Flotatiein Weldaad
Flotatie maximaliseert de waarde van ertsen door waardevolle mineralen vakkundig te scheiden van afvalmineralen tijdens de mineraalverwerking, dankzij de fysische en chemische verschillen. Of het nu gaat om non-ferrometalen, ferrometalen of niet-metalen mineralen, flotatie speelt een cruciale rol bij het leveren van hoogwaardige grondstoffen.
1. Flotatiemethoden
(1) Directe flotatie
Directe flotatie verwijst naar het filteren van waardevolle mineralen uit een slurry door ze aan luchtbellen te laten hechten en naar de oppervlakte te laten drijven, terwijl de ganggesteentemineralen in de slurry achterblijven. Deze methode is cruciaal bij de verwerking van non-ferrometalen. Zo komt ertsverwerking na het breken en vermalen in de koperertsverwerking tot de flotatiefase. Hierbij worden specifieke anionische collectoren toegevoegd om de hydrofobiciteit te veranderen en de mineralen te laten adsorberen aan het oppervlak van kopermineralen. Vervolgens hechten hydrofobe koperdeeltjes zich aan luchtbellen en stijgen op, waardoor een schuimlaag ontstaat met een hoog kopergehalte. Dit schuim wordt verzameld in een voorlopige concentratie kopermineralen, die dienen als hoogwaardige grondstof voor verdere raffinage.
(2) Omgekeerde flotatie
Omgekeerde flotatie houdt in dat de ganggesteentemineralen drijven terwijl de waardevolle mineralen in de slurry achterblijven. Bij ijzerertsverwerking met kwartsverontreinigingen worden bijvoorbeeld anionische of kationische collectoren gebruikt om de chemische omgeving van de slurry te veranderen. Dit verandert de hydrofiele aard van kwarts in hydrofoob, waardoor het zich aan luchtbellen kan hechten en kan drijven.
(3) Preferentiële beursintroductie
Wanneer erts twee of meer waardevolle componenten bevat, scheidt preferentiële flotatie deze achtereenvolgens op basis van factoren zoals minerale activiteit en economische waarde. Dit stapsgewijze flotatieproces zorgt ervoor dat elk waardevol mineraal met een hoge zuiverheid en winningssnelheid wordt gewonnen, waardoor de benutting van de grondstoffen wordt gemaximaliseerd.
(4) Bulkflotatie
Bulkflotatie behandelt meerdere waardevolle mineralen als één geheel en laat ze samen drijven tot een gemengd concentraat, gevolgd door scheiding. Bijvoorbeeld, bij de winning van koper-nikkelerts, waar koper- en nikkelmineralen nauw met elkaar verbonden zijn, maakt bulkflotatie met reagentia zoals xanthaten of thiolen de gelijktijdige flotatie van sulfidekoper- en nikkelmineralen mogelijk, waardoor een gemengd concentraat ontstaat. Daaropvolgende complexe scheidingsprocessen, zoals het gebruik van kalk- en cyanidereagentia, isoleren koper- en nikkelconcentraten met een hoge zuiverheidsgraad. Deze "eerst verzamelen, later scheiden"-aanpak minimaliseert het verlies van waardevolle mineralen in de beginfase en verbetert de totale winningssnelheid van complexe ertsen aanzienlijk.
2. Flotatieprocessen: een stapsgewijze precisie
(1) Stapsgewijze flotatieproces: incrementele verfijning
Bij flotatie stuurt de stapsgewijze flotatie de verwerking van complexe ertsen aan door het flotatieproces in meerdere stappen te verdelen.
In een tweetraps flotatieproces bijvoorbeeld, ondergaat het erts een grove vermaling, waarbij waardevolle mineralen gedeeltelijk vrijkomen. In de eerste flotatiefase worden deze vrijgekomen mineralen gewonnen als voorlopige concentraten. De resterende, niet-vrijgekomen deeltjes gaan naar een tweede vermalingsfase voor verdere verkleining, gevolgd door een tweede flotatiefase. Dit zorgt ervoor dat de resterende waardevolle mineralen grondig worden gescheiden en gecombineerd met de concentraten van de eerste fase. Deze methode voorkomt oververmaling in de eerste fase, vermindert grondstofverspilling en verbetert de flotatieprecisie.
Voor complexere ertsen, zoals ertsen die meerdere zeldzame metalen met sterk gebonden kristalstructuren bevatten, kan een drietraps flotatieproces worden gebruikt. Afwisselende maal- en flotatiestappen maken een nauwkeurige screening mogelijk en zorgen ervoor dat elk waardevol mineraal met maximale zuiverheid en winningssnelheid wordt gewonnen, wat een stevige basis legt voor verdere verwerking.
3. Sleutelfactoren bij flotatie
(1) pH-waarde: de subtiele balans van de zuurtegraad van slib
De pH-waarde van de slurry speelt een cruciale rol bij flotatie en heeft een grote invloed op de oppervlakte-eigenschappen van mineralen en de prestaties van reagentia. Wanneer de pH boven het isoelektrische punt van een mineraal ligt, wordt het oppervlak negatief geladen; daaronder is het positief geladen. Deze veranderingen in oppervlaktelading bepalen de adsorptie-interacties tussen mineralen en reagentia, vergelijkbaar met de aantrekking of afstoting van magneten.
Onder zure omstandigheden profiteren sulfidemineralen bijvoorbeeld van een verhoogde collectoractiviteit, waardoor ze gemakkelijker sulfidemineralen kunnen afvangen. Omgekeerd bevorderen alkalische omstandigheden de flotatie van oxidemineralen door hun oppervlakte-eigenschappen te wijzigen en zo de affiniteit met reagentia te verbeteren.
Verschillende mineralen vereisen specifieke pH-waarden voor flotatie, wat een nauwkeurige regeling vereist. Bij de flotatie van kwarts- en calcietmengsels kan kwarts bijvoorbeeld bij voorkeur worden gefloteerd door de pH van de slurry aan te passen naar 2-3 en collectoren op basis van amines te gebruiken. Calcietflotatie daarentegen heeft de voorkeur onder alkalische omstandigheden met collectoren op basis van vetzuren. Deze nauwkeurige pH-aanpassing is essentieel voor een efficiënte mineraalscheiding.
(2) Reagensregime
Het reagensregime bepaalt het flotatieproces en omvat de selectie, dosering, bereiding en toevoeging van reagentia. Reagentia adsorberen selectief aan de beoogde minerale oppervlakken, waardoor hun hydrofobiciteit verandert.
Schuimers stabiliseren de bellen in de slurry en vergemakkelijken de flotatie van hydrofobe deeltjes. Veelgebruikte schuimers zijn onder andere pijnboomolie en cresololie, die stabiele, goed gevormde bellen vormen voor de aanhechting van deeltjes.
Modificatoren activeren of remmen de eigenschappen van het minerale oppervlak en passen de chemische of elektrochemische omstandigheden van de slurry aan.
Reagentiadosering vereist precisie: onvoldoende hoeveelheden verminderen de hydrofobiciteit, waardoor de recovery-ratio's dalen, terwijl overmatige hoeveelheden reagentia verspillen, de kosten verhogen en de kwaliteit van het concentraat in gevaar brengen. Intelligente apparaten zoalsonline concentratiemeternauwkeurige controle over de dosering van reagentia kan realiseren.
Het tijdstip en de methode van toevoeging van reagentia zijn ook cruciaal. Aanpassers, depressanten en sommige collectoren worden vaak tijdens het malen toegevoegd om de chemische omgeving van de slurry al vroeg voor te bereiden. Collectoren en schuimers worden meestal in de eerste flotatietank toegevoegd om hun effectiviteit op kritieke momenten te maximaliseren.
(3) Beluchtingssnelheid
De beluchtingssnelheid creëert optimale omstandigheden voor de hechting van mineraalbellen, waardoor het een onmisbare factor is bij flotatie. Onvoldoende beluchting resulteert in te weinig bellen, waardoor de kans op botsing en hechting afneemt en de flotatieprestaties worden aangetast. Overmatige beluchting leidt tot overmatige turbulentie, waardoor bellen breken en aangehechte deeltjes loskomen, wat de efficiëntie vermindert.
Ingenieurs gebruiken methoden zoals gasverzameling of anemometergebaseerde luchtstroommeting om de beluchtingssnelheid nauwkeurig af te stellen. Bij grove deeltjes verbetert het verhogen van de beluchting om grotere bellen te genereren de flotatie-efficiëntie. Bij fijne of gemakkelijk zwevende deeltjes zorgen zorgvuldige aanpassingen voor stabiele en effectieve flotatie.
(4) Flotatietijd
Flotatietijd is een delicate balans tussen concentraatkwaliteit en winningspercentage, wat een nauwkeurige kalibratie vereist. In de beginfase hechten waardevolle mineralen zich snel aan bellen, wat leidt tot hoge winningspercentages en concentraatkwaliteiten.
Naarmate er meer waardevolle mineralen worden gefloteerd, kunnen de ganguemineralen in de loop van de tijd ook stijgen, waardoor de zuiverheid van het concentraat afneemt. Voor eenvoudige ertsen met grover gekorrelde en gemakkelijk te floteren mineralen volstaan kortere flotatietijden, waardoor hoge winningspercentages worden gegarandeerd zonder dat dit ten koste gaat van de concentraatkwaliteit. Voor complexe of refractaire ertsen zijn langere flotatietijden nodig om fijnkorrelige mineralen voldoende interactietijd met reagentia en bellen te geven. Dynamische aanpassing van de flotatietijd is een kenmerk van nauwkeurige en efficiënte flotatietechnologie.
Plaatsingstijd: 22-01-2025
