EN
A flotáció egy olyan elválasztási technika, amely levegőbuborékok segítségével gyűjti össze az értékes ásványi részecskéket egy vízalapú pépből. Ha megkérdezzük, mire használják a flotációt, a közvetlen válasz az, hogy a flotációt az értékes ásványok leválasztására használják a hulladékkőzettől, az ércek feljavítására az olvasztás és kilúgozás előtt, valamint olyan finom részecskék visszanyerésére, amelyeket a gravitációs folyamatok nem tudnak kezelni. A bányászat mellett ugyanezt az elvet alkalmazzák a papír újrahasznosításában, a műanyagleválasztásban, a talajmentesítésben és az olajos szennyvízkezelésben is.
Az eljárás felületi kémiára épül. A reagensek a megcélzott ásványt hidrofóbbá teszik, ezekhez a részecskékhez légbuborékok tapadnak, és stabil hab viszi őket a felszínre, ahol koncentrátumként eltávolítják őket. A következő szakaszok ismertetik a flotáció főbb felhasználási módjait, a sűrítőn belüli lépéseket, az érintett berendezéseket és vegyszereket, valamint a visszanyerést és minőséget meghatározó változókat.
Mi az a flotáció és hogyan működik?
A flotáció, amelyet néha habos flotációnak neveznek, egy fizikai-kémiai elválasztási módszer. A felület nedvesíthetőségének különbségeit különböző buboréktapadási sebességekké alakítja át. A flotációs cellában a pépet levegőztetik, így a reagensekkel hidrofóbbá tett cél ásványi felület megköti a légbuborékokat. A buborék-részecske aggregátum felemelkedik a felszínre; a habos réteget kikaparjuk, besűrítjük és leszűrjük, így megkapjuk a végső koncentrátumot.
Három alapvető feltételnek kell teljesülnie:
- Az értékes ásványt ki kell szabadítani a gubacsból, ami a megfelelő őrlésből származik.
- A célfelületnek szelektíven hidrofóbnak kell lennie, ami a kollektor kémiájából származik.
- A cellának kicsi és stabil buborékokat kell termelnie, amelyek a járókerékből és a habosítóból származnak.
Ezek a feltételek azt is megmagyarázzák, hogy miért alkalmaznak olyan sok anyagon a flotációt: valahányszor szelektív hidrofób különbséget lehet létrehozni, körülötte flotációs folyamatot lehet tervezni. Az áramkör működésének alaposabb megismeréséhez lásd a a flotációs berendezés fő elve a dúsításban .
A flotáció főbb felhasználási területei az iparban
A flotáció legszembetűnőbb alkalmazása a fémbányászatban van, de a technológia beágyazódik a vegyi feldolgozásba, az újrahasznosításba és a környezeti kezelésbe is. Az alábbi táblázat összefoglalja a tipikus feedeket és célokat.
| Alkalmazási mező | Tipikus takarmány vagy anyag | Fő cél |
|---|---|---|
| Szulfides érc flotációja | Réz, ólom, cink, nikkel, molibdénérc | Készítsen szulfidkoncentrátumot olvasztáshoz |
| Nemesfém flotáció | Aranyérc, ezüsttartalmú érc | Nyerje vissza a finom, szabad aranyat és az aranytartalmú szulfidokat |
| Vasérc fordított flotáció | Hematit, magnetit érc | Csökkentse a szilícium-dioxid-tartalmat és növelje a vas minőségét |
| Ipari ásványflotáció | Foszfátkőzet, fluorit, grafit | Ásványi anyagok korszerűsítése műtrágya- és vegyszerhasználathoz |
| Hamuzsír flotáció | Szilvinit, sós tó sólé | Különítse el a kálium-kloridot a nátrium-kloridtól |
| Újrahasznosítás és kármentesítés | Papírhulladék, kevert műanyagok, szennyezett talaj | Tinta eltávolítása, műanyagok szétválogatása, nehézfémek visszanyerése |
| Vízkezelés | Ipari szennyvíz, olajos szennyvíz | Távolítsa el a lebegő szilárd anyagokat, az olajat és a zsírt |
Fémérc dúsítás
A flotációs kapacitás legnagyobb hányada nem nemesfém koncentrátorokban van telepítve. A szulfidércek jól reagálnak a xantátgyűjtőkre, ezért a réz-, cink-, ólom- és nikkelgyárak szinte mindig flotációs kört használnak az őrlés után. A flotáció a molibdént és az ezüstöt is kinyeri, ha réz-szulfidokkal együtt fordul elő, és arany kinyerésére használják piritesércekből a cianidos kilúgozás előtt.
Hidrometallurgia és sóstó feldolgozás
A hidrometallurgiai üzemekben a flotációt alkalmazzák a fémértékek salakokból, matracokból és maradványokból történő kinyerésére. A rézolvasztási salakot például megőrlik és úsztatják, hogy a maradék rezet visszajuttassa az olvasztóba. A sóstavak kémiájában a flotáció a hamuzsír előállítás szokásos lépése, amely segít eltávolítani a halitet és az agyagot a kálium-kloridból.
Újrahasznosítás, kármentesítés és vízkezelés
Ugyanez a felület-kémiai elv a környezeti problémákat is megoldja. A flotáció tintamentesíti az újrahasznosított papírt, leválasztja a különböző nedvesedési viselkedésű műanyagokat, és eltávolítja a nehézfém-tartalmú részecskéket a szennyezett talajból és a kotrott üledékből. A szennyvíztisztítás során az oldott levegő flotációja kiemeli az olajat, zsírt és könnyű lebegő anyagokat az ipari szennyvízből. Ezek az alkalmazások egyre nőnek, ahogy a másodlagos erőforrásokból származó anyagok visszanyerésére irányuló nyomás nő.
Hogyan épül fel a flotációs kör
A flotációs áramkör gépek és folyamatlépések sorozata, nem pedig egyetlen tartály. Az elrendezés az érc típusától és a végtermék specifikációjától függ, de több szakasz mindig jelen van.
- A zúzás és őrlés kiszabadítja az értékes ásványt a gangból.
- A kondicionálás során a pépet kollektorokkal, habosítókkal és pH-módosítókkal keverik össze.
- A durvább flotáció az első koncentrátumot összegyűjti a takarmánypépből.
- A Scavenger flotáció kezeli a durvább zagyokat, hogy visszanyerje a fennmaradó értékeket.
- A tisztább flotáció újra lebegteti a durvább koncentrátumot a minőség növelése érdekében.
- Az újraköszörülés kinyitja a lezárt részecskéket, és visszavezeti őket az áramkörbe.
- A víztelenítés eltávolítja a vizet a koncentrátumból szállítás vagy további feldolgozás céljából.
Egy tipikus rézsűrítőben az ércet olyan méretűre őrlik, hogy 70-80 százaléka áthaladjon 74 mikronon, mielőtt a durvább bankba kerülne. Egy aranytartalmú piritüzemben ugyanezt az áramkört használhatják ömlesztett szulfidkoncentrátum előállítására, amelyet azután újraőrölnek, hogy az arany cianidos kilúgozáshoz szabaddá váljon. A folyamat lépései hasonlónak tűnnek, de a reagensséma és a tartózkodási idők meglehetősen eltérőek.
Flotációs berendezések és géptípusok
A flotációs berendezések a kis laboratóriumi celláktól a 300 köbméternél nagyobb térfogatú ipari tartályokig terjednek. Az alapvető besorolás levegőellátási mód szerint történik: mechanikus önlevegőztető gépek és légfelfújó gépek.
Önlevegőztető gépek
Az olyan gépek, mint a BF típusú flotációs gép, önlevegőztetőnek minősülnek, mivel a járókerék forgás közben levegőt szív be a pépbe. Ezek a cellák gyakoriak a közepes és kisméretű üzemekben, különösen ott, ahol nem áll rendelkezésre külön sűrített levegős rendszer.
Önlevegőztető BF flotációs gép kis és közepes növények számára Mechanikus keverőcella, amely természetes módon szívja a levegőt zárt kettős kúpos járókerékkel, ideális sűrített levegő nélküli helyekhez. Egyesíti a szívást és a flotációt, hogy leegyszerűsítse az áramkör beállítását. Termék megtekintése → Légfelfújó gépek
A levegőfelfúvó cellák, mint például az XCF és KYF típusok, külső levegőellátást használnak, így a levegőztetés és a keverés független szabályozását teszik lehetővé. Az XCF és KYF típusokat gyakran egy bankban kombinálják: egy XCF cella a bank elején szívótartályként működik, míg a többi légfelfúvó cella. Így nincs szükség hígtrágyaszivattyúra a flotációs szakaszok között.
XCF/KYF levegő-felfújó flotációs gépkombináció Külső levegőellátást használ a független levegőztetés szabályozásához, és egy XCF szívócellát párosít KYF közvetlen áramlású cellákkal, hogy kiküszöbölje a hígtrágyaszivattyúkat a fokozatok között. Alkalmas közepes és nagy áramkörökhöz. Termék megtekintése → Nagy flotációs gépek
A nagy flotációs cellák megváltoztatták az alacsony minőségű ércfeldolgozás gazdaságosságát. Egyetlen nagy cella több kisebbet is helyettesíthet, csökkentve az energiafogyasztást, az alapterületet és a karbantartási munkákat. A fő követelmény a stabil légeloszlató rendszer és a mélységben működő habkibocsátás.
A járókeréknek, a tartálymélységnek, a habkúp kialakításnak és a levegőszabályozó szelepnek meg kell egyeznie a betáplálás pépsűrűségével és részecskeméret-eloszlásával.
Kereskedelmi áramkörökben használt flotációs reagensek
A reagenskémia megváltoztatja az ásványi felületet, így a flotációs folyamat meg tudja különböztetni azokat a részecskéket, amelyek hasonlítanak a gravitációs elválasztáshoz. Az alábbi táblázat a három fő reagenstípust sorolja fel.
| Reagens osztály | Fő funkció | Ipari példák |
|---|---|---|
| Gyűjtők | Adszorbeálja a cél ásványt, és tegye hidrofóbbá | Xantátok, ditiofoszfátok, zsírsavak |
| Habosítók | Stabilizálja a buborékokat, és képezzen habréteget a pép felületén | MIBC, fenyőolaj, poliglikol-éterek |
| Szabályozók | Nyomja le a nyálkahártyát, aktiválja az ásványi anyagokat, vagy szabályozza a pép pH-ját | Mész, szóda, nátrium-szilikát, réz-szulfát |
Egy praktikus reagensséma a réz-cink érchez mésszel kezdődik a pirit lenyomására, majd egy rézgyűjtővel a kalkopirit lebegtetésére, miközben a cink visszatartja. A réz eltávolítása után réz-szulfátot adnak hozzá a szfalerit aktiválásához, és ismét egy kollektort adagolnak a cink úsztatására. Ugyanez a ciklus megismétlődik tisztább szakaszokban, alacsonyabb cellulózsűrűséggel és enyhébb habosítóval.
A lebegés helyreállítását befolyásoló tényezők
Számos változó határozza meg, hogy egy flotációs üzem eléri-e a hasznosítási célt. Az üzemeltetők általában ezt a hatot figyelik.
- Részecskeméret: a durva részecskék nehezek és elszakadnak a buborékoktól; nagyon finom részecskék hiányoznak a buborék felületéről. A közepes mérettartomány biztosítja a legjobb helyreállítást.
- Pulp sűrűsége: a túl vastag pép csökkenti a hab minőségét; a túl vékony pép növeli a víz- és energiafogyasztást.
- Reagens adagolás: az aluladagolás értéket hagy a zagyban; a túladagolás csökkenti a koncentrátum minőségét.
- Levegőztetés sebessége: beállítja a buborékok felületét; a túl magas levegőmennyiség összeomolhatja a habot.
- pH és péppotenciál: szabványos szulfid flotáció lúgos pépben fut, hogy megvédje a gyűjtőfilmeket és lenyomja a vas ásványi anyagokat.
- Tartózkodási idő: ha a pép túl gyorsan hagyja el a sejteket, a lassan lebegő ásványi anyagok elvesznek; ha túl sokáig marad, a sűrítménybe csapadék kerül.
Az alábbi diagram a részecskeméret és a flotációs visszanyerés közötti tipikus összefüggést mutatja be egy szulfidérc esetében.
Tipikus flotációs visszanyerés a részecskeméret függvényében
A pontos értékek ércenként különböznek, de a görbe alakja konzisztens az alapfémgyárakban. Ha a visszanyerési csepp a durva oldalon van, a növény általában növeli a gyűjtőadagolást vagy a habmélységet. Ha a csepp a finom oldalon van, akkor a növénynek flokkulálószerre, erősebb kollektorra vagy más cella kialakításra lehet szüksége.
Flotációs felszerelés kiválasztása valós projektekhez
A megfelelő flotációs gép kiválasztása egy új üzemhez vagy egy frissítéshez lépcsőzetes folyamat. A tervezett takarmány tonnatartalom határozza meg a teljes sejttérfogatot. Az ércásványtan határozza meg a reagens sémát és a tisztítási lépések számát. A takarmány szemcsemérete és a szükséges koncentrátum minőség határozza meg a cella típusát és mélységét.
Az egyik releváns példa a flotációs műszaki reformprojekt a Yunnan Jinding Zinc Industry 3000 t/d cinküzeménél. Ebben az üzemben a meglévő cellák nem tudtak elegendő finom szfaleritet visszanyerni, és a megoldás a gép konfigurációjának megváltoztatása volt, nem pedig a csiszolórész újjáépítése. Ennek a projektnek a vázlata elmagyarázza, hogy az új flotációs elrendezés hogyan növelte a visszanyerést, miközben a koncentrátum minőségét a kohó követelményein belül tartotta. A nagy tonnás réz- és olvasztó üzemekben az azonos típusú elemzés általában nagy flotációs gépekhez vezet, amelyek csökkentik a sejtszámot és az energiafogyasztást.
Nagy kapacitású flotációs gépek nagy űrtartalmú üzemekhez Úgy tervezték, hogy kezelje a terjedelmes ércet és növelje a visszanyerést, miközben csökkenti az energiát és az alapterületet. A 200 m³-ig terjedő méretű cellák alkalmasak réz-, foszfát- és tűzálló ércműveletekre. Termék megtekintése → A foszfátkőzetet, hamuzsírt vagy tűzálló érceket feldolgozó üzemekre ugyanaz a kiválasztási logika érvényes, de a habterhelés és a reagens stabilitása egyre fontosabbá válik. A gépnek elég sokáig kell tartania a habot ahhoz, hogy a tisztítási szakaszok elvégezhessék a munkájukat, és a cella alakjának el kell viselnie egyes ásványi pépek magasabb viszkozitását.
Gyakran Ismételt Kérdések a Flotációval kapcsolatban
Mire használják a habos flotációt a bányászatban?
A habos flotációt az értékes ásványok őrlés utáni leválasztására használják a köszörüléstől. Főleg réz-, cink-, ólom- és nikkelszulfidércekre, de aranyra, molibdénre, foszfátra, fluoritra és hamuzsírra is alkalmazzák.
Használható-e a flotáció nem ásványi anyagokhoz?
Igen. Ugyanezt az elvet alkalmazzák az újrahasznosított papír tintamentesítésére, a kevert műanyagok szétválasztására, valamint a nehézfémeket tartalmazó részecskék eltávolítására a szennyezett szennyeződésekből. A vízkezelés során oldott levegős flotációt alkalmaznak az olaj, zsír és lebegő szilárd anyagok eltávolítására.
Mi a különbség a flotáció és az ülepítés között?
Az ülepítés elválasztja a részecskéket a sűrűség szerint, és lehetővé teszi az anyagok leülepedését a gravitáció hatására. A flotáció a felszíni hidrofóbitás révén elválik, és levegőbuborékokkal felfelé viszi a részecskéket. A flotáció tehát közel azonos sűrűségű, de eltérő felületi kémiájú részecskéket képes elválasztani.
Mit csinál valójában egy flotációs gép?
Egy flotációs gép összekeveri a pépet, kis buborékokká diszpergálja a levegőt, és a habréteget kellően stabilan tartja az összegyűjtéshez. A járókerék mechanizmusa és a tartály geometriája határozza meg a gép által hatékonyan kezelhető részecskék mérettartományát.
Miért olyan fontos a részecskeméret a flotációban?
A durva részecskék túl nehezek a buborékokhoz, és a finom részecskék nem ütköznek elég gyakran a buborékokkal. Minden ércnek van egy optimális mérettartománya, ahol a kinyerés a legmagasabb; ezen a tartományon kívülrelépés csökkenti a visszanyerést még akkor is, ha a reagens receptje megfelelő.
