Flotatiein zegening
Flotatie maximaliseert de waarde van ertsen door waardevolle mineralen vakkundig te scheiden van ganggesteente tijdens de ertsverwerking, dankzij de fysische en chemische verschillen. Of het nu gaat om non-ferrometalen, ferrometalen of niet-metallische mineralen, flotatie speelt een cruciale rol bij het leveren van hoogwaardige grondstoffen.
1. Flotatiemethoden
(1) Directe flotatie
Directe flotatie is een methode waarbij waardevolle mineralen uit een slurry worden gefilterd door ze aan luchtbellen te laten hechten en naar de oppervlakte te laten drijven, terwijl de ganggesteentemineralen in de slurry achterblijven. Deze methode is cruciaal voor de verwerking van non-ferrometalen. Bijvoorbeeld, bij de verwerking van kopererts komt de flotatiefase na het breken en malen. Hierbij worden specifieke anionische collectoren toegevoegd om de hydrofobiciteit te veranderen, waardoor de koperdeeltjes zich aan het oppervlak hechten. De hydrofobe koperdeeltjes hechten zich vervolgens aan luchtbellen en stijgen op, waardoor een schuimlaag met een hoog kopergehalte ontstaat. Dit schuim wordt opgevangen voor de eerste concentratie van kopermineralen en dient als hoogwaardige grondstof voor verdere verwerking.
(2) Omgekeerde flotatie
Bij omgekeerde flotatie worden de ganggesteentemineralen weggedreven, terwijl de waardevolle mineralen in de slurry achterblijven. Bijvoorbeeld bij de verwerking van ijzererts met kwartsonzuiverheden worden anionische of kationische collectoren gebruikt om de chemische samenstelling van de slurry te veranderen. Hierdoor verandert het hydrofiele karakter van kwarts in hydrofoob, waardoor het zich aan luchtbellen kan hechten en kan drijven.
(3) Preferentiële flotatie
Wanneer ertsen twee of meer waardevolle componenten bevatten, scheidt preferentiële flotatie deze sequentieel op basis van factoren zoals minerale activiteit en economische waarde. Dit stapsgewijze flotatieproces zorgt ervoor dat elk waardevol mineraal met een hoge zuiverheid en terugwinningsgraad wordt teruggewonnen, waardoor de benutting van de grondstoffen wordt gemaximaliseerd.
(4) Bulkflotatie
Bij bulkflotatie worden meerdere waardevolle mineralen als één geheel behandeld, waarbij ze samen drijven om een gemengd concentraat te verkrijgen, gevolgd door een daaropvolgende scheiding. Bijvoorbeeld bij de verwerking van koper-nikkelerts, waar koper- en nikkelmineralen nauw met elkaar verbonden zijn, maakt bulkflotatie met reagentia zoals xanthaten of thiolen de gelijktijdige flotatie van sulfidekoper- en nikkelmineralen mogelijk, waardoor een gemengd concentraat ontstaat. Daaropvolgende complexe scheidingsprocessen, zoals met behulp van kalk en cyanidereagentia, isoleren zeer zuivere koper- en nikkelconcentraten. Deze "eerst verzamelen, dan scheiden"-aanpak minimaliseert het verlies van waardevolle mineralen in de beginfase en verbetert de algehele winningspercentages voor complexe ertsen aanzienlijk.
2. Flotatieprocessen: een stapsgewijze, nauwkeurige handleiding
(1) Faseflotatieproces: stapsgewijze verfijning
Bij flotatie wordt de verwerking van complexe ertsen begeleid door het flotatieproces in meerdere fasen op te delen.
Bijvoorbeeld, bij een tweetrapsflotatieproces ondergaat het erts een grove maling, waarbij waardevolle mineralen gedeeltelijk vrijkomen. In de eerste flotatiestap worden deze vrijgekomen mineralen teruggewonnen als voorlopige concentraten. De resterende, niet-vrijgekomen deeltjes gaan naar een tweede maalstap voor verdere verkleining, gevolgd door een tweede flotatiestap. Dit zorgt ervoor dat de resterende waardevolle mineralen grondig worden gescheiden en gecombineerd met de concentraten uit de eerste stap. Deze methode voorkomt overmatige maling in de eerste stap, vermindert verspilling van grondstoffen en verbetert de precisie van de flotatie.
Voor complexere ertsen, zoals ertsen die meerdere zeldzame metalen met strak gebonden kristalstructuren bevatten, kan een drietrapsflotatieproces worden gebruikt. Door afwisselend te malen en te floteren, kan nauwkeurig worden gezeefd en wordt ervoor gezorgd dat elk waardevol mineraal met maximale zuiverheid en opbrengst wordt gewonnen, wat een solide basis vormt voor verdere verwerking.
3. Belangrijke factoren bij een beursgang
(1) pH-waarde: Het subtiele evenwicht van de zuurgraad van de slurry
De pH-waarde van de suspensie speelt een cruciale rol bij flotatie en beïnvloedt de oppervlakte-eigenschappen van mineralen en de prestaties van reagentia aanzienlijk. Wanneer de pH boven het iso-elektrisch punt van een mineraal ligt, wordt het oppervlak negatief geladen; daaronder is het oppervlak positief geladen. Deze veranderingen in oppervlakte lading bepalen de adsorptie-interacties tussen mineralen en reagentia, vergelijkbaar met de aantrekking of afstoting van magneten.
Onder zure omstandigheden profiteren sulfidemineralen bijvoorbeeld van een verhoogde activiteit van het katalysatormateriaal, waardoor het gemakkelijker wordt om de gewenste sulfidemineralen af te vangen. Omgekeerd bevorderen alkalische omstandigheden de flotatie van oxidemineralen door hun oppervlakte-eigenschappen te wijzigen en zo de affiniteit met het reagens te vergroten.
Verschillende mineralen vereisen specifieke pH-waarden voor flotatie, wat nauwkeurige controle noodzakelijk maakt. Bijvoorbeeld, bij de flotatie van kwarts- en calcietmengsels kan kwarts bij voorkeur worden gefloteerd door de pH van de slurry aan te passen tot 2-3 en gebruik te maken van amine-gebaseerde collectoren. Omgekeerd wordt calcietflotatie bevorderd in alkalische omstandigheden met vetzuur-gebaseerde collectoren. Deze nauwkeurige pH-aanpassing is essentieel voor een efficiënte scheiding van de mineralen.
(2) Reagensregime
Het reagensregime bepaalt het flotatieproces en omvat de selectie, dosering, bereiding en toevoeging van reagentia. Reagentia adsorberen selectief op de oppervlakken van de doelmineralen, waardoor hun hydrofobiciteit verandert.
Schuimvormers stabiliseren de bellen in de suspensie en vergemakkelijken het floteren van hydrofobe deeltjes. Veelgebruikte schuimvormers zijn dennenolie en cresololie, die stabiele, goed gevormde bellen vormen waaraan de deeltjes zich kunnen hechten.
Modificatoren activeren of remmen de oppervlakte-eigenschappen van mineralen en passen de chemische of elektrochemische omstandigheden van de slurry aan.
Nauwkeurige dosering van reagentia is essentieel: onvoldoende hoeveelheden verminderen de hydrofobiciteit, waardoor de opbrengst daalt, terwijl overmatige hoeveelheden leiden tot verspilling van reagentia, hogere kosten en een verminderde kwaliteit van het concentraat. Intelligente apparaten zoalsonline concentratiemetermaakt nauwkeurige controle van de reagensdoseringen mogelijk.
De timing en methode van toevoeging van reagentia zijn ook cruciaal. Aanpassers, depressiemiddelen en sommige collectoren worden vaak tijdens het malen toegevoegd om de chemische omgeving van de slurry vroegtijdig voor te bereiden. Collectoren en schuimvormers worden doorgaans in de eerste flotatietank toegevoegd om hun effectiviteit op kritieke momenten te maximaliseren.
(3) Beluchtingssnelheid
De beluchtingssnelheid creëert optimale omstandigheden voor de hechting van mineralen aan bellen, waardoor het een onmisbare factor is bij flotatie. Onvoldoende beluchting resulteert in te weinig bellen, waardoor de kans op botsingen en hechting afneemt en de flotatieprestaties verslechteren. Overmatige beluchting leidt tot overmatige turbulentie, waardoor bellen breken en aangehechte deeltjes loskomen, wat de efficiëntie vermindert.
Ingenieurs gebruiken methoden zoals gasopvang of luchtstroommeting met een anemometer om de beluchtingssnelheid nauwkeurig af te stellen. Bij grove deeltjes verbetert een verhoogde beluchting, waardoor grotere bellen ontstaan, de flotatie-efficiëntie. Bij fijne of gemakkelijk zwevende deeltjes zorgen zorgvuldige aanpassingen voor een stabiele en effectieve flotatie.
(4) Flotatietijd
De flotatietijd is een delicate balans tussen de kwaliteit van het concentraat en het rendement, en vereist nauwkeurige kalibratie. In de beginfase hechten waardevolle mineralen zich snel aan de bellen, wat leidt tot hoge rendementen en een hoog concentraatgehalte.
Na verloop van tijd, wanneer waardevollere mineralen worden afgescheiden door flotatie, kunnen ook ganggesteentemineralen naar boven komen, waardoor de zuiverheid van het concentraat afneemt. Voor eenvoudige ertsen met grofkorrelige en gemakkelijk af te floteren mineralen volstaan kortere flotatietijden, waardoor hoge terugwinningspercentages worden gegarandeerd zonder dat de kwaliteit van het concentraat afneemt. Voor complexe of moeilijk afbreekbare ertsen zijn langere flotatietijden nodig om fijnkorrelige mineralen voldoende interactietijd te geven met reagentia en bellen. Dynamische aanpassing van de flotatietijd is een kenmerk van nauwkeurige en efficiënte flotatietechnologie.
Geplaatst op: 22 januari 2025
