Zvládnite používanie flotačných činidiel: zlepšite presnosť detekcie minerálneho zloženia

V oblastiach spracovania nerastov a geologickej analýzy je správne používanie flotačných činidiel kľúčové pre presné zistenie zloženia minerálov. Flotácia je široko používaný fyzikálno-chemický proces na separáciu a obohacovanie minerálov, ktorý sa opiera o rozdiely vo fyzikálno-chemických vlastnostiach minerálnych povrchov. Pridaním činidiel je možné upraviť hydrofilnosť alebo hydrofóbnosť minerálnych povrchov, čo umožňuje separáciu cieľových minerálov od hlušiny.

Tento článok predstaví sériu praktických prevádzkových tipov, ktoré pomôžu laboratórnym technikom a banským inžinierom optimalizovať flotačný proces, zlepšiť presnosť a opakovateľnosť výsledkov testov.

Najprv začnime so základnými typmi flotačných činidiel – zberačmi , penidlami a modifikátormi . Každé činidlo hrá v procese flotácie jedinečnú úlohu. Zberačmi sa zvyšuje hydrofóbnosť minerálov, čím sa podporuje ich väzba na vzduchové bubliny; penidlá pomáhajú stabilizovať vrstvu peny, čo umožňuje ľahké oddelenie obohatených minerálov od suspenzie; modifikátory sa používajú na úpravu pH alebo iónovej sily suspenzie, čím sa vytvárajú optimálne podmienky pre flotáciu minerálov.

S neustálym technologickým pokrokom sa rozširujú aj typy a aplikácie flotačných činidiel. Správny výber a použitie týchto činidiel môže nielen zlepšiť mieru výťažnosti a kvalitu nerastov , ale priniesť aj významné výhody z hľadiska ochrany životného prostredia a kontroly nákladov.

Ako správne používať flotačné činidlá?

Typy činidiel

Typy činidiel používaných vo flotačných zariadeniach závisia od faktorov, ako sú vlastnosti rudy, tok procesu a počet požadovaných minerálnych produktov. Vo všeobecnosti sa určujú prostredníctvom testov selektivity rudy alebo polopriemyselných testov.

Činidlá možno vo všeobecnosti rozdeliť do troch hlavných typov na základe ich funkcií:

1. Penidlá: Organické povrchovo aktívne látky, ktoré sa distribuujú na rozhraní voda-vzduch. Používajú sa na vytvorenie penovej vrstvy, ktorá dokáže uvoľniť minerály. Medzi bežné penidlá patrí borovicový olej, kyselina krezolová a alkoholy.

2. Zberače: Ich funkciou je zachytiť cieľové minerály, zmeniť hydrofóbnosť minerálnych povrchov, aby sa umožnilo priľnutie plávajúcich minerálnych častíc k vzduchovým bublinám. Na základe ich povahy možno zberače rozdeliť na nepolárne zberače, aniónové zberače a katiónové zberače. Medzi bežne používané zberače patria čierna medicína, žltá medicína, biela medicína, mastné kyseliny, mastné amíny a minerálne oleje.

3. Modifikátory: Medzi modifikátory patria aktivátory a inhibítory, ktoré menia vlastnosti minerálnych povrchov a ovplyvňujú interakciu medzi minerálmi a kolektormi. Medzi modifikátory patria aj činidlá používané na zmenu chemických alebo elektrochemických vlastností vodného média, ako sú napríklad regulátory pH a stavu kolektorov. Medzi typy modifikátorov patria:

• Regulátory pH: Vápno, uhličitan sodný, kyselina sírová, oxid siričitý.

• Aktivátory: síran meďnatý, sulfid sodný.

• Inhibítory: vápno, žltá krvná soľ, sulfid sodný, oxid siričitý, kyanid sodný, síran zinočnatý, dvojchróman draselný, vodné sklo, tanín, rozpustné koloidy, škrob, syntetické polyméry atď.

• Ostatné: Zmáčadlá, flotačné činidlá, solubilizátory atď.

Dávkovanie činidla

Dávkovanie činidiel počas flotácie musí byť presné; nedostatočné alebo nadmerné množstvo môže ovplyvniť ukazovatele spracovania minerálov. Nadmerné používanie môže tiež zvýšiť náklady na spracovanie.

Vzťah medzi dávkovaním činidla a indikátormi flotácie:

• Nedostatočné dávkovanie zberača môže viesť k nedostatočnej hydrofóbnosti minerálov, čo znižuje mieru výťažnosti. Naopak, nadmerné množstvo môže znížiť kvalitu koncentrátu a skomplikovať separačnú flotáciu.

• Nedostatočné dávkovanie penidla môže viesť k nízkej stabilite peny, zatiaľ čo nadmerné množstvo môže spôsobiť jav „pretečenia“.

• Príliš nízka dávka aktivátora môže viesť k slabej aktivácii, zatiaľ čo príliš vysoká môže narušiť selektivitu flotačného procesu.

• Nedostatočné dávkovanie inhibítora môže znížiť kvalitu koncentrátu, zatiaľ čo nadmerné množstvo môže potlačiť minerály, ktoré by mali plávať, a tým znížiť mieru výťažnosti.

Príprava činidla

Pevné činidlá sa riedia do kvapalín pre jednoduché pridávanie. Činidlá nerozpustné vo vode, ako je žltý liek, amínový čierny liek, vodné sklo, uhličitan sodný, síran meďnatý a sulfid sodný, by sa mali pripraviť ako vodné roztoky s koncentráciami v rozmedzí od 2 % do 10 %. Činidlá nerozpustné vo vode je potrebné rozpustiť v rozpúšťadle predtým, ako sa pripravia ako vodný roztok na pridanie, ako sú niektoré zberače amínov, ktoré možno priamo pridať, ako napríklad olej č. 2, čierny liek č. 31 a kyselinu olejovú. Pre vysoko rozpustné činidlá, ktoré vyžadujú značné množstvá, sa koncentrácie prípravku typicky pohybujú od 10 % do 20 %, ako je sulfid sodný, ktorý sa počas použitia pripravuje v koncentrácii 15 %. V prípade slabo rozpustných činidiel možno použiť organické rozpúšťadlá na ich rozpustenie pred ich prípravou ako roztoky s nízkou koncentráciou.

Výber metódy prípravy činidla závisí predovšetkým od vlastností činidiel, spôsobu pridávania a ich funkcií. To isté činidlo môže mať v dôsledku rôznych metód prípravy značné rozdiely v dávkovaní a účinkoch. Medzi bežné metódy prípravy vo všeobecnosti patria:

1. Príprava 2 % až 10 % vodného roztoku: Väčšina vo vode rozpustných činidiel sa pripravuje týmto spôsobom (napr. žltá medicína, síran meďnatý, vodné sklo).

2. Rozpúšťanie v rozpúšťadle: Niektoré vo vode nerozpustné činidlá sa dajú rozpustiť v špeciálnych rozpúšťadlách. Napríklad biele liečivo nie je rozpustné vo vode, ale môže sa rozpustiť v 10 % až 20 % roztoku anilínu a musí sa použiť po príprave zmiešaného roztoku anilínu. Podobne anilínové čierne liečivo nie je rozpustné vo vode, ale môže sa rozpustiť v alkalickom roztoku hydroxidu sodného, ​​takže pred pridaním činidla sa musí na vytvorenie roztoku anilínového čierneho liečiva na flotáciu pripraviť alkalický roztok hydroxidu sodného.

3. Príprava ako suspenzia alebo emulzia: Niektoré zle rozpustné pevné činidlá sa môžu pripraviť ako emulzie na použitie. Napríklad vápno má veľmi nízku rozpustnosť vo vode, takže sa môže jemne rozomlieť na prášok a zmiešať s vodou za vzniku mliečnej suspenzie (napr. vápenné mlieko), alebo sa môže priamo pridať v suchej práškovej forme do guľového mlyna alebo miešacej nádrže.

4. Zmydelnenie: Pre zberače mastných kyselín je zmydelnenie najbežnejšou metódou. Napríklad pri výbere hematitu sa ako zberač používa zmydelnené mydlo z parafínu a dechtového oleja. Na zmydelnenie dechtového oleja by sa pri príprave činidla malo pridať približne 10 % uhličitanu sodného a zahriať, aby sa vytvoril horúci roztok mydla na pridávanie.

5. Emulgácia: Emulgáciu je možné dosiahnuť ultrazvukovou emulgáciou alebo mechanickým miešaním. Po emulgácii môžu mastné kyseliny a nafta zvýšiť svoju disperziu v suspenzii, čím sa zlepší účinnosť činidiel. Pridanie niektorých emulgátorov môže ešte viac zvýšiť účinnosť.

6. Okyslenie: Pri použití katiónových kolektorov je potrebné ich kvôli ich nízkej rozpustnosti predbežne upraviť kyselinou chlorovodíkovou alebo kyselinou octovou, aby sa mohli rozpustiť vo vode na flotáciu.

7. Aerosólová metóda: Ide o novú metódu prípravy, ktorá zvyšuje účinok činidiel. Zahŕňa použitie špeciálneho rozprašovacieho zariadenia na aerosólizáciu činidiel vo vzduchovom médiu pred ich priamym pridaním do flotačnej nádrže, preto sa tiež označuje ako „metóda aerosólovej flotácie“. Táto metóda nielen zlepšuje flotovateľnosť užitočných minerálov, ale tiež výrazne znižuje spotrebu činidiel. Napríklad dávkovanie zberačov môže byť iba jedna tretina až jedna štvrtina bežného množstva, zatiaľ čo dávkovanie penidla môže byť iba jedna pätina.

8. Elektrochemické spracovanie činidiel: Jednosmerný prúd prechádza roztokom na chemické spracovanie flotačných činidiel, čo môže zmeniť stav činidla, hodnotu pH a redoxný potenciál, čím sa zvyšuje koncentrácia najviac aktivujúcich zložiek činidla, zvyšuje sa kritická koncentrácia pre tvorbu koloidov a zlepšuje sa disperzia ťažko rozpustných činidiel vo vode.

Vo všeobecnosti sa zberače a napeňovače miešajú 1-2 minúty, zatiaľ čo niektoré činidlá, ako napríklad dvojchróman draselný používaný na potlačenie olova pri separácii medi a olova, môžu vyžadovať dlhšie miešanie.

Miesto pridania činidla

Na maximalizáciu účinnosti flotačných činidiel je všeobecnou praxou pridávať do guľového mlyna nastavovacie činidlá, inhibítory a niektoré zberače (napr. petrolej), aby sa čo najskôr vytvorilo vhodné flotačné prostredie. Kolektory a napeňovače sa väčšinou pridávajú do prvej miešacej nádrže flotačného procesu. Ak sú k dispozícii dve miešacie nádrže, aktivátor by sa mal pridať do prvej nádrže, zatiaľ čo zberač a napeňovač by sa mali pridať do druhej nádrže. Body pridávania sa líšia v závislosti od úloh činidiel vo flotačnom stroji. Napríklad síran meďnatý, žltý liek a borovicový olej sa vo všeobecnosti pridávajú v nasledujúcom poradí: síran meďnatý sa pridáva do stredu prvej miešacej nádrže, žltý liek do stredu druhej nádrže a borovicový olej na výstupe z druhej miešacej nádrže. Vo všeobecnosti platí, že flotačné zariadenia najskôr pridávajú prostriedky na úpravu pH, aby sa suspenzia upravila na vhodné pH, predtým, ako sa zberač a inhibítor umožnia účinnejšie pracovať. Pri pridávaní činidiel je nevyhnutné uvedomiť si problém určitých škodlivých iónov, ktoré spôsobujú neúčinnosť činidiel. Napríklad ióny medi reagujúce s hydridovými iónmi môžu viesť k neúčinnosti hydridov. Pri separácii medi a síry, ak je v miešacej nádrži veľa iónov medi, kyanid by sa nemal pridávať do miešacej nádrže, ale mal by sa pridávať priamo počas procesu separačnej flotácie.

Poradie pridávania činidla

Typické poradie pridávania činidla vo flotačných zariadeniach je nasledovné: pri flotácii surových rúd by to mali byť prostriedky na úpravu pH, inhibítory alebo aktivátory, napeňovače a zberače; pre minerály, ktoré boli inhibované počas flotácie, sú v poradí aktivátory, zberače a napeňovače.

Metódy pridávania činidla

Vo všeobecnosti existujú dva spôsoby pridávania činidiel: centralizované pridávanie a dispergované pridávanie. Pri výbere metódy pridávania by sa mali zohľadniť typy činidiel a ich pôsobenie.

1. Centralizované pridávanie: Väčšina činidiel sa pridáva centrálne; napríklad kolektory, aktivátory a inhibítory sa pridávajú do miešacích nádrží.

2. Disperzné pridávanie: Niektoré činidlá sa môžu pridávať priamo do flotačnej nádrže, čo sa často používa pri činidlách, ktoré sú prchavé alebo citlivé na iné činidlá. Napríklad, ak flotačné činidlá spôsobujú vzájomné škodlivé účinky (napr. negatívny vplyv nadbytku sulfidu sodného na aktivovanú flotáciu), činidlá sa môžu pridávať priamo do flotačného stroja.

Záver

Správnym výberom, prípravou, dávkovaním a pridávaním flotačných činidiel je možné optimalizovať spracovanie minerálov a geologickú analýzu, čím sa zvyšuje presnosť a účinnosť testov a analýz. Tieto prevádzkové tipy sú zamerané na pomoc laboratórnym technikom a banským inžinierom pri lepšom využívaní flotačných činidiel, čo vedie k zlepšeniu prevádzkovej efektívnosti a spoľahlivejším výsledkom.