EN
Flotácia je separačná technika, ktorá využíva vzduchové bubliny na zber cenných minerálnych častíc z buničiny na vodnej báze. Ak sa pýtate, na čo sa flotácia používa, priama odpoveď je, že flotácia sa používa na oddelenie cenných nerastov z odpadovej horniny, na zušľachťovanie rúd pred tavením a lúhovaním a na získavanie jemných častíc, s ktorými si gravitačné procesy neporadia. Okrem ťažby sa rovnaký princíp používa aj pri recyklácii papiera, separácii plastov, sanácii pôdy a čistení zaolejovaných odpadových vôd.
Proces je postavený na povrchovej chémii. Činidlá spôsobujú, že cieľový minerál je hydrofóbny, vzduchové bubliny sa prichytia k týmto časticiam a stabilná pena ich vynesie na povrch, kde sa odstránia ako koncentrát. Nasledujúce časti vysvetľujú hlavné použitie flotácie, kroky vo vnútri koncentrátora, použité zariadenia a chemikálie a premenné, ktoré rozhodujú o výťažnosti a kvalite.
Čo je to flotácia a ako to funguje?
Flotácia, niekedy nazývaná aj penová flotácia, je fyzikálno-chemická separačná metóda. Premieňa rozdiely vo zmáčavosti povrchu na rôzne rýchlosti prichytenia bublín. Vo flotačnej bunke sa buničina prevzdušňuje, takže cieľový minerálny povrch, ktorý bol hydrofóbny činidlami, sa naviaže na vzduchové bubliny. Agregát bublina-častice stúpa na povrch; vrstva peny sa zoškrabe, zahustí a prefiltruje, čím sa získa konečný koncentrát.
Musia byť splnené tri základné podmienky:
- Cenný minerál sa musí oslobodiť od hlušiny, ktorá pochádza zo správneho mletia.
- Cieľový povrch musí byť selektívne hydrofóbny, čo pochádza z chémie kolektora.
- Bunka musí produkovať malé a stabilné bubliny, ktoré vychádzajú z obežného kolesa a napeňovača.
Tieto podmienky tiež vysvetľujú, prečo sa flotácia aplikuje na toľko materiálov: kedykoľvek je možné vytvoriť selektívny rozdiel v hydrofóbnosti, možno okolo toho navrhnúť proces flotácie. Podrobnejší pohľad na fungovanie okruhu nájdete v časti hlavný princíp flotačného zariadenia pri benefícii .
Hlavné využitie flotácie v priemysle
Najviditeľnejšie využitie flotácie je pri ťažbe kovov, no technológia je zakotvená aj v chemickom spracovaní, recyklácii a ekologickom spracovaní. V tabuľke nižšie sú zhrnuté typické informačné kanály a ciele.
| Oblasť aplikácie | Typické krmivo alebo materiál | Hlavný cieľ |
|---|---|---|
| Flotácia sulfidovej rudy | Medená, olova, zinok, nikel, molybdénová ruda | Vytvorte sulfidový koncentrát na tavenie |
| Flotácia drahých kovov | Zlatá ruda, striebronosná ruda | Obnovte jemné voľné zlato a zlatonosné sulfidy |
| Reverzná flotácia železnej rudy | Hematit, magnetitová ruda | Znížte obsah oxidu kremičitého a zvýšte kvalitu železa |
| Priemyselná flotácia minerálov | Fosfát, fluorit, grafit | Aktualizujte minerály na hnojivá a chemické použitie |
| Flotácia potaše | Sylvinit, soľanka zo slaného jazera | Oddeľte chlorid draselný od chloridu sodného |
| Recyklácia a sanácia | Odpadový papier, zmiešané plasty, kontaminovaná zemina | Odstráňte atrament, triedite plasty, získavajte ťažké kovy |
| Úprava vody | Priemyselná odpadová voda, zaolejovaná odpadová voda | Odstráňte suspendované pevné látky, olej a mastnotu |
Zužitkovanie kovovej rudy
Najväčší podiel flotačnej kapacity je inštalovaný v koncentrátoroch základných kovov. Sulfidové rudy dobre reagujú na zberače xantátu, a preto závody na meď, zinok, olovo a nikel takmer vždy po mletí používajú flotačný okruh. Flotáciou sa získava aj molybdén a striebro, ak sa vyskytujú so sulfidmi medi, a používa sa na získavanie zlata z pyritických rúd pred kyanidovým lúhovaním.
Hydrometalurgia a spracovanie soľných jazier
V hydrometalurgických závodoch sa flotácia používa na získanie kovových hodnôt z trosiek, kamienkov a zvyškov. Troska z tavenia medi sa napríklad melie a plaví, aby sa do tavby vrátila zvyšková meď. V chémii soľných jazier je flotácia štandardným krokom pri výrobe potaše, ktorý pomáha odstraňovať halit a íl z chloridu draselného.
Recyklácia, sanácia a úprava vody
Rovnaký princíp povrchovej chémie rieši aj problémy životného prostredia. Flotácia odstraňuje atrament z recyklovaného papiera, oddeľuje plasty s rôznym zmáčavosťou a odstraňuje častice obsahujúce ťažké kovy z kontaminovanej pôdy a vybagrovaného sedimentu. Pri čistení odpadových vôd flotácia rozpusteným vzduchom zdvíha olej, mastnotu a ľahké nerozpustné látky z priemyselných odpadových vôd. Tieto aplikácie rastú so zvyšujúcim sa tlakom na získavanie materiálov z druhotných zdrojov.
Ako je organizovaný flotačný okruh
Flotačný okruh je sled strojov a procesných krokov, nie jedna nádrž. Usporiadanie závisí od druhu rudy a konečnej špecifikácie produktu, ale vždy je prítomných niekoľko stupňov.
- Drvenie a mletie uvoľňuje cenný minerál z hlušiny.
- Pri kondicionovaní sa buničina zmieša so zberačmi, napeňovačmi a modifikátormi pH.
- Hrubšia flotácia zbiera prvý koncentrát zo vstupnej buničiny.
- Scavenger flotation spracováva hrubšiu hlušinu, aby obnovila zostávajúce hodnoty.
- Čistejšia flotácia znovu nadnáša hrubší koncentrát, aby sa zvýšila kvalita.
- Prebrúsenie otvára uzamknuté častice a vracia ich späť do okruhu.
- Odvodnenie odstraňuje vodu z koncentrátu na prepravu alebo ďalšie spracovanie.
V typickom koncentrátore medi sa ruda melie na veľkosť, pri ktorej 70 až 80 percent prejde 74 mikrónov predtým, ako vstúpi do hrubšieho brehu. V zlatonosnom pyritovom závode môže byť rovnaký okruh použitý na výrobu objemového sulfidového koncentrátu, ktorý sa potom znovu melie, aby bolo zlato vystavené kyanidovému vylúhovaniu. Kroky procesu vyzerajú podobne, ale schéma činidla a časy zotrvania sú celkom odlišné.
Flotačné zariadenia a typy strojov
Flotačné zariadenia siahajú od malých laboratórnych buniek až po priemyselné nádrže s objemom nad 300 metrov kubických. Základné členenie je podľa spôsobu prívodu vzduchu: mechanické samoprevzdušňovacie stroje a nafukovacie stroje.
Samoprevzdušňovacie stroje
Stroje, ako je flotačný stroj typu BF, sú klasifikované ako samoprevzdušňovacie, pretože obežné koleso nasáva vzduch do buničiny, keď sa otáča. Tieto články sú bežné v stredných a malých prevádzkach, najmä tam, kde nie je k dispozícii samostatný systém stlačeného vzduchu.
Samoprevzdušňovací BF flotačný stroj pre malé a stredné rastliny Mechanická miešacia bunka, ktorá prirodzene nasáva vzduch s uzavretým dvojkužeľovým obežným kolesom, ideálna pre miesta bez stlačeného vzduchu. Kombinuje sanie a flotáciu na zjednodušenie nastavenia okruhu. Zobraziť produkt → Stroje na nafukovanie vzduchu
Vzduchové nafukovacie články, ako sú typy XCF a KYF, využívajú externý prívod vzduchu, ktorý umožňuje nezávislé ovládanie prevzdušňovania a miešania. Typy XCF a KYF sú často kombinované v jednej banke: jedna XCF bunka na čele banky funguje ako sacia nádrž, zatiaľ čo zvyšok sú vzduchové nafukovacie bunky. Toto odstraňuje potrebu kalového čerpadla medzi flotačnými stupňami.
Kombinácia nafukovacieho flotačného stroja XCF/KYF Používa externý prívod vzduchu na nezávislé ovládanie prevzdušňovania a spáruje saciu bunku XCF s bunkami s priamym prietokom KYF, aby sa eliminovalo čerpanie kalu medzi jednotlivými stupňami. Vhodné pre stredné a veľké okruhy. Zobraziť produkt → Veľké flotačné stroje
Veľké flotačné články zmenili ekonomiku nízkokvalitného spracovania rúd. Jedna veľká bunka môže nahradiť niekoľko menších, čím sa zníži spotreba energie, podlahová plocha a údržba. Hlavnou požiadavkou je stabilný systém rozptylu vzduchu a dizajn penového výboja, ktorý pracuje v hĺbke.
Obežné koleso, hĺbka nádrže, dizajn penového kužeľa a vzduchový regulačný ventil musia zodpovedať hustote buničiny a distribúcii veľkosti častíc krmiva.
Flotačné činidlá používané v komerčných okruhoch
Chémia činidiel mení povrch minerálu tak, že proces flotácie dokáže rozlíšiť častice, ktoré vyzerajú podobne ako gravitačná separácia. V tabuľke nižšie sú uvedené tri hlavné typy činidiel.
| Trieda činidiel | Hlavná funkcia | Priemyselné príklady |
|---|---|---|
| Zberatelia | Adsorbujte sa na cieľový minerál a urobte ho hydrofóbnym | Xantáty, ditiofosfáty, mastné kyseliny |
| Frothers | Stabilizujte bubliny a vytvorte vrstvu peny na povrchu dužiny | MIBC, borovicový olej, polyglykolétery |
| regulátorov | Potláčajte gangu, aktivujte minerály alebo kontrolujte pH miazgy | Vápno, sóda, kremičitan sodný, síran meďnatý |
Praktická schéma reagencií pre medeno-zinkovú rudu začína vápnom na stlačenie pyritu, potom zberačom medi na vyplavovanie chalkopyritu, zatiaľ čo zinok je zadržiavaný. Po odstránení medi sa pridá síran meďnatý na aktiváciu sfaleritu a zberač sa opäť dávkuje na vyplavenie zinku. Rovnaký cyklus sa opakuje v čistejších fázach s nižšou hustotou buničiny a s miernejším napeňovaním.
Faktory, ktoré ovplyvňujú obnovu flotácie
Veľa premenných určuje, či flotačné zariadenie dosiahne svoj cieľ obnovy. Operátori zvyčajne sledujú týchto šesť.
- Veľkosť častíc: hrubé častice sú ťažké a oddeľujú sa od bublín; veľmi jemné častice míňajú povrch bubliny. Stredný rozsah veľkostí poskytuje najlepšie zotavenie.
- Hustota buničiny: príliš hrubá dužina znižuje kvalitu peny; príliš tenká dužina zvyšuje spotrebu vody a energie.
- Dávkovanie činidla: poddávkovanie zanecháva hodnotu v hlušine; predávkovanie znižuje stupeň koncentrátu.
- Rýchlosť prevzdušňovania: upravuje plochu povrchu bublín; príliš vysoká rýchlosť vzduchu môže zrútiť penu.
- pH a potenciál buničiny: štandardná sulfidová flotácia prebieha v alkalickej buničine na ochranu kolektorových filmov a znižovanie minerálov železa.
- Doba pobytu: ak miazga opustí bunky príliš rýchlo, stratia sa pomaly plávajúce minerály; ak zostane príliš dlho, do koncentrátu sa dostane hlinka.
Tabuľka nižšie ukazuje typický vzťah medzi veľkosťou častíc a flotačným výťažkom pre sulfidovú rudu.
Typická flotačná regenerácia verzus veľkosť častíc
Presné hodnoty sa medzi rudami líšia, ale tvar krivky je v závodoch na základné kovy konzistentný. Ak je pokles regenerácie na hrubej strane, zariadenie zvyčajne zvýši dávku kolektora alebo hĺbku peny. Ak je kvapka na jemnej strane, rastlina môže potrebovať flokulant, silnejší zberač alebo iný dizajn buniek.
Výber flotačného zariadenia pre skutočné projekty
Výber správneho flotačného stroja pre nový závod alebo modernizáciu je postupný proces. Plánovaná tonáž krmiva definuje celkový objem buniek. Mineralógia rúd definuje schému činidiel a počet čistiacich stupňov. Veľkosť častíc krmiva a požadovaný stupeň koncentrátu definujú typ a hĺbku buniek.
Jedným z relevantných príkladov je projekt technickej reformy flotácie v 3 000 t/d zinkovej prevádzky Yunnan Jinding Zinc Industry. V tomto závode existujúce bunky nedokázali získať dostatok jemného sfaleritu a riešením bolo zmeniť konfiguráciu stroja namiesto prestavby mlecej časti. Náčrt tohto projektu vysvetľuje, ako nové flotačné usporiadanie zvýšilo regeneráciu a zároveň udržalo kvalitu koncentrátu v rámci požiadaviek tavby. Vo veľkotonážnych závodoch na meď a taveniach vedie rovnaký druh analýzy zvyčajne k veľkým flotačným strojom, ktoré znižujú počet buniek a spotrebu energie.
Veľkokapacitné flotačné stroje pre veľkotonážne zariadenia Navrhnuté tak, aby zvládali objemné prívody rudy a zvýšili regeneráciu pri rezaní energie a podlahovej plochy. Tieto články sú ponúkané vo veľkostiach do 200 m³ a vyhovujú prevádzke s meďou, fosfátom a žiaruvzdornou rudou. Zobraziť produkt → Pre závody, ktoré spracúvajú fosfátovú horninu, potaš alebo žiaruvzdorné rudy, platí rovnaká logika výberu, ale dôležitejšie je množstvo peny a stabilita činidla. Stroj musí udržať penu dostatočne dlho na to, aby čistiace fázy vykonali svoju prácu, a tvar buniek musí zvládnuť vyššiu viskozitu niektorých minerálnych buničín.
Často kladené otázky o flotácii
Na čo sa penová flotácia používa pri ťažbe?
Penová flotácia sa používa na oddelenie cenných minerálov z hlušiny po mletí. Aplikuje sa najmä na sulfidické rudy medi, zinku, olova a niklu, ale aj na zlato, molybdén, fosfát, fluorit a potaš.
Môže sa flotácia použiť pre neminerálne materiály?
áno. Rovnaký princíp sa používa na odstraňovanie atramentu z recyklovaného papiera, na separáciu zmiešaných plastov a na odstraňovanie častíc s ťažkými kovmi z kontaminovanej pôdy. Pri úprave vody sa flotácia rozpusteným vzduchom používa na odstránenie oleja, mastnoty a nerozpustených látok.
Aký je rozdiel medzi flotáciou a sedimentáciou?
Sedimentácia oddeľuje častice podľa hustoty a necháva materiál usadiť sa vplyvom gravitácie. Flotácia sa oddeľuje povrchovou hydrofóbnosťou a nesie častice nahor so vzduchovými bublinami. Flotácia teda môže oddeliť častice, ktoré majú takmer rovnakú hustotu, ale odlišnú povrchovú chémiu.
Čo vlastne robí flotačný stroj?
Flotačný stroj mieša dužinu, rozptyľuje vzduch do malých bubliniek a udržuje vrstvu peny dostatočne stabilnú na zber. Mechanizmus obežného kolesa a geometria nádrže definujú rozsah veľkosti častíc, ktoré stroj dokáže efektívne spracovať.
Prečo je veľkosť častíc pri flotácii taká dôležitá?
Hrubé častice sú na bubliny príliš ťažké a jemné častice sa s bublinami nestretávajú dostatočne často. Každá ruda má optimálny rozsah veľkosti, kde je výťažnosť najvyššia; pohyb mimo tento rozsah znižuje výťažnosť, aj keď je recept na činidlo správny.
