幾乎所有已被開采的金屬和其他無機材料都以構成構成地殼的礦物的化合物的形式存在。 塑造地球表面的力量和過程使這些礦物質的濃度大相徑庭。 當該濃度大到可以經濟地開采和回收礦物時，礦床稱為礦石或礦體。 然而，即便如此，礦物通常也無法以具有立即加工成所需最終產品所需純度的形式獲得。 在他 1950 世紀關於礦物加工的著作 Agricola (XNUMX) 中寫道：“自然界通常會以不純的狀態製造金屬，與泥土、石頭和凝固的汁液混合，有必要盡可能地將這些雜質中的大部分從礦石中分離出來是，在它們被熔煉之前。”
有價值的礦物必須首先從沒有商業價值的礦物中分離出來，這些礦物被稱為 煤矸石. 礦石加工是指對開採材料進行的初步處理，以生產足夠高品位的精礦，以令人滿意地進一步加工成純金屬或其他最終產品。 利用構成礦石的礦物的不同特性，通過各種物理方法將它們彼此分離，通常使礦物的化學成分保持不變。 （煤炭的加工在“選煤”一文中有具體論述）
粉碎和研磨
到達加工廠的材料的粒度將取決於所採用的採礦作業和礦石類型，但會相對較大。 粉碎，逐步減小塊狀礦石的粒度，有兩個原因：將材料減小到更方便的尺寸，並從廢料中釋放有價值的成分，作為有效分離和回收的第一步。 在實踐中，粉碎通常包括破碎較大尺寸的材料，然後通過在旋轉鋼廠中翻滾將材料破碎成更細的尺寸。
破碎
不可能通過一次操作或使用一台機器從非常大的塊狀物發展成細小的材料。 因此，破碎通常是一種干式操作，通常分階段進行，這些階段被指定為初級、二級和三級。
初級破碎機將礦石從 1.5 m 大到 100 至 200 mm 的任何東西破碎。 顎式破碎機和旋回破碎機等機器對大顆粒施加破碎力，通過壓縮破碎礦石。
在顎式破碎機中，礦石落入固定破碎板和移動破碎板之間的楔形空間中。 材料被夾住和擠壓，直到它破裂和釋放，然後隨著鉗口的打開和關閉再次向下夾住，直到它最終從底部的縫隙中逸出。
在旋回破碎機中，一根長主軸承載著一個重型硬質鋼錐形研磨元件，該元件通過破碎腔或外殼內的下部軸承套筒進行偏心移動。 破碎面的相對運動是由偏心安裝的錐體相對於外腔的迴轉產生的。 通常，該機器用於需要高吞吐量的地方。
二次破碎可將顆粒尺寸降至 5 至 20 毫米。 圓錐破碎機、軋輥和錘磨機是所用設備的示例。 圓錐破碎機是一種改進型旋回破碎機，具有較短的主軸，主軸未懸掛，而是支撐在機頭下方的軸承中。 輥式破碎機由兩個相對旋轉的水平圓筒組成，輥子將礦石吸入它們之間的間隙，並在一個壓區後排出產品。 錘式粉碎機是典型的衝擊式破碎機。 粉碎是通過連接到工作空間內轉子的錘子以高速施加的猛烈打擊的影響來進行的。
研磨
研磨是粉碎的最後階段，在旋轉的圓柱形鋼容器（稱為滾磨機）中進行。 在這裡，礦物顆粒減小到 10 到 300 μm 之間。 將研磨介質，如鋼球、鋼棒或卵石（預定尺寸的礦石塊比散裝物料大得多）添加到磨機中，以便將礦石破碎至所需尺寸。 鵝卵石的使用被稱為 自磨. 在礦石類型合適的情況下，可以使用原礦 (ROM) 研磨。 在這種自磨形式中，來自礦山的整個礦石流直接送入磨機，無需預破碎，大塊礦石充當研磨介質。
磨機通常裝有碎礦石和研磨介質，剛滿一半。 研究表明，銑削產生的斷裂是衝擊和磨損的結合。 磨機襯板用於保護磨機外殼免受磨損，並通過其設計減少研磨介質的滑動並改善研磨的提升和衝擊部分。
為了有效分離和回收有價值的成分，必須將礦石研磨至最佳尺寸。 磨削導致不完全解放和恢復不良。 除了使用過量的昂貴能源外，過度研磨還會增加分離的難度。
上漿分離
破碎和研磨後，產品通常根據大小進行簡單分離。 主要目的是生產適當大小的進料以供進一步處理。 超大尺寸材料被回收以進一步減少。
屏幕
篩選通常適用於相當粗糙的材料。 它也可以用於為需要的後續操作生產合理均勻的進料尺寸。 格柵是一系列設置在框架中的粗雙槓，用於篩除非常粗糙的材料。 滾筒篩是傾斜旋轉的圓筒篩。 通過使用多段不同尺寸的篩網，可以同時生產多種尺寸的產品。 可以採用各種其他屏幕和屏幕組合。
分類
分類是根據顆粒在流體中的沉降率來分離顆粒。 有效地利用了密度、大小和形狀的差異。 分級器用於分離粗料和細料，從而將大尺寸分佈分級。 一個典型的應用是控制閉路磨削操作。 雖然尺寸分離是主要目標，但由於密度差異，通常會按礦物類型進行一些分離。
在螺旋分級機中，耙式機構將較粗的砂從泥漿池中提起，以生產乾淨的脫泥產品。
水力旋流器使用離心力來加快沉降速度並有效分離細小顆粒。 漿料懸浮液以高速切向引入圓錐形容器中。 由於旋渦運動，沉降速度快、體積大、重量大的顆粒向速度最低的外壁移動，並向下沉降，而重量輕、體積小的顆粒沿軸線向低壓區移動，在那裡它們向上攜帶。
濃縮分離
濃縮分離需要將顆粒區分為有價值礦物的顆粒或脈石顆粒，並將它們有效地分離成精礦和尾礦產品。 目標是在進一步加工或銷售可接受的品位上最大限度地回收有價值的礦物。
礦石分選
最古老和最簡單的濃縮方法是目視選擇顆粒並用手去除。 人工分揀在許多電子方法中都有其現代等價物。 在光度法中，粒子識別是基於不同礦物反射率的差異。 然後啟動一股壓縮空氣，將它們從移動的材料帶上移除。 可以以類似的方式利用不同礦物的不同電導率。
重介質分離
重介質或重介質分離是一個僅取決於礦物之間密度差異的過程。 它涉及將混合物引入密度介於要分離的兩種礦物之間的液體中，然後較輕的礦物漂浮而較重的礦物下沉。 在某些過程中，它用於在最終研磨之前預濃縮礦物，並經常用作選煤過程中的清潔步驟。
重有機流體，如相對密度為 2.96 的四溴乙烷，用於某些應用，但在商業規模上，通常使用行為類似於簡單牛頓流體的精細研磨固體的懸浮液。 所用材料的例子是磁鐵礦和矽鐵。 它們形成低粘度、惰性和穩定的“流體”，很容易通過磁力從懸浮液中去除。
重力
河流系統等自然分離過程產生了砂礦床，其中較重的較大顆粒與較輕的較小顆粒分離。 重力技術模仿這些自然過程。 顆粒響應重力和發生分離的流體施加的阻力而運動，從而導致分離。
多年來，已開發出多種類型的重力分離器，它們的持續使用證明了此類分離的成本效益。
在 夾具 脈動水流使礦物顆粒床懸浮（“流化”）。 當水在每個循環之間回流時，密度較大的顆粒落在密度較低的顆粒下方，並且在排水期間，小顆粒，特別是較小的密度較大的顆粒，滲透到較大顆粒之間的空間之間，並沉降在床中較低的位置。 隨著循環的重複，分離程度增加。
搖床 處理比夾具更精細的材料。 桌子由一個平面組成，該平面從前到後以及從一端到另一端略微傾斜。 木製淺灘以直角縱向分隔桌子。 飼料沿頂部邊緣進入，顆粒被水流向下攜帶。 同時，它們受到沿縱軸或水平軸的不對稱振動的影響。 傾向於被困在淺灘後面的更密集的粒子被振動拖過桌子。
磁選
所有材料都會受到磁場的影響，儘管對大多數材料來說影響太小而無法檢測到。 但是，如果混合物中的一種礦物成分具有相當強的磁化率，則可用於將其與其他礦物成分分開。 磁選機分為低強度和高強度機器，並進一步分為乾式和濕式進料分離器。
滾筒式分離器由一個旋轉的非磁性滾筒組成，其外殼內包含交替極性的固定磁鐵。 磁性顆粒被磁鐵吸引，固定在滾筒上並被傳送出磁場。 轉盤式濕式高強度分離器 (WHIMS) 由穿過強電磁鐵的鐵球同心旋轉矩陣組成。 漿狀殘留物被倒入電磁鐵運行的基體中，磁性顆粒被吸引到磁化基體上，同時大部分漿液通過並通過基柵離開。 剛好經過電磁鐵，磁場被反轉，水流被用來去除磁性部分。
靜電分離
浮選的出現在相當大的程度上取代了曾經普遍使用的靜電分離。 然而，它成功地應用於少數礦物，例如金紅石，其他方法證明難以對這些礦物進行靜電分離，而礦物的導電性使靜電分離成為可能。
該方法利用了不同礦物的電導率差異。 幹進料被帶入電離電極的場中，在電離電極中粒子通過離子轟擊充電。 導電粒子迅速失去這種電荷到接地的轉子，並通過離心力從轉子拋出。 非導體失去電荷的速度較慢，通過靜電力保持附著在接地導體上，並被帶到收集點。
浮選
浮選是一種分離過程，它利用不同礦物的物理化學表面特性的差異。
稱為捕收劑的化學試劑被添加到礦漿中，並選擇性地與有價值的礦物顆粒的表面發生反應。 形成的反應產物使礦物表面具有疏水性或不可潤濕性，因此很容易附著在氣泡上。
在浮選迴路的每個單元中，紙漿被攪動，引入的空氣被分散到系統中。 疏水性礦物顆粒附著在氣泡上，並在合適的起泡劑存在的情況下，在表面形成穩定的泡沫。 它不斷地溢出浮選槽的側面，同時攜帶著它的礦物負載。
浮選廠由相互連接的電池組組成。 在粗選槽中生產的第一精礦在精選槽中清除不需要的脈石成分，如果需要，在第三槽槽中再次清洗。 額外的有價值的礦物可能會在第四個銀行中被清除，並在尾巴最終被丟棄之前回收到更清潔的銀行。
脫水
在大多數操作之後，有必要將分離過程中使用的水與生產的精礦或廢脈石材料分離。 在乾燥的環境中，這一點尤為重要，以便水可以回收再利用。
沉降槽由圓柱形容器組成，紙漿通過進料口在中心進料。 它被放置在表面下方，以盡量減少對沉降固體的干擾。 澄清的液體從槽的側面溢出進入流槽。 帶刀片的徑向臂將沉降的固體耙向中心，在那裡它們被取出。 可將絮凝劑添加到懸浮液中以加速固體的沉降速率。
過濾是從流體中去除固體顆粒以產生濃縮餅，然後可以將其乾燥和運輸。 一種常見的形式是連續真空過濾機，其中典型的是轉鼓過濾機。 水平圓柱形滾筒在敞口罐中旋轉，下部浸入紙漿中。 滾筒的外殼由一系列被過濾介質覆蓋的隔室組成。 內部雙壁殼連接到中心軸上的閥門機構，允許施加真空或壓力。 對浸入紙漿的部分施加真空，通過過濾器吸水並在布上形成濃縮物餅。 一旦濾餅脫離漿液，真空就會將其脫水。 就在該部分重新進入漿料之前，施加壓力以吹掉濾餅。 盤式過濾器的工作原理相同，但由一系列附在中心軸上的圓盤組成。
尾礦處置
只有一小部分開采的礦石由有價值的礦物組成。 餘下的是煤矸石，加工後形成必須處理的尾礦。
尾礦處置的兩個主要考慮因素是安全性和經濟性。 安全有兩個方面： 放置尾礦的垃圾場或大壩周圍的物理考慮； 廢料造成的污染可能影響人體健康並對環境造成破壞。 必須以與安全相稱的最具成本效益的方式處置尾礦。
最常見的是對尾礦進行分級，粗砂部分用於在選定地點建造大壩。 然後將細粒或粘液泵入大壩牆後的池塘中。
如果廢水中存在氰化物等有毒化學物質，可能需要對大壩底部進行特殊準備（例如，使用塑料布），以防止可能污染地下水。
從大壩回收的水會盡可能循環使用。 這在乾旱地區可能非常重要，並且越來越多地成為旨在防止化學污染物污染地下水和地表水的立法的要求。
堆和 就地 浸出
礦石加工產生的大部分精礦通過濕法冶金方法進一步加工。 有價金屬從礦石中浸出或溶解，不同的金屬相互分離。 將獲得的溶液濃縮，然後通過沉澱和電解或化學沉積等步驟回收金屬。
許多礦石的品位太低，無法證明預選礦的成本是合理的。 廢料還可能含有一定量的金屬價值。 在某些情況下，此類材料可以通過一種稱為堆浸或傾倒浸出的濕法冶金工藝進行經濟加工。
堆浸法於 300 多年前在西班牙的 Rio Tinto 建立。 緩慢滲入低品位礦石堆的水被礦石氧化產生的溶解銅鹽染成藍色。 通過沉澱到廢鐵上從溶液中回收銅。
這一基本工藝用於世界各地低品位和廢料的氧化物和硫化物堆浸。 一旦產生了材料堆或傾倒物，就通過噴灑或淹沒堆的頂部來施加合適的增溶劑（例如，酸溶液），並且回收滲到底部的溶液。
雖然堆浸早已成功實施，但直到最近才認識到某些細菌在該過程中的重要作用。 這些細菌已被確定為鐵氧化物種 氧化亞鐵硫桿菌 和氧化硫的物種 氧化硫硫桿菌. 鐵氧化細菌從亞鐵離子氧化為三價鐵離子中獲取能量，硫氧化細菌通過硫化物氧化為硫酸鹽獲取能量。 這些反應有效地催化金屬硫化物加速氧化成可溶性金屬硫酸鹽。
原位 浸出，有時稱為溶液開採，實際上是堆浸的一種變體。 它包括將溶液泵入廢棄的礦井、塌陷的礦井、偏遠的已開採區域甚至整個礦體，這些都顯示出可以滲透溶液。 岩層必須適合與浸出溶液接觸並提供必要的氧氣。