Флотаціяв Бенефікації
Флотація максимізує цінність руд завдяки вмілому відокремленню цінних мінералів від пустих мінералів під час обробки корисних копалин через фізичні та хімічні відмінності. Незалежно від того, чи йдеться про кольорові метали, чорні метали чи неметалічні мінерали, флотація відіграє вирішальну роль у забезпеченні високоякісної сировини.
1. Методи флотації
(1) Пряма флотація
Пряма флотація стосується фільтрації 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 при збагаченні кольорових металів. Наприклад, обробка руди переходить на стадію флотації після дроблення та подрібнення під час обробки мідної руди, під час якої вводять спеціальні аніонні збирачі, щоб змінити гідрофобність і залишити їх адсорбуватися на поверхні мідних мінералів. Потім гідрофобні частинки міді приєднуються до повітряних бульбашок і піднімаються, утворюючи шар піни, багатий міддю. Ця піна збирається в попередньому концентруванні мінералів міді, яка служить високоякісною сировиною для подальшого очищення.
(2) Зворотна флотація
Зворотна флотація включає флотацію мінералів пустої породи, тоді як цінні мінерали залишаються в суспензії. Наприклад, при переробці залізної руди з домішками кварцу для зміни хімічного середовища суспензії використовуються аніонні або катіонні збирачі. Це змінює гідрофільну природу кварцу на гідрофобну, дозволяючи йому прикріплюватися до повітряних бульбашок і плавати.
(3) Пільгове розміщення
Якщо руди містять два або більше цінних компонентів, пільгова флотація розділяє їх послідовно на основі таких факторів, як активність корисних копалин і економічна цінність. Цей поетапний процес флотації забезпечує вилучення кожного цінного мінералу з високою чистотою та швидкістю вилучення, що максимізує використання ресурсів.
(4) Масова флотація
Масова флотація обробляє кілька цінних мінералів як єдине ціле, флотуючи їх разом для отримання змішаного концентрату з наступним розділенням. Наприклад, при збагаченні мідно-нікелевої руди, де мінерали міді та нікелю тісно пов’язані, масова флотація з використанням таких реагентів, як ксантогенати або тіоли, дозволяє одночасно флотувати сульфідні мінерали міді та нікелю, утворюючи змішаний концентрат. Подальші складні процеси розділення, такі як використання вапняних і ціанідних реагентів, виділяють високочисті мідні та нікелеві концентрати. Цей підхід «спочатку зібрати, розділити — потім» мінімізує втрати цінних мінералів на початкових стадіях і значно покращує загальні показники вилучення складних руд.
2. Процеси флотації: точність крок за кроком
(1) Процес етапної флотації: поступове очищення
У флотації етапна флотація керує переробкою комплексних руд шляхом поділу процесу флотації на кілька стадій.
Наприклад, у двостадійному процесі флотації руда піддається грубому подрібненню, частково звільняючи цінні мінерали. На першому етапі флотації ці вивільнені мінерали вилучаються як попередні концентрати. Невивільнені частинки, що залишилися, переходять на другу стадію подрібнення для подальшого зменшення розміру, після чого йде друга стадія флотації. Це гарантує, що цінні мінерали, що залишилися, ретельно відокремлюються та поєднуються з концентратами першої стадії. Цей метод запобігає надмірному подрібненню на початковій стадії, зменшує витрати ресурсів і покращує точність флотації.
Для більш складних руд, таких як ті, що містять кілька рідкісних металів із міцно зв’язаними кристалічними структурами, можна використовувати процес тристадійної флотації. Чергування етапів подрібнення та флотації дозволяє проводити ретельний відбір і гарантувати, що кожен цінний мінерал видобувається з максимальною чистотою та швидкістю відновлення, закладаючи міцну основу для подальшої обробки.
3. Ключові фактори флотації
(1) Значення рН: тонкий баланс кислотності суспензії
Значення рН суспензії відіграє ключову роль у флотації, глибоко впливаючи на властивості поверхні мінералу та ефективність реагентів. Коли pH вище ізоелектричної точки мінералу, поверхня стає негативно зарядженою; під ним поверхня заряджена позитивно. Ці зміни поверхневого заряду визначають адсорбційні взаємодії між мінералами та реагентами, подібно до притягання чи відштовхування магнітів.
Наприклад, у кислих умовах сульфідні мінерали виграють від посиленої збиральної активності, полегшуючи захоплення цільових сульфідних мінералів. Навпаки, лужні умови сприяють флотації оксидних мінералів шляхом модифікації їхніх поверхневих властивостей для підвищення спорідненості реагентів.
Різні мінерали вимагають певних рівнів рН для флотації, що вимагає точного контролю. Наприклад, під час флотації сумішей кварцу та кальциту кварц можна флотувати переважно шляхом регулювання рН суспензії до 2-3 та використання колекторів на основі аміну. І навпаки, флотація кальциту є кращою в лужних умовах із збирачами на основі жирних кислот. Це точне регулювання pH є ключовим для досягнення ефективного відділення мінералів.
(2) Реагентний режим
Режим реагентів регулює процес флотації, охоплюючи вибір, дозування, підготовку та додавання реагентів. Реагенти вибірково адсорбуються на цільових мінеральних поверхнях, змінюючи їх гідрофобність.
Піноутворювачі стабілізують бульбашки в суспензії та полегшують флотацію гідрофобних частинок. Звичайні піноутворювачі включають хвойну олію та крезолову олію, які утворюють стабільні бульбашки достатнього розміру для приєднання частинок.
Модифікатори активують або пригнічують властивості мінеральної поверхні та регулюють хімічні або електрохімічні умови суспензії.
Дозування реагенту вимагає точності — недостатня кількість зменшує гідрофобність, знижуючи швидкість відновлення, тоді як надмірна кількість реагентів витрачає даремно, збільшує витрати та погіршує якість концентрату. Інтелектуальні пристрої, такі яконлайн вимірювач концентраціїможе реалізувати точний контроль дозування реагентів.
Час і спосіб додавання реагенту також мають вирішальне значення. Регулювачі, депресанти та деякі збирачі часто додають під час подрібнення, щоб завчасно підготувати хімічне середовище суспензії. Збірники та піноутворювачі зазвичай додають у першу флотаційну ємність, 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 надто малої кількості бульбашок, зменшуючи можливості зіткнення та кріплення, тим самим погіршуючи ефективність флотації. Надмірна аерація призводить до надмірної турбулентності, спричиняючи розрив бульбашок і зміщення прикріплених частинок, що знижує ефективність.
Для точного налаштування швидкості аерації інженери використовують такі методи, як збір газу або вимірювання потоку повітря за допомогою анемометра. Для грубих частинок збільшення аерації для утворення більших бульбашок покращує ефективність флотації. Для дрібних або легко спливаючих частинок ретельні налаштування забезпечують стабільну та ефективну флотацію.
(4) Час флотації
Час флотації – це тонкий баланс між ступенем концентрату та ступенем вилучення, що вимагає точного калібрування. На ранніх стадіях цінні мінерали швидко приєднуються до бульбашок, що призводить до високого рівня вилучення та концентрації.
Згодом, у міру того, як більше цінних мінералів буде переміщено на воду, кількість пустих мінералів також може зрости, зменшуючи чистоту концентрату. Для простих руд із більш крупнозернистими мінералами, що легко флотуються, достатньо коротшого часу флотації, що забезпечує високі показники вилучення без шкоди для якості концентрату. Для складних або тугоплавких руд необхідний довший час флотації, щоб забезпечити достатній час взаємодії дрібнозернистих мінералів з реагентами та бульбашками. Динамічне регулювання часу флотації є ознакою точної та ефективної технології флотації.
Час публікації: 22 січня 2025 р
