Dominar l'ús de reactius de flotació: millora la precisió de la detecció de la composició mineral

En els camps del processament de minerals i l'anàlisi geològica, l'ús correcte dels reactius de flotació és crucial per detectar amb precisió les composicions minerals. La flotació és un procés fisicoquímic àmpliament aplicat per a la separació i l'enriquiment de minerals, que es basa en les diferències en les propietats fisicoquímiques de les superfícies minerals. En afegir reactius, es pot ajustar la hidrofilicitat o hidrofobicitat de les superfícies minerals, permetent la separació dels minerals objectiu de la ganga.

Aquest article introduirà una sèrie de consells operatius pràctics per ajudar els tècnics de laboratori i els enginyers de mines a optimitzar el procés de flotació, millorant la precisió i la repetibilitat dels resultats de les proves.

Primer, comencem amb els tipus bàsics de reactius de flotació: col·lectors , espumants i modificadors . Cada reactiu juga un paper únic en el procés de flotació. Els col·lectors milloren la hidrofobicitat dels minerals, promovent la seva adhesió a les bombolles d'aire; els espumants ajuden a estabilitzar la capa d'escuma, permetent que els minerals enriquits se separin fàcilment de la suspensió; els modificadors s'utilitzen per ajustar el pH o la força iònica de la suspensió, creant condicions òptimes per a la flotació mineral.

Amb els continus avenços tecnològics, els tipus i les aplicacions dels reactius de flotació també s'estan expandint. La selecció i l'ús correctes d'aquests reactius no només poden millorar les taxes i les qualitats de recuperació de minerals , sinó que també poden aportar beneficis significatius en termes de protecció del medi ambient i control de costos.

Com utilitzar correctament els reactius de flotació?

Tipus de reactius

Els tipus de reactius utilitzats a les plantes de flotació depenen de factors com ara les propietats del mineral, el flux del procés i el nombre de productes minerals desitjats. Generalment, es determinen mitjançant assaigs de selectivitat de mineral o assaigs semiindustrials.

Els reactius es poden classificar àmpliament en tres tipus principals segons les seves funcions:

1. Espumants: Tensioactius orgànics que es distribueixen a la interfície aigua-aire. S'utilitzen per generar una capa d'escuma que pot fer surar els minerals. Els espumants comuns inclouen l'oli de pi, l'àcid cresílic i els alcohols.

2. Col·lectors: La seva funció és capturar els minerals objectiu, alterant la hidrofobicitat de les superfícies minerals per permetre que les partícules minerals flotants s'adhereixin a les bombolles d'aire. Segons la seva naturalesa, els col·lectors es poden dividir en col·lectors no polars, col·lectors aniònics i col·lectors catiònics. Els col·lectors més utilitzats inclouen medicaments negres, medicaments grocs, medicaments blancs, àcids grassos, amines grasses i olis minerals.

3. Modificadors: Els modificadors inclouen activadors i inhibidors, que canvien les propietats de les superfícies minerals, influint en la interacció entre els minerals i els col·lectors. Els modificadors també inclouen agents utilitzats per alterar les propietats químiques o electroquímiques del medi aquós, com ara ajustadors de pH i l'estat dels col·lectors. Els tipus de modificadors inclouen:

• Ajustadors de pH: Calç, carbonat de sodi, àcid sulfúric, diòxid de sofre.

• Activadors: sulfat de coure, sulfur de sodi.

• Inhibidors: Calç, sal groga de sang, sulfur de sodi, diòxid de sofre, cianur de sodi, sulfat de zinc, dicromat de potassi, vidre soluble, taní, col·loides solubles, midó, polímers sintètics, etc.

• Altres: Agents humectants, agents de flotació, solubilitzants, etc.

Dosificació de reactius

La dosificació dels reactius durant la flotació ha de ser precisa; quantitats insuficients o excessives poden afectar els indicadors de processament de minerals. L'ús excessiu també pot augmentar els costos de processament.

Relació entre la dosi de reactiu i els indicadors de flotació:

• Una dosi insuficient del col·lector pot conduir a una hidrofobicitat inadequada dels minerals, reduint les taxes de recuperació. Per contra, quantitats excessives poden reduir la qualitat del concentrat i complicar la flotació per separació.

• Una dosi insuficient d'escuma pot provocar una mala estabilitat de l'escuma, mentre que quantitats excessives poden provocar fenòmens de "desbordament".

• Una dosi massa baixa d'activador pot provocar una activació deficient, mentre que una dosi massa alta pot interrompre la selectivitat del procés de flotació.

• Una dosi insuficient d'inhibidor pot reduir la qualitat del concentrat, mentre que quantitats excessives poden suprimir els minerals que haurien de surar, disminuint les taxes de recuperació.

Preparació de reactius

Els reactius sòlids es dilueixen en líquids per facilitar l'addició. Els reactius insolubles en aigua com el medicament groc, el medicament negre d'amina, el vidre d'aigua, el carbonat sòdic, el sulfat de coure i el sulfur de sodi s'han de preparar com a solucions aquoses amb concentracions que oscil·len entre el 2% i el 10%. Els reactius insolubles en aigua s'han de dissoldre en un dissolvent abans de preparar-los com a solució aquosa per afegir-los, com ara alguns col·lectors d'amines que es poden afegir directament, com l'oli núm. 2, el medicament negre núm. 31 i l'àcid oleic. Per als reactius altament solubles que requereixen quantitats importants, les concentracions de preparació solen oscil·lar entre el 10% i el 20%, com el sulfur de sodi, que es prepara al 15% durant l'ús. Per als reactius poc solubles, es poden utilitzar dissolvents orgànics per dissoldre'ls abans de preparar-los com a solucions de baixa concentració.

L'elecció del mètode de preparació dels reactius depèn principalment de les propietats dels reactius, del mètode d'addició i de les seves funcions. Un mateix reactiu pot tenir diferències significatives en la dosificació i els efectes a causa dels diferents mètodes de preparació. Generalment, els mètodes de preparació habituals inclouen:

1. Preparació d'una solució aquosa del 2% al 10%: la majoria dels reactius solubles en aigua es preparen d'aquesta manera (per exemple, medicament groc, sulfat de coure, vidre líquid).

2. Dissolució en un dissolvent: Alguns reactius insolubles en aigua es poden dissoldre en dissolvents especials. Per exemple, el medicament blanc no és soluble en aigua, però es pot dissoldre en una solució d'anilina del 10% al 20% i s'ha d'utilitzar després de preparar una solució mixta d'anilina. De la mateixa manera, el medicament negre d'anilina no és soluble en aigua, però es pot dissoldre en una solució alcalina d'hidròxid de sodi, per la qual cosa s'ha de preparar primer una solució alcalina d'hidròxid de sodi abans d'afegir el reactiu per crear una solució de medicament negre d'anilina per a la flotació.

3. Preparació com a suspensió o emulsió: Alguns reactius sòlids poc solubles es poden preparar com a emulsions per al seu ús. Per exemple, la calç té una solubilitat molt baixa en aigua, de manera que es pot moldre finament fins a obtenir pols i barrejar-la amb aigua per crear una suspensió lletosa (per exemple, llet de calç), o es pot afegir directament en forma de pols seca al molí de boles o al tanc d'agitació.

4. Saponificació: Per als col·lectors d'àcids grassos, la saponificació és el mètode més comú. Per exemple, quan es selecciona hematita, s'utilitza sabó saponificat de parafina i oli de quitrà com a col·lector. Per saponificar l'oli de quitrà, s'ha d'afegir aproximadament un 10% de carbonat de sodi en preparar el reactiu i escalfar-lo per crear una solució de sabó calenta per a l'addició.

5. Emulsificació: L'emulsificació es pot aconseguir mitjançant emulsificació ultrasònica o agitació mecànica. Després de l'emulsificació, els àcids grassos i el gasoil poden millorar la seva dispersió en la suspensió, millorant l'eficàcia dels reactius. L'addició d'alguns agents emulsionants pot millorar encara més l'eficàcia.

6. Acidificació: Quan s'utilitzen col·lectors catiònics, a causa de la seva baixa solubilitat, s'han de tractar prèviament amb àcid clorhídric o àcid acètic abans que es puguin dissoldre en aigua per a la flotació.

7. Mètode d'aerosol: aquest és un nou mètode de preparació que millora l'acció dels reactius. Implica l'ús d'un dispositiu de polvorització especial per aerosolitzar els reactius en un medi d'aire abans d'afegir-los directament al tanc de flotació, per la qual cosa també es coneix com a "mètode de flotació d'aerosol". Aquest mètode no només millora la flotabilitat dels minerals útils, sinó que també redueix significativament l'ús de reactius. Per exemple, la dosi dels col·lectors pot ser només d'un terç a una quarta part de la quantitat habitual, mentre que la dosi de l'escuma pot ser només d'una cinquena part.

8. Tractament electroquímic dels reactius: es fa passar corrent continu a través de la solució per tractar químicament els reactius de flotació, cosa que pot alterar l'estat, el valor del pH i el potencial redox del reactiu, augmentant així la concentració dels components del reactiu més activadors, elevant la concentració crítica per a la formació de col·loides i millorant la dispersió dels reactius poc solubles en aigua.

En general, els col·lectors i els espumadors s'agiten durant 1-2 minuts, mentre que alguns reactius, com el dicromat de potassi utilitzat per suprimir el plom en la separació de coure-plom, poden requerir una agitació més llarga.

Ubicació d'addició de reactius

Per maximitzar l'eficàcia dels reactius de flotació, la pràctica general és afegir agents ajustadors, inhibidors i alguns col·lectors (per exemple, querosè) al molí de boles per crear un entorn de flotació adequat tan aviat com sigui possible. Els col·lectors i els espumadors s'afegeixen majoritàriament al primer dipòsit d'agitació del procés de flotació. Si hi ha dos dipòsits d'agitació, s'ha d'afegir l'activador al primer dipòsit, mentre que el col·lector i l'escumador s'han d'afegir al segon dipòsit. Els punts d'addició varien segons les funcions dels reactius a la màquina de flotació. Per exemple, el sulfat de coure, el medicament groc i l'oli de pi s'afegeixen generalment en l'ordre següent: el sulfat de coure s'afegeix al centre del primer dipòsit d'agitació, el medicament groc al centre del segon dipòsit i l'oli de pi a la sortida del segon dipòsit d'agitació. En general, les plantes de flotació primer afegeixen ajustadors de pH per portar el purí a un pH adequat abans de permetre que el col·lector i l'inhibidor funcionin de manera més eficaç. Quan s'afegeixen reactius, és essencial ser conscient del problema de certs ions nocius que causen ineficiència dels reactius. Per exemple, els ions de coure que reaccionen amb els ions hidrur poden provocar la ineficiència dels hidrurs. En la separació de coure-sofre, si hi ha molts ions de coure al tanc d'agitació, no s'ha d'afegir cianur al tanc d'agitació, sinó que s'ha d'afegir directament durant el procés de flotació de separació.

Ordre d'addició de reactius

L'ordre típic d'addició de reactius a les plantes de flotació és el següent: per a la flotació de minerals en brut, haurien de ser ajustadors de pH, inhibidors o activadors, espumants i col·lectors; per als minerals que s'han inhibit durant la flotació, l'ordre és activadors, col·lectors i espumants.

Mètodes d'addició de reactius

En general, hi ha dos mètodes per afegir reactius: addició centralitzada i addició dispersa. L'elecció del mètode d'addició ha de tenir en compte tant els tipus de reactius com les accions dels reactius.

1. Addició centralitzada: la majoria dels reactius s'afegeixen centralment; per exemple, els col·lectors, activadors i inhibidors s'afegeixen als tancs d'agitació.

2. Addició dispersa: Alguns reactius es poden afegir directament al tanc de flotació, cosa que sovint s'aplica a reactius que són volàtils o sensibles a altres reactius. Per exemple, si els reactius de flotació causen efectes perjudicials entre si (per exemple, la influència negativa de l'excés de sulfur de sodi sobre la flotació activada), els reactius es poden afegir directament a la màquina de flotació.

Conclusió

Mitjançant la correcta selecció, preparació, dosificació i addició de reactius de flotació, es pot optimitzar el processament de minerals i l'anàlisi geològic, millorant la precisió i l'eficiència de les proves i anàlisis. Aquests consells operatius tenen com a objectiu ajudar els tècnics de laboratori i els enginyers de mines a utilitzar millor els reactius de flotació, donant lloc a una millor eficiència operativa i resultats més fiables.