Flotacev Benefikaci
Flotace maximalizuje hodnotu rud tím, že při zpracování nerostů dovedně odděluje cenné minerály od hlušiny na základě fyzikálních a chemických rozdílů. Ať už se jedná o neželezné kovy, železné kovy nebo nekovové minerály, flotace hraje klíčovou roli při poskytování vysoce kvalitních surovin.
1. Flotační metody
(1) Přímá flotace
Přímá flotace označuje filtraci cenných minerálů z suspenze tak, že se jim umožní přilnout k vzduchovým bublinám a vyplavat na povrch, zatímco hlušinové minerály zůstanou v suspenzi. Tato metoda je klíčová při obohacování neželezných kovů. Například při zpracování měděné rudy dochází k fázi flotace po drcení a mletí, při kterém se zavádějí specifické aniontové sběrače, které mění hydrofobicitu a nechávají je adsorbovat se na povrchu měděných minerálů. Poté se hydrofobní částice mědi přichytí k vzduchovým bublinám a stoupají nahoru, čímž vytvoří vrstvu pěny s vysokým obsahem mědi. Tato pěna se shromažďuje v předběžné koncentraci měděných minerálů, která slouží jako vysoce kvalitní surovina pro další rafinaci.
(2) Zpětná flotace
Reverzní flotace zahrnuje flotaci minerálů hlušiny, zatímco cenné minerály zůstávají v suspenzi. Například při zpracování železné rudy s křemennými nečistotami se používají aniontové nebo kationtové kolektory ke změně chemického prostředí suspenze. Tím se hydrofilní povaha křemene změní na hydrofobní, což mu umožní přichytit se na vzduchové bubliny a plavat.
(3) Preferenční flotace
Pokud rudy obsahují dvě nebo více cenných složek, preferenční flotace je postupně odděluje na základě faktorů, jako je minerální aktivita a ekonomická hodnota. Tento postupný flotační proces zajišťuje, že každý cenný minerál je získán s vysokou čistotou a mírou výtěžnosti, čímž se maximalizuje využití zdrojů.
(4) Hromadná flotace
Hromadná flotace zpracovává více cenných minerálů jako celek, flotuje je společně za účelem získání směsného koncentrátu, po kterém následuje následná separace. Například při obohacování měděno-niklových rud, kde jsou minerály mědi a niklu úzce propojeny, umožňuje hromadná flotace s použitím činidel, jako jsou xantháty nebo thioly, současnou flotaci sulfidových minerálů mědi a niklu za vzniku směsného koncentrátu. Následné komplexní separační procesy, jako je použití vápna a kyanidových činidel, izolují vysoce čisté koncentráty mědi a niklu. Tento přístup „nejprve shromažďuj, později separuj“ minimalizuje ztráty cenných minerálů v počátečních fázích a výrazně zlepšuje celkovou míru výtěžnosti komplexních rud.
2. Flotační procesy: Postupná přesnost
(1) Proces flotace ve fázích: Postupné zušlechťování
Ve flotaci řídí etapová flotace zpracování komplexních rud rozdělením flotačního procesu do několika fází.
Například ve dvoustupňovém flotačním procesu se ruda hrubě mleje, čímž se částečně uvolní cenné minerály. První flotační stupeň tyto uvolněné minerály získává zpět jako předkoncentráty. Zbývající neuvolněné částice postupují do druhého stupně mletí pro další zmenšení velikosti, po kterém následuje druhý flotační stupeň. To zajišťuje, že zbývající cenné minerály jsou důkladně odděleny a sloučeny s koncentráty prvního stupně. Tato metoda zabraňuje nadměrnému mletí v počáteční fázi, snižuje plýtvání zdroji a zlepšuje přesnost flotace.
U složitějších rud, jako jsou ty, které obsahují více vzácných kovů s pevně vázanými krystalovými strukturami, lze použít třístupňový flotační proces. Střídavé kroky mletí a flotace umožňují pečlivé třídění a zajišťují, že každý cenný minerál je extrahován s maximální čistotou a mírou výtěžnosti, což pokládá pevný základ pro další zpracování.
3. Klíčové faktory flotace
(1) Hodnota pH: Jemná rovnováha kyselosti kejdy
Hodnota pH suspenze hraje klíčovou roli ve flotaci a zásadně ovlivňuje vlastnosti povrchu minerálu a výkon činidla. Pokud je pH nad izoelektrickým bodem minerálu, povrch se nabije záporně; pod ním je povrch nabit kladně. Tyto změny povrchového náboje určují adsorpční interakce mezi minerály a činidly, podobně jako přitažlivost nebo odpuzování magnetů.
Například za kyselých podmínek sulfidické minerály profitují ze zvýšené sběrné aktivity, což usnadňuje zachycení cílových sulfidických minerálů. Naopak alkalické podmínky usnadňují flotaci oxidových minerálů modifikací jejich povrchových vlastností a zvyšují tak afinitu k činidlu.
Různé minerály vyžadují pro flotaci specifické hodnoty pH, což vyžaduje přesnou kontrolu. Například při flotaci směsí křemene a kalcitu lze křemen přednostně flotovat úpravou pH suspenze na 2–3 a použitím sběračů na bázi aminů. Naopak flotace kalcitu je upřednostňována v alkalických podmínkách se sběrači na bázi mastných kyselin. Toto přesné nastavení pH je klíčem k dosažení účinné separace minerálů.
(2) Režim činidel
Flotační proces řídí režim činidel, který zahrnuje výběr, dávkování, přípravu a přidávání činidel. Činidla se selektivně adsorbují na povrch cílových minerálů a mění jejich hydrofobicitu.
Pěnidla stabilizují bubliny v suspenzi a usnadňují flotaci hydrofobních částic. Mezi běžná pěnidla patří borovicový olej a krezolový olej, které tvoří stabilní bubliny vhodné velikosti pro přichycení částic.
Modifikátory aktivují nebo inhibují vlastnosti minerálního povrchu a upravují chemické nebo elektrochemické podmínky suspenze.
Dávkování činidel vyžaduje přesnost – nedostatečné množství snižuje hydrofobicitu, čímž se snižuje míra výtěžnosti, zatímco nadměrné množství plýtvá činidly, zvyšuje náklady a snižuje kvalitu koncentrátu. Inteligentní zařízení, jako napříkladonline měřič koncentracedokáže přesně kontrolovat dávkování činidel.
Důležité je také načasování a způsob přidávání činidel. Regulátory, depresory a některé sběrné látky se často přidávají během mletí, aby se včas připravilo chemické prostředí suspenze. Sběrné látky a pěnidla se obvykle přidávají v první flotační nádrži, aby se maximalizovala jejich účinnost v kritických okamžicích.
(3) Rychlost provzdušňování
Rychlost provzdušňování vytváří optimální podmínky pro přichycení minerálních bublin, což z něj činí nepostradatelný faktor při flotaci. Nedostatečné provzdušňování má za následek příliš malý počet bublin, což snižuje možnosti kolizí a přichycení, a tím zhoršuje výkon flotace. Nadměrné provzdušňování vede k nadměrné turbulenci, která způsobuje praskání bublin a uvolňování přichycených částic, což snižuje účinnost.
Inženýři používají k jemnému doladění rychlosti provzdušňování metody, jako je sběr plynu nebo měření proudění vzduchu pomocí anemometru. U hrubých částic zvyšuje provzdušňování za účelem generování větších bublin účinnost flotace. U jemných nebo snadno flotovatelných částic zajišťuje pečlivé nastavení stabilní a efektivní flotaci.
(4) Doba flotace
Doba flotace je křehkou rovnováhou mezi obsahem koncentrátu a jeho výtěžností, což vyžaduje přesnou kalibraci. V raných fázích se cenné minerály rychle vážou na bubliny, což vede k vysoké míře výtěžnosti a obsahu koncentrátu.
Postupem času, jak se flotují cennější minerály, mohou se zvedat i minerály hlušiny, což snižuje čistotu koncentrátu. U jednoduchých rud s hruběji zrnitými a snadno flotovatelnými minerály postačí kratší doby flotace, které zajistí vysokou míru výtěžnosti bez ztráty kvality koncentrátu. U komplexních nebo žáruvzdorných rud jsou nutné delší doby flotace, aby jemnozrnné minerály měly dostatečnou dobu interakce s činidly a bublinami. Dynamické nastavení doby flotace je charakteristickým znakem přesné a efektivní flotační technologie.
Čas zveřejnění: 22. ledna 2025
