Флотацияв благословении
Флотация позволяет максимально эффективно отделять ценные минералы от пустой породы в процессе переработки полезных ископаемых, используя физические и химические различия. Независимо от того, идет ли речь о цветных металлах, черных металлах или неметаллических минералах, флотация играет решающую роль в обеспечении высококачественного сырья.
1. Методы флотации
(1) Прямая флотация
Прямая флотация подразумевает фильтрацию ценных минералов из суспензии путем их прилипания к пузырькам воздуха и всплывания на поверхность, в то время как пустая порода остается в суспензии. Этот метод имеет решающее значение при обогащении цветных металлов. Например, при переработке медной руды флотация начинается после дробления и измельчения, в ходе которых вводятся специальные анионные коллекторы, изменяющие гидрофобность и позволяющие им адсорбироваться на поверхности медных минералов. Затем гидрофобные частицы меди прикрепляются к пузырькам воздуха и поднимаются, образуя слой пены, богатой медью. Эта пена собирается для предварительной концентрации медных минералов и служит высококачественным сырьем для дальнейшей очистки.
(2) Обратная флотация
Обратная флотация предполагает всплывание пустой породы, в то время как ценные минералы остаются в суспензии. Например, при переработке железной руды с примесями кварца используются анионные или катионные собиратели для изменения химической среды суспензии. Это меняет гидрофильную природу кварца на гидрофобную, позволяя ему прикрепляться к пузырькам воздуха и всплывать.
(3) Предпочтительная флотация
Когда руда содержит два или более ценных компонента, преимущественная флотация разделяет их последовательно на основе таких факторов, как минеральная активность и экономическая ценность. Этот поэтапный процесс флотации обеспечивает извлечение каждого ценного минерала с высокой чистотой и коэффициентом извлечения, что максимизирует использование ресурсов.
(4) Флотация насыпью
Флотация в больших объемах позволяет обрабатывать несколько ценных минералов как единое целое, флотируя их вместе для получения смешанного концентрата с последующим разделением. Например, при обогащении медно-никелевых руд, где медь и никель тесно связаны между собой, флотация в больших объемах с использованием таких реагентов, как ксантаты или тиолы, позволяет одновременно флотировать сульфидные медь и никель, образуя смешанный концентрат. Последующие сложные процессы разделения, такие как использование извести и цианида, позволяют выделить высокочистые медно-никелевые концентраты. Такой подход «сначала сбор, затем разделение» минимизирует потери ценных минералов на начальных этапах и значительно повышает общую степень извлечения для сложных руд.
2. Флотационные процессы: пошаговый анализ.
(1) Стационарный процесс флотации: поэтапная очистка
В процессе флотации стадийная флотация определяет порядок переработки сложных руд путем разделения флотационного процесса на несколько стадий.
Например, в двухстадийном процессе флотации руда подвергается грубому измельчению, частично высвобождая ценные минералы. На первой стадии флотации эти высвобожденные минералы извлекаются в виде предварительных концентратов. Оставшиеся невысвобожденные частицы поступают на вторую стадию измельчения для дальнейшего уменьшения размера, за которой следует вторая стадия флотации. Это обеспечивает тщательное отделение оставшихся ценных минералов и их объединение с концентратами первой стадии. Этот метод предотвращает чрезмерное измельчение на начальной стадии, снижает потери ресурсов и повышает точность флотации.
Для более сложных руд, таких как руды, содержащие множество редких металлов с плотно связанными кристаллическими структурами, может использоваться трехступенчатый процесс флотации. Чередование этапов измельчения и флотации позволяет проводить тщательный просеивание и гарантировать извлечение каждого ценного минерала с максимальной чистотой и степенью извлечения, закладывая прочную основу для дальнейшей переработки.
3. Ключевые факторы флотации
(1) Значение pH: тонкий баланс кислотности суспензии
Значение pH суспензии играет ключевую роль в флотации, существенно влияя на свойства поверхности минералов и эффективность реагентов. Когда pH выше изоэлектрической точки минерала, поверхность становится отрицательно заряженной; когда pH ниже этой точки, поверхность становится положительно заряженной. Эти изменения заряда поверхности определяют адсорбционные взаимодействия между минералами и реагентами, подобно притяжению или отталкиванию магнитов.
Например, в кислых условиях сульфидные минералы выигрывают от повышенной собирающей активности, что облегчает их улавливание. И наоборот, щелочные условия облегчают флотацию оксидных минералов, изменяя их поверхностные свойства для повышения сродства к реагентам.
Для флотации различных минералов требуются определенные уровни pH, что обуславливает необходимость точного контроля. Например, при флотации смесей кварца и кальцита кварц может флотироваться предпочтительно путем регулирования pH суспензии до 2-3 и использования собирателей на основе аминов. И наоборот, флотация кальцита предпочтительна в щелочных условиях с использованием собирателей на основе жирных кислот. Точная регулировка pH является ключом к эффективному разделению минералов.
(2) Режим реагентов
Режим работы реагентов определяет процесс флотации, включая выбор, дозировку, приготовление и добавление реагентов. Реагенты избирательно адсорбируются на поверхностях целевых минералов, изменяя их гидрофобность.
Пенообразователи стабилизируют пузырьки в суспензии и облегчают флотацию гидрофобных частиц. К распространенным пенообразователям относятся сосновое масло и крезоловое масло, которые образуют стабильные пузырьки подходящего размера для прикрепления частиц.
Модификаторы активируют или подавляют свойства поверхности минералов и регулируют химические или электрохимические условия суспензии.
Дозировка реагентов требует точности — недостаточное количество снижает гидрофобность, уменьшая степень извлечения, в то время как избыточное количество приводит к перерасходу реагентов, увеличению затрат и ухудшению качества концентрата. Интеллектуальные устройства, такие как...онлайн-концентраторпозволяет осуществлять точный контроль дозировки реагентов.
Время и способ добавления реагентов также имеют решающее значение. Регуляторы, депрессанты и некоторые собиратели часто добавляются во время измельчения для предварительной подготовки химической среды суспензии. Собиратели и пенообразователи обычно добавляются в первом флотационном резервуаре для максимальной эффективности в критические моменты.
(3) Скорость аэрации
Скорость аэрации создает оптимальные условия для прикрепления минеральных пузырьков, что делает ее незаменимым фактором флотации. Недостаточная аэрация приводит к образованию слишком малого количества пузырьков, уменьшая возможности столкновения и прикрепления, тем самым ухудшая эффективность флотации. Избыточная аэрация приводит к чрезмерной турбулентности, вызывая разрыв пузырьков и отрыв прикрепившихся частиц, снижая эффективность.
Инженеры используют такие методы, как сбор газа или измерение расхода воздуха с помощью анемометра, для точной настройки скорости аэрации. Для крупных частиц увеличение аэрации для образования более крупных пузырьков повышает эффективность флотации. Для мелких или легко всплывающих частиц тщательная настройка обеспечивает стабильную и эффективную флотацию.
(4) Время флотации
Время флотации — это тонкий баланс между качеством концентрата и коэффициентом извлечения, требующий точной калибровки. На ранних стадиях ценные минералы быстро прикрепляются к пузырькам, что приводит к высоким коэффициентам извлечения и высокому содержанию минералов в концентрате.
Со временем, по мере флотации более ценных минералов, пустая порода также может подниматься на поверхность, снижая чистоту концентрата. Для простых руд с более крупными и легко флотируемыми минералами достаточно более короткого времени флотации, что обеспечивает высокую степень извлечения без ущерба для качества концентрата. Для сложных или труднообогатимых руд необходимо более длительное время флотации, чтобы обеспечить мелкозернистым минералам достаточное время взаимодействия с реагентами и пузырьками. Динамическая регулировка времени флотации является отличительной чертой точной и эффективной технологии флотации.
Дата публикации: 22 января 2025 г.
