Warum heißt es, dass “keine zwei Erzstücke auf der Welt genau gleich sind”, und daher gibt es keinen universellen Prozess

In der Bergbauindustrie lautet ein weit verbreitetes Sprichwort: „Keine zwei Erze sind genau gleich.“ Dies ist nicht nur eine einfache Faustregel, sondern ein grundlegendes technisches Prinzip, das den gesamten Prozess der Erschließung von mineralischen Ressourcen steuert. Es offenbart in hohem Maße die natürliche Heterogenität von Erzen und bestimmt direkt die Komplexität und Einzigartigkeit der Verfahrenstechnik zur Mineralaufbereitung – es gibt kein „Einheitsverfahren“, das für alle Erze geeignet ist. Dieser Artikel wird sich mit den Ursachen der Erzheterogenität und den unvermeidlichen Anforderungen an eine maßgeschneiderte Verfahrenstechnik zur Mineralaufbereitung befassen, um Bergbau-Fachleuten eine umfassende, genaue und aufschlussreiche Perspektive zu bieten.

„Persönlichkeit“ des Erzes: Die Wurzel der Heterogenität

Die Erzheterogenität resultiert aus dem langen und komplexen geologischen Prozess der Mineralisierung. Unterschiedliche geologische tektonische Umgebungen, Mineralisierungstemperaturen und -drücke sowie die physikalischen und chemischen Bedingungen des Mediums tragen alle zur Vielfalt der Erze bei. Selbst innerhalb desselben Erzkörpers, in verschiedenen Abschnitten oder sogar in zwei benachbarten Erzen, können erhebliche Unterschiede in der Zusammensetzung und Struktur bestehen. Diese „Individualität“ manifestiert sich hauptsächlich in den folgenden Aspekten:

Komplexität der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung:Zusätzlich zu wertvollen Metallen oder Mineralien enthalten Erze auch begleitende oder assoziierte Gangarten und andere metallische Mineralien. Die Arten, Gehalte und Vorkommenszustände dieser Komponenten (z. B. als unabhängige Mineralien oder isomorph in der Kristallgitterstruktur anderer Mineralien vorhanden) variieren stark. In einigen Eisenerzen kann Eisen beispielsweise in verschiedenen Formen vorkommen, wie z. B. stark magnetischem Magnetit, schwach magnetischem Hämatit oder Limonit, begleitet von Mineralien wie Pyroxen und Glimmer. Dies stellt erhebliche Herausforderungen für Einzelquellen-Trennmethoden dar.

Variationen der physikalischen Eigenschaften:Erze variieren auch in ihren physikalischen Eigenschaften wie Härte, Dichte, magnetischen Eigenschaften, elektrischen Eigenschaften, Mahlbarkeit, Schlammgehalt und Wassergehalt. Variationen in der Erzhärte und Mahlbarkeit wirken sich direkt auf die Auswahl der Zerkleinerungs- und Mahlanlagen, den Energieverbrauch und letztendlich auf den Mahlwirkungsgrad aus.

Vielfalt der strukturellen Strukturen:Die Verteilung der Mineralien innerhalb eines Erzes, insbesondere die Verwachsung zwischen Nutz- und Gangmineralien sowie die Größe und Form der eingebetteten Partikel, sind Schlüsselfaktoren, die den Schwierigkeitsgrad der Mineralaufbereitung beeinflussen. Je feiner die Partikelgröße der Nutzmineralien ist, desto feiner muss das Erz gemahlen werden, um die einzelnen Komponenten zu trennen, was zweifellos die Verarbeitungskosten erhöht.

Maßgeschneiderter Verfahrensablauf: Eine unvermeidliche Wahl für die Anpassung an das Erz

Gerade wegen der Erzheterogenität muss sich die Gestaltung der Mineralaufbereitungsabläufe von einem Einheitsansatz verabschieden und sich einer maßgeschneiderten, angepassten Verarbeitung zuwenden. Die Entwicklung eines Verfahrensablaufs ist die primäre und zentrale Aufgabe der Planung einer Mineralaufbereitungsanlage. Sein grundlegendes Gestaltungsprinzip basiert auf detaillierten Untersuchungen zur Mineralaufbereitung und der Bezugnahme auf bewährte Erfahrungen aus ähnlichen Bergwerken.

Mineralaufbereitungsversuche: Der Grundpfeiler der Verfahrensgestaltung Vor der Planung einer Mineralaufbereitungsanlage müssen umfassende Mineralaufbereitungsversuche durchgeführt werden. Systematische Tests vermitteln ein tiefes Verständnis für die Selektivität des Erzes, einschließlich:

Bestimmung der optimalen Mahlfeinheit:

Das Mahlen dient dazu, Nutzmineralien vollständig von Gangmineralien zu trennen. Eine unzureichende Mahlfeinheit kann zum Verlust der Ausbeute einiger Nutzmineralien führen, während übermäßiges Mahlen Energie verschwendet und Schlamm erzeugen kann, der nachfolgende Flotationsvorgänge stört.Auswahl der effektivsten Trennmethode:

Die geeignete Trennmethode wird auf der Grundlage der Unterschiede in den physikalischen und chemischen Eigenschaften der verschiedenen Mineralien im Erz ausgewählt. Beispielsweise kann die Magnetabscheidung für Magnetit verwendet werden; die Flotation wird häufig für Kupfersulfiderze verwendet; und die Schwerkraftabscheidung ist die primäre Methode für Seifengolderze. In vielen Fällen ist eine Kombination aus mehreren Methoden erforderlich, um eine effiziente Trennung zu erreichen.Optimierung des Reagenzsystems und der Verfahrensparameter:

Bei chemischen Trennmethoden wie der Flotation haben die Art des Reagenz, die Dosierung, die Wirkungsdauer und der pH-Wert der Aufschlämmung einen entscheidenden Einfluss auf die Trennleistung. Selbst bei der Verarbeitung desselben Graphiterzes können die erforderliche Reagenzmenge und die Mahlmethode aufgrund von Unterschieden in der Kristallinität und der Flockenform erheblich variieren.Flexibilität und Optimierung in der Verfahrensgestaltung

Ein ausgezeichnetes Mineralaufbereitungsverfahren muss nicht nur technisch machbar und wirtschaftlich sinnvoll sein, sondern auch ein gewisses Maß an Flexibilität aufweisen, um sich an Veränderungen der Erzeigenschaften anzupassen, die während des Produktionsprozesses eines Bergwerks auftreten können. Beispielsweise können Änderungen in der Art des verarbeiteten Erzes Anpassungen der Mahlfeinheit oder des Flotationsprozesses erforderlich machen. Darüber hinaus ist die Optimierung des Mineralaufbereitungsverfahrens mit technologischen Fortschritten und dem Streben nach Kostensenkung und Effizienz ein fortlaufender Prozess. Die Einführung effizienterer Zerkleinerungs- und Mahlanlagen und die Einführung automatisierter Steuerungstechnologien können dazu beitragen, die Effizienz der Mineralaufbereitung zu verbessern und die Betriebskosten zu senken.

Die Gefahren eines „Einheitsansatzes“: Doppelter Verlust an Wirtschaftlichkeit und Ressourcen

Die Nichtbeachtung der spezifischen Eigenschaften des Erzes und die gewaltsame Anwendung eines sogenannten „Einheits-“ oder standardisierten Verfahrens kann schwerwiegende Folgen haben. Schwankungen der Erzqualitätsindikatoren wie Gehalt, Partikelgröße und Verwachsungsmerkmale können direkt zu einer Verschlechterung der Produktionsleistung führen, wenn sich das Mineralaufbereitungsverfahren nicht anpassen kann. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein ungeeignetes Verfahren zu Folgendem führen kann:

Reduzierte Mineralaufbereitungsausbeute:

Große Mengen an wertvollen Metallen gehen aufgrund einer ineffektiven Trennung oder Trennung in den Tailings verloren, was zu einer erheblichen Verschwendung von Ressourcen führt.Verringerter Konzentratgehalt:

Übermäßige Gangmineralien oder schädliche Verunreinigungen im Konzentrat beeinträchtigen die Effizienz nachfolgender Schmelzprozesse und die Qualität des Endprodukts, wodurch die Wettbewerbsfähigkeit des Produkts auf dem Markt verringert wird.Steigende Produktionskosten:

Um Verfahrensfehler auszugleichen, kann ein erhöhter Reagenzverbrauch und Energieverbrauch erforderlich sein, was zu einem deutlichen Anstieg der Produktionskosten führt.