Флотаціяу благодійності
Флотація максимізує цінність руд, вміло відокремлюючи цінні мінерали від пустої породи під час переробки корисних копалин завдяки фізичним та хімічним відмінностям. Незалежно від того, чи йдеться про кольорові метали, чорні метали чи неметалеві корисні копалини, флотація відіграє вирішальну роль у забезпеченні високоякісної сировини.
1. Методи флотації
(1) Пряма флотація
Пряма флотація означає фільтрацію цінних мінералів із суспензії, дозволяючи їм прилипати до бульбашок повітря та спливати на поверхню, тоді як мінерали пустої породи залишаються в суспензії. Цей метод має вирішальне значення для збагачення кольорових металів. Наприклад, під час переробки мідної руди етап флотації переходить до стадії дроблення та подрібнення, під час якої вводяться спеціальні аніонні збирачі, які змінюють гідрофобність та залишають їх адсорбуватися на поверхні мідних мінералів. Потім гідрофобні частинки міді прикріплюються до бульбашок повітря та піднімаються, утворюючи шар піни, багатий на мідь. Ця піна збирається при попередньому концентруванні мідних мінералів, що служить високоякісною сировиною для подальшого очищення.
(2) Зворотна флотація
Зворотна флотація передбачає флотацію мінералів пустої породи, тоді як цінні мінерали залишаються в суспензії. Наприклад, під час переробки залізної руди з домішками кварцу використовуються аніонні або катіонні колектори для зміни хімічного середовища суспензії. Це змінює гідрофільну природу кварцу на гідрофобну, що дозволяє йому приєднуватися до бульбашок повітря та спливати.
(3) Пільгове флотування
Коли руди містять два або більше цінних компонентів, переважна флотація розділяє їх послідовно на основі таких факторів, як мінеральна активність та економічна цінність. Цей поетапний процес флотації гарантує, що кожен цінний мінерал витягується з високою чистотою та коефіцієнтом вилучення, максимізуючи використання ресурсів.
(4) Насипна флотація
Валова флотація обробляє кілька цінних мінералів як єдине ціле, флотуючи їх разом для отримання змішаного концентрату з подальшим розділенням. Наприклад, при збагаченні мідно-нікелевих руд, де мінерали міді та нікелю тісно пов'язані, валова флотація з використанням реагентів, таких як ксантогенати або тіоли, дозволяє одночасно флотувати сульфідні мінерали міді та нікелю, утворюючи змішаний концентрат. Подальші складні процеси розділення, такі як використання вапна та ціанідних реагентів, виділяють високочисті мідні та нікелеві концентрати. Такий підхід «спочатку збирати, потім розділяти» мінімізує втрати цінних мінералів на початкових стадіях та значно покращує загальні коефіцієнти вилучення складних руд.
2. Процеси флотації: покрокова точність
(1) Процес флотації стадії: поетапне рафінування
У флотації стадійна флотація спрямовує переробку складних руд, розділяючи процес флотації на кілька етапів.
Наприклад, у двостадійному процесі флотації руда піддається грубому подрібненню, частково вивільняючи цінні мінерали. На першій стадії флотації ці вивільнені мінерали видобуваються у вигляді попередніх концентратів. Решта невивільнених частинок переходять на другу стадію подрібнення для подальшого подрібнення, а потім на другу стадію флотації. Це забезпечує ретельне відділення та поєднання цінних мінералів, що залишилися, з концентратами першої стадії. Цей метод запобігає надмірному подрібненню на початковій стадії, зменшує втрати ресурсів та підвищує точність флотації.
Для складніших руд, таких як ті, що містять кілька рідкісних металів із щільно зв'язаними кристалічними структурами, може використовуватися тристадійний процес флотації. Чергування етапів подрібнення та флотації дозволяє ретельно просіювати та гарантувати, що кожен цінний мінерал витягується з максимальною чистотою та коефіцієнтом вилучення, закладаючи міцну основу для подальшої переробки.
3. Ключові фактори флотації
(1) Значення pH: тонкий баланс кислотності шламу
Значення pH суспензії відіграє ключову роль у флотації, суттєво впливаючи на властивості поверхні мінералу та ефективність реагенту. Коли pH перевищує ізоелектричну точку мінералу, поверхня заряджається негативно; нижче неї – позитивно. Ці зміни поверхневого заряду визначають адсорбційні взаємодії між мінералами та реагентами, подібно до притягання або відштовхування магнітів.
Наприклад, у кислих умовах сульфідні мінерали отримують користь від посиленої збиральної активності, що полегшує захоплення цільових сульфідних мінералів. І навпаки, лужні умови сприяють флотації оксидних мінералів, змінюючи їхні поверхневі властивості для підвищення спорідненості з реагентом.
Різні мінерали потребують певних рівнів pH для флотації, що вимагає точного контролю. Наприклад, при флотації сумішей кварцу та кальциту кварц можна флотувати переважно шляхом регулювання pH суспензії до 2-3 та використання колекторів на основі амінів. І навпаки, флотація кальциту є кращою в лужних умовах з колекторами на основі жирних кислот. Таке точне регулювання pH є ключем до досягнення ефективного розділення мінералів.
(2) Режим реагентів
Режим реагентів регулює процес флотації, охоплюючи вибір, дозування, підготовку та додавання реагентів. Реагенти вибірково адсорбуються на поверхнях цільових мінералів, змінюючи їхню гідрофобність.
Піноутворювачі стабілізують бульбашки в суспензії та сприяють флотації гідрофобних частинок. До поширених піноутворювачів належать соснова олія та крезолова олія, які утворюють стабільні бульбашки потрібного розміру для прикріплення частинок.
Модифікатори активують або пригнічують властивості поверхні мінералів та регулюють хімічні або електрохімічні умови суспензії.
Дозування реагентів вимагає точності — недостатня кількість знижує гідрофобність, знижуючи коефіцієнти відновлення, тоді як надмірна кількість призводить до марнування реагентів, збільшення витрат та погіршення якості концентрату. Інтелектуальні пристрої, такі яконлайн-вимірювач концентраціїможе здійснювати точний контроль дозування реагентів.
Час і спосіб додавання реагентів також мають вирішальне значення. Регулятори, депресанти та деякі збирачі часто додають під час подрібнення, щоб завчасно підготувати хімічне середовище суспензії. Збирачі та піноутворювачі зазвичай додають у першому флотаційному резервуарі, щоб максимізувати їхню ефективність у критичні моменти.
(3) Швидкість аерації
Швидкість аерації створює оптимальні умови для прикріплення мінеральних бульбашок, що робить її незамінним фактором флотації. Недостатня аерація призводить до утворення занадто малої кількості бульбашок, що зменшує можливості зіткнень та прикріплення, тим самим погіршуючи ефективність флотації. Надмірна аерація призводить до надмірної турбулентності, що призводить до розриву бульбашок та витіснення прикріплених частинок, знижуючи ефективність.
Інженери використовують такі методи, як збір газу або вимірювання потоку повітря за допомогою анемометра, для точного налаштування швидкості аерації. Для грубих частинок збільшення аерації для створення більших бульбашок підвищує ефективність флотації. Для дрібних або легко флотуючих частинок ретельне налаштування забезпечує стабільну та ефективну флотацію.
(4) Час флотації
Час флотації – це делікатний баланс між вмістом концентрату та коефіцієнтом вилучення, що вимагає точного калібрування. На ранніх стадіях цінні мінерали швидко зв'язуються з бульбашками, що призводить до високого коефіцієнта вилучення та вмісту концентрату.
З часом, у міру флотації більш цінних мінералів, можуть підніматися і пусті породи, що знижує чистоту концентрату. Для простих руд з грубозернистими та легко флотованими мінералами достатньо коротшого часу флотації, що забезпечує високі коефіцієнти вилучення без шкоди для якості концентрату. Для складних або вогнетривких руд необхідний довший час флотації, щоб дрібнозернисті мінерали мали достатній час взаємодії з реагентами та бульбашками. Динамічне регулювання часу флотації є відмінною рисою точної та ефективної технології флотації.
Час публікації: 22 січня 2025 р.
