EN
Flotarea este o tehnică de separare care utilizează bule de aer pentru a colecta particule minerale valoroase dintr-o pastă pe bază de apă. Dacă întrebați pentru ce este folosită flotația, răspunsul direct este că flotația este folosită pentru a separa mineralele valoroase de roca sterilă, pentru a îmbunătăți minereurile înainte de topire și levigare și pentru a recupera particule fine pe care procesele gravitaționale nu le pot gestiona. Dincolo de minerit, același principiu este folosit în reciclarea hârtiei, separarea plasticului, remedierea solului și tratarea apelor uzate uleioase.
Procesul este construit pe chimia suprafeței. Reactivii fac mineralul țintă hidrofob, bulele de aer se atașează de aceste particule și o spumă stabilă le duce la suprafață, unde sunt îndepărtate ca concentrat. Următoarele secțiuni explică principalele utilizări ale flotației, etapele din interiorul unui concentrator, echipamentele și substanțele chimice implicate și variabilele care decid recuperarea și gradul.
Ce este flotația și cum funcționează?
Flotația, numită uneori flotație cu spumă, este o metodă de separare fizico-chimică. Convertește diferențele de umectare a suprafeței în rate diferite de atașare a bulelor. Într-o celulă de flotație, pulpa este aerată astfel încât suprafața minerală țintă, care a fost făcută hidrofobă prin reactivi, se leagă de bulele de aer. Agregatul bule-particule se ridică la suprafață; stratul de spumă este răzuit, îngroșat și filtrat pentru a obține concentratul final.
Trebuie îndeplinite trei condiții de bază:
- Mineralul valoros trebuie eliberat din ganga, care provine din macinarea corecta.
- Suprafața țintă trebuie să fie selectiv hidrofobă, ceea ce provine din chimia colectorului.
- Celula trebuie să producă bule mici și stabile, care provin de la rotor și spumant.
Aceste condiții explică, de asemenea, de ce flotația este aplicată atâtor materiale: ori de câte ori se poate crea o diferență selectivă de hidrofobicitate, un proces de flotație poate fi proiectat în jurul acesteia. Pentru o privire mai atentă asupra funcționării circuitului, consultați principiul principal al echipamentului de plutire în valorificare .
Principalele utilizări ale flotației în industrie
Cea mai vizibilă utilizare a flotației este în exploatarea metalelor, dar tehnologia este încorporată și în procesarea chimică, reciclare și tratarea mediului. Tabelul de mai jos rezumă fluxurile și obiectivele tipice.
| Câmpul de aplicare | Furaj sau material tipic | Obiectivul principal |
|---|---|---|
| Flotarea minereului sulfurat | Cupru, plumb, zinc, nichel, minereu de molibden | Produceți un concentrat de sulfuri pentru topire |
| Flotarea metalelor prețioase | Minereu de aur, minereu purtător de argint | Recuperați aur fin liber și sulfuri purtătoare de aur |
| Flotație inversă a minereului de fier | Hematit, minereu de magnetit | Reduceți conținutul de silice și creșteți gradul de fier |
| Flotația minerală industrială | Rocă fosfatică, fluorit, grafit | Îmbunătățiți mineralele pentru îngrășăminte și uz chimic |
| Flotarea potasiului | Sylvinite, saramură de lac sărat | Separați clorura de potasiu de clorura de sodiu |
| Reciclare și remediere | Deșeuri de hârtie, materiale plastice amestecate, sol contaminat | Îndepărtați cerneala, sortați materialele plastice, recuperați metalele grele |
| Tratarea apei | Efluent industrial, ape uzate uleioase | Îndepărtați solidele în suspensie, uleiul și grăsimea |
Ameliorarea minereului metalic
Cea mai mare pondere a capacității de flotație este instalată în concentratoarele de metale comune. Minereurile sulfurate răspund bine la colectorii de xantați, motiv pentru care fabricile de cupru, zinc, plumb și nichel folosesc aproape întotdeauna un circuit de flotație după măcinare. Flotația recuperează, de asemenea, molibdenul și argintul atunci când apar cu sulfuri de cupru și este folosită pentru a recupera aur din minereurile piritice înainte de leșierea cu cianuri.
Hidrometalurgia și prelucrarea lacurilor sărate
În instalațiile hidrometalurgice, flotația este utilizată pentru recuperarea valorilor de metal din zgură, mate și reziduuri. Zgura de topire a cuprului, de exemplu, este măcinată și plutită pentru a returna cuprul rezidual la topitorie. În chimia lacurilor sărate, flotația este o etapă standard în producția de potasiu, ajutând la îndepărtarea halitului și a argilei din clorura de potasiu.
Reciclare, remediere și tratare a apei
Același principiu al chimiei suprafeței rezolvă și problemele de mediu. Flotația decernelează hârtia reciclată, separă materialele plastice cu un comportament diferit de umectare și elimină particulele care poartă metale grele din solul contaminat și sedimentele dragate. În tratarea apelor uzate, flotația cu aer dizolvat ridică uleiul, grăsimea și solidele ușoare în suspensie din efluentul industrial. Aceste aplicații cresc pe măsură ce crește presiunea de recuperare a materialelor din resursele secundare.
Cum este organizat un circuit de flotație
Un circuit de flotație este o secvență de mașini și etape de proces, nu un singur rezervor. Aranjamentul depinde de tipul de minereu și de specificația produsului final, dar sunt întotdeauna prezente mai multe etape.
- Zdrobirea și măcinarea eliberează mineralul valoros din gangă.
- Condiționarea amestecă pulpa cu colectoare, spumatoare și modificatori de pH.
- Flotația mai brută colectează un prim concentrat din pulpa de furaj.
- Flotația cu scavenger tratează sterilele mai aspre pentru a recupera valorile rămase.
- Flotația mai curată reflotează concentratul mai gros pentru a crește gradul.
- Remacinarea deschide particulele blocate și le readuce în circuit.
- Deshidratarea elimină apa din concentrat pentru transport sau procesare ulterioară.
Într-un concentrator obișnuit de cupru, minereul este măcinat la o dimensiune în care 70 până la 80 la sută trec de 74 de microni înainte de a intra în malul mai gros. Într-o fabrică de pirit purtător de aur, același circuit poate fi folosit pentru a produce un concentrat de sulfură în vrac, care este apoi remăcinat pentru a expune aurul pentru leșierea cu cianură. Etapele procesului arată similare, dar schema de reactiv și timpii de rezidență sunt destul de diferite.
Echipamente de flotație și tipuri de mașini
Echipamentele de flotație variază de la celule mici de laborator până la rezervoare industriale cu volume de peste 300 de metri cubi. Clasificarea de bază este după metoda de alimentare cu aer: mașini mecanice de autoaerare și mașini de umflare a aerului.
Mașini de autoaerare
Mașinile, cum ar fi mașina de flotație de tip BF, sunt clasificate ca fiind autoaerate, deoarece rotorul atrage aer în pulpă pe măsură ce se rotește. Aceste celule sunt comune în plantele medii și mici, în special acolo unde nu este disponibil un sistem separat de aer comprimat.
Mașină de plutire BF cu autoaerare pentru plante mici și mijlocii O celulă mecanică de agitare care atrage aerul în mod natural cu un rotor cu dublu con închis, ideală pentru locații fără aer comprimat. Combină aspirația și flotația pentru a simplifica configurarea circuitului. Vizualizare produs → Mașini de umflare a aerului
Celulele de umflare cu aer, cum ar fi tipurile XCF și KYF, folosesc o sursă de aer externă, oferind control independent al aerării și al agitației. Tipurile XCF și KYF sunt adesea combinate într-un singur banc: o celulă XCF din capul băncii acționează ca un rezervor de aspirație, în timp ce restul sunt celule de umflare a aerului. Acest lucru elimină necesitatea unei pompe de șlam între etapele de flotație.
Combinație de mașini de flotație cu umflare și aer XCF/KYF Utilizează sursa de aer externă pentru controlul independent al aerării și împerechează o celulă de aspirație XCF cu celule cu flux direct KYF pentru a elimina pompele de șlam între etape. Potrivit pentru circuite medii și mari. Vizualizare produs → Mașini mari de plutire
Celulele mari de flotație au schimbat economia prelucrării minereului de calitate scăzută. O singură celulă mare poate înlocui mai multe celule mai mici, reducând consumul de energie, spațiul pe podea și lucrările de întreținere. Cerința principală este un sistem stabil de dispersie a aerului și un design de descărcare a spumei care funcționează la adâncime.
Rotorul, adâncimea rezervorului, designul conului de spumă și supapa de control al aerului trebuie să se potrivească cu densitatea pulpei și distribuția dimensiunii particulelor de alimentare.
Reactivi de flotație utilizați în circuitele comerciale
Chimia reactivului modifică suprafața minerală, astfel încât procesul de flotație poate diferenția între particulele care arată similar cu separarea gravitațională. Tabelul de mai jos prezintă cele trei tipuri principale de reactivi.
| Clasa de reactiv | Funcția principală | Exemple industriale |
|---|---|---|
| Colectionari | Adsorbți pe mineralul țintă și faceți-l hidrofob | Xantați, ditiofosfați, acizi grași |
| Spumatoarele | Stabilizați bulele și formați un strat de spumă pe suprafața pulpei | MIBC, ulei de pin, eteri de poliglicol |
| Regulatoare | Depresează ganga, activează mineralele sau controlează pH-ul pulpei | Var, calcina de sodiu, silicat de sodiu, sulfat de cupru |
O schemă practică de reactiv pentru un minereu de cupru-zinc începe cu var pentru a deprima pirita, apoi un colector de cupru pentru a pluti calcopirita în timp ce zincul este reținut. După îndepărtarea cuprului, se adaugă sulfat de cupru pentru a activa sfalerita, iar un colector este dozat din nou pentru a pluti zincul. Același ciclu se repetă în etape mai curate la o densitate mai mică a pulpei și cu un spumant mai blând.
Factori care afectează recuperarea flotației
Multe variabile determină dacă o instalație de flotație își atinge ținta de recuperare. Operatorii monitorizează de obicei aceste șase.
- Dimensiunea particulelor: particulele grosiere sunt grele și se desprind de bule; particulele foarte fine ratează suprafața bulei. O gamă de dimensiuni medii oferă cea mai bună recuperare.
- Densitatea pulpei: o pulpă prea groasă reduce calitatea spumei; o pulpă prea subțire crește consumul de apă și energie.
- Dozarea reactivului: subdozarea lasă valoare în steril; supradozajul scade gradul de concentrat.
- Rata de aerare: ajustează suprafața bulei; un debit prea mare de aer poate prăbuși spuma.
- pH-ul și potențialul pulpar: flotația standard cu sulfuri se desfășoară în paste alcaline pentru a proteja peliculele colectoare și pentru a deprima mineralele de fier.
- Timp de rezidență: dacă pulpa părăsește celulele prea repede, se pierd mineralele care plutesc încet; dacă rămâne prea mult timp, ganga este transportată în concentrat.
Graficul de mai jos arată o relație tipică între dimensiunea particulelor și recuperarea prin flotație pentru un minereu sulfurat.
Recuperarea tipică prin flotație în funcție de dimensiunea particulelor
Valorile exacte diferă între minereuri, dar forma curbei este consecventă în instalațiile de metale comune. Dacă scăderea de recuperare este pe partea grosieră, planta crește de obicei doza colectorului sau adâncimea spumei. Dacă picătura este pe partea fină, planta poate avea nevoie de un floculant, un colector mai puternic sau un design diferit al celulei.
Alegerea echipamentelor de flotație pentru proiecte reale
Selectarea mașinii de flotație potrivite pentru o nouă fabrică sau o actualizare este un proces în etape. Tonajul de furaj planificat definește volumul total al celulei. Mineralogia minereului definește schema de reactiv și numărul de etape de curățare. Dimensiunea particulelor de alimentare și gradul necesar de concentrat definesc tipul și adâncimea celulei.
Un exemplu relevant este proiectul de reformă tehnică a flotației la operațiunea de zinc de 3.000 t/zi a Yunnan Jinding Zinc Industry. În acea fabrică, celulele existente nu au putut recupera suficientă sfalerit fină, iar soluția a fost schimbarea configurației mașinii, mai degrabă decât reconstruirea secțiunii de măcinare. Conturul acestui proiect explică modul în care noul aranjament de flotație a crescut recuperarea, menținând în același timp gradul de concentrat în limitele cerințelor pentru topitorie. În fabricile de cupru și de topire cu tonaj mare, același tip de analiză duce de obicei la mașini mari de flotație, care reduc numărul de celule și consumul de energie.
Mașini de flotație de mare capacitate pentru instalații cu tonaj mare Proiectat pentru a gestiona furajele voluminoase de minereu și pentru a crește recuperarea, reducând în același timp energia și spațiul de podea. Oferite în dimensiuni de până la 200 m³, aceste celule se potrivesc operațiunilor cu cupru, fosfat și minereu refractar. Vizualizare produs → Pentru instalațiile care prelucrează rocă fosfatică, potasiu sau minereuri refractare, se aplică aceeași logică de selecție, dar sarcina de spumă și stabilitatea reactivului devin mai importante. Mașina trebuie să rețină spuma suficient de mult pentru ca etapele de curățare să-și facă treaba, iar forma celulei trebuie să se ocupe de vâscozitatea mai mare a unor paste minerale.
Întrebări frecvente despre flotație
Pentru ce este folosită flotația cu spumă în minerit?
Flotația cu spumă este folosită pentru a separa mineralele valoroase de gangă după măcinare. Se aplică în principal minereurilor sulfurate de cupru, zinc, plumb și nichel, dar și aur, molibden, fosfat, fluorit și potasiu.
Se poate folosi flotația pentru materiale neminerale?
Da. Același principiu este folosit pentru decerneala hârtiei reciclate, pentru a separa materialele plastice amestecate și pentru a îndepărta particulele care poartă metale grele din solul contaminat. În tratarea apei, flotația cu aer dizolvat este utilizată pentru a îndepărta uleiul, grăsimea și solidele în suspensie.
Care este diferența dintre flotație și sedimentare?
Sedimentarea separă particulele după densitate și lasă materialul să se depună sub gravitație. Flotația se separă prin hidrofobicitatea suprafeței și transportă particulele în sus cu bule de aer. Prin urmare, flotația poate separa particulele care au aproape aceeași densitate, dar chimie de suprafață diferită.
Ce face de fapt o mașină de plutire?
O mașină de flotație amestecă pulpa, dispersează aerul în bule mici și menține stratul de spumă suficient de stabil pentru colectare. Mecanismul rotorului și geometria rezervorului definesc intervalul de dimensiuni ale particulelor pe care mașina le poate gestiona eficient.
De ce este atât de importantă dimensiunea particulelor în flotație?
Particulele grosiere sunt prea grele pentru bule, iar particulele fine nu se ciocnesc de bule suficient de frecvent. Fiecare minereu are o gamă optimă de dimensiuni unde recuperarea este cea mai mare; deplasarea în afara acestui interval scade recuperarea chiar și atunci când rețeta de reactiv este corectă.
