Flutuaçãoem Beneficiamento
A flotação maximiza o valor dos minérios ao separar habilmente os minerais valiosos dos minerais da ganga durante o processamento mineral, por meio de diferenças físicas e químicas. Seja lidando com metais não ferrosos, metais ferrosos ou minerais não metálicos, a flotação desempenha um papel fundamental no fornecimento de matérias-primas de alta qualidade.
1. Métodos de flotação
(1) Flotação direta
A flotação direta consiste em filtrar minerais valiosos de uma polpa, permitindo que eles se adiram a bolhas de ar e flutuem até a superfície, enquanto os minerais da ganga permanecem na polpa. Esse método é crucial no beneficiamento de metais não ferrosos. Por exemplo, no processamento de minério de cobre, a etapa de flotação ocorre após a britagem e moagem. Nessa etapa, coletores aniônicos específicos são introduzidos para alterar a hidrofobicidade e permitir que se adsorvam na superfície dos minerais de cobre. As partículas de cobre hidrofóbicas se ligam às bolhas de ar e sobem, formando uma camada de espuma rica em cobre. Essa espuma é coletada na concentração preliminar dos minerais de cobre, servindo como matéria-prima de alta qualidade para posterior refino.
(2) Flotação reversa
A flotação reversa consiste em separar os minerais da ganga enquanto os minerais valiosos permanecem na polpa. Por exemplo, no processamento de minério de ferro com impurezas de quartzo, coletores aniônicos ou catiônicos são usados para alterar o ambiente químico da polpa. Isso transforma a natureza hidrofílica do quartzo em hidrofóbica, permitindo que ele se ligue a bolhas de ar e flutue.
(3) Flutuação Preferencial
Quando os minérios contêm dois ou mais componentes valiosos, a flotação preferencial os separa sequencialmente com base em fatores como atividade mineral e valor econômico. Esse processo de flotação em etapas garante que cada mineral valioso seja recuperado com alta pureza e taxas de recuperação, maximizando a utilização dos recursos.
(4) Flotação em massa
A flotação em massa trata múltiplos minerais valiosos como um todo, flotando-os juntos para obter um concentrado misto, seguido de separação subsequente. Por exemplo, no beneficiamento de minério de cobre-níquel, onde os minerais de cobre e níquel estão intimamente associados, a flotação em massa usando reagentes como xantatos ou tióis permite a flotação simultânea de minerais sulfetados de cobre e níquel, formando um concentrado misto. Processos subsequentes de separação complexa, como o uso de reagentes de cal e cianeto, isolam concentrados de cobre e níquel de alta pureza. Essa abordagem de "coletar primeiro, separar depois" minimiza a perda de minerais valiosos nos estágios iniciais e melhora significativamente as taxas de recuperação geral para minérios complexos.
2. Processos de Flotação: Um Guia Passo a Passo para a Precisão
(1) Processo de Flotação por Estágios: Refinamento Incremental
Na flotação, a flotação por estágios orienta o processamento de minérios complexos, dividindo o processo de flotação em múltiplas etapas.
Por exemplo, em um processo de flotação em dois estágios, o minério passa por uma moagem grosseira, liberando parcialmente minerais valiosos. O primeiro estágio de flotação recupera esses minerais liberados como concentrados preliminares. As partículas restantes, não liberadas, seguem para um segundo estágio de moagem para redução adicional do tamanho, seguido por um segundo estágio de flotação. Isso garante que os minerais valiosos restantes sejam completamente separados e combinados com os concentrados do primeiro estágio. Esse método evita a moagem excessiva no estágio inicial, reduz o desperdício de recursos e melhora a precisão da flotação.
Para minérios mais complexos, como aqueles que contêm múltiplos metais raros com estruturas cristalinas fortemente ligadas, pode-se utilizar um processo de flotação em três estágios. A alternância entre moagem e flotação permite uma triagem meticulosa e garante que cada mineral valioso seja extraído com máxima pureza e taxa de recuperação, estabelecendo uma base sólida para o processamento subsequente.
3. Fatores-chave na flotação
(1) Valor de pH: O equilíbrio sutil da acidez da pasta
O valor do pH da suspensão desempenha um papel fundamental na flotação, influenciando profundamente as propriedades da superfície mineral e o desempenho dos reagentes. Quando o pH está acima do ponto isoelétrico de um mineral, a superfície torna-se negativamente carregada; abaixo dele, a superfície fica positivamente carregada. Essas mudanças na carga superficial ditam as interações de adsorção entre minerais e reagentes, de forma semelhante à atração ou repulsão de ímãs.
Por exemplo, em condições ácidas, os minerais sulfetados se beneficiam de uma maior atividade do coletor, facilitando a captura dos minerais sulfetados desejados. Por outro lado, as condições alcalinas facilitam a flotação de minerais óxidos, modificando suas propriedades superficiais para aumentar a afinidade do reagente.
Diferentes minerais requerem níveis de pH específicos para a flotação, o que exige um controle preciso. Por exemplo, na flotação de misturas de quartzo e calcita, o quartzo pode ser flotado preferencialmente ajustando-se o pH da polpa para 2-3 e utilizando-se coletores à base de aminas. Por outro lado, a flotação da calcita é favorecida em condições alcalinas com coletores à base de ácidos graxos. Esse ajuste preciso do pH é fundamental para se obter uma separação mineral eficiente.
(2) Regime de reagentes
O regime de reagentes rege o processo de flotação, abrangendo a seleção, a dosagem, a preparação e a adição de reagentes. Os reagentes adsorvem-se seletivamente nas superfícies dos minerais alvo, alterando sua hidrofobicidade.
Os agentes espumantes estabilizam as bolhas na suspensão e facilitam a flotação de partículas hidrofóbicas. Agentes espumantes comuns incluem óleo de pinho e óleo de cresol, que formam bolhas estáveis e de tamanho adequado para a adesão das partículas.
Os modificadores ativam ou inibem as propriedades da superfície mineral e ajustam as condições químicas ou eletroquímicas da pasta.
A dosagem de reagentes exige precisão — quantidades insuficientes reduzem a hidrofobicidade, diminuindo as taxas de recuperação, enquanto quantidades excessivas desperdiçam reagentes, aumentam os custos e comprometem a qualidade do concentrado. Dispositivos inteligentes, comomedidor de concentração onlinePermite o controle preciso das dosagens de reagentes.
O momento e o método de adição dos reagentes também são cruciais. Ajustadores, depressores e alguns coletores são frequentemente adicionados durante a moagem para preparar o ambiente químico da polpa desde o início. Coletores e espumantes são normalmente adicionados no primeiro tanque de flotação para maximizar sua eficácia em momentos críticos.
(3) Taxa de aeração
A taxa de aeração cria condições ideais para a adesão das bolhas aos minerais, tornando-se um fator indispensável na flotação. Aeração insuficiente resulta em poucas bolhas, reduzindo as oportunidades de colisão e adesão, prejudicando assim o desempenho da flotação. Aeração excessiva leva a turbulência excessiva, causando a ruptura das bolhas e o desprendimento das partículas aderidas, reduzindo a eficiência.
Os engenheiros utilizam métodos como a coleta de gases ou a medição do fluxo de ar com anemômetros para ajustar com precisão as taxas de aeração. Para partículas grossas, o aumento da aeração para gerar bolhas maiores melhora a eficiência da flotação. Para partículas finas ou que flutuam facilmente, ajustes cuidadosos garantem uma flotação estável e eficaz.
(4) Tempo de flutuação
O tempo de flotação representa um equilíbrio delicado entre o teor do concentrado e a taxa de recuperação, exigindo uma calibração precisa. Nos estágios iniciais, os minerais valiosos se ligam rapidamente às bolhas, resultando em altas taxas de recuperação e teores elevados de concentrado.
Com o tempo, à medida que minerais mais valiosos são flotados, os minerais da ganga também podem subir, diluindo a pureza do concentrado. Para minérios simples com minerais de granulação mais grossa e facilmente flotáveis, tempos de flotação mais curtos são suficientes, garantindo altas taxas de recuperação sem sacrificar o teor do concentrado. Para minérios complexos ou refratários, tempos de flotação mais longos são necessários para permitir que os minerais de granulação fina tenham tempo suficiente de interação com os reagentes e as bolhas. O ajuste dinâmico do tempo de flotação é uma característica fundamental da tecnologia de flotação precisa e eficiente.
Data da publicação: 22 de janeiro de 2025
