כיצד להפריד טנטלום-ניוביום-עפרת פח?
טנטלום-ניוביום-עפרת בדיל (Ta-Nb-עפרת Sn) היא בדרך כללעפרת תחמוצת פולי מתכתית(לדוגמה, פגמטיט גרניט, משקעי מקום) עם מינרלים קסיטיריט (SnO₂) ו-Ta-Nb (טנטליט, ניובייט, קולטן) כשלבים בעלי ערך. שניהם מינרלים בצפיפות- גבוהה (Ta-Nb: 7.0–8.3 גרם/ס"מ³; קזיטריט: 6.8-7.0 גרם/ס"מ³) אך נבדלים ביניהםמַגנֶטִיוּת(Ta-Nb=מגנטי חלש; קאסיטריט=לא-מגנטי) ומוֹלִיכוּת. תהליך ההפרדה הסטנדרטי משתמש ב- aהפרדת כבידה → הפרדה מגנטית → (אופציונלי) הפרדה חשמלית/ציפהגיליון זרימה משולב, מותאם לגודל החלקיקים וסוג העפר (lode לעומת placer).
2. תהליך הפרדה סטנדרטי (עפר/מציבה)
שלב 1: הכנת עפרות (ריסוק ← טחינה ← הוצאת סלעים)
יַעַד: ניתוק מינרלים יקרי ערך מגנג (קוורץ, פלדספאר, נציץ) ובקרה על גודל החלקיקים להפרדה יעילה.
גְרִיסָה: מגרסה לסתות (גס) ← מגרסה חרוטים (בינונית) ← לצמצם ל<10 mm.
שְׁחִיקָה: טחנת כדורים/טחנת מוט → לטחון ל-0.5 מ"מ (עפר)אוֹ-2 מ"מ (עפרת מקום)(הימנעו מטחינת-יתר כדי למנוע ציפוי רפש).
ביטול סליים: הידרוציקלון/מסך הסרת סלעים → הסרת רפש (<0.037 mm) to reduce reagent consumption and improve separation efficiency.
שלב 2: הפרדת כוח הכבידה (קדם-ריכוז)
יַעַד: הסר 70-90% מהגנוג-בצפיפות נמוכה והחזר טא-Nb/קאסטיריט גס-גרגירים.ציוד מפתח ופרמטרים:
מכונת ג'יגינג(חלקיקים גסים, 0.5-5 מ"מ): תפוקה גבוהה, משחזרת Ta-Nb גסה וקסטיריט.
רכז ספירלה/שולחן ניעור(חלקיקים עדינים, 0.074–0.5 מ"מ): הפרדה מלוטשת לתרכיז מינרלים כבד מעורב (Ta-Nb + קסיטריט).
רכז פלקון(חלקיקים-עדינים במיוחד,<0.074 mm): Centrifugal gravity separation for low-grade ore (Ta₂O₅/Nb₂O₅ recovery up to 85%).תְפוּקָה: מעורב תרכיז מינרלים כבדים (Ta-Nb + קסיטריט) עם 80-90% גנוג שהוסר.
שלב 3: הפרדה מגנטית (הפרדה סופית של Ta-Nb לעומת Cassiterite)
יַעַד: נצל הבדלים מגנטיים כדי לפצל את התרכיז המעורב לרכז Ta-Nb טהור ורכז קסטיריט.ציוד מפתח ופרמטרים:
מפריד מגנטי בעוצמה של שלושה-דיסקים-בעוצמה גבוהה(12,000–18,000 גאוס):
מינרלים Ta-Nb (מגנטיים חלשים) → מוצר מגנטי (תרכיז Ta-Nb).
קזיטריט (לא-מגנטי) → מוצר לא-מגנטי (תרכיז קזיטריט).
מפריד מגנטי בעוצמה של שלושה-גלגול גבוה-: עבור עפרות בדרגה- נמוכה או גנוג מורכב (למשל, מינרלים נושאי ברזל-).תְפוּקָה: שני תרכיזים נפרדים: תרכיז Ta-Nb (90%+ טוהר) ורכז קסטיריט (90%+ טוהר).
שלב 4: ליטוש (אופציונלי)
יַעַד: שפר את דרגת הריכוז עבור יישומים-בעלי ערך גבוה (למשל, אלקטרוניקה, מטלורגיה).
הפרדה חשמלית: השתמש במפרידים אלקטרוסטטיים-במתח גבוה כדי להסיר שאריות של חומר גנג (למשל, נציץ, פלדספאר) על סמך הבדלי מוליכות.
הַנפָּקָה: לעפרת- עשירה ברפש, השתמש באספנים של חומצות שומן כדי להפריד שאריות גנוג מ-Ta-Nb/קאסטיריט.
שלב 5: התייבשות והתכה (אופציונלי)
התייבשות: עיבוי ← מכבש סינון ← תרכיזים יבשים.
התכה: הפחת ריכוזי Ta-Nb למתכת (הפחתה תרמית של נתרן) או קסטיריט לפח (התכה).
3. תהליכי וריאציות לפי סוג עפרה
A. Placer Ore (סחף/חול חוף)
הכנה פשוטה:כביסה → הקרנה(אין צורך בכתישה/טחינה, שכן הגנג כבר מתנתק).
זרימת ליבה: מקרצף טרומל (הסרת גזרה) ← ג'יגינג ← שולחן ניעור ← הפרדה מגנטית.
התאוששות גבוהה (Ta-Nb + קסיטריט: 85–95%) עקב ניתוק טבעי.
B. Lode Ore (פגמטיט גרניט)
הכנה מורכבת:ריסוק ← טחינה ← ביטול סלעים(נדרשת ניתוק מלא).
זרימת ליבה: הפרדת כוח הכבידה (ג'יג + שולחן ניעור) → הפרדה מגנטית → הפרדה/ציפה חשמלית.
התאוששות נמוכה יותר (60–80%) עקב הפצת מינרלים עדינים-.
ג. עפרה בדרגה- נמוכה (<0.5% Ta₂O₅/Nb₂O₅)
לְהוֹסִיףליטוש הידרומטלורגי: שטיפת חומצה (HF/H₂SO₄) → מיצוי ממס (MIBK/TOA) → משקעים → תרכובות Ta/Nb בטוהר- גבוה.
קריטי: השתמש בציוד עמיד בפני-קורוזיה (חומרים עמידים-HF: PTFE, Hastelloy).
פרמטרים תפעוליים קריטיים
גרנד עדינות: -0.5 מ"מ (lode) / -2 מ"מ (placer) - עדין מדי גורם לרפש; גס מדי מפחית את ההתאוששות.
חוזק שדה מגנטי: 12,000–18,000 גאוס - נמוך מדי לא מצליח להפריד Ta-Nb; גבוה מדי גורר קסטיריט.
צפיפות עיסת: 20-30% (הפרדת כוח הכבידה) - עבה מדי גורם להפרדה לקויה; דק מדי מפחית את התפוקה.
קצב זרימת מים: 1-3 מ"ק לשעה (שולחן טלטול) - שולט על ריבוד מינרלים על הסיפון.
6. פתרון בעיות נפוצות
התאוששות נמוכה: טחינת- יתר (ציפוי סליים) ← התאם את עדינות הטחינה; שדה מגנטי נמוך → הגדלת גאוס.
ציון נמוך: עודף גנוג בתרכיז ← הוסף הפרדה/ציפה חשמלית; הסרת הרזיה גרועה ← שדרוג ציוד הסרת הרזיה.
לבוש ציוד: השתמש בחומרים עמידים ל-שחיקה (סיפונים מרופדים בגומי-, חומרי שחיקה קרמיים) לעפרות שוחקות.
תַקצִיר
הכוח הכבידה → הפרדה מגנטיתתהליך משולב הוא השיטה היעילה והחסכונית ביותר-להפרדת עפרות Ta-Nb-. ריכוז טרום-הכבידה מסיר גנג, בעוד שהפרדה מגנטית ממנפת הבדלים מגנטיים לפיצול Ta-Nb וקאסטיריט. עבור עפרות בדרגה גבוהה-או נמוכה-, הוסף הפרדה חשמלית או הידרומטלורגיה לליטוש סופי.
