Flotáciav dobročinnosti
Flotácia maximalizuje hodnotu rúd tým, že pri spracovaní nerastov šikovne oddeľuje cenné minerály od hlušinových minerálov prostredníctvom fyzikálnych a chemických rozdielov. Či už ide o neželezné kovy, železné kovy alebo nekovové minerály, flotácia zohráva kľúčovú úlohu pri poskytovaní vysokokvalitných surovín.
1. Metódy flotácie
(1) Priama flotácia
Priama flotácia sa vzťahuje na filtrovanie cenných minerálov z kalu tak, že sa im umožní priľnúť k vzduchovým bublinám a vyplávať na povrch, zatiaľ čo hlušinové minerály zostávajú v kale. Táto metóda je kľúčová pri zušľachťovaní neželezných kovov. Napríklad pri spracovaní medenej rudy sa po drvení a mletí rudy pridáva do fázy flotácie špecifické aniónové zberače, ktoré menia hydrofóbnosť a nechávajú sa adsorbovať na povrchu medených minerálov. Potom sa hydrofóbne častice medi prichytia k vzduchovým bublinám a stúpajú, čím vytvárajú vrstvu peny bohatú na meď. Táto pena sa zhromažďuje pri predbežnom zahusťovaní medených minerálov, ktoré slúžia ako vysokokvalitná surovina na ďalšie zušľachťovanie.
(2) Spätná flotácia
Reverzná flotácia zahŕňa plavenie hlušinových minerálov, zatiaľ čo cenné minerály zostávajú v suspenzii. Napríklad pri spracovaní železnej rudy s kremennými nečistotami sa na zmenu chemického prostredia suspenzie používajú aniónové alebo katiónové kolektory. To mení hydrofilnú povahu kremeňa na hydrofóbnu, čo mu umožňuje prichytiť sa na vzduchové bubliny a plávať.
(3) Preferenčná flotácia
Keď rudy obsahujú dve alebo viac cenných zložiek, preferenčná flotácia ich postupne oddeľuje na základe faktorov, ako je minerálna aktivita a ekonomická hodnota. Tento postupný flotačný proces zabezpečuje, že každý cenný minerál sa získa s vysokou čistotou a mierou výťažnosti, čím sa maximalizuje využitie zdrojov.
(4) Hromadná flotácia
Hromadná flotácia spracováva viacero cenných minerálov ako celok, flotuje ich spolu, čím sa získa zmiešaný koncentrát, po ktorom nasleduje následná separácia. Napríklad pri obohacovaní meďno-niklovej rudy, kde sú minerály medi a niklu úzko prepojené, umožňuje hromadná flotácia s použitím činidiel, ako sú xantány alebo tioly, súčasnú flotáciu sulfidových minerálov medi a niklu, čím sa vytvorí zmiešaný koncentrát. Následné komplexné separačné procesy, ako napríklad použitie vápna a kyanidových činidiel, izolujú vysoko čisté koncentráty medi a niklu. Tento prístup „najprv zhromaždiť, potom separovať“ minimalizuje stratu cenných minerálov v počiatočných fázach a výrazne zlepšuje celkovú mieru výťažnosti komplexných rúd.
2. Flotačné procesy: Postupná presnosť
(1) Proces flotácie vo viacerých fázach: Postupné zušľachťovanie
Pri flotácii stupňovitá flotácia riadi spracovanie komplexných rúd rozdelením flotačného procesu do viacerých etáp.
Napríklad v dvojstupňovom flotačnom procese sa ruda hrubo mleje, pričom sa čiastočne uvoľňujú cenné minerály. V prvej flotačnej fáze sa tieto uvoľnené minerály získavajú ako predkoncentráty. Zostávajúce neuvoľnené častice pokračujú do druhej fázy mletia na ďalšie zmenšenie veľkosti, po ktorej nasleduje druhá flotačná fáza. To zabezpečuje, že zostávajúce cenné minerály sú dôkladne oddelené a zlúčené s koncentrátmi prvej fázy. Táto metóda zabraňuje nadmernému mletiu v počiatočnej fáze, znižuje plytvanie zdrojmi a zlepšuje presnosť flotácie.
Pre zložitejšie rudy, ako sú tie, ktoré obsahujú viacero vzácnych kovov s pevne viazanými kryštálovými štruktúrami, sa môže použiť trojstupňový flotačný proces. Striedavé kroky mletia a flotácie umožňujú dôkladné triedenie a zabezpečujú, že každý cenný minerál sa extrahuje s maximálnou čistotou a mierou výťažnosti, čím sa kladie pevný základ pre ďalšie spracovanie.
3. Kľúčové faktory flotácie
(1) Hodnota pH: Jemná rovnováha kyslosti kalu
Hodnota pH suspenzie hrá kľúčovú úlohu pri flotácii a výrazne ovplyvňuje vlastnosti povrchu minerálu a výkonnosť činidla. Keď je pH nad izoelektrickým bodom minerálu, povrch sa nabije záporne; pod ním je povrch nabitý kladne. Tieto zmeny povrchového náboja určujú adsorpčné interakcie medzi minerálmi a činidlami, podobne ako príťažlivosť alebo odpudzovanie magnetov.
Napríklad v kyslých podmienkach majú sulfidové minerály zvýšenú zbernú aktivitu, čo uľahčuje zachytávanie cieľových sulfidových minerálov. Naopak, alkalické podmienky uľahčujú flotáciu oxidových minerálov modifikáciou ich povrchových vlastností, čím sa zvyšuje afinita k činidlu.
Rôzne minerály vyžadujú pre flotáciu špecifické úrovne pH, čo si vyžaduje presnú kontrolu. Napríklad pri flotácii zmesí kremeňa a kalcitu sa kremeň môže prednostne flotovať úpravou pH suspenzie na 2 – 3 a použitím zberačov na báze amínu. Naopak, flotácia kalcitu je uprednostňovaná v alkalických podmienkach so zberateľmi na báze mastných kyselín. Toto presné nastavenie pH je kľúčom k dosiahnutiu účinnej separácie minerálov.
(2) Režim činidiel
Režim činidiel riadi proces flotácie a zahŕňa výber, dávkovanie, prípravu a pridávanie činidiel. Činidlá sa selektívne adsorbujú na cieľové minerálne povrchy, čím menia ich hydrofóbnosť.
Penidlá stabilizujú bubliny v suspenzii a uľahčujú flotáciu hydrofóbnych častíc. Medzi bežné penidlá patrí borovicový olej a krezolový olej, ktoré vytvárajú stabilné bubliny správnej veľkosti na prichytenie častíc.
Modifikátory aktivujú alebo inhibujú vlastnosti minerálneho povrchu a upravujú chemické alebo elektrochemické podmienky suspenzie.
Dávkovanie činidla vyžaduje presnosť – nedostatočné množstvo znižuje hydrofóbnosť, čím sa znižuje miera výťažnosti, zatiaľ čo nadmerné množstvo plytvá činidlami, zvyšuje náklady a znižuje kvalitu koncentrátu. Inteligentné zariadenia, ako napríkladonline merač koncentráciedokáže presne kontrolovať dávkovanie činidiel.
Dôležité je aj načasovanie a spôsob pridávania činidla. Regulačné činidlá, depresory a niektoré zberače sa často pridávajú počas mletia, aby sa včas pripravilo chemické prostredie suspenzie. Zberače a penidlá sa zvyčajne pridávajú v prvej flotačnej nádrži, aby sa maximalizovala ich účinnosť v kritických momentoch.
(3) Rýchlosť prevzdušňovania
Rýchlosť prevzdušňovania vytvára optimálne podmienky pre prichytenie minerálnych bublín, vďaka čomu je nevyhnutným faktorom pri flotácii. Nedostatočné prevzdušňovanie má za následok príliš malý počet bublín, čo znižuje možnosti kolízií a prichytenia, a tým zhoršuje výkon flotácie. Nadmerné prevzdušňovanie vedie k nadmernej turbulencii, ktorá spôsobuje praskanie bublín a uvoľňovanie prichytených častíc, čím sa znižuje účinnosť.
Inžinieri používajú metódy ako zber plynu alebo meranie prietoku vzduchu pomocou anemometra na jemné doladenie rýchlosti prevzdušňovania. V prípade hrubých častíc zvýšenie prevzdušňovania na vytvorenie väčších bublín zlepšuje účinnosť flotácie. V prípade jemných alebo ľahko flotovateľných častíc starostlivé úpravy zabezpečujú stabilnú a účinnú flotáciu.
(4) Čas flotácie
Doba flotácie je krehkou rovnováhou medzi stupňom výťažnosti koncentrátu a jeho výťažnosťou, čo si vyžaduje presnú kalibráciu. V počiatočných fázach sa cenné minerály rýchlo viažu na bubliny, čo vedie k vysokej miere výťažnosti a stupňu výťažnosti koncentrátu.
Postupom času, keď sa flotujú cennejšie minerály, môžu stúpať aj hlušinové minerály, čím sa znižuje čistota koncentrátu. Pre jednoduché rudy s hrubozrnnejšími a ľahko flotovateľnými minerálmi postačujú kratšie flotačné časy, ktoré zabezpečujú vysokú mieru výťažnosti bez straty kvality koncentrátu. Pre komplexné alebo žiaruvzdorné rudy sú potrebné dlhšie flotačné časy, aby sa jemnozrnným minerálom umožnil dostatočný čas interakcie s činidlami a bublinami. Dynamické nastavenie flotačného času je charakteristickým znakom presnej a efektívnej flotačnej technológie.
Čas uverejnenia: 22. januára 2025
