Флотацияв обогащении
Флотация максимизирует ценность руды, умело отделяя ценные минералы от пустой породы при переработке полезных ископаемых с помощью физических и химических различий. 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 относится к фильтрации ценных минералов из пульпы, позволяя им прилипать к пузырькам воздуха и всплывать на поверхность, в то время как пустые минералы остаются в пульпе. Этот метод имеет решающее значение при обогащении цветных металлов. Например, переработка руды переходит на стадию флотации после дробления и измельчения при переработке медной руды, в ходе которой вводятся специальные анионные собиратели для изменения гидрофобности и оставляют их адсорбироваться на поверхности медных минералов. Затем гидрофобные частицы меди прикрепляются к пузырькам воздуха и поднимаются, образуя слой пены с богатым содержанием меди. Эта пена собирается при предварительной концентрации медных минералов, которая служит высококачественным сырьем для дальнейшей очистки.
(2) Обратная флотация
Обратная флотация подразумевает флотацию пустой породы, в то время как ценные минералы остаются в пульпе. Например, при переработке железной руды с примесями кварца анионные или катионные собиратели используются для изменения химической среды пульпы. Это изменяет гидрофильную природу кварца на гидрофобную, что позволяет ему прикрепляться к пузырькам воздуха и всплывать.
(3) Преимущественная флотация
Когда руды содержат два или более ценных компонента, предпочтительная флотация разделяет их последовательно на основе таких факторов, как активность минерала и экономическая ценность. Этот пошаговый процесс флотации обеспечивает извлечение каждого ценного минерала с высокой чистотой и коэффициентами извлечения, максимизируя использование ресурсов.
(4) Массовая флотация
Массовая флотация обрабатывает несколько ценных минералов как единое целое, флотируя их вместе для получения смешанного концентрата с последующим разделением. Например, при обогащении медно-никелевой руды, где минералы меди и никеля тесно связаны, массовая флотация с использованием реагентов, таких как ксантогенаты или тиолы, позволяет одновременно флотировать сульфидные минералы меди и никеля, образуя смешанный концентрат. Последующие сложные процессы разделения, такие как использование извести и цианидных реагентов, изолируют концентраты меди и никеля высокой чистоты. Этот подход «сначала соберите, потом разделите» минимизирует потери ценных минералов на начальных этапах и значительно повышает общие показатели извлечения для сложных руд.
2. Процессы флотации: пошаговая точность
(1) Процесс флотации: Поэтапное измельчение
При флотации ступенчатая флотация управляет переработкой сложных руд путем разделения процесса флотации на несколько стадий.
Например, в двухстадийном процессе флотации руда подвергается грубому измельчению, частично высвобождая ценные минералы. Первая стадия флотации извлекает эти освобожденные минералы в качестве предварительных концентратов. Оставшиеся не освобожденные частицы поступают на вторую стадию измельчения для дальнейшего уменьшения размера, за которой следует вторая стадия флотации. Это обеспечивает тщательное разделение оставшихся ценных минералов и их объединение с концентратами первой стадии. Этот метод предотвращает переизмельчение на начальной стадии, снижает отходы ресурсов и повышает точность флотации.
Для более сложных руд, таких как руды, содержащие несколько редких металлов с прочно связанными кристаллическими структурами, может использоваться трехступенчатый процесс флотации. Чередование этапов измельчения и флотации позволяет проводить тщательное просеивание и гарантировать, что каждый ценный минерал будет извлечен с максимальной чистотой и скоростью извлечения, закладывая прочную основу для дальнейшей переработки.
3. Ключевые факторы флотации
(1) Значение pH: тонкий баланс кислотности шлама
Значение pH пульпы играет ключевую роль во флотации, глубоко влияя на свойства поверхности минерала и эффективность реагента. Когда pH выше изоэлектрической точки минерала, поверхность становится отрицательно заряженной; ниже ее, поверхность заряжена положительно. Эти изменения поверхностного заряда определяют адсорбционные взаимодействия между минералами и реагентами, во многом похожие на притяжение или отталкивание магнитов.
Например, в кислых условиях сульфидные минералы выигрывают от повышенной собирательной активности, что облегчает захват целевых сульфидных минералов. Наоборот, щелочные условия облегчают флотацию оксидных минералов, изменяя их поверхностные свойства для повышения сродства реагента.
Различные минералы требуют определенных уровней pH для флотации, что требует точного контроля. Например, при флотации смесей кварца и кальцита, кварц может флотироваться предпочтительно, регулируя pH пульпы до 2-3 и используя собиратели на основе аминов. Наоборот, флотация кальцита благоприятна в щелочных условиях с собирателями на основе жирных кислот. Эта точная регулировка pH является ключом к достижению эффективного разделения минералов.
(2) Режим реагента
Режим реагента управляет процессом флотации, охватывая выбор, дозировку, подготовку и добавление реагентов. Реагенты избирательно адсорбируются на целевых минеральных поверхностях, изменяя их гидрофобность.
Пенообразователи стабилизируют пузырьки в пульпе и облегчают флотацию гидрофобных частиц. Распространенные пенообразователи включают сосновое масло и крезоловое масло, которые образуют стабильные, хорошо сформированные пузырьки для прикрепления частиц.
Модификаторы активируют или ингибируют свойства поверхности минералов и регулируют химические или электрохимические условия суспензии.
Дозировка реагента требует точности — недостаточное количество снижает гидрофобность, снижая скорость восстановления, а избыточное количество приводит к потере реагентов, увеличивает затраты и снижает качество концентрата. Интеллектуальные устройства, такие каконлайн измеритель концентрацииможет осуществлять точный контроль дозировки реагентов.
Время и способ добавления реагентов также имеют решающее значение. Регулятор, депрессанты и некоторые собиратели часто добавляются во время измельчения для ранней подготовки химической среды пульпы. Собиратели и пенообразователи обычно добавляются в первый флотационный резервуар для максимизации их эффективности в критические моменты.
(3) Скорость аэрации
Скорость аэрации создает оптимальные условия для прикрепления пузырьков минералов, что делает ее незаменимым фактором флотации. Недостаточная аэрация приводит к слишком малому количеству пузырьков, что снижает возможности столкновения и прикрепления, тем самым ухудшая эффективность флотации. Избыточная аэрация приводит к чрезмерной турбулентности, в результате чего пузырьки разрушаются и вытесняют прикрепленные частицы, что снижает эффективность.
Инженеры используют такие методы, как сбор газа или измерение воздушного потока с помощью анемометра, чтобы точно настроить скорость аэрации. Для крупных частиц увеличение аэрации для создания более крупных пузырьков повышает эффективность флотации. Для мелких или легко флотируемых частиц тщательная регулировка обеспечивает стабильную и эффективную флотацию.
(4) Время флотации
Время флотации — это тонкий баланс между содержанием концентрата и степенью извлечения, требующий точной калибровки. На ранних стадиях ценные минералы быстро прикрепляются к пузырькам, что приводит к высоким показателям извлечения и степени извлечения концентрата.
Со временем, по мере флотации более ценных минералов, может также подняться уровень пустой породы, что снижает чистоту концентрата. Для простых руд с крупнозернистыми и легко флотируемыми минералами достаточно более короткого времени флотации, что обеспечивает высокую скорость извлечения без ущерба для качества концентрата. Для сложных или упорных руд необходимо более длительное время флотации, чтобы дать мелкозернистым минералам достаточно времени для взаимодействия с реагентами и пузырьками. Динамическая регулировка времени флотации является отличительной чертой точной и эффективной технологии флотации.
Время публикации: 22 января 2025 г.
