Uchambuzi Kamili wa Mtiririko wa Mchakato wa Uelea wa Madini ya Shaba na Kobalt: Njia Tatu Kuu na Mbinu za Uzalishaji

Shaba na kobalt ni rasilimali muhimu za metali za kimkakati, zinazotumika sana katika betri za nishati mpya, sekta ya anga, kabidi zilizounganishwa, na matumizi ya umeme/elektroniki. Kama mojawapo ya vyanzo vikuu vya kobalt, uboreshaji wa madini ya shaba-kobalt ni muhimu sana kuhakikisha usalama wa usambazaji wa rasilimali za kimkakati za kitaifa. Miongoni mwa mbinu mbalimbali za uboreshaji wa madini ya shaba-kobalt, kuelea Ni mbinu inayotumika sana kutokana na uwezo wake mkubwa wa kubadilika, uwezo mkubwa wa kupitisha, na ufanisi mkubwa wa kutenganisha. Makala hii inachambua kwa mpangilio mtiririko wa michakato ya flotation, teknolojia muhimu, na mbinu za uzalishaji za hivi karibuni kwa madini ya shaba-kobalt, ikitoa rejea muhimu kwa wataalamu wa sekta.

1. Changamoto Kuu katika Ueleaaji wa Madini ya Shaba na Kobalt

Utengano wa madini ya shaba na kobalt kwa njia ya kuelea unakabiliwa na changamoto nyingi, hasa zifuatazo:

Muundo tata wa madini na kiwango cha oksidishaji kinachobadilika sana

Madini ya shaba na kobalt katika madini mchanganyiko ya shaba-kobalt kwa kawaida hupatikana kama sulfidi na oksidi, na viwango vya oksidishaji vinavyobadilika sana. Kwa mfano, madini ya shaba-kobalt ya SICOMINES katika Jamhuri ya Kidemokrasia ya Kongo yana kiwango cha oksidishaji cha takriban 70%, na hivyo kuwa mfano wa madini ya shaba-kobalt yenye oksidishaji kubwa. Madini ya sulfidi ni rahisi kuelea, wakati madini ya oksidi hayana uwezo mkubwa wa kuelea, na hivyo kuhitaji mbinu tofauti za kuelea.

2. Kiwango kikubwa cha lami, kinachoharibu mazingira ya kuelea

Baadhi ya madini mchanganyiko ya shaba na kobalt yana matope yenye kaboni nyingi na matope laini, ambayo hufunika uso wa madini yenye thamani, hutumia kiasi kikubwa cha kemikali za kuelea, na kupunguza sana ufanisi wa mchakato wa kuelea. Madini fulani mchanganyiko ya sulfidi na oksidi ya shaba-kobalt lina hadi 6.63% kaboni, jambo linalofanya iwe vigumu kufikia urejeshaji mzuri kwa jumla kwa kutumia flotation ya kawaida pekee.

3. Ugumu katika utenganishaji wa shaba na kobalt

Madini ya shaba na madini ya kobalt yana uwezo sawa wa kuelea, hivyo kupata utenganisho wao kwa ufanisi ndio changamoto kuu ya mchakato wa kuelea. Madini ya kobalt kwa kawaida yameenea kwa undani, jambo linaloongeza zaidi ugumu wa utenganisho.

2. Njia Tatu Kuu za Uelea kwa Madini ya Shaba na Kobalt

Kutegemea sifa za madini ghafi na malengo ya utenganishaji, michakato ya kuelea madini ya shaba na kobaltu hupangwa hasa katika aina tatu: Utoaji wa chembechembe nzito kwa wingi - Utoaji wa chembechembe nyepesi, Uelea wa kuchagua, na Uelea usio sambamba.

2.1 Uibukaji wa Kiasi Kikubwa wa Shaba-Kobalt – Uibukaji wa Utengano

Hii ndiyo njia ya kuelea inayotumika sana kwa madini ya shaba na kobalt. Dhana kuu ni kwanza kupata mkusanyiko mkubwa wa shaba-kobalt kwa uelea wa jumla, kisha kutengeneza mikusanyiko tofauti ya shaba na kobalt kwa uelea wa utenganishaji.

Mtiririko wa mchakato:

• KusagaMadini yanayotoka moja kwa moja kwenye mgodi yanakandwa na kupelekwa kwenye mashine ya kusaga ya mpira, ukolezi wa kusaga ukidhibitiwa kati ya 50%–55% na unene wa maji yanayotiririka kwa kawaida kati ya 75%–80% yanayopita 0.074 mm.
• Uelea wa wingiPulp huingia kwenye mzunguko wa uelea, kwa kawaida na Uchongaji mmoja, uchukuaji uchafu mara tatu, na usafishaji mara tatu, ikitoa mkusanyiko mkubwa wa shaba-kobalt na mabaki. Virekebishaji huongezwa ili kurekebisha pH ya lami hadi 9–10.
• Kusaga tenaKonsentra ya wingi hutolewa maji katika kizidishaji kisha kusagwa tena katika mashine ya kusaga mpira hadi unene wa kawaida wa 80%–85% unaopita 0.045 mm.
• Utenganishaji wa shaba na kobaltMbali ya ziada iliyosagwa tena huingia katika hatua ya uibukaji wa utenganishaji. Kikandamiza cobalt (kwa mfano, chokaa + kikandamiza mchanganyiko BP32) huongezwa ili kukandamiza madini ya cobalt, na mkusanyaji shaba (kwa mfano, CC98) hutumika kuibua shaba. Uibukaji wa utenganishaji kwa ujumla unahusisha Uchongaji mmoja, usafishaji wa uchafu mara mbili, na usafishaji mara mbili, ikizalisha mkusanyiko wa shaba na mkusanyiko wa kobalt kando kando.

Utendaji wa kawaida:

Kwa kutumia mchakato huu, madini ya sulfidi ya shaba-kobalt yanaweza kuzalisha mkusanyiko wa shaba wenye kiwango cha 29%–35% Cu na 90%–94% ya urejeshaji wa Cu, na mkusanyiko wa kobalt wenye kiwango cha 2%–4% Co na urejeshaji wa 55%–65% Co. Kwa madini ya shaba-kobalt huko Hainan, chini ya hali zilizoboreshwa, njia ya utenganishaji wa uelea-mzigo ilifanikiwa kupata kioevu cha shaba chenye kiwango cha 24.90% Cu na urejeshaji wa 83.83%, na kioevu cha kobalt chenye kiwango cha 1.11% Co na urejeshaji wa 88.28%.

Njia hii ina uwezo mkubwa wa kuzoea na pia inatumika kwa madini duni ya shaba-kobalt yaliyosambazwa sana, lakini ufanisi wa kutenganisha shaba na kobalt kwa kutumia flotation pekee ni mdogo.

2.2 Uelea wa Chaguo

Njia ya kuelea kwa uteuzi inafuata a “Shaba kwanza, kobalt baadaye” mfululizo, ikizalisha madini teule tofauti ya shaba na kobalt.

Mtiririko wa mchakato:

• Katika mazingira ya alkali yenye pH ya takriban 10, chokaa hutumika kupunguza pyrite, na madini ya shaba hufufuliwa kwa kutumia mbinu ya kuongeza reagenti ya “njaa”.
• Tailings za flotation ya shaba kisha hutayarishwa kwa kutumia vichocheo kama sulfate ya shaba ili kuchochea madini ya kobalt, na flotation ya kobalt hufanywa katika mazingira yenye asidi hafifu au yenye asidi kali (pH = 3.2).

Katika madini ghafi ya shaba na kobalt ya Zambia, mtiririko wa uchujaji wa kuchagua wa “upashaji mmoja wa awali, ukusanyaji mmoja, usafishaji mitatu” kwa ajili ya shaba, ukifuatiwa na “upashaji mmoja wa awali, ukusanyaji mmoja, usafishaji mbili” kwa cobalt kutoka kwenye mabaki ya shaba, ilizalisha mkusanyiko wa shaba wenye daraja la 31.76% Cu na urejeshaji wa 94.03%, na mkusanyiko wa cobalt wenye daraja la 3.25% Co na urejeshaji wa 55.29%.

2.3 Uelea usiofuata mpangilio (Sulfidi Kwanza, Oksidi Baadaye)

Kwa Madini mchanganyiko ya shaba na kobalt yenye sulfidi na oksidi zote mbili, uelea usio sambamba (pia unaoitwa “sulfidi kwanza, oksidi baadaye”) kwa sasa ndio njia bora zaidi kiufundi.

Mtiririko wa mchakato:

• Hatua ya 1 – Uelea wa sulfidi: Sulfidi za shaba-kobalt zinazoweza kuelea kwa urahisi zaidi huelezwa kwanza. Katika uelea wa sulfidi, CMC (karboksimetil selulosi) mara nyingi hutumika kama kizuia kuelea, huku MB na Mac-12 zikitumika kama wakusanyaji.
• Hatua ya 2 – Uelea wa oksidi na sulfidiMetali za thamani katika mabaki ya kusafisha sulfidi ziko hasa katika muundo wa oksidi. A Kichafu cha salfa (kwa mfano, hidrosulfidi ya sodiamu NaHS au sulfidi ya sodiamu Na₂S) huongezwa ili kusulfidi madini ya oksidi ya shaba-kobalt, na kubadilisha uso wao kuwa katika hali ya sulfidi kabla ya uelea.

Utendaji wa kawaida:

Kwa madini mchanganyiko ya sulfidi na oksidi ya shaba-kobalt (2.63% Cu, 0.04% Co, 6.63% C), baada ya kuondoa slime ya kaboni kabla ya flotation na kisha flotation isiyo sambamba, kilipatikana mkusanyiko wa shaba-kobalt wenye daraja la 21.12% Cu na urejeshaji mkubwa wa 88.55% Cu. Utafiti unaonyesha kwamba sodiamu haidrosulfidi (NaHS) ni bora zaidi kuliko sodiamu sulfidi (Na₂S) kwa ajili ya uelea wa sulfidi wa madini ya oksidi ya shaba na kobalt.

Kwa madini ya shaba-kobalt katika DRC (1.70% Cu, 0.70% Co, kiwango cha oksidishaji cha Cu 35%–40%), mchakato wa flotation wa hatua mbili (sulfidi kwanza, oksidi baadaye) ulizalisha mkusanyiko wa sulfidi wenye kiwango cha 21.91% Cu na 7.70% Co (urejeshaji wa Cu 71.96%, urejeshaji wa Co 66.17%) na mkusanyiko wa oksidi wenye viwango vya 20.42% Cu na 18.10% Co (urejeshaji wa Cu 11.60%, urejeshaji wa Co 15.29%). Jumla ya urejeshaji wa Cu kutoka hatua hizo mbili ilikuwa 83.56%, na jumla ya urejeshaji wa Co ilikuwa 81.46%.

Maendeleo ya hivi karibuni:

Huagang Mining, kwa ushirikiano na Chuo Kikuu cha Central South na Taasisi ya Utafiti ya Madini Yasiyo ya Chuma ya Hunan, imefanikiwa kuendeleza uvumbuzi mpya Kikusanyaji uliounganishwa kwa asidi ya amini-hidroksamiki na xanthate hasa kwa madini ya oksidi ya shaba-kobalt, na kwa ubunifu ilipendekeza a “Uelea usio sambamba wa ”sulfidi kwanza, oksidi baadaye" mchakato. Teknolojia hii imetumika viwandani katika mgodi wa shaba na kobalt wa SICOMINES, ikifikisha urejeshaji wa shaba kwa njia ya flotation wa 86%, pamoja na maboresho ya 12% na 20% kwa urejeshaji wa shaba na kobalt mtawalia ikilinganishwa na rasilimali zinazofanana. Mradi huu ulitunukiwa Tuzo ya Pili ya Maendeleo ya Kitaifa ya Sayansi na Teknolojia mwaka 2024.

3. Mfumo wa Rejenti ya Kuelea

Mfumo wa kemikali kwa ajili ya uelea wa madini ya shaba na kobalt hutofautiana kulingana na aina ya madini na hasa unajumuisha makundi yafuatayo:

3.1 Virekebishi

Nimbu kijani ni kirekebishaji cha pH kinachotumika sana na kichocheo cha kushusha pH, kawaida kimepimwa kwa gramu 400–1000 kwa tani, ili kurekebisha pH ya laini hadi kiwango cha alkali. Kwa madini yenye slime yenye kaboni, marekebishaji maalum kama vile BK-530 inaweza kutumika kumenywa vitu vyenye kaboni.

3.2 Vichocheo vya sulfidi (kwa madini ya oksidi)

Ufunguo wa flotation ya oksidi ya shaba-kobalt ni Uelea wa sulfidi. Vichafuzi vya sulfidi vinavyotumika sana ni:

• Hidrojenisulfidi ya sodiamu (NaHS): uteuzi mzuri, huboresha uteuzi wa flotation ya shaba-kobalt kutoka kwa madini yasiyotakikana.
• Sodiamu sulfidi (Na₂S): hutumika sana, lakini si chaguo-binafsi sana.
• Vichafuzi vya pamojaMchanganyiko wa sodiamu haidrosulfidi na amoniumu sulfidi (uwiano wa 1:1) unaweza kutoa athari za pamoja na kuboresha utendaji wa kuelea.

3.3 Wakusanyaji

• Ufufuaji wa sulfidi: kwa kawaida butili xantheti, isopropili xantati (40–80 g/t), MB na Mac-12, na kadhalika.
• Ueleaaji wa oksidi: mpango mchanganyiko wa vichocheo unaotumia butili xantheti na Mkusanyaji msaidizi MC-07 inaweza kutumika. Mpya Kikusanyaji uliounganishwa kwa asidi ya amini-hidroksamiki na xanthate inaonyesha utendaji bora katika ueleaaji wa oksidi ya shaba-kobalt.
• Utenganishaji wa shaba na kobalt: mkusanyaji wa shaba CC98 hutumika sana (10–20 g/t).

3.4 Vipunguza mhemko

• Vipunguza kasi vya kobalt: wakati wa utenganishaji wa shaba na kobalt, a chokaa + BP32 Kichanganyaji kinachopunguza kutumika kupunguza madini ya kobalt.
• Vizito vya gangue: siliketi ya sodiamu na CMC mara nyingi hutumika kama dawa za kulemea mfumo zinazochanganywa.
• Vizito vya kaboni: BK-530 Hupunguza kwa ufanisi kiasi cha kaboni.

3.5 Vipashaji

Mafuta ya mwaloni (pia huitwa mafuta ya 2#) hutumika sana, kwa kawaida kwa gramu 20–30 kwa tani.

4. Mchakato Mchanganyiko wa Utoaji kwa Kupaa na Sumaku

Wakati madini ya shaba-kobaltiki yana mineralogia tata na flotation pekee haiwezi kurejesha kobaltiki kwa ufanisi, utenganishaji wa sumaku unaweza kuunganishwa kwa ajili ya urejeshaji zaidi. Kobaltiki ina sumaku hafifu, na hivyo kufanya hii ifae kwa madini ya oksidi yenye madini ya sumaku kwa kiasi kikubwa.

Mtiririko wa mchakato: Tailings za flotation zinarejeshwa kusagwa na kupelekwa kwenye kichujio cha sumaku cha nguvu kubwa kwa ajili ya uchujaji wa awali → usafishaji → kusagwa tena → uchujaji wa sumaku wa nguvu ndogo, hatimaye zikitoa mkusanyiko wa sumaku.

Kesi ya matumizi: Huagang Mining “ufufuaji wa mfululizo + utenganishaji wa sumaku wa kiwango cha juu” Teknolojia hii imeorodheshwa katika katalogi ya teknolojia za hali ya juu zinazotumika ya Wizara ya Maliasili. Inafaa kwa uchakataji wa madini ngumu ya shaba-kobalt yenye viwango vya juu vya oksidishaji, ikiboresha kwa ufanisi urejeshaji wa jumla wa shaba na kobalt huku ikipunguza kwa kiasi kikubwa gharama za uzalishaji.

Katika eneo la uchimbaji la SCM nchini Jamhuri ya Kidemokrasia ya Kongo, madini ya shaba-kobalt ya kiwango cha chini na oksidi kubwa, kwa kutumia mchakato mchanganyiko wa ufutaji na utenganishaji wa sumaku, ilifanikiwa kupata urejeshaji kamili wa shaba (ikiwa ni pamoja na mkusanyiko wa sulfidi, mkusanyiko wa oksidi, mkusanyiko wa kobalt kwa flotation na mkusanyiko wa kobalt kwa magnetic) wa 85.17% na jumla ya urejeshaji wa kobalt wa 46.96%.

5. Mchakato Mchanganyiko wa Uboreshaji na Uchimbaji Madini

Kwa madini sugu ya shaba-kobalt yenye viwango vya juu vya oksidishaji, muunganiko mkubwa, uundaji mkali wa tope, au yaliyomo ya juu ya Ca/Mg, a mchakato mchanganyiko wa uchimbaji madini na metallurgy inaweza kupitishwa. Dhana ni Uelea kwa ajili ya mkusanyiko wa awali na utupaji wa taka, kisha kufyonza.. Hatua ya kabla ya kuelea huondoa mabaki yanayotumia asidi, ikipunguza matumizi ya asidi katika uchujaji wa mtikisiko unaofuata huku ikitoa mkusanyiko wa kuelea wenye viwango vya juu vya shaba na kobalt. Mchakato huu unafaa kwa madini ya oksidi ya shaba-kobalt yenye kiwango cha chini na matumizi makubwa ya asidi, na hupunguza kwa ufanisi gharama za uzalishaji wa kobalt.

6. Maendeleo ya Hivi Karibuni ya Utafiti na Mwelekeo wa Baadaye

6.1 Maendeleo ya Wakusanyaji Wapya

• Mkusanyaji anioni RSKwa madini ya shaba-kobalt yenye slimi nyingi, kutumia RS kuimarisha uelea kunaweza kuboresha sana utendaji wa utenganishaji.
• Mkusanyaji msaidizi MC-07: inapochanganywa na butyl xanthate, hupunguza matumizi ya reagenti huku ikiongeza urejeshaji.

6.2 Matumizi ya Vichafuzi vya Pamoja

Mchanganyiko wa sodiamu haidrosulfidi na amoniumu sulfidi (1:1) inaweza kutoa athari za ushirikiano, ikiboresha utendaji wa uelea wa sulphidisation wa madini ya oksidi ya shaba-kobalt.

6.3 Uchakataji Upya wa Mabaki ya Uelea

Kwa mabaki ya flotation yanayobeba bado madini ya shaba yasiyoyeyuka, mchanganyiko wa mbinu za mvuto, sumaku, na flotation unaweza kutumika kwa matibabu upya.

6.4 Udhibiti Mahiri

Zhejiang Huayou Cobalt imewasilisha hati miliki ya “mbinu na mfumo wa kudhibiti mchakato wa kuelea madini ya shaba na kobalt”, ikipata udhibiti sahihi wa kuongeza kemikali za kuelea ili kuboresha usahihi wa vigezo vya mchakato.

Uteuzi wa mtiririko wa mchakato wa kuelea kwa madini ya shaba na kobalt unapaswa Imeundwa kulingana na sifa za madini. Kwa madini ghafi yenye sulphidi nyingi, mchakato wa uibukaji na utenganishaji kwa wingi ni chaguo lililo kukomaa na la kuaminika; kwa madini yenye oksidi nyingi, Uelea usiofuata mpangilio (sulfidi kwanza, oksidi baadaye) ndiyo njia yenye ufanisi zaidi; kwa madini tata, Utoaji kwa kutumia sumaku au Mchakato mchanganyiko wa uchimbaji madini na metallurgy ni njia madhubuti za kuboresha uponyaji kwa ujumla.

Kwa kuibuka endelevu kwa wakusanyaji wapya, vichafuzi vya sulphidi vilivyochanganywa, na kukuza teknolojia bunifu kama “flotation ya mfululizo + utenganishaji wa sumaku wenye nguvu kubwa”, teknolojia ya flotation ya shaba-kobalt inaelekea Ufanisi wa juu zaidi, udhibiti werevu, na uendeshaji rafiki zaidi kwa mazingira. Maendeleo haya ya kiteknolojia yatatoa msaada thabiti kwa maendeleo na matumizi yenye ufanisi ya madini tata, magumu kuyeyusha katika mkanda mkubwa zaidi duniani wa metallojeni ya shaba na kobalt.