Rikastus

Rikastus on menetelmä, jossa aineen rikastusastetta jonkin sisältämänsä komponentin suhteen nostetaan. Tämä tapahtuu erottamalla toisistaan matalamman ja korkeamman rikastusasteen jakeet. Kaivosteollisuudessa rikastuksella viitataan arvomineraalien erotusprosessia malmista. Erotusmenetelmät voivat perustua mineraalien eroihin pintaominaisuuksissa, magneettisiin ominaisuuksiin, sähköisiin ominaisuuksiin tai ominaispainoeroihin.

Eri rikastusmenetelmät

Malmin murskaus.

Usein ennen varsinaista erotusprosessia rikastettava aines on murskattava tai muutoin esikäsiteltävä.

Magnetismiin perustuvat menetelmät

Magneettiset metallit, kuten rauta erotetaan malmista magneettisella rikastuksella. Tehokas erottamisprosessi edellyttää malmin murskaamista.

Vaahdotusrikastus

Pääartikkeli: Vaahdotusrikastaminen

Kellutusaltaat kupari- ja nikkelimalmia rikastavalla laitoksella Falconbridgessa, Ontariossa, Kanadassa

Rikastettava aines, esimerkiksi rikkihappo- tai selluloosatehtailta tuotu pasutusjäte, sekoitetaan veteen. Seos pumpataan rikastusaltaaseen, jonka pohjasta lasketaan paineilmaa sekaan vieri vieressä olevista pienistä rei´istä. Seoksen vaahdottuaessa mineraalit kohoavat nesteen pinnalle vaahdon mukana.

Ominaispainoeroihin perustuvat menetelmät

Esimerkiksi kullanhuuhdonta perustuu kullan ja sivukiven väliseen ominaispainoeroon. Myös erilaisia spiraaliseparaattoreita ja ravistuspöytiä käytetään sivukiven ja metallin erottamiseen.

Kemialliset liuotusmenetelmät

Kulta ja hopea rikastettiin pitkään elohopean ja syanidin avulla. Hienoksi jauhettuun ja veteen sekoitettuun kulta- tai hopeamalmiin, pulppiin, sekoitettiin jauhamisen yhteydessä nestemäistä elohopeaa jolloin arvometalli - kulta tai hopea - tarttui elohopeaan muodostaen amalgaamia, ja seos sai virrata kuurnaan jonka pohja oli päällystetty elohopeapinnoitetuilla kuparilevyillä. Amalgaami tarttui kupariin ja aika ajoin virtaus katkaistiin jotta levyt voitiin vaihtaa uusiin vastaaviin. Nyt arvometallipintaiset levyt vietiin puhdistamoon jossa amalgaami poistettiin raskailla koneellisilla kaapimilla ja elohopea erotettiin kullasta tai hopeasta tislausuuneissa. Elohopea kaasuuntui 300 asteen lämmössä ja poistui uunista, jolloin se jäähdytettiin taas nestemäiseksi ja palautettiin kiertoon, puhdas kulta- tai hopeapöly jäi uuniin ja poistettiin määräajoin. Loppukäsittely tapahtui yleensä sulattamossa jossa aines valettiin harkoiksi. Harkkoihin leimataan vielä ennen eteenpäin lähettämistä sarjanumerot sekä erityinen merkintä joka kertoo valmistajasta tai joskus valtiosta jonka alueella tuotantolaitos on. Näin tehdään siksi että jokaisen kulta- tai hopeaharkon alkuperä pystytään selvittämään laittomuuksien ehkäisemiseksi, koska nämä arvometallit ovat kansainvälisestikin tarkassa valvonnassa.

Hopea erottui jo amalgaamiin kokonaan, sen sijaan kultamalmin käsittelyprosessi jatkui vielä: amalgaamikuurnista loppu lieju virtasi syanidiliottamoon eli suuriin altaisiin, joihin laskettiin kaliumsyanidiliuosta. Liuos läpäisi liejun ja kultapitoinen myrkkylipeä sai virrata putkia pitkin ns. kastelutorneihin, jotka oli täytetty sinkkilastuilla. Sinkki vangitsi kullan pintaansa ja määräajoin virtaus katkaistiin, torni tyhjennettiin kultapäällysteisistä lastuista ja ladattiin uudelleen. Tornin pohjalla oli allas johon sen läpäissyt myrkkyliuos kerääntyi ja pumpattiin kierrätykseen. Altaista lieju taas kuljetettiin eri menetelmillä - kuljettimista kuuppavaunuihin tehtaasta riippuen - erityiskaatopaikalle. Sinkkilastuista kulta erotettiin sulattamossa. Tämä on yksinkertaista koska sinkin sulamispiste on alhaisempi kuin kullan. Kullasta erotettu sinkki työstettiin uudelleen lastuiksi ja palautettiin kiertoon. Myrkkylipeää sen sijaan haaskaantui jonkin verran liejun sekaan joten sitä tarvittiin jatkuvasti lisää.

Bioliuotusmenetelmät

Pääartikkeli: Bioliuotus

Bioliuotuksessa hyödynnetään bakteereja hapettamaan sivukiven sulfaatit. Yleisimpiä käytettyjä bakteereja ovat Acidithiobacillus ferrooxidans ja Acidithiobacillus thiooxidans, joista ensimmäinen hapettaa rautaa ja jälkimmäinen rikkiä. Näiden bakteerien optimaalinen toiminta-alue on pH 1,5–2,5 ja lämpötilat 25°C ja 38°C välillä.

Isotooppirikastus

Pääartikkeli: Uraanin väkevöinti

Ydinvoimatekniikassa rikastuksella viitataan isotooppirikastukseen eli uraanin väkevöintiin. Tällöin nostetaan isotooppi U-235:n osuutta suhteessa U-238:n osuuteen.

Lähteet

• Arvi Talvitie: Lyhyt kemian oppikirja
• Metallit; diplomityöhön liittyvä tutkielma, TTY