chế biến khoáng sản thiếc

Từ quặng đến kim loại thiết yếu: Hướng dẫn toàn diện về chế biến khoáng sản thiếc

1. Bối cảnh ngành: Con ngựa im lặng

Thiếc là một trong những kim loại lâu đời nhất được biết đến của nhân loại, với việc sử dụng nó trong các hợp kim đồng có từ thời xa xưa 5,000 năm, đánh dấu cả một kỷ nguyên văn minh nhân loại. Mặc dù nó có thể không thu hút được sự chú ý như đồng hoặc lithium trong diễn ngôn hiện đại, thiếc vẫn là kim loại công nghiệp quan trọng, không thể thiếu trong thế giới được thúc đẩy bởi công nghệ của chúng ta. Ngành công nghiệp thiếc toàn cầu được đặc trưng bởi chuỗi cung ứng tập trung, với phần lớn sản phẩm có nguồn gốc từ một số quốc gia, chủ yếu là Trung Quốc, Indonesia, Myanmar, và Peru.

Cuộc hành trình của thiếc bắt đầu không phải ở lò luyện kim hay nhà máy, nhưng trong vỏ trái đất. Các mỏ thiếc nguyên sinh thường được tìm thấy nhiều nhất trong các hệ thống liên quan đến đá granit, thường ở dạng tĩnh mạch thủy nhiệt. Khoáng vật chứa thiếc quan trọng nhất là cassiterit (SnO₂), chiếm hơn 90% sản lượng thiếc của thế giới. Cassiterite đặc biệt dày đặc và có khả năng chống chịu thời tiết, dẫn đến sự tích tụ thứ cấp của nó trong các trầm tích phù sa hoặc phù sa—đây là các trầm tích sa khoáng đã được khai thác trong nhiều thế kỷ.

Khai thác thiếc hiện đại liên quan đến cả đá cứng (mạch nước) khai thác các trầm tích sơ cấp và nạo vét hoặc các phương pháp thủy lực đối với các trầm tích phù sa. Tuy nhiên, quặng thô khai thác từ các mỏ này thường chỉ chứa một phần nhỏ cassiterit thực tế—thường ít hơn 1% Sn. Sự phong phú tự nhiên thấp này làm cho việc chế biến khoáng sản hiệu quả và hiệu quả không chỉ mang lại lợi ích, nhưng hoàn toàn cần thiết cho khả năng tồn tại về mặt kinh tế của bất kỳ hoạt động khai thác thiếc nào.

2. Cốt lõi của quá trình: Mở khóa Thiếc từ Cassiterite

Mục tiêu của chế biến khoáng sản thiếc rất đơn giản: để tách cassiterit khỏi số lượng lớn vật liệu gangue vô giá trị (chẳng hạn như thạch anh, silicat, và các khoáng chất nặng khác như hematit hoặc tourmaline) và sản xuất chất cô đặc cao cấp thích hợp cho việc nấu chảy. Điều này đạt được thông qua một quá trình gồm nhiều giai đoạn tận dụng các tính chất vật lý độc đáo của cassiterit.

Một. lễ rước lễ: Giải phóng là chìa khóa
Quá trình bắt đầu bằng việc nghiền và nghiền. Chạy của tôi (rom) quặng lần đầu tiên được giảm kích thước thông qua máy nghiền hàm sơ cấp hoặc máy nghiền hồi chuyển. Các giai đoạn tiếp theo sử dụng máy nghiền hình nón tiếp tục giảm kích thước hạt.

Bước quan trọng nhất là nghiền trong máy nghiền bi hoặc máy nghiền que. Mục tiêu là để đạt được "giải phóng"— nghiền quặng đến kích cỡ mà các hạt cassiterit riêng lẻ được giải phóng khỏi các khoáng vật gangue xung quanh mà không bị "trên mặt đất" thành một chất nhờn quá mịn. Cassiterit giòn, và mài quá mức có thể tạo ra các hạt mịn khó thu hồi ở các công đoạn tiếp theo, dẫn đến tổn thất kim loại đáng kể. Điều này làm cho việc kiểm soát quá trình nghiền trở thành một yếu tố kinh tế then chốt.

b. Tách trọng lực: Công việc chính
Với trọng lượng riêng cao của cassiterit (6.8-7.1 so với thạch anh ở 2.65), Tách trọng lực là phương pháp tự nhiên và tiết kiệm chi phí nhất để tập trung.

sự chuyển động: Một trong những phương pháp lâu đời nhất, đồ gá sử dụng nước dao động để phân tầng các hạt theo mật độ. Cassiterit nặng hơn sẽ lắng xuống đáy lớp và được loại bỏ dưới dạng cô đặc.
xoắn ốc: Bùn quặng được đưa xuống máng xoắn ốc. Lực ly tâm đẩy các hạt nặng hơn ra thành ngoài trong khi gangue nhẹ hơn ở bên trong, tạo ra sự tách biệt liên tục.
Bàn lắc: Những chiếc bàn này sử dụng sự kết hợp giữa chuyển động lắc ngang và chuyển động lắc ngang theo dòng nước. Sự chuyển động khác biệt làm cho các hạt cassiterit dày đặc "đi bộ" lên boong theo đường chéo qua các rãnh trong khi các hạt nhẹ hơn được cuốn thẳng xuống.

Một sơ đồ điển hình bao gồm nhiều giai đoạn tách trọng lực—khó khăn hơn, người nhặt rác, và sạch hơn—để nâng cấp dần dần cấp độ cô đặc và thu hồi tối đa.

c. Tập trung trước: Giảm gánh nặng năng lượng
Trước khi nghiền mịn, nhiều hoạt động hiện đại sử dụng kỹ thuật cô đặc trước để loại bỏ chất thải sớm.
Tách phương tiện dày đặc (DMS): Quặng được đưa vào máy lốc xoáy có chứa huyền phù ferrosilicon mịn trong nước, tạo ra một môi trường dày đặc (VÍ DỤ., SG. 2.9-3.0). Các hạt ít đậm đặc hơn môi trường này (đá thải) nổi và được loại bỏ dưới dạng đuôi, trong khi các hạt dày đặc hơn (phần khoáng vật nặng có giá trị) chìm và tiến hành xử lý tiếp.

D. tuyển nổi bọt: Xử lý các hạt mịn
Đối với các hạt cassiterit rất mịn ("chất nhờn thiếc") quá nhẹ để tách trọng lực hiệu quả (<37 microns), froth flotation becomes necessary. This process relies on surface chemistry.Cassiterite surfaces are rendered hydrophobic (water-repelling) using specific collectors like fatty acids or phosphonic acids.Air bubbles are introduced into the slurry; they attach to these hydrophobic particles and carry them to the surface as a froth, which is skimmed off.The control of pH and use of depressants for other sulphide minerals are critical for selectivity.Flotation concentrate often undergoes further cleaning before being combined with gravity concentrate.

E.Tách từ tính và tĩnh điện: Thanh lọc cuối cùng
Tinh quặng thiếc cuối cùng thường chứa các khoáng chất nặng khác có đặc tính trọng lực tương tự..
Tách từ cường độ cao (anh ấy): Được sử dụng để loại bỏ các tạp chất thuận từ như oxit sắt (hematit) và tourmaline. Bản thân Cassiterite có tính nghịch từ (bị nam châm đẩy yếu), cho phép sự tách biệt rõ ràng này.
Tách tĩnh điện: Tận dụng sự khác biệt về độ dẫn điện. Các hạt khô được tích điện; Khoáng chất dẫn điện nhanh chóng mất điện tích vào rôto nối đất và bị văng ra ngoài. Cassiterit không dẫn điện giữ lại điện tích và đi theo một quỹ đạo khác. Phương pháp này loại bỏ hiệu quả các khoáng chất sunfua còn sót lại.

Sau trình tự nghiêm ngặt này,sản phẩm cuối cùng có thể được nâng cấp từ <1% Sn in ROM ore to a marketable concentrate grading between 60-75% Sn.This concentrate,called "tin-in-concentrate,"is then bagged or shipped in bulk containers as feed stock for smelters worldwide where it will be transformed into pure tin metal via pyrometallurgical processes involving roasting,furnace smelting,and refining

3.Động lực thị trường & ứng dụng phổ biến

Thiếc cô đặc đã qua chế biến tham gia thị trường thương mại toàn cầu. Giá trước đây không ổn định,bị ảnh hưởng bởi sự gián đoạn nguồn cung(như lệnh cấm xuất khẩu từ Indonesia),bất ổn chính trị(ở các vùng sản xuất trọng điểm),và mức tồn kho trên các sàn giao dịch lớn như Sàn giao dịch kim loại Luân Đôn(LME).

Các ứng dụng của Tin đã phát triển vượt bậc từ vai trò truyền thống của nó:

Hàn (~50% lượng tiêu thụ): Ứng dụng lớn nhất.Thiết bị điện tử hiện đại dựa vào chất hàn không chì(được làm từ hợp kim Thiếc-Bạc-Đồng)để lắp ráp mọi thứ từ điện thoại thông minh và máy tính bảng mạch ô tô. Độ dẫn điện tuyệt vời của nó làm cho nó không thể thay thế được
tấm thiếc (~20%): Thép tấm tráng lớp mỏng cung cấp lớp phủ chống ăn mòn không độc hại cho lon thực phẩm, đồ uống("lon thiếc") thùng chứa bình xịt
hóa chất (~15%): Chất xúc tác đã qua sử dụng Chất ổn định PVC chất bảo quản gỗ
hợp kim: Ngoài hàn đồng đã qua sử dụng(ống lót vòng bi bằng đồng) đồ trang trí bằng thiếc
Công dụng khác: Pin lithium-ion(một số hóa chất mới sử dụng vật liệu anode) sản xuất kính nổi

4 Những thách thức về triển vọng trong tương lai

Ngành công nghiệp tương lai đã định hình một số xu hướng chính:

Cải tiến công nghệ: Nghiên cứu đang tiến hành tập trung cải thiện tỷ lệ thu hồi, đặc biệt là các hạt mịn khó xử lý, giảm tiêu thụ năng lượng nghiền, phát triển các thuốc thử tuyển nổi chọn lọc hơn
Tái chế rác thải điện tử kinh tế tuần hoàn: Khai thác ở đô thị ngày càng trở thành nguồn quan trọng Chất thải điện tử được thu hồi thứ cấp thông qua các quy trình tái chế phức tạp đã chiếm một phần đáng kể nguồn cung dự kiến ​​sẽ tăng trưởng
Hạn chế cung cấp Các yếu tố ESG: Cấp độ quặng giảm, ít phát hiện quan trọng hơn đồng nghĩa với việc nguồn cung sơ cấp có thể gặp khó khăn trong việc đáp ứng nhu cầu trong tương lai Quản trị xã hội môi trường(ESG) những cân nhắc quan trọng nhất mà các dự án mới phải thể hiện ở mức tối thiểu dấu chân môi trường và mối quan hệ tích cực với cộng đồng
Ứng dụng mới nổi: Tiềm năng sử dụng mở rộng Pin mặt trời perovskite thế hệ tiếp theo có thể tạo ra động lực nhu cầu mới ngoài các lĩnh vực truyền thống

5 Câu hỏi thường gặp(Câu hỏi thường gặp)

Q1:Màu gì thường liên quan đến cassiterit thô?
A1:Màu nâu đen thuần khiết thường có màu đen nâu đỏ tuy nhiên màu sắc có thể thay đổi nhiều tùy thuộc vào tạp chất hiện diện

Q2:Tại sao phương pháp tách trọng lực lại ưa chuộng nồng độ?
A2:Cassiterite sở hữu trọng lượng riêng cao hơn đáng kể so với các khoáng chất gangue thông thường tạo ra sự khác biệt về mật độ dựa trên sự phân tách chi phí thấp, hiệu quả cao

Q3:Thách thức chính trong việc chế biến quặng?
A3:Tính giòn vốn có của khoáng chất tạo ra một lượng đáng kể chất nhờn mịn trong quá trình nghiền nhỏ. Những hạt siêu mịn này khó phục hồi bằng các phương pháp thông thường dẫn đến tổn thất kim loại tiềm ẩn

Q4:Nhà máy luyện kim loại tinh khiết cuối cùng được sản xuất như thế nào?
A4:Kỹ thuật tinh chế điện phân hiện đại tạo ra LME loại A với độ tinh khiết vượt quá 99 99%

Q5:Tỷ lệ phục hồi điển hình của nhà máy hiện đại là gì?
A5:Một hoạt động được thiết kế tốt đạt được tỷ lệ thu hồi tổng thể khác nhau, tùy thuộc vào độ phức tạp của mạch hiệu suất tiền gửi Thông thường các số liệu nằm trong phạm vi

6 Nghiên cứu điển hình về kỹ thuật Mỏ thiếc Renison Tasmania Australia

Mỏ Renison, một trong những hoạt động dưới lòng đất lớn nhất thế giới, cung cấp ví dụ tuyệt vời về phương pháp thực hành hiện đại. Phức hợp sơ đồ dòng chảy của nó phản ánh bản chất vật liệu chịu lửa của thân quặng

Các tính năng chính bao gồm:

• Nghiền ngầm bề mặt nâng ban đầu
• Máy nghiền bi lớn nghiền sơ cấp lốc xoáy
• Tuyển nổi sunfua số lượng lớn loại bỏ pyrrhotite pyrit trước khi cô đặc
• Mạch trọng lực nhiều giai đoạn sử dụng bảng xoắn ốc tạo ra chất cô đặc ban đầu
• Chất nhờn mịn được tạo ra trong quá trình nghiền nhà máy tuyển nổi chuyên dụng được xử lý bằng cách sử dụng các bộ thu gom cụ thể
• Các bước tinh chế cuối cùng bao gồm tách tĩnh điện từ loại bỏ các tạp chất còn lại
• Chất thải được xử lý quản lý khả năng thoát nước mỏ axit trước khi lắng đọng cơ sở an toàn

Phương pháp tiếp cận tích hợp này kết hợp quá trình tuyển nổi trọng lực nhiều giai đoạn loại bỏ sunfua trước khi cô đặc trước cho phép Renison đạt được khả năng phục hồi khả thi, thách thức vật liệu thể hiện sự phức tạp cần có của ngành công nghiệp hiện đại