EN
Flotace je separační technika, která využívá vzduchové bubliny ke sběru cenných minerálních částic z buničiny na vodní bázi. Pokud se ptáte, k čemu se flotace používá, přímá odpověď je, že flotace se používá k oddělení cenných nerostů z odpadní horniny, ke zkvalitnění rud před tavením a loužením ak získávání jemných částic, se kterými si gravitační procesy neporadí. Kromě těžby se stejný princip používá při recyklaci papíru, separaci plastů, sanaci půdy a čištění zaolejovaných odpadních vod.
Proces je postaven na povrchové chemii. Reagencie činí cílový minerál hydrofobním, vzduchové bubliny se na tyto částice přichytí a stabilní pěna je vynese na povrch, kde jsou odstraněny jako koncentrát. Následující části vysvětlují hlavní použití flotace, kroky uvnitř koncentrátoru, použité zařízení a chemikálie a proměnné, které rozhodují o výtěžnosti a jakosti.
Co je to flotace a jak funguje?
Flotace, někdy nazývaná pěnová flotace, je fyzikálně-chemická separační metoda. Převádí rozdíly ve smáčivosti povrchu na různé rychlosti přichycení bublin. Ve flotační cele je buničina provzdušňována, takže cílový minerální povrch, který byl hydrofobizován činidly, se naváže na vzduchové bubliny. Agregát bublina-částice stoupá k povrchu; vrstva pěny se seškrábne, zahustí a zfiltruje, aby se získal konečný koncentrát.
Musí být splněny tři základní podmínky:
- Cenný minerál se musí zbavit hlušiny, která pochází ze správného mletí.
- Cílový povrch musí být selektivně hydrofobní, což pochází z chemie kolektoru.
- Článek musí produkovat malé a stabilní bubliny, které vycházejí z oběžného kola a napěňovače.
Tyto podmínky také vysvětlují, proč se flotace aplikuje na tolik materiálů: kdykoli lze vytvořit selektivní rozdíl v hydrofobnosti, lze kolem něj navrhnout proces flotace. Pro bližší pohled na činnost obvodu viz hlavní princip flotačního zařízení v beneficiaci .
Hlavní využití flotace v průmyslu
Nejviditelnější využití flotace je v těžbě kovů, ale technologie je také zakotvena v chemickém zpracování, recyklaci a ekologickém zpracování. Níže uvedená tabulka shrnuje typické zdroje a cíle.
| Oblast použití | Typické krmivo nebo materiál | Hlavní cíl |
|---|---|---|
| Flotace sulfidové rudy | Měď, olovo, zinek, nikl, molybdenová ruda | Vyrobte sulfidový koncentrát pro tavení |
| Flotace drahých kovů | Zlatá ruda, stříbronosná ruda | Obnovte jemné volné zlato a zlatonosné sulfidy |
| Reverzní flotace železné rudy | Hematit, magnetitová ruda | Snižte obsah oxidu křemičitého a zvyšte kvalitu železa |
| Průmyslová flotace nerostů | Fosfát, fluorit, grafit | Aktualizujte minerály pro hnojivo a chemické použití |
| Flotace potaše | Sylvinit, solanka ze slaného jezera | Oddělte chlorid draselný od chloridu sodného |
| Recyklace a sanace | Sběrový papír, směsné plasty, kontaminovaná zemina | Odstraňte inkoust, roztřiďte plasty, obnovte těžké kovy |
| Úprava vody | Průmyslové odpadní vody, zaolejované odpadní vody | Odstraňte nerozpuštěné pevné látky, olej a mastnotu |
Zužitkování kovové rudy
Největší podíl flotační kapacity je instalován v koncentrátorech obecných kovů. Sulfidové rudy dobře reagují na xantátové kolektory, a proto továrny na měď, zinek, olovo a nikl téměř vždy po mletí používají flotační okruh. Flotace také obnovuje molybden a stříbro, pokud se vyskytují se sulfidy mědi, a používá se k získávání zlata z pyritických rud před kyanidovým loužením.
Hydrometalurgie a zpracování slaných jezer
V hydrometalurgických závodech se flotace používá k získání kovových hodnot ze strusek, kamínků a zbytků. Struska z tavení mědi se například mele a plaví, aby se zbytková měď vrátila do tavírny. V chemii slaných jezer je flotace standardním krokem při výrobě potaše, která pomáhá odstranit halit a jíl z chloridu draselného.
Recyklace, sanace a úprava vody
Stejný princip povrchové chemie také řeší problémy životního prostředí. Flotace odstraňuje inkousty z recyklovaného papíru, odděluje plasty s různým smáčecím chováním a odstraňuje částice obsahující těžké kovy z kontaminované půdy a vybagrovaného sedimentu. Při čištění odpadních vod flotace rozpuštěným vzduchem zvedá olej, mastnotu a lehké nerozpuštěné pevné látky z průmyslových odpadních vod. Tyto aplikace rostou s tím, jak se zvyšuje tlak na získávání materiálů z druhotných zdrojů.
Jak je organizován flotační okruh
Flotační okruh je posloupnost strojů a procesních kroků, nikoli jedna nádrž. Uspořádání závisí na typu rudy a konečné specifikaci produktu, ale vždy je přítomno několik stupňů.
- Drcení a mletí uvolní cenný minerál z hlušiny.
- Při kondicionování se buničina mísí se sběrači, napěňovači a modifikátory pH.
- Hrubší flotace shromažďuje první koncentrát z přiváděné buničiny.
- Scavenger flotation zpracovává hrubší hlušinu, aby obnovila zbývající hodnoty.
- Čistší flotace znovu nadnáší hrubší koncentrát, aby se zvýšila kvalita.
- Přebroušení otevře uzamčené částice a vrátí je zpět do okruhu.
- Odvodněním se z koncentrátu odstraní voda pro přepravu nebo další zpracování.
V typickém koncentrátoru mědi se ruda mele na velikost, kde 70 až 80 procent projde 74 mikrony, než vstoupí do hrubší banky. V továrně na výrobu pyritu obsahujícího zlato lze stejný okruh použít k výrobě objemného sulfidového koncentrátu, který se pak znovu mele, aby se zlato vyloučilo kyanidem. Kroky procesu vypadají podobně, ale schéma činidel a doby zdržení jsou zcela odlišné.
Flotační zařízení a typy strojů
Flotační zařízení sahá od malých laboratorních buněk až po průmyslové nádrže s objemy nad 300 metrů krychlových. Základní rozdělení je podle způsobu přívodu vzduchu: mechanické samoprovzdušňovací stroje a nafukovací stroje.
Samoprovzdušňovací stroje
Stroje, jako je flotační stroj typu BF, jsou klasifikovány jako samoprovzdušňovací, protože oběžné kolo nasává vzduch do buničiny, když se otáčí. Tyto články jsou běžné ve středních a malých závodech, zejména tam, kde není k dispozici samostatný systém stlačeného vzduchu.
Samoprovzdušňovací BF Flotační stroj pro malé a střední rostliny Mechanická míchací buňka, která přirozeně nasává vzduch s uzavřeným dvoukuželovým oběžným kolem, ideální pro místa bez stlačeného vzduchu. Kombinuje sání a flotaci pro zjednodušení nastavení okruhu. Zobrazit produkt → Stroje na nafukování vzduchu
Vzduchové nafukovací články, jako jsou typy XCF a KYF, využívají externí přívod vzduchu, který umožňuje nezávislé řízení provzdušňování a míchání. Typy XCF a KYF jsou často kombinovány v jedné bance: jedna XCF buňka v čele banky funguje jako sací nádrž, zatímco zbytek jsou vzduchové nafukovací buňky. To odstraňuje potřebu kalového čerpadla mezi flotačními stupni.
XCF/KYF Air-Inflation Flotation Machine Combination Využívá externí přívod vzduchu pro nezávislé řízení provzdušňování a spáruje sací buňku XCF s buňkami s přímým průtokem KYF, aby se eliminovala kalová čerpadla mezi jednotlivými stupni. Vhodné pro střední a velké okruhy. Zobrazit produkt → Velké flotační stroje
Velké flotační články změnily ekonomiku nízkokvalitního zpracování rud. Jedna velká buňka může nahradit několik menších, což snižuje spotřebu energie, podlahovou plochu a údržbu. Hlavním požadavkem je stabilní systém rozptylování vzduchu a konstrukce s vypouštěním pěny, která pracuje v hloubce.
Oběžné kolo, hloubka nádrže, konstrukce pěnového kužele a vzduchový regulační ventil musí odpovídat hustotě buničiny a distribuci velikosti částic v krmivu.
Flotační činidla používaná v komerčních okruzích
Chemie činidel mění povrch minerálu tak, že proces flotace může rozlišit částice, které vypadají podobně jako gravitační separace. Níže uvedená tabulka uvádí tři hlavní typy činidel.
| Třída činidel | Hlavní funkce | Průmyslové příklady |
|---|---|---|
| Sběratelé | Adsorbujte se na cílový minerál a udělejte jej hydrofobní | Xantáty, dithiofosfáty, mastné kyseliny |
| Pěnidla | Stabilizujte bubliny a vytvořte na povrchu dužiny vrstvu pěny | MIBC, borový olej, polyglykolethery |
| Regulátoři | Snižte hlenu, aktivujte minerály nebo kontrolujte pH dřeně | Vápno, soda, křemičitan sodný, síran měďnatý |
Praktické schéma činidel pro měděno-zinkovou rudu začíná vápnem pro stlačení pyritu, pak měděným sběračem pro plavení chalkopyritu, zatímco zinek je zadržován. Po odstranění mědi se přidá síran měďnatý, aby se aktivoval sfalerit, a kolektor se znovu dávkuje, aby se zinek vyplavil. Stejný cyklus se opakuje v čistších stupních při nižší hustotě buničiny a s mírnějším napěněním.
Faktory, které ovlivňují obnovu flotace
O tom, zda flotační zařízení dosáhne svého cíle obnovy, rozhoduje mnoho proměnných. Operátoři obvykle sledují těchto šest.
- Velikost částic: hrubé částice jsou těžké a oddělují se od bublin; velmi jemné částice míjejí povrch bubliny. Střední rozsah velikostí poskytuje nejlepší zotavení.
- Hustota buničiny: příliš hustá dužina snižuje kvalitu pěny; příliš tenká dužina zvyšuje spotřebu vody a energie.
- Dávkování činidla: poddávkování zanechává hodnotu v hlušině; předávkování snižuje stupeň koncentrace.
- Rychlost provzdušňování: upravuje plochu povrchu bublin; příliš vysoká rychlost vzduchu může pěnu zbortit.
- pH a potenciál buničiny: standardní sulfidická flotace probíhá v alkalické buničině k ochraně kolektorových filmů a potlačení železných minerálů.
- Doba pobytu: pokud dužina opustí buňky příliš rychle, pomalu plovoucí minerály se ztratí; pokud zůstane příliš dlouho, je do koncentrátu zanesena hlušina.
Níže uvedená tabulka ukazuje typický vztah mezi velikostí částic a flotační výtěžností pro sulfidovou rudu.
Typická flotační výtěžnost versus velikost částic
Přesné hodnoty se mezi rudami liší, ale tvar křivky je v závodech na základní kov konzistentní. Pokud je pokles regenerace na hrubé straně, rostlina obvykle zvýší dávku kolektoru nebo hloubku pěny. Pokud je kapka na jemné straně, rostlina může potřebovat flokulant, silnější sběrač nebo jiný design článku.
Výběr flotačního zařízení pro skutečné projekty
Výběr správného flotačního stroje pro nový závod nebo modernizaci je postupný proces. Plánovaná tonáž krmiva definuje celkový objem buněk. Mineralogie rud definuje schéma činidel a počet stupňů čištění. Velikost částic krmiva a požadovaný stupeň koncentrátu definují typ a hloubku buňky.
Jedním z relevantních příkladů je projekt technické reformy flotace v provozu zinku 3 000 t/den společnosti Yunnan Jinding Zinc Industry. V tomto závodě stávající články nedokázaly získat dostatek jemného sfaleritu a řešením bylo změnit konfiguraci stroje spíše než přestavovat mlecí sekci. Nástin tohoto projektu vysvětluje, jak nové flotační uspořádání zvýšilo výtěžnost a zároveň udrželo jakost koncentrátu v rámci požadavků tavírny. Ve vysokotonážních měděných a tavicích zařízeních stejný druh analýzy obvykle vede k velkým flotačním strojům, které snižují počet článků a spotřebu energie.
Velkokapacitní flotační stroje pro velkotonážní závody Navrženo tak, aby zvládalo objemné dodávky rud a zvýšilo využití při řezání energie a podlahové plochy. Tyto články jsou nabízeny ve velikostech do 200 m³ a vyhovují operacím s mědí, fosfátem a žáruvzdornými rudami. Zobrazit produkt → Pro závody, které zpracovávají fosfátové horniny, potaš nebo žáruvzdorné rudy, platí stejná logika výběru, ale důležitější je množství pěny a stabilita činidla. Stroj musí udržet pěnu dostatečně dlouho, aby čisticí fáze vykonaly svou práci, a tvar buňky musí zvládnout vyšší viskozitu některých minerálních buničin.
Často kladené otázky o flotaci
K čemu se při těžbě používá pěnová flotace?
Pěnová flotace se používá k oddělení cenných minerálů z hlušiny po mletí. Aplikuje se především na sulfidické rudy mědi, zinku, olova a niklu, ale také na zlato, molybden, fosfát, fluorit a potaš.
Lze flotaci použít pro neminerální materiály?
Ano. Stejný princip se používá k odstranění inkoustu z recyklovaného papíru, k separaci směsných plastů a k odstranění částic obsahujících těžké kovy z kontaminované půdy. Při úpravě vody se flotace rozpuštěným vzduchem používá k odstranění oleje, mastnoty a nerozpuštěných látek.
Jaký je rozdíl mezi flotací a sedimentací?
Sedimentace odděluje částice podle hustoty a nechává materiál usazovat se gravitací. Flotace se odděluje povrchovou hydrofobností a nese částice vzhůru vzduchovými bublinami. Flotace tedy může oddělit částice, které mají téměř stejnou hustotu, ale různou povrchovou chemii.
Co vlastně flotační stroj dělá?
Flotační stroj míchá buničinu, rozptyluje vzduch do malých bublinek a udržuje pěnovou vrstvu dostatečně stabilní pro sběr. Mechanismus oběžného kola a geometrie nádrže definují rozsah velikosti částic, se kterými je stroj schopen efektivně zpracovat.
Proč je velikost částic při flotaci tak důležitá?
Hrubé částice jsou na bubliny příliš těžké a jemné částice se s bublinkami nesrážejí dostatečně často. Každá ruda má optimální rozsah velikosti, kde je výtěžnost nejvyšší; pohyb mimo tento rozsah snižuje výtěžnost, i když je receptura činidla správná.
