Flotacióen Beneficació
La flotació maximitza el valor dels minerals separant hàbilment els minerals valuosos dels minerals de ganga en el processament mineral a través de les diferències físiques i químiques. Tant si es tracta de metalls no ferrosos, metalls ferrosos o minerals no metàl·lics, la flotació juga un paper fonamental en el subministrament de matèries primeres d'alta qualitat.
1. Mètodes de flotació
(1) Flotació directa
La flotació directa consisteix a filtrar minerals valuosos d'una pasta permetent-los que s'adhereixin a les bombolles d'aire i surin a la superfície, mentre que els minerals de ganga romanen a la pasta. Aquest mètode és crític en la beneficiació de metalls no ferrosos. Per exemple, el processament del mineral arriba a la fase de flotació després de ser triturat i mòlt en el processament del mineral de coure, en què s'introdueixen col·lectors aniònics específics per alterar la hidrofobicitat i deixar que s'adsorbeixin a la superfície dels minerals de coure. Aleshores, les partícules de coure hidrofòbiques s'uneixen a les bombolles d'aire i pugen, formant una capa d'escuma amb coure ric. Aquesta escuma es recull en una concentració preliminar de minerals de coure, que serveix com a matèria primera d'alta qualitat per a un refinament posterior.
(2) Flotació inversa
La flotació inversa consisteix a fer surar els minerals de la ganga mentre els minerals valuosos romanen a la suspensió. Per exemple, en el processament del mineral de ferro amb impureses de quars, s'utilitzen col·lectors aniònics o catiònics per alterar l'entorn químic de la suspensió. Això canvia la naturalesa hidròfila del quars a hidròfoba, permetent-li unir-se a bombolles d'aire i surar.
(3) Flotació preferencial
Quan els minerals contenen dos o més components valuosos, la flotació preferencial els separa seqüencialment en funció de factors com l'activitat mineral i el valor econòmic. Aquest procés de flotació pas a pas garanteix que cada mineral valuós es recuperi amb una alta puresa i taxes de recuperació, maximitzant l'ús dels recursos.
(4) Flotació a granel
La flotació a granel tracta múltiples minerals valuosos com un tot, fent-los flotar junts per obtenir un concentrat mixt, seguit d'una posterior separació. Per exemple, en la beneficiació de minerals de coure i níquel, on els minerals de coure i níquel estan estretament associats, la flotació a granel utilitzant reactius com xantats o tiols permet la flotació simultània de minerals sulfurats de coure i níquel, formant un concentrat mixt. Els processos complexos de separació posteriors, com ara l'ús de reactius de calç i cianur, aïllen concentrats de coure i níquel d'alta puresa. Aquest enfocament de "recollir primer, separar després" minimitza la pèrdua de minerals valuosos en les etapes inicials i millora significativament les taxes de recuperació generals dels minerals complexos.
2. Processos de flotació: una precisió pas a pas
(1) Procés de flotació per etapes: refinament incremental
En la flotació, la flotació per etapes guia el processament de minerals complexos dividint el procés de flotació en múltiples etapes.
Per exemple, en un procés de flotació de dues etapes, el mineral se sotmet a una mòlta gruixuda, alliberant parcialment minerals valuosos. La primera etapa de flotació recupera aquests minerals alliberats com a concentrats preliminars. Les partícules no alliberades restants passen a una segona etapa de mòlta per a una major reducció de la mida, seguida d'una segona etapa de flotació. Això garanteix que els minerals valuosos restants se separin completament i es combinin amb els concentrats de la primera etapa. Aquest mètode evita la mòlta excessiva a l'etapa inicial, redueix el malbaratament de recursos i millora la precisió de la flotació.
Per a minerals més complexos, com ara els que contenen múltiples metalls rars amb estructures cristal·lines fortament unides, es pot utilitzar un procés de flotació en tres etapes. L'alternança de passos de mòlta i flotació permet una selecció meticulosa i garanteix que cada mineral valuós s'extregui amb la màxima puresa i taxa de recuperació, establint una base sòlida per a un processament posterior.
3. Factors clau en la flotació
(1) Valor del pH: el subtil equilibri de l'acidesa del fang
El valor del pH de la suspensió juga un paper fonamental en la flotació, i influeix profundament en les propietats de la superfície del mineral i el rendiment dels reactius. Quan el pH és superior al punt isoelèctric d'un mineral, la superfície es carrega negativament; per sota, la superfície es carrega positivament. Aquests canvis en la càrrega superficial dicten les interaccions d'adsorció entre els minerals i els reactius, de manera molt semblant a l'atracció o repulsió dels imants.
Per exemple, en condicions àcides, els minerals sulfurats es beneficien d'una activitat de col·lecció millorada, cosa que facilita la captura de minerals sulfurats objectiu. Per contra, les condicions alcalines faciliten la flotació de minerals d'òxid modificant les seves propietats superficials per millorar l'afinitat del reactiu.
Diferents minerals requereixen nivells de pH específics per a la flotació, cosa que requereix un control precís. Per exemple, en la flotació de mescles de quars i calcita, el quars es pot fer flotar preferentment ajustant el pH de la suspensió a 2-3 i utilitzant col·lectors basats en amines. Per contra, la flotació de calcita s'afavoreix en condicions alcalines amb col·lectors basats en àcids grassos. Aquest ajust precís del pH és clau per aconseguir una separació eficient dels minerals.
(2) Règim de reactius
El règim de reactius regeix el procés de flotació, que engloba la selecció, la dosificació, la preparació i l'addició de reactius. Els reactius s'adsorbeixen selectivament a les superfícies minerals diana, alterant-ne la hidrofobicitat.
Els espumadors estabilitzen les bombolles de la suspensió i faciliten la flotació de partícules hidrofòbiques. Els espumadors comuns inclouen l'oli de pi i l'oli de cresol, que formen bombolles estables i de bona mida per a l'adhesió de les partícules.
Els modificadors activen o inhibeixen les propietats de la superfície mineral i ajusten les condicions químiques o electroquímiques de la suspensió.
La dosificació dels reactius requereix precisió: quantitats insuficients redueixen la hidrofobicitat, disminuint les taxes de recuperació, mentre que quantitats excessives malgasten reactius, augmenten els costos i comprometen la qualitat del concentrat. Dispositius intel·ligents com aramesurador de concentració en líniapot aconseguir un control precís de les dosis de reactius.
El moment i el mètode d'addició de reactius també són crítics. Els ajustadors, els depressors i alguns col·lectors sovint s'afegeixen durant la mòlta per preparar l'entorn químic de la suspensió aviat. Els col·lectors i els espumadors s'afegeixen normalment al primer tanc de flotació per maximitzar la seva eficàcia en moments crítics.
(3) Taxa d'aireació
La velocitat d'aireació crea condicions òptimes per a l'adhesió de les bombolles minerals, convertint-la en un factor indispensable en la flotació. Una aireació insuficient provoca massa poques bombolles, cosa que redueix les oportunitats de col·lisió i adhesió, i perjudica així el rendiment de la flotació. L'excés d'aireació provoca una turbulència excessiva, cosa que fa que les bombolles es trenquin i es desprenguin les partícules adherides, cosa que redueix l'eficiència.
Els enginyers utilitzen mètodes com la recollida de gasos o la mesura del flux d'aire basat en anemòmetres per ajustar amb precisió les taxes d'aireació. Per a partícules gruixudes, augmentar l'aireació per generar bombolles més grans millora l'eficiència de la flotació. Per a partícules fines o que suren fàcilment, els ajustaments acurats garanteixen una flotació estable i eficaç.
(4) Temps de flotació
El temps de flotació és un equilibri delicat entre el grau de concentrat i la taxa de recuperació, que requereix una calibració precisa. En les primeres etapes, els minerals valuosos s'adhereixen ràpidament a les bombolles, cosa que porta a taxes de recuperació i graus de concentrat elevats.
Amb el temps, a mesura que es fan surar minerals més valuosos, els minerals de ganga també poden augmentar, diluint la puresa del concentrat. Per a minerals simples amb minerals de gra més gruixut i que suren fàcilment, n'hi ha prou amb temps de flotació més curts, cosa que garanteix taxes de recuperació elevades sense sacrificar el grau del concentrat. Per a minerals complexos o refractaris, calen temps de flotació més llargs per permetre que els minerals de gra fi tinguin un temps d'interacció suficient amb els reactius i les bombolles. L'ajust dinàmic del temps de flotació és un tret distintiu de la tecnologia de flotació precisa i eficient.
Data de publicació: 22 de gener de 2025
