Leer het gebruik van flotatiereagentia: verbeter de nauwkeurigheid van de detectie van de minerale samenstelling

In de mineraalverwerking en geologische analyse is het correcte gebruik van flotatiereagentia cruciaal voor het nauwkeurig bepalen van de mineraalsamenstelling. Flotatie is een veelgebruikt fysisch-chemisch proces voor de scheiding en verrijking van mineralen, gebaseerd op verschillen in de fysisch-chemische eigenschappen van mineraaloppervlakken. Door toevoeging van reagentia kan de hydrofiliteit of hydrofobiciteit van mineraaloppervlakken worden aangepast, waardoor de gewenste mineralen van het ganggesteente kunnen worden gescheiden.

In dit artikel worden een aantal praktische operationele tips gegeven waarmee laboratoriumtechnici en mijnbouwkundigen het flotatieproces kunnen optimaliseren en de nauwkeurigheid en herhaalbaarheid van testresultaten kunnen verbeteren.

Laten we eerst beginnen met de basissoorten flotatiereagentia: collectoren , schuimvormers en modificatoren . Elk reagens speelt een unieke rol in het flotatieproces. Collectoren verhogen de hydrofobiciteit van mineralen, waardoor ze zich beter aan luchtbellen hechten; schuimvormers helpen de schuimlaag te stabiliseren, waardoor verrijkte mineralen gemakkelijk van de slurry kunnen worden gescheiden; modificatoren worden gebruikt om de pH of ionsterkte van de slurry aan te passen, waardoor optimale omstandigheden voor mineraalflotatie worden gecreëerd.

Door de voortdurende technologische vooruitgang neemt ook het aantal soorten en toepassingen van flotatiereagentia toe. De juiste selectie en het juiste gebruik van deze reagentia kunnen niet alleen de winningspercentages en -kwaliteit van mineralen verbeteren , maar ook aanzienlijke voordelen opleveren op het gebied van milieubescherming en kostenbeheersing.

Hoe gebruik je flotatiereagentia correct?

Soorten reagentia

De soorten reagentia die in flotatie-installaties worden gebruikt, zijn afhankelijk van factoren zoals ertseigenschappen, processtroom en het aantal gewenste minerale producten. Over het algemeen worden ze bepaald door ertsselectiviteitstests of semi-industriële tests.

Reagentia kunnen grofweg worden onderverdeeld in drie hoofdtypen, gebaseerd op hun functies:

1. Schuimvormers: Organische oppervlakteactieve stoffen die zich verspreiden aan het grensvlak tussen water en lucht. Ze worden gebruikt om een ​​schuimlaag te creëren die de mineralen kan laten drijven. Veelgebruikte schuimvormers zijn dennenolie, cresylzuur en alcoholen.

2. Collectoren: Hun functie is het opvangen van doelmineralen, waarbij de hydrofobiciteit van mineraaloppervlakken verandert, zodat zwevende mineraaldeeltjes zich aan luchtbellen kunnen hechten. Op basis van hun aard kunnen collectoren worden onderverdeeld in niet-polaire collectoren, anionische collectoren en kationische collectoren. Veelgebruikte collectoren zijn onder andere zwarte, gele en witte mineralen, vetzuren, vetaminen en minerale oliën.

3. Modifiers: Modifiers omvatten activatoren en remmers, die de eigenschappen van mineraaloppervlakken veranderen en zo de interactie tussen mineralen en collectoren beïnvloeden. Modifiers omvatten ook middelen die worden gebruikt om de chemische of elektrochemische eigenschappen van het waterige medium te veranderen, zoals pH-regelaars en de toestand van collectoren. Soorten modifiers zijn onder andere:

• pH-regelaars: Kalk, natriumcarbonaat, zwavelzuur, zwaveldioxide.

• Activators: Kopersulfaat, natriumsulfide.

• Remmers: Kalk, geel bloedzout, natriumsulfide, zwaveldioxide, natriumcyanide, zinksulfaat, kaliumdichromaat, waterglas, tannine, oplosbare colloïden, zetmeel, synthetische polymeren, enz.

• Overige: Bevochtigingsmiddelen, flotatiemiddelen, oplosmiddelen, enz.

Reagens dosering

De dosering van reagentia tijdens flotatie moet nauwkeurig zijn; onvoldoende of overmatige hoeveelheden kunnen de indicatoren voor minerale verwerking beïnvloeden. Overmatig gebruik kan ook de verwerkingskosten verhogen.

Relatie tussen reagensdosering en flotatie-indicatoren:

• Een onvoldoende dosering van het collectormiddel kan leiden tot onvoldoende hydrofobiciteit van de mineralen, waardoor de terugwinningspercentages dalen. Omgekeerd kan een te hoge dosering de kwaliteit van het concentraat verminderen en de scheiding door flotatie bemoeilijken.

• Een onvoldoende dosering schuimvormer kan leiden tot een slechte schuimstabiliteit, terwijl een te hoge dosering kan leiden tot overlopen.

• Een te lage dosering activator kan leiden tot onvoldoende activering, terwijl een te hoge dosering de selectiviteit van het flotatieproces kan verstoren.

• Een onvoldoende dosering van de inhibitor kan de kwaliteit van het concentraat verlagen, terwijl een te hoge dosering de mineralen die zouden moeten drijven kan onderdrukken, waardoor het winningspercentage daalt.

Reagensvoorbereiding

Vaste reagentia worden verdund in vloeistoffen voor eenvoudige toevoeging. In water onoplosbare reagentia zoals gele medicijnen, amine zwarte medicijnen, waterglas, natriumcarbonaat, kopersulfaat en natriumsulfide moeten worden bereid als waterige oplossingen met concentraties variërend van 2% tot 10%. In water onoplosbare reagentia moeten worden opgelost in een oplosmiddel voordat ze worden bereid als een waterige oplossing voor toevoeging, zoals sommige aminecollectoren die direct kunnen worden toegevoegd, zoals No. 2 olie, No. 31 zwarte medicijnen en oliezuur. Voor zeer oplosbare reagentia die aanzienlijke hoeveelheden vereisen, variëren de bereidingsconcentraties doorgaans van 10% tot 20%, zoals natriumsulfide, dat tijdens gebruik wordt bereid op 15%. Voor slecht oplosbare reagentia kunnen organische oplosmiddelen worden gebruikt om ze op te lossen voordat ze worden bereid als oplossingen met een lage concentratie.

De keuze van de bereidingsmethode voor reagentia hangt voornamelijk af van de eigenschappen van de reagentia, de toevoegingsmethode en hun functies. Hetzelfde reagens kan aanzienlijke verschillen in dosering en effect vertonen als gevolg van verschillende bereidingsmethoden. Over het algemeen zijn de volgende bereidingsmethoden gangbaar:

1. Het bereiden van een 2% tot 10% waterige oplossing: De meeste wateroplosbare reagentia worden op deze manier bereid (bijvoorbeeld gele medicijnen, kopersulfaat, waterglas).

2. Oplossen in een oplosmiddel: Sommige in water onoplosbare reagentia kunnen in speciale oplosmiddelen worden opgelost. Witte aniline is bijvoorbeeld niet in water oplosbaar, maar kan worden opgelost in een 10% tot 20% anilineoplossing. Deze oplossing moet worden gebruikt nadat een gemengde anilineoplossing is bereid. Evenzo is zwarte aniline niet in water oplosbaar, maar kan wel worden opgelost in een alkalische natriumhydroxideoplossing. Daarom moet eerst een alkalische natriumhydroxideoplossing worden bereid voordat het reagens wordt toegevoegd om een ​​zwarte anilineoplossing voor flotatie te verkrijgen.

3. Bereiding als suspensie of emulsie: Sommige slecht oplosbare vaste reagentia kunnen als emulsie worden bereid voor gebruik. Kalk heeft bijvoorbeeld een zeer lage oplosbaarheid in water, dus het kan fijn gemalen worden tot poeder en met water gemengd worden om een ​​melkachtige suspensie te maken (bijvoorbeeld kalkmelk), of het kan direct in droge poedervorm aan de kogelmolen of roertank worden toegevoegd.

4. Verzeping: Voor vetzuurcollectoren is verzeping de meest gebruikelijke methode. Bijvoorbeeld, bij de selectie van hematiet wordt verzeepte zeep van paraffine en teerolie als collector gebruikt. Om teerolie te verzepen, moet ongeveer 10% natriumcarbonaat worden toegevoegd aan de bereiding van het reagens, waarna het mengsel wordt verwarmd tot een hete zeepoplossing.

5. Emulgering: Emulgering kan worden bereikt door middel van ultrasone emulgering of mechanisch roeren. Na emulgering kunnen vetzuren en diesel beter verspreid raken in de suspensie, waardoor de effectiviteit van de reagentia toeneemt. Het toevoegen van emulgatoren kan de effectiviteit verder verhogen.

6. Verzuring: Bij gebruik van kationische collectoren, die slecht oplosbaar zijn, moeten deze voorbehandeld worden met zoutzuur of azijnzuur voordat ze in water kunnen oplossen voor flotatie.

7. Aerosolmethode: Dit is een nieuwe bereidingsmethode die de werking van reagentia verbetert. Hierbij wordt een speciaal sproeiapparaat gebruikt om de reagentia in een luchtmedium te vernevelen voordat ze rechtstreeks aan de flotatietank worden toegevoegd. Deze methode wordt daarom ook wel "aerosolflotatiemethode" genoemd. Deze methode verbetert niet alleen de flotatie van nuttige mineralen, maar vermindert ook het reagentiaverbruik aanzienlijk. Zo kan de dosering van collectoren slechts een derde tot een kwart van de gebruikelijke hoeveelheid bedragen, terwijl de dosering van schuimvormer slechts een vijfde kan zijn.

8. Elektrochemische behandeling van reagentia: Door gelijkstroom door de oplossing te leiden, worden flotatiereagentia chemisch behandeld. Dit kan de toestand, de pH-waarde en het redoxpotentieel van het reagens veranderen, waardoor de concentratie van de meest activerende componenten van het reagens toeneemt, de kritische concentratie voor de vorming van colloïden stijgt en de dispersie van slecht oplosbare reagentia in water verbetert.

Normaal gesproken worden collectoren en schuimers 1-2 minuten geroerd, maar sommige reagentia, zoals kaliumdichromaat dat wordt gebruikt om lood te onderdrukken bij de scheiding van koper en lood, vereisen mogelijk langer roeren.

Locatie van toevoeging van reagens

Om de effectiviteit van flotatiereagentia te maximaliseren, is de algemene praktijk om aanpassingsmiddelen, remmers en enkele collectoren (bijv. kerosine) toe te voegen in de kogelmolen om zo vroeg mogelijk een geschikte flotatieomgeving te creëren. Collectoren en schuimers worden meestal toegevoegd in de eerste roerbak van het flotatieproces. Als er twee roerbakken zijn, moet de activator worden toegevoegd in de eerste tank, terwijl de collector en schuimer moeten worden toegevoegd in de tweede tank. De toevoegingspunten variëren op basis van de rollen van de reagentia in de flotatiemachine. Kopersulfaat, gele medicijnen en pijnboomolie worden bijvoorbeeld over het algemeen in de volgende volgorde toegevoegd: kopersulfaat wordt toegevoegd in het midden van de eerste roerbak, gele medicijnen in het midden van de tweede tank en pijnboomolie bij de uitlaat van de tweede roerbak. Over het algemeen voegen flotatie-installaties eerst pH-regelaars toe om de slurry op een geschikte pH te brengen voordat de collector en remmer effectiever kunnen werken. Bij het toevoegen van reagentia is het essentieel om op de hoogte te zijn van het probleem van bepaalde schadelijke ionen die reagensinefficiëntie veroorzaken. Bijvoorbeeld, koperionen die reageren met hydride-ionen kunnen leiden tot de inefficiëntie van hydriden. Bij koper-zwavelscheiding, als er veel koperionen in de roertank zitten, mag cyanide niet aan de roertank worden toegevoegd, maar moet het direct worden toegevoegd tijdens het scheidingsflotatieproces.

Volgorde van toevoeging van reagens

De gebruikelijke volgorde voor het toevoegen van reagentia in flotatie-installaties is als volgt: voor de flotatie van ruwe ertsen zijn dat pH-regelaars, remmers of activatoren, schuimmiddelen en collectoren; voor mineralen die tijdens de flotatie zijn geremd, is de volgorde activatoren, collectoren en schuimmiddelen.

Methoden voor het toevoegen van reagentia

Er zijn over het algemeen twee methoden voor het toevoegen van reagentia: gecentraliseerde toevoeging en verspreide toevoeging. De keuze van de toevoegingsmethode moet rekening houden met zowel de reagenstypen als de acties van de reagentia.

1. Centrale toevoeging: De meeste reagentia worden centraal toegevoegd; zo worden bijvoorbeeld collectoren, activatoren en remmers aan de roertanks toegevoegd.

2. Gedispergeerde toevoeging: Sommige reagentia kunnen rechtstreeks in de flotatietank worden toegevoegd. Deze methode wordt vaak toegepast op vluchtige reagentia of reagentia die gevoelig zijn voor andere reagentia. Als de flotatiereagentia bijvoorbeeld een nadelig effect op elkaar hebben (zoals de negatieve invloed van overtollig natriumsulfide op geactiveerde flotatie), kunnen de reagentia rechtstreeks in de flotatiemachine worden toegevoegd.

Conclusie

Door de juiste selectie, voorbereiding, dosering en toevoeging van flotatiereagentia kunnen minerale verwerking en geologische analyse worden geoptimaliseerd, waardoor de nauwkeurigheid en efficiëntie van tests en analyses worden verbeterd. Deze operationele tips zijn bedoeld om laboratoriumtechnici en mijnbouwingenieurs te helpen flotatiereagentia beter te benutten, wat leidt tot een verbeterde operationele efficiëntie en betrouwbaardere resultaten.