破碎系统把块状原矿粒度破碎到磨矿设备所能接受的尺寸进入磨矿,磨矿是物理破碎矿石到尾矿粒级的最后阶段。尾矿粒度取决于硬岩碎块研磨过程中颗粒解离的程度和原矿中粘土含量。例如,铜尾矿主要由研磨母岩所产生的硅酸盐颗粒组成,而磷酸盐尾矿主要反映原矿的极高粘土含量,而不是由于磨矿产生的碎粒。
经过破碎和磨矿的猛力物理冲击,余下来的尾矿颗粒通常是坚硬的,具有棱角状,即便磨至粉砂粒级也显示出棱角性,但页岩组成的矿物例外,它们具有高的粘土含量,尾矿反映母岩粉砂和粘土颗粒的形状和硬度。
为了确定经济价值矿物和可能的药剂消耗量,必须进行全面的矿物组成检验。这样的检验可能决定性地影响回收有用矿物的加工类型及尾矿库设计。一旦选定加工过程,则必须考虑处理前后的矿物学以及排至尾矿库的固体物的矿物学。
磨碎的最佳程度必须考虑溶浸、焙烧―溶浸或可能的选矿循环诸如淘汰选、浮选、高强度磁选、重介质选等。例如溶浸法,为最大量提取,有时需细磨,以促使单体颗粒的比表面积最大。然而,对于浮选法,磨至极细粒度可能产生不利影响。最佳粒度尺寸通常由中试厂详细选矿试验来确定。
浮选是最广泛应用的成功的选矿方法,是在矿物加工顺序中引进化学药剂的第一步骤,因此,也可以说是尾矿废水造成污染的化学成分的较早指示。
与尾矿有关的最普通的问题就是硫化矿物氧化引起尾矿内酸的生成。风化过程将硫化物转变成硫酸亚铁和硫酸铁,后成氢氧化铁和硫酸释放。应当防止酸产生及从尾矿库中排出,因为酸性废水处理很困难,且费用也很高。预防尾矿中酸性条件产生的最有效方法是在尾矿排至尾矿库之前,在选厂设置分离过程,通过选矿流程将硫化物组分与脉石的非硫化物组分(硅酸盐、氧化物、碳酸盐等)分离,并将硫化物分存。加拿大矿物能源技术中心采用浮选方法能处理含2%黄铁矿的铀尾矿,除去98%的黄铁矿、70%~75%的镭(Ra-226)和60%的铀和钍。最终尾矿包含0.05%~0.08%的(黄铁矿形式)硫、0.003%~0.004%的铀、0.01%的钍和50%~60%pic/g 的镭226。当然,由于采用浮选和为能分选所必要的添加剂,废水将含有这些化学药品,必须考虑其环境影响。
由于矿石的性质或特定的工艺设计,有的采用焙烧方法使矿物成还原状态或氧化状态,以为提高金属回收量创造条件,这样,可能放出有毒的挥发物质。因此,依据矿石和工艺过程(氧化、还原、硫化、氯化),可能产生各种挥发性物质,必须把它们隔离在专门设计的系统内。
最近几年,由于先进仪器和计算机控制相结合,应用矿物学领域取得重大进步。图像分析就是一个突出例子,其与现代分析技术、表面化学技术相结合,一定会促进加工流程发展,提高对尾矿风化的认识和降低总成本。