Vaahdotushyödyksi
Vaahdotus maksimoi malmien arvon erottamalla arvokkaat mineraalit taitavasti sivukivimineraaleista mineraalien käsittelyssä fysikaalisten ja kemiallisten erojen avulla. Olipa kyseessä sitten ei-rautametallit, rautametallit tai epämetalliset mineraalit, vaahdotuksella on ratkaiseva rooli korkealaatuisten raaka-aineiden tuottamisessa.
1. Vaahdotusmenetelmät
(1) Suora flotaatio
Suora vaahdotus tarkoittaa arvokkaiden mineraalien suodattamista lietteestä antamalla niiden tarttua ilmakupliin ja kellua pintaan, kun taas sivukivet jäävät lietteeseen. Tämä menetelmä on kriittinen ei-rautametallien rikastuksessa. Esimerkiksi kuparimalmin rikastuksessa malmin rikastus etenee vaahdotusvaiheeseen murskauksen ja jauhamisen jälkeen, jossa lisätään erityisiä anionisia keräilijöitä hydrofobisuuden muuttamiseksi ja niiden adsorboitumiseksi kuparimineraalien pinnalle. Sitten hydrofobiset kuparihiukkaset kiinnittyvät ilmakupliin ja nousevat muodostaen vaahtokerroksen, jossa on runsaasti kuparia. Tämä vaahto kerätään kuparimineraalien alustavaan pitoisuuteen, joka toimii korkealaatuisena raaka-aineena jatkojalostusta varten.
(2) Käänteinen flotaatio
Käänteisessä vaahdotuksessa sivumineraalit vaahdotetaan, kun taas arvokkaat mineraalit jäävät lietteeseen. Esimerkiksi kvartsi-epäpuhtauksien kanssa rautamalmin rikastuksessa käytetään anionisia tai kationisia keräilijöitä lietteen kemiallisen ympäristön muuttamiseksi. Tämä muuttaa kvartsin hydrofiilisen luonteen hydrofobiseksi, jolloin se voi kiinnittyä ilmakupliin ja kellua.
(3) Etuoikeutettu flotaatio
Kun malmit sisältävät kaksi tai useampia arvokkaita komponentteja, ensisijainen vaahdotus erottelee ne peräkkäin sellaisten tekijöiden perusteella kuin mineraalien aktiivisuus ja taloudellinen arvo. Tämä vaiheittainen vaahdotusprosessi varmistaa, että jokainen arvokas mineraali otetaan talteen korkealla puhtaudella ja talteenottoasteella, mikä maksimoi resurssien käytön.
(4) Irtoflotaatio
Irtoflotaatio käsittelee useita arvokkaita mineraaleja kokonaisuutena, vaahdottamalla ne yhdessä seoksen saamiseksi, minkä jälkeen ne erotellaan. Esimerkiksi kupari-nikkelimalmin rikastuksessa, jossa kupari- ja nikkelimineraalit ovat läheisesti yhteydessä toisiinsa, massaflotaatio reagensseilla, kuten ksantaaneilla tai tioleilla, mahdollistaa sulfidikupari- ja nikkelimineraalien samanaikaisen vaahdotuksen, jolloin muodostuu seoskonsentraatti. Myöhemmät monimutkaiset erotusprosessit, kuten kalkki- ja syanidireagenssien käyttö, eristävät erittäin puhtaita kupari- ja nikkelirikasteita. Tämä "kerää ensin, erota myöhemmin" -lähestymistapa minimoi arvokkaiden mineraalien hävikin alkuvaiheissa ja parantaa merkittävästi monimutkaisten malmien kokonaistalteenottoastetta.
2. Vaahdotusprosessit: Vaiheittainen tarkkuus
(1) Vaiheittainen vaahdotusprosessi: Asteittainen hienonnus
Vaahdotusprosessissa vaiheittainen vaahdotus ohjaa monimutkaisten malmien käsittelyä jakamalla vaahdotusprosessin useisiin vaiheisiin.
Esimerkiksi kaksivaiheisessa vaahdotusprosessissa malmi jauhetaan karkeasti, jolloin osa arvokkaista mineraaleista vapautuu. Ensimmäisessä vaahdotusvaiheessa nämä vapautuneet mineraalit otetaan talteen esirikasteina. Jäljelle jääneet vapautumattomat hiukkaset etenevät toiseen jauhatusvaiheeseen koon pienentämistä varten, jota seuraa toinen vaahdotusvaihe. Tämä varmistaa, että jäljellä olevat arvokkaat mineraalit erotetaan perusteellisesti ja yhdistetään ensimmäisen vaiheen rikasteisiin. Tämä menetelmä estää ylijauhatuksen alkuvaiheessa, vähentää resurssien hukkaa ja parantaa vaahdotuksen tarkkuutta.
Monimutkaisempien malmien, kuten sellaisten, jotka sisältävät useita harvinaisia metalleja tiiviisti sitoutuneilla kiderakenteilla, kohdalla voidaan käyttää kolmivaiheista vaahdotusprosessia. Vuorottelevat jauhatus- ja vaahdotusvaiheet mahdollistavat huolellisen seulonnan ja varmistavat, että jokainen arvokas mineraali uutetaan mahdollisimman puhtaasti ja talteenottoasteella, mikä luo vahvan pohjan jatkojalostukselle.
3. Keskeiset tekijät kellunnassa
(1) pH-arvo: Lietteen happamuuden hienovarainen tasapaino
Lietteen pH-arvolla on keskeinen rooli vaahdotuksessa, ja se vaikuttaa syvästi mineraalin pintaominaisuuksiin ja reagenssien suorituskykyyn. Kun pH on mineraalin isoelektrisen pisteen yläpuolella, pinta varautuu negatiivisesti; sen alapuolella pinta varautuu positiivisesti. Nämä pintavarauksen muutokset sanelevat mineraalien ja reagenssien väliset adsorptiovuorovaikutukset, aivan kuten magneettien vetovoima tai hylkiminen.
Esimerkiksi happamissa olosuhteissa sulfidimineraalit hyötyvät tehostetusta keräysaktiivisuudesta, mikä helpottaa kohdesulfidimineraalien talteenottoa. Toisaalta emäksiset olosuhteet helpottavat oksidimineraalien vaahdotusta muokkaamalla niiden pintaominaisuuksia ja parantamalla reagenssien affiniteettia.
Eri mineraalit vaativat vaahdotukseen tiettyjä pH-tasoja, mikä edellyttää tarkkaa säätöä. Esimerkiksi kvartsi- ja kalsiittiseosten vaahdotuksessa kvartsia voidaan vaahdottaa ensisijaisesti säätämällä lietteen pH-arvoon 2–3 ja käyttämällä amiinipohjaisia keräilijöitä. Toisaalta kalsiitin vaahdotus on suositeltavaa emäksisissä olosuhteissa rasvahappopohjaisten keräimien kanssa. Tämä tarkka pH-säätö on avain tehokkaan mineraalien erottelun saavuttamiseen.
(2) Reagenssijärjestelmä
Reagenssijärjestelmä säätelee vaahdotusprosessia ja kattaa reagenssien valinnan, annostuksen, valmistuksen ja lisäyksen. Reagenssit adsorboituvat selektiivisesti kohdemineraalipinnoille muuttaen niiden hydrofobisuutta.
Vaahdottimet stabiloivat lietteen kuplia ja helpottavat hydrofobisten hiukkasten vaahdottamista. Yleisiä vaahdotteita ovat mäntyöljy ja kresoliöljy, jotka muodostavat vakaita, sopivan kokoisia kuplia hiukkasten kiinnittymistä varten.
Modifioijat aktivoivat tai estävät mineraalien pintaominaisuuksia ja säätävät lietteen kemiallisia tai sähkökemiallisia olosuhteita.
Reagenssien annostelu vaatii tarkkuutta – riittämättömät määrät heikentävät hydrofobisuutta ja siten talteenottoastetta, kun taas liian suuret määrät tuhlaavat reagensseja, lisäävät kustannuksia ja heikentävät tiivisteen laatua. Älykkäät laitteet, kutenonline-pitoisuusmittarivoi toteuttaa reagenssien annosten tarkan hallinnan.
Myös reagenssien lisäyksen ajoitus ja menetelmä ovat kriittisiä. Säätöaineita, nollausaineita ja joitakin keräilijöitä lisätään usein jauhatuksen aikana lietteen kemiallisen ympäristön valmisteluun varhaisessa vaiheessa. Keräilijät ja vaahdotusaineet lisätään tyypillisesti ensimmäiseen vaahdotussäiliöön niiden tehokkuuden maksimoimiseksi kriittisinä hetkinä.
(3) Ilmastusnopeus
Ilmastusnopeus luo optimaaliset olosuhteet mineraalikuplien kiinnittymiselle, mikä tekee siitä välttämättömän tekijän vaahdotuksessa. Riittämätön ilmastus johtaa liian vähäiseen kuplien määrään, mikä vähentää törmäys- ja kiinnittymismahdollisuuksia ja heikentää siten vaahdotuksen suorituskykyä. Liiallinen ilmastus johtaa liialliseen turbulenssiin, joka aiheuttaa kuplien rikkoutumisen ja kiinnittyneiden hiukkasten irrottamisen, mikä heikentää tehokkuutta.
Insinöörit käyttävät menetelmiä, kuten kaasun keräämistä tai tuulimittariin perustuvaa ilmavirran mittausta, ilmastusnopeuden hienosäätöön. Karkeiden hiukkasten kohdalla ilmastuksen lisääminen suurempien kuplien muodostamiseksi parantaa vaahdotustehokkuutta. Hienojen tai helposti kelluvien hiukkasten kohdalla huolelliset säädöt varmistavat vakaan ja tehokkaan vaahdotuksen.
(4) Kellunta-aika
Vaahdotusaika on herkkä tasapaino rikasteen laadun ja talteenottonopeuden välillä, ja se vaatii tarkkaa kalibrointia. Alkuvaiheessa arvokkaat mineraalit kiinnittyvät nopeasti kupliin, mikä johtaa korkeisiin talteenottoasteisiin ja rikasteen laatuun.
Ajan myötä, kun arvokkaampia mineraaleja vaahdotetaan, myös sivukivimineraalien määrä voi nousta, mikä laimentaa rikasteen puhtautta. Yksinkertaisille malmeille, joissa on karkearakeisia ja helposti vaahdotettuja mineraaleja, lyhyemmät vaahdotusajat riittävät, mikä varmistaa korkean talteenottoasteen tinkimättä rikasteen laadusta. Monimutkaisille tai tulenkestäville malmeille tarvitaan pidempiä vaahdotusaikoja, jotta hienorakeiset mineraalit voivat olla riittävästi vuorovaikutuksessa reagenssien ja kuplien kanssa. Vaahdotusajan dynaaminen säätö on tarkan ja tehokkaan vaahdotusteknologian tunnusmerkki.
Julkaisun aika: 22. tammikuuta 2025
