oplemenjivanje mineralnih sirovina

ilustracija
OPLEMENJIVANJE MINERALNIH SIROVINA, dio postrojenja za oplemenjivanje kremenoga pijeska

oplemenjivanje mineralnih sirovina, preradba čvrstih mineralnih sirovina fizikalnim, fizikalno-kemijskim ili kemijskim postupcima radi dobivanja njihovih korisnih sastojaka. U mineralne se sirovine ubrajaju prirodna mineralna goriva, metalne rude, drago kamenje, kuhinjska sol, mineralna gnojiva, vatrostalne sirovine, pigmenti i punila te različiti minerali (građevni, keramički, brusni, za cementnu industriju, izolacijski, optički, staklarski i dr.). Mineralne sirovine obično nisu dovoljno čiste, jer osim korisnih sadržavaju i nekorisne sastojke, pojedini minerali međusobno su srasli i treba ih razdvojiti, a granulaciju prilagoditi potrebama korisnika. To se postiže na temelju razlika u fizikalnim svojstvima (boja, sjaj, oblik i veličina zrna, tvrdoća, žilavost, krtost, gustoća, kvašljivost, magnetska susceptibilnost, električna provodnost, radioaktivnost) i kemijskim svojstvima pojedinih komponenata.

Oplemenjivanje se može svesti na dvije temeljne operacije: raščin (otvaranje, oslobađanje) i odvajanje (separacija, koncentracija). Najčešće se primjenjuju obje, i to prvo raščin pa odvajanje. Raščin se postiže sitnjenjem (drobljenje, mljevenje), a odvajanje različitim oplemenjivačkim postupcima (gravitacijska koncentracija, magnetska separacija, elektrostatska separacija, flotacija, elektroničko sortiranje). Svrha je raščina potpuno razdvajanje sraslih mineralnih komponenata u smjesu slobodnih zrna dviju ili više komponenata (korisne i nekorisne), koje se zatim postupno izdvajaju iz smjese nekim od separacijskih ili koncentracijskih postupaka. U sklopu tih temeljnih operacija razlikuje se nekoliko skupina: sitnjenje, klasiranje, koncentracija, odvodnjavanje i otprašivanje, kojima se obično pribrajaju i pomoćni radovi: uzorkovanje, skladištenje, transport, doziranje, miješanje, mjerenje i sl. Da bi se dobio konačan proizvod, često je dovoljno samo klasiranje i pranje ili klasiranje i sitnjenje (građevni šljunak i pijesak, tehnički kamen), ali je većinom potrebno primijeniti i koncentraciju i odvodnjavanje (rude pojedinih metala, neki nemetali).

Krajnji su proizvodi oplemenjivanja mineralnih sirovina koncentrat i jalovina. Često se dobiva i međuproizvod koji sadržava zrna korisne komponente i jalovine koja nisu potpuno raščinjena, ali i slobodna zrna koja zbog nesavršenosti koncentracijskoga postupka nisu izdvojena u koncentratu ili jalovini (tzv. zalutala zrna). Međuproizvod se obično dalje usitnjava i podvrgava istomu ili nekom drugom koncentracijskom postupku. Koncentrat sadržava više korisne komponente nego nekorisne, dok je s jalovinom obratno. Iskorištenost (R) u oplemenjivanju označuje postotni omjer mase korisne komponente u koncentratu i u ulaznoj sirovini. Drugi je pokazatelj koncentracijski stupanj (K), broj masenih jedinica ulazne sirovine koji daje jednu masenu jedinicu koncentrata. Označi li se s U i C masa ulazne sirovine i koncentrata, a s u, c i j postotni udjel tražene komponente u ulaznoj sirovini, koncentratu i jalovini, iskorištenost i koncentracijski stupanj dobivaju se iz izraza:

R = C · c/U · u · 100 = c · (u − j)/u · (c − j) · 100,

K = U/C = (c − j)/(u − j).

Osim iskorištenosti i koncentracijskoga stupnja kao pokazatelja uspješnosti koncentracijskoga postupka, uzima se u obzir i kakvoća koncentrata, odn. postotni udjel tražene komponente u koncentratu. Gotovo i nema mineralne sirovine koja bez oplemenjivanja može doći na tržište, pa je ono nezaobilazna faza u proizvodnom procesu u kojem mu prethodi rudarsko dobivanje, a za njim slijedi metalurška i/ili industrijska preradba. Važnost se oplemenjivanja povećava jer je nalazišta s velikim udjelom metala i drugih korisnih komponenata sve manje, a zahtjevi u pogledu kakvoće sve su veći.

Strojevi za oplemenjivanje mineralnih sirovina pratili su razvoj rudarstva u cjelini. Životinjsko krzno položeno na dno zlatonosnih potoka još se u prapovijesti rabilo kako bi zadržavalo teška zrnca zlata, antički Grci koristili su se nagnutim kamenim pločama na kojima su obogaćivali srebronosni galenit, a u Jinanu u istočnoj Kini stoljećima su se rabile slične (kamene i drvene) ploče za oplemenjivanje kositrene rude. Oplemenjivačke strojeve koji su se rabili u srednjem vijeku opisao je Georgius Agricola u djelu O kovinama (1556). Izum parnoga stroja u drugoj polovici XVIII. st. omogućio je daljnji razvoj oplemenjivačkih postrojenja, pogotovo za sitnjenje. Sredinom XIX. st. u komercijalnu uporabu ušla je drobilica s valjcima, čeljusna drobilica tipa Blake (1858), kružna drobilica (1881), konusna drobilica, a tijekom II. svjetskog rata drobilica čekićara i udarna drobilica. Potkraj XIX. st. uvedeni su bubnjasti mlinovi (1893) s kuglama i štapovima, autogeni mlinovi (1912) i mikronizatori. U sijanju se s nepokretnih sita prešlo na pokretna, a oko 1920. pojavili su se i prvi mehanički klasifikatori. Iako patentirani znatno ranije (1891), hidrocikloni su u komercijalnu uporabu ušli 1937. Koncentracijski stol prvi je put uporabljen 1797. u Freibergu, stol sa žljebovima 1896. u Coloradu, centrifugalna plakalica Kelsey (engl. Kelsey Centrifugal Jig, KCJ) australskog izumitelja Chrisa Kelseya u komercijalnu je uporabu ušla 1992. Pliva/tone separatori uvedeni su 1921. u SAD-u za oplemenjivanje ugljena. Žljebovi su se počeli rabiti tijekom II. svjetskog rata i neposredno nakon njega, npr. lepezasti žlijeb tipa Canon te spiralni žljebovi od kojih se najčešće rabila Humphreysova spirala. Elektrostatički separatori nastali su 1870-ih, prvi magnetski separator osmišljen je 1895., prvi komercijalni uređaj za flotaciju pušten je u rad 1898., a do danas je razvijen velik broj različitih mehaničkih i pneumatskih flotacijskih ćelija.

Citiranje:
oplemenjivanje mineralnih sirovina. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2021. Pristupljeno 22. 5. 2022. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=45269>.