקרון: במרבצי מיקום בחופי, למינרלים יקרי ערך (כגון אילמניט, רוטיל, זירקון, מונזיט וכו') יש בדרך כלל צפיפות גבוהה בהרבה ממינרלים גנגויים כמו קוורץ. תחת הפעולה המשולבת של זרימת מים וכוח הכבידה, מינרלים קלים יותר נסחפים בזרימת המים, בעוד מינרלים כבדים יותר שוקעים ונאספים.
ציוד עיקרי:
מצנח ספירלה: זהו ציוד החיספוס הנפוץ והיעיל ביותר. הסילוף מוזן מלמעלה וזורם בתוך הסליל הספירלי. במהלך תהליך זה, מינרלים כבדים יותר נוטים לנוע לכיוון הצד הפנימי של הבור, בעוד מינרלים קלים יותר נעים לצד החיצוני. הם מופרדים על ידי מפריד בתחתית הבור.
מצנח ספירלה
שולחן ניעור: תוך ניצול התנועה הא-סימטרית ההדדית של המכונות וזרימת המים על פני השולחן, מינרלים מופרדים בין מוטות המיטה בהתאם לצפיפות וגודל החלקיקים, וכך מתקבלים תרכיז, ביניים וזנבות. דיוק ההפרדה גבוה יותר מזה של פתח הספירלה והוא משמש לעתים קרובות לזיקוק נוסף של תרכיז גס.
שולחן רועד
לאחר הפרדת כוח הכבידה מתקבל "תרכיז מינרלים כבדים" המועשרים במינרלים שימושיים שונים כמו אילמניט, רוטיל, זירקון ומונאזיט, אך אלו מתערבבים יחדיו.
שלב שלישי: הפרדה עדינה (פעולות משולבות של הפרדה מגנטית, הפרדה אלקטרוסטטית וציפה)
כדי להפריד תרכיזים בודדים ומוסמכים מהתרכיז הגס, יש צורך לנצל את ההבדלים בתכונות המגנטיות של המינרלים, המוליכות החשמלית ותכונות פני השטח להפרדה משולבת.
הפרדה מגנטית
עיקרון: ניצול ההבדלים בתכונות המגנטיות בין מינרלים שונים. כאשר מינרלים עוברים דרך שדה מגנטי, מינרלים מגנטיים חזקים מתמגנטים ונספגים אל המפריד המגנטי, בעוד שמינרלים לא-מגנטיים נשארים לא מושפעים.
מפריד מגנטי יבש
בַּקָשָׁה:
ראשית, מפריד שדה מגנטי חלש מפריד בין מינרלים מגנטיים חזקים, כגון מגנטיט.
לאחר מכן, מפריד שדה מגנטי בינוני או חזק מפריד בין מינרלים מגנטיים בינוניים, כגון אילמניט ומונאזיט.
לבסוף, מה שנשאר הם בדרך כלל מינרלים לא-מגנטיים או מגנטיים חלשים, כגון זירקון ורוטיל.
הפרדה אלקטרוסטטית
עיקרון: ניצול ההבדלים במוליכות של מינרלים תחת שדה חשמלי במתח גבוה-. מינרלים בעלי מוליכות חשמלית גבוהה (כגון רוטיל) מאבדים במהירות את המטען שלהם לאחר רכישתו ונפלטים על ידי הכוח הצנטריפוגלי של התוף; מינרלים בעלי מוליכות חשמלית נמוכה (כגון זירקון) נספגים על פני התוף נישאים לגב ומוברשים.
יישום: זוהי שיטת מפתח להפרדת זירקון (לא-מוליך) ורוטיל (מוליך טוב).
הַנפָּקָה
עקרון: ניצול ההבדלים בתכונות הפיזיקוכימיות של משטחי מינרלים. על ידי הוספת "קולטים", "מעכבים" ו"מקצפים" ספציפיים, מינרל המטרה נצמד באופן סלקטיבי לבועות אוויר וצף אל פני השטח של התרחיץ, שם הוא נגרד.
יישום: ציפה היא שיטת הפרדה יעילה כאשר למינרלים יש צפיפות, תכונות מגנטיות ותכונות חשמליות דומות מאוד. לדוגמה, הוא משמש לטיהור נוסף של זירקון או להפרדה של מינרלים מטיטניום עדינים-.
שלב רביעי: זיקוק וטיפול בזנב
זיקוק: התרכיז המתקבל לאחר ההפרדה הפיזית שלעיל אינו עומד לפעמים בדרישות תעשייתיות בטוהר, או זקוק לעיבוד נוסף למוצרים בעלי ערך- גבוה יותר. בשלב זה, משתמשים בשיטות הידרו-מטלורגיות או פירו-מטלורגיות, כגון:
טיפול באילמניט בחומצה גופרתית או כלור להפקת טיטניום דו חמצני או טיטניום ספוג.
צלייה ושטיפת חומצה של זירקון לשיפור דרגתו.
טיפול בזנב: יש לטפל כראוי בכמות הגדולה של זנב (בעיקר חול קוורץ) שנוצר בתהליך המיון. מכרות מודרניים יהיו:
מלא בחזרה את הזנב לאזור המחורר-.
לשחזר ולשחזר אקולוגית את בריכת הזנב.
חקור את ההחלמה המשנית של רכיבים יקרי ערך מהזנב או את השימוש בהם כחומרי בניין כדי להשיג ניצול משאבים.
דוגמה אופיינית לתהליך הטבה של מקומות חוף (אם ניקח כדוגמה את מיקום ה-Titanium-Zirconium):
עפרות גולמיות ← סינון ושטיפה ← מצנח ספירלי (הפרדת כוח הכבידה) ← השגת תרכיז חול כבד.
תרכיז גס ← ייבוש ← הפרדה מגנטית בינונית/חזקה ← מוצר מגנטי הוא תרכיז אילמניט; מוצר לא-מגנטי ממשיך לשלב הבא.
מוצרים לא-מגנטיים → הפרדה אלקטרוסטטית → מוצרים מוליכים הם תרכיז רוטיל; מוצרים שאינם-מוליכים הם תרכיז זירקון.
(במידת הצורך) התרכיזים הנ"ל נתונים לציפה או שטיפת חומצה כדי לשפר את דרגתם.
מינרלים רדיואקטיביים כגון מונאזיט (המתקבל בדרך כלל בקטע ההפרדה המגנטית הבינונית) המופרדים מהתרכיז צריכים להיות מאוחסנים ולנהל בנפרד.
לסיכום, מיון מרבצי מקומות חוף הוא "זרימת תהליך משולבת" טיפוסית, תוך שימוש בסדרה של שיטות פיזיקליות כגון הפרדת כבידה, הפרדה מגנטית, הפרדה אלקטרוסטטית וציפה כדי להפריד בהדרגה את המינרלים הכבדים המעורבבים לריכוזים מסחריים בודדים-בטוהר גבוה. תכנון התהליך הספציפי תלוי בהרכב המינרלים הספציפי ובשיקולי ערך כלכליים של מרבץ המקום.
