Wat is een mineraalconcentraat? Cijfers, methoden en hoe producenten het maken

Op dezelfde ochtend verlaten twee vrachtwagens de poort van een kopermijn. De eerste vervoert 40 ton run-of-mine erts waaruit ongeveer 0,5% koper blijkt. De tweede bevat ongeveer 2 ton donker, vochtig, fijngemalen koperconcentraat dat 26% koper bevat. De eerste lading wordt op de voorraad gestort en wacht op verwerking; de tweede gaat rechtstreeks in een afgesloten container en begint aan zijn reis naar een smelterij. Alles wat deze twee ladingen scheidt, is de zaak van ertsbehandeling, en de tweede lading zelf is wat de industrie een mineralenconcentraat noemt.

Het korte antwoord: een mineralenconcentraat is het verrijkte product van de verwerking van mineralen – een kleine, dichte fractie van het gedolven materiaal waarin waardevolle mineralen zijn gescheiden van afvalgesteente en opgewaardeerd tot een kwaliteit waar smelterijen en chemische fabrieken voor willen betalen. Het bevindt zich tussen de mijn en de smelterij: geen ruw erts, geen geraffineerd metaal, maar een tussenproduct met zijn eigen prijsformules, kwaliteitsspecificaties, bemonsteringsregels en transportvoorschriften.

Wat is precies een mineralenconcentraat?

Een ertsconcentraat – ook wel gekleed erts genoemd – is het product van ertsbewerkingsactiviteiten, de fase van de mijnbouw waarin waardevolle metaalhoudende mineralen worden gescheiden van afvalgesteente voordat er sprake is van smelten of chemische extractie. Het ruwe erts wordt fijngemalen in maalapparatuur en vervolgens door scheidingsmachines geleid die de deeltjes selecteren die het waardevolle mineraal bevatten. Wat de plant als concentraat verlaat, is meestal een fijn poeder of een dikke slurry – zwart, grijs, groen of bleekgeel, afhankelijk van het mineraal – met een metaalgehalte dat vele malen hoger is dan dat van het erts waar het vandaan komt.

Cijfers maken het idee concreet. Als een kopererts 0,5% koper bevat en de fabriek 25% koperconcentraat levert, is het kopergehalte vijftigvoudig opgewaardeerd. Er is niets chemisch gewonnen en er is geen nieuw metaal ontstaan. De plant heeft simpelweg het kleine deel van de deeltjes die rijk zijn aan chalcopyriet en andere kopermineralen verzameld, en al het andere als residuen afgewezen. Concentratie is fysiek sorteren, gedaan op enorme schaal en binnen nauwe toleranties.

Het woord verschijnt ook in een tweede betekenis die het onderscheiden waard is. Bij exploratie worden in het veld "zware mineraalconcentraten" geproduceerd door stroomsedimenten te pannen of op de tafel te leggen, zodat een paar korrels indicatormineralen onder een microscoop kunnen worden bestudeerd om een ​​afzetting terug te traceren naar de bron. Het principe is hetzelfde – fysieke verbetering – maar het doel en de schaal zijn totaal verschillend. Dit artikel gaat over plantenconcentraten: het bulkproduct dat mijnen verkopen en stroomafwaartse fabrieken kopen, per scheepslading vervoeren en per container inspecteren.

Van run-of-mine-erts tot verzendbaar concentraat: de driefasige keten

Elke concentrator, of deze nu 500 ton of 30.000 ton erts per dag verwerkt, volgt dezelfde logica: bevrijd de mineralen, scheid ze en ontwater het resultaat. De machines verschillen afhankelijk van het gewonnen mineraal, maar de volgorde verandert vrijwel nooit.

Bevrijding: waarom malen altijd op de eerste plaats komt

Een waardevol mineraal kan alleen worden teruggewonnen als het eerst als afzonderlijk deeltje bestaat. In gedolven erts kunnen chalcopyrietkorrels een fractie van een millimeter groot zijn, opgesloten in kwarts of carbonaat. Door verbrijzeling wordt de rots in hanteerbare stukken gebroken; het malen voltooit het werk, waarbij het erts in een molen met stalen kogels wordt rondgedraaid totdat de verbindingen tussen mineraal en ganggesteente fysiek zijn verbroken. Als ze te weinig worden gemalen, ontvangen de scheidingsmachines composietdeeltjes die ze niet schoon kunnen sorteren, waardoor metaal in de residuen lekt. Als je het te veel maalt, maak je ultrafijn slijm dat verkeerd in het schuim terechtkomt en het product verdunt. De doelmaling – vaak aangehaald als “80% overschrijdt 75 micron” voor veel basismetaalertsen – is een van de meest consequente cijfers in de fabriek, en wordt vastgesteld door laboratoriumtests, niet naar analogie met de naastgelegen mijn.

Kogelmolen van nat roostertype De natte roosterkogelmolen bestaat uit het toevoergedeelte, het afvoergedeelte, het roterende gedeelte, het transmissiegedeelte (reductiemiddel, klein transmissietandwiel, motor, elektronische besturing ... Bekijk Product →

Scheiding: eerst flotatie, met ondersteuning door zwaartekracht en magnetisme

Schuimflotatie is het werkpaard van concentratie voor basismetalen, lithiummineralen en fosfaatgesteente. De gemalen pulp wordt geconditioneerd met zorgvuldig gedoseerde reagentia en vervolgens geschud in flotatiemachines die lucht verspreiden als miljoenen fijne belletjes. Collectorchemicaliën maken de waardevolle minerale oppervlakken waterafstotend, zodat deze deeltjes zich aan belletjes hechten en als concentraat met het schuim over de cellip rijden, terwijl waterminnend ganggesteente zinkt en zich als residuen rapporteert. In complexe ertsen pellen sequentiële circuits mineralen van elkaar af: lood weg van zink, koper weg van molybdeen, sfaleriet weg van pyriet. Waar de dichtheidsverschillen groot zijn (ijzererts, tin, wolfraam) kan de zwaartekrachtconcentratie leidend zijn in het stroomschema; waar mineralen reageren op een magnetisch veld, neemt magnetische scheiding het over; en waar het product oplosbaar is, vervangt het uitlogen in geagiteerde tanks het fysieke sorteren geheel.

XCF / KYF-type flotatiemachine XCFII- en KYFII-type flotatiemachine zouden een gecombineerde configuratie kunnen hebben waarin het XCFII-type fungeert als de zuigtank en het KYF II-type als de gelijkstroom t... Bekijk Product →

Ontwateren: schuim omzetten in vracht

Het flotatieconcentraat verlaat de cellen als een schuim dat nauwelijks 25-35% vaste stoffen bevat – veel te waterig om in het ruim van een schip te laden. Verdikkingsmiddelen bezinken de vaste stoffen onder invloed van de zwaartekracht en voeren helder overloopwater terug naar de kop van de installatie, een lus die enorm belangrijk is in dorre mijnbouwgebieden waar elke kubieke meter water wordt begroot en hergebruikt. De dichte onderstroom wordt vervolgens gefilterd of in geroerde opslagtanks gehouden voordat de definitieve ontwatering plaatsvindt. Het commerciële doel is een transporteerbaar product: veel koper- en zinkconcentraten worden verzonden met een vochtgehalte van ongeveer 8-10%, nat genoeg om stofverlies tijdens de behandeling te voorkomen, en droog genoeg om binnen de transporteerbare vochtlimiet te blijven die het vloeibaar maken van lading op zee voorkomt.

Centrale rijconcentrator De structuur van een efficiënte concentrator is vergelijkbaar met die van een centraal aandrijvende concentrator. Het belangrijkste kenmerk is dat het een bepaalde hoeveelheid vlokmiddelen toevoegt aan de... Bekijk Product →

Wat de cijfers eigenlijk betekenen

Concentraatkwaliteiten zijn geen willekeurige marketingdoelen; ze worden begrensd door mineralogie en gevormd door wat de stroomafwaartse fabriek economisch kan verwerken. Een chalcopyrietconcentraat kan zelfs in theorie niet meer dan ongeveer 34,6% koper bevatten, omdat dat het kopergehalte van het zuivere mineraal is. Sphaleriet komt uit op bijna 67% zink. Planten streven daarom naar een realistisch niveauvenster en verdedigen dit vervolgens door meegevoerd gangslijm af te wijzen en strafelementen uit het schuim te houden.

Helling en herstel worden bij de heup met elkaar verbonden via een trade-off curve. Duw de schonere cellen nog twee punten hoger en je geeft meestal het herstel op, omdat het mechanisme dat gangsteen afstoot ook fijne, waardevolle deeltjes begint uit te werpen. Het bedienen van een concentrator is grotendeels de discipline van het vinden van het punt op de curve waar de opbrengst per ton erts – soort, maal herstel, maal de prijsformule – het hoogst is, en dat punt dan vasthouden terwijl het ertslichaam onder je verandert. Dit is de reden waarom een installatie die er bij de inbedrijfstelling briljant uitzag, in middelmatigheid kan afglijden zonder dat iemand ook maar een sleutel aanraakt.

Gemeenschappelijke concentraten en waar ze allemaal naartoe gaan

Koperconcentraat is de meest verhandelde van de familie. Smelters kopen het onder voorwaarden die betalen voor het aanwezige koper minus behandelings- en raffinagekosten, en zetten het vervolgens door flash- of badsmelten om in blisterkoper en ten slotte in kathode. Omdat de smeltcapaciteit geconcentreerd is in een handvol regio's, kan een koperconcentraat verder reizen dan vrijwel elk ander mijnbouwproduct in de reguliere handel.

Lood- en zinkconcentraten verlaten meestal dezelfde mijn, omdat galena en sphaleriet samen groeien in dezelfde ertslichamen. Differentiële flotatie splitst ze in twee afzonderlijke verkoopbare stromen, en de specificaties zijn meedogenloos: zink in het loodconcentraat, of lood in het zinkconcentraat, wordt zwaar bestraft omdat elk de smeltroute van de ander vervuilt.

Concentraat van ijzererts , opgewaardeerd door magnetische scheiding uit gestreepte ijzerformaties of teruggewonnen uit de opwerking van residuen, voedt pelletiseerinstallaties en hoogovens. Hier ligt het concentraat vaak dicht bij een eindproduct en niet bij een tussenproduct, en de prijs weerspiegelt het ijzergehalte minus onzuiverheden zoals silica, fosfor en aluminiumoxide.

Lithium-mineraalconcentraten – spodumeen met ongeveer 6% Li2O, of lepidolietconcentraten uit door mica gehoste afzettingen – worden verkocht aan conversiefabrieken die ze roosteren en uitlogen tot lithiumcarbonaat en hydroxide. De groei van de batterijproductie heeft van wat ooit een nicheproduct op de keramische markt was, een van de snelst evoluerende concentraathandels van het afgelopen decennium gemaakt.

Kalium- en fosfaatconcentraten zijn de kunstmesttak. Bij potasactiviteiten worden sylvinieterts of van pekel afgeleide zouten opgewaardeerd tot producten met 95% KCl en hoger; fosfaatgesteente wordt opgewaardeerd tot handelskwaliteiten van 28-34% P2O5 die zwavelzuurfabrieken economisch kunnen aanvallen. Zoutmeerprojecten die pekelextractie koppelen aan flotatie-, roer- en indikkingsapparatuur bevinden zich precies op dit kruispunt en daarom domineren ze de projectlijsten van apparatuurbouwers die zowel mijnbouw als chemische verwerking bedienen.

De economie: waarom mijnen concentraat verschepen, geen erts

De logica is puur rekenkundig. Vracht, smelten en raffineren worden allemaal aangerekend per ton verwerkt materiaal. Elke ton kwarts die naar de smelterij gaat, betaalt een transportrekening, absorbeert ovenenergie en verlaat de fabriek als slak. Er bestaat concentratie zodat de klant betaalt voor metaal, niet voor steen.

Die vijftigvoudige reductie is de reden waarom een mijn de bouw van een volledige concentrator kan rechtvaardigen: de waardedichtheid van het product stijgt naar een niveau waarop transport, havenafhandeling en scheepvaart betaalbaar worden, en de smelterij een voeding krijgt waarmee hij efficiënt kan smelten. Een oven gevuld met 25% koperconcentraat produceert een fractie van de slakken en verbruikt een fractie van de energie per ton koper vergeleken met ruw erts. De economie van geen van beide partijen werkt aan materiaal dat in de mijn is terechtgekomen; concentratie is de stap die een laagwaardig geologisch verschijnsel omzet in een rendabel mijnbouwproject.

Betaling volgt dezelfde logica. De koper betaalt voor het ingesloten metaal tegen genoteerde marktprijzen, trekt de behandelings- en raffinagekosten af, past vochtaftrek toe zodat niemand water als metaal verzendt, en heft boetes op wanneer onzuiverheidselementen de overeengekomen plafonds overschrijden. Elk van deze factuurregels is terug te voeren op een nummer dat de concentrator dag na dag controleert.

Wat kopers specificeren: de kwaliteitsparameters van een concentraat

Voordat een zending wordt geboekt, komen producent en koper een specificatieblad overeen. Het geteste cijfer bepaalt de nominale waarde, maar de overige parameters bepalen of de lading soepel bezinkt of aftrek, overliggeld en ruzie lokt. De meeste geschillen in de concentraathandel gaan niet over de vraag of het metaal aanwezig is, maar over vocht, onzuiverheden en hoe de monsters zijn genomen.

Twee daarvan verdienen nadruk. Vocht is de stille variabele: elk onnodig punt water wordt twee keer betaald, één keer in de vracht en één keer in de metaalaftrek die het verdunt. Strafelementen zijn intussen geologische erfenis: als het ertslichaam arseen bevat, moet het stroomschema vanaf de allereerste testcampagne plannen maken voor de afwijzing ervan, omdat geen enkele slimme marketing het uit een voltooid concentraat kan verwijderen.

Waar de productie van concentraat meestal fout gaat

Kwaliteitsclaims, vochtconflicten en tegenvallende terugvorderingen hebben zelden exotische oorzaken. Bij bedrijfsbeoordelingen komt steeds hetzelfde handjevol mislukkingen terug, en voor elke mislukking geldt een praktische tegenmaatregel.

1. Onderslijpen. Grove composietdeeltjes drijven slecht en slepen gangsteen mee in het concentraat of duwen metaal in de residuen. De oplossing bestaat uit eerlijk maalbaarheidstestwerk en de discipline om de beoogde maling vast te houden wanneer de doorvoerdruk toeneemt.
2. Overmatig malen en slijm. Ultrafijne deeltjes bereiken het schuim door meesleuren in plaats van echte hechting, waardoor de kwaliteit van het schuim wordt verdund en de bezinking in de verdikkingsmiddelen wordt vertraagd. Ontslijmingsfasen en correcte classifier-cutpoints beperken de schade.
3. Ertsvariabiliteit. Hoofdkwaliteit en mineralogie veranderen naarmate de mijnbouw door de afzetting vordert, en een reagensschema dat vorige maand werd aangepast, zorgt deze maand voor overdoses. De snelle doorlooptijd van de assays en het periodiek opnieuw testen van het reagensregime houden het circuit eerlijk.
4. Reagenscontrole. Collector- en opschuimdoseringen bepalen tegelijkertijd de kwaliteit en het herstel. Handmatig doseren tegen een driftig voer is een stil, continu winstlek dat niemand tijdens een enkele dienst opmerkt.
5. Onderstroom van dunne verdikkingsmiddel. Elk punt van ontbrekende onderstroomdichtheid is water waarvoor u betaalt om te filteren, en dat u vervolgens opnieuw als vracht betaalt. De onderstroomdichtheid hoort thuis in het dagelijkse productierapport en niet in een bedieningshandleiding.
6. Verontreiniging bij het hanteren. Gemengde belading, vuile containers en ongevoerde voorraden introduceren vreemd materiaal dat in de analyse van de koper voorkomt in plaats van in de uwe – en de boeteclausule is nog steeds van toepassing.

Geen van deze mislukkingen is mysterieus. Ze worden allemaal vroeg gevangen door routinematige bemonstering van de drie stromen die er toe doen – voer, krachtvoer en residuen – en door kwaliteit en vocht te behandelen als gecontroleerde parameters in plaats van als uitkomsten die je in de haven ontdekt.

De apparatuurketen achter een schoon concentraat

Elke fase van de keten heeft betrekking op een specifieke machineklasse, en de interfaces tussen de fasen zijn net zo belangrijk als de machines zelf. Een molen die op de verkeerde maat maalt, kan niet worden gered door briljante flotatie; een flotatiegedeelte dat een prachtig schuim produceert, kan nog steeds ongedaan worden gemaakt door een te klein verdikkingsmiddel dat nat concentraat verzendt.

Malen legt de basis, en kogelmolens van het natte roostertype die in een gesloten circuit met classificatie draaien, blijven het standaardantwoord voor deze taak, juist omdat een roosterafvoer een stabiel pulpniveau en een voorspelbare productgrootte bevat. Tussen malen en scheiden worden conditionering en opslag afgehandeld door mengtanks: slurry- en reagenstanks in verschillende configuraties, inclusief hoge concentratie en verhoogde ontwerpen voor zware taken. De scheidingsfase zelf leeft of sterft door de flotatiemachines: zelfaanzuigende en geforceerde luchtcelontwerpen zijn elk geschikt voor specifieke deeltjesgroottes en taken, en grote cellen vervoeren de doorvoer op concentratoren met grote volumes, waar energie per ton de winstgevendheid bepaalt. Het ontwateren berust op indikkingsapparatuur, waarbij de centrale aandrijfconcentrator het verdunde schuim in een dichte, transporteerbare onderstroom bezinkt, terwijl helder water naar de kop van de installatie wordt teruggevoerd.

Het selecteren uit deze machines is een ontwerpoefening waarvan de consequenties in tientallen jaren worden gemeten: het celvolume, de roerintensiteit en het verdikkingsmiddeloppervlak houden allemaal de kapitaal- en bedrijfskosten vast voor de levensduur van de mijn. De selectieprincipes voor concentratieapparatuur verdienen daarom dezelfde nauwkeurigheid als de stroomschema-chemie, en een koper die de ontwateringscapaciteit vroeg op druk test, vermijdt meestal later de duurste klasse van retrofits.

Een werkend voorbeeld: lepidoliet-lithiumconcentraat

Lepidoliet, een lithiumhoudend mica, laat zien hoe een concentraatspecificatie een heel project vorm kan geven. In tegenstelling tot spodumeen is lepidoliet fijnkorrelig en chemisch complex, dus het produceren van een consistent lithiumconcentraat vereist een strikte controle van de maalfijnheid, het ontslijmen en het flotatiereagensregime - elke fase van de hierboven beschreven keten, uitgevoerd binnen nauwe toleranties.

Ons technische team heeft een verwerkingsproject voor lepidolietmineralen van 3.000 ton per dag opgeleverd in Zimbabwe, waarbij het breken en malen, flotatie en ontwatering als één enkele trein werden ontworpen om een ​​concentraatstroom op te leveren die bestemd was voor de conversie van lithium. Dit soort projecten zijn het praktische antwoord op de vraag in de titel: het concentraat is geen bijproduct dat aan het einde van het stroomschema verschijnt – het is het product waarvoor de hele mijn bestaat, en elke beslissing verderop in de keten wordt beoordeeld op basis van wat het doet met het eindcijfer en het herstel. De 3.000 t/d Zimbabwaanse lepidolietmineraalverwerkingsproject Op deze pagina leest u hoe de apparatuurselectie precies voor dat doel is samengesteld.

Veelgestelde vragen over mineraalconcentraten

Een concentratiecircuit plannen: wat u eerst moet regelen

Als u een afzetting evalueert, een bestaande fabriek uitbreidt of een verouderde concentrator herbouwt, verdienen er vier beslissingen die moeten worden genomen voordat de prijs van apparatuur wordt bepaald: de vrijgavegrootte die uw erts feitelijk nodig heeft, gebaseerd op testwerk in plaats van op analogie; de scheidingsroute die aansluit bij jouw mineralogie; het herstelpunt dat uw kopersprijsformule feitelijk beloont; en het ontwateringsdoel waarmee uw logistieke keten kan leven. Elke andere keuze in de fabriek bestaat om die vier nummers te dienen.

Wij vervaardigen de apparatuurketen achter deze cijfers – kogelmolens van het natte roostertype, flotatiemachines van kleine zelfaanzuigende eenheden tot grote geforceerde luchtcellen, mengtanks met hoge concentratie, centraal aandrijvende verdikkingsmiddelen en mechanisch geroerde uitloogtanks – en leveren deze binnen complete EPC-projecten voor de verwerking van mineralen, van stroomschema-ontwerp tot installatie en inbedrijfstelling. De productie vindt plaats onder een ISO9001:2008-kwaliteitsmanagementsysteem, ondersteund door ongeveer 200 sets productie- en testapparatuur en een jaarlijkse productie van metaalconstructies van meer dan 25.000 ton. Als u een second opinion wilt over een stroomschema, een concentraatspecificatie of de dimensionering van een verdikkingsmiddel, bekijken onze ingenieurs graag uw ertsgegevens en vertellen ze u duidelijk wat de cijfers toestaan.