Antimon cevherinin zenginleştirilmesi nasıl yapılır?

Antimon cevheri için zenginleştirme yöntemi, yalnızca cevher türü, mineral bileşimi, mineral yapısı ve dağılım özellikleri gibi temel fiziksel ve kimyasal özelliklere göre değil, aynı zamanda değerli bileşenlerin içeriği, antimon metalurji teknolojisi gerekliliklerine uyum ve nihai ekonomik faydalar da göz önünde bulundurularak seçilmelidir. Antimon cevheri için zenginleştirme yöntemleri arasında elle ayırma, yerçekimi konsantrasyonu, ağır ortam ayrıştırması, flotasyon vb. yer almaktadır.

Tablo 5-10: Antimon konsantresinin kalite standardı Birim: %

(1) Elle ayıklama

Elle ayırma işlemi, antimon içeren mineraller ile gang arasındaki renk, parlaklık ve şekil farklılıklarından yararlanır. Bu yöntem ilkel olmasına ve yüksek iş gücü gerektirmesine rağmen, antimon cevherinin zenginleştirilmesi açısından hâlâ özel bir öneme sahiptir. Bunun nedeni, antimon minerallerinin genellikle iri tek kristaller veya kütle halindeki agregalar şeklinde bulunmasıdır. Elle ayırma, genellikle antimon izabe tesislerindeki dikey kavurma fırınlarının teknik gereksinimlerine uygun yüksek kaliteli topak halindeki antimon konsantresi elde edilmesini sağlar. Elle ayırma, zenginleştirme üretim maliyetlerini ve enerji tüketimini azaltabilir ve bu nedenle yaygın olarak kullanılmaktadır.

El ile ayıklama yoluyla üretilen ve sadece %7%“den fazla antimon içeren topak halindeki antimon konsantresi, antimon trioksit üretimi amacıyla buharlaştırma kavurma işlemi için dikey kavurma fırınlarına doğrudan beslenebilir. Elle ayıklama yoluyla elde edilen ve 45%”den fazla antimon içeren sülfür antimon topak konsantresi, mühimmat üretiminde kullanılan likidasyon yöntemi ile saf antimon trisülfür (yaygın olarak "ham antimon" olarak bilinir) üretmek için kullanılabilir. Yüksek kaliteli topak antimon konsantresini ayırmanın yanı sıra, elle ayıklama işlemi aynı zamanda besleme kalitesini artırmak için büyük miktarda atık kayayı doğrudan eleyebilir.

Elle ayıklama için uygun cevher tanecik boyutu genellikle 28 ile 150 mm arasındadır. Antimon zenginleştirme tesislerinin çoğu kaba aralıklı elle ayıklama yöntemini kullanırken, Xikuangshan’ın Kuzey Zenginleştirme Tesisi gibi sadece birkaç tesis, sınıflandırma işleminden sonra dar aralıklı elle ayıklama yöntemini kullanmaktadır. Ham cevher genellikle kil içerdiğinden, el ile ayırma öncesinde yıkama genellikle vazgeçilmez bir hazırlık işlemidir. El ile ayırma öncesinde ham cevherin yıkanması, yıkama yapılmadan yapılan el ile ayırmaya kıyasla daha iyi sonuçlar verir.

Elle ayırma işlemi genellikle konsantratördeki elle ayırma bantlarında gerçekleştirilir; ancak birçok antimon madeninde yeraltında veya maden girişinde de yapılır.

(2) Yerçekimi konsantrasyonu

Yerçekimi konsantrasyonu, antimon minerallerinin yoğun ve iri taneli olması nedeniyle çoğu antimon konsantratörü için uygundur; bu özellikleri sayesinde yerçekimi yöntemleriyle gangdan kolayca ayrılabilirler. Bunlar arasında: stibnitin yoğunluğu 4,62 g/cm³ iken, gangın yoğunluğu 2,6 ile 2,65 g/cm³ arasında değişmektedir. Eşit çökelme oranı 2,19–2,26 olup, bu da onu kolayca ayrılabilir kategorisine sokar. Servantitin yoğunluğu 5,2 g/cm³, kermesitin 7,5 g/cm³ ve valentinitin 5,57 g/cm³'tür. Bunların gang ile eşit çökme oranları sırasıyla 2,55–2,63, 3,93–4,06 ve 2,76–2,86'dır. Bu üç antimon minerali, yoğunluk yoluyla son derece kolay bir şekilde ayrılabilir. Yalnızca yoğunluğu 3,14 g/cm³ olan bindheimitin gang ile eşit çökme oranı 1,29'dur; bu da onu yoğunluk yoluyla ayrıştırmayı nispeten zorlaştırır. Ancak bu mineral, antimon cevherlerinde önemli bir bileşen değildir ve yerçekimi konsantrasyonunun uygulanmasını etkilemez.

Özetle, ister basit sülfür antimon cevherleri ister karışık sülfür-oksit antimon cevherleri söz konusu olsun, yerçekimi konsantrasyon koşulları elverişlidir. Üstelik yerçekimi konsantrasyonu düşük maliyetlidir ve nispeten iri parçacık boyutlarında, önemli miktarda atkı maddesini ayırırken büyük miktarda nitelikli iri konsantre üretebilir. Bu nedenle, yerçekimi konsantrasyonu günümüzde antimon cevheri işleyicileri için tercih edilen bir yöntem olmaya devam etmektedir. Doğrudan kaliteli antimon konsantresi üretemese bile, genellikle flotasyon için bir ön konsantrasyon adımı olarak kabul edilmektedir. Özellikle oksit antimon cevherlerinin flotasyonunda şu anda karşılaşılan zorluklar göz önüne alındığında, yerçekimi konsantrasyonu bu tür cevherler için ana zenginleştirme yöntemidir.

Ağır ve orta sınıfların ayrılması genellikle antimon cevherleri için bir ön yoğunlaştırma işlemi olarak kullanılır. Uygulamalarda, içi boş yapılı olanlar hariç tüm antimon cevherlerine ağır ortam ayrıştırma yönteminin uygulanabileceği görülmüştür. Ağır ortam ayrıştırmanın zorlukları arasında ağır ortamın seçimi, ortamın hazırlanması ve geri kazanımı yer almaktadır. Uygulamada, silikon demirin (taşlama tekerleği fabrikalarından çıkan korindon atığı) yaygın bir ağır ortam olduğu görülmektedir. Bu malzemenin manyetik içeriği 70%–98% arasındadır ve kimyasal bileşimi esas olarak silikon ve demirden oluşur. Zenginleştirme tesisinin ortam hazırlama sisteminde 74 μm'yi geçecek şekilde 98%'ye kadar öğütüldükten sonra ağır ortam olarak kullanılabilir; bu sayede yaklaşık 2,65 g/cm³'lük bir ortam yoğunluğunun korunması tamamen mümkündür ve geri kazanımı ile yeniden kullanımı kolaydır.

(3) Flotasyon

Flotasyon, antimon mineralleri için en önemli zenginleştirme yöntemidir. Sülfürlü antimon mineralleri kolayca yüzer ve flotasyon çoğunlukla cevheri zenginleştirmek için kullanılır. Stibnit için, genellikle kurşun tuzları (veya bakır tuzları ya da kurşun ve bakır tuzlarının bir kombinasyonu) aktivatör olarak kullanılır; ardından toplayıcılar uygulanır. Yaygın olarak kullanılan toplayıcılar arasında butil ksantat veya şeyl yağı ile dietilditiokarbamat karışımı (SN-9#) bulunur. Köpürtücüler arasında ise çam yağı veya No. 2 yağ yer alır. Oksit antimon minerallerinin yüzdürülmesi daha zordur.

Basit stibnit cevherleri için basit bir flotasyon akış şeması kullanılır. Karışık sülfür-oksit antimon cevherlerinde, iri taneler yerçekimi konsantrasyonu ile işlenirken, ince taneler flotasyon veya yerçekimi-flotasyon kombine akış şeması ile işlenir. Oksit cevherlerinin flotasyon yoluyla işlenmesi zordur. Oksit cevherindeki antimon içeriği 10%–20%'yi aştığında, genellikle zenginleştirme yapılmaksızın indirgeme yoluyla doğrudan eritilir. İnce dağılmış veya refrakter oksit cevherleri için, antimonu metalik forma indirgemek üzere klorlama-indirgeme yöntemi kullanılabilir; bunu flotasyon izler. Bu yöntem, katı bir indirgeyici maddenin varlığında bir klorlama ajanı eklenmesini ve karmaşık klorlama–indirgeme reaksiyonlarını tetiklemek için ısıtmayı içerir. Cevherdeki antimon, antimon klorür oluşturur; bu madde mineral kafesinden serbest kalır ve kömür parçacıklarına (indirgeyici madde) adsorbe olur. Klorlama-indirgeme reaksiyonu sonucu oluşan hidrojen, antimon klorürü metalik antimona indirger. Bu metalik antimon kolayca yüzer ve Xikuangshan’ın Kuzey Konsantratöründe uygulandığı gibi, öğütme işleminden sonra geleneksel flotasyon yoluyla geri kazanılabilir.

Karmaşık polimetalik antimon cevherlerinde, genellikle çeşitli demir dışı metal sülfürleri eşlik eder: arsenopirit (FeAsS), realgar (AsS), orpiment (As₂S₃) – arsenik içeren sülfürler; galenit (kurşun sülfür); sfalerit (çinko sülfür); sinnar (cıva sülfür) vb. Bazen, kasiterit ve şelelit gibi önemli ekonomik değere sahip oksit minerallerin yanı sıra, doğal altın gibi değerli metal mineralleri de eşlik eder.