شناورسازیدر بهره وری
فلوتاسیون با جداسازی ماهرانه مواد معدنی ارزشمند از کانی‌های باطله در فرآوری مواد معدنی از طریق تفاوت‌های فیزیکی و شیمیایی، ارزش سنگ معدن را به حداکثر می‌رساند. چه با فلزات غیرآهنی، فلزات آهنی یا کانی‌های غیرفلزی سروکار داشته باشیم، فلوتاسیون نقش مهمی در تأمین مواد اولیه با کیفیت بالا ایفا می‌کند.
۱. روش‌های شناورسازی
(1) شناورسازی مستقیم
شناورسازی مستقیم به فیلتر کردن مواد معدنی ارزشمند از دوغاب با اجازه دادن به آنها برای چسبیدن به حباب‌های هوا و شناور شدن به سطح، در حالی که مواد معدنی باطله در دوغاب باقی می‌مانند، اشاره دارد. این روش در فرآوری فلزات غیرآهنی بسیار مهم است. به عنوان مثال، فرآوری سنگ معدن پس از خردایش و آسیاب در فرآوری سنگ معدن مس، به مرحله شناورسازی می‌رسد که در آن جمع‌کننده‌های آنیونی خاصی برای تغییر آبگریزی و جذب آنها روی سطح مواد معدنی مس معرفی می‌شوند. سپس ذرات مس آبگریز به حباب‌های هوا متصل شده و بالا می‌آیند و لایه‌ای از کف حاوی مس غنی تشکیل می‌دهند. این کف در غلظت اولیه مواد معدنی مس جمع‌آوری می‌شود که به عنوان ماده اولیه درجه بالا برای پالایش بیشتر عمل می‌کند.
(2) شناورسازی معکوس
فلوتاسیون معکوس شامل شناور کردن کانی‌های باطله در حالی است که کانی‌های ارزشمند در دوغاب باقی می‌مانند. به عنوان مثال، در فرآوری سنگ آهن با ناخالصی‌های کوارتز، از کلکتورهای آنیونی یا کاتیونی برای تغییر محیط شیمیایی دوغاب استفاده می‌شود. این امر ماهیت آب‌دوست کوارتز را به آبگریز تغییر می‌دهد و به آن اجازه می‌دهد به حباب‌های هوا متصل شده و شناور شود.
(3) شناورسازی ترجیحی
وقتی سنگ معدن حاوی دو یا چند جزء ارزشمند باشد، شناورسازی ترجیحی آنها را به ترتیب بر اساس عواملی مانند فعالیت معدنی و ارزش اقتصادی از هم جدا می‌کند. این فرآیند شناورسازی گام به گام تضمین می‌کند که هر ماده معدنی ارزشمند با خلوص و نرخ بازیابی بالا بازیابی می‌شود و استفاده از منابع را به حداکثر می‌رساند.
(4) شناورسازی فله‌ای
فلوتاسیون فله‌ای، چندین ماده معدنی ارزشمند را به طور کلی فرآوری می‌کند، آنها را با هم شناور می‌کند تا یک کنسانتره مخلوط به دست آید و به دنبال آن جداسازی بعدی انجام می‌شود. به عنوان مثال، در فرآوری سنگ معدن مس-نیکل، که در آن مواد معدنی مس و نیکل ارتباط نزدیکی با هم دارند، فلوتاسیون فله‌ای با استفاده از معرف‌هایی مانند زانتات‌ها یا تیول‌ها امکان شناورسازی همزمان مواد معدنی سولفید مس و نیکل را فراهم می‌کند و یک کنسانتره مخلوط تشکیل می‌دهد. فرآیندهای جداسازی پیچیده بعدی، مانند استفاده از معرف‌های آهک و سیانید، کنسانتره‌های مس و نیکل با خلوص بالا را جدا می‌کنند. این رویکرد "اول جمع‌آوری، بعداً جدا" از دست دادن مواد معدنی ارزشمند را در مراحل اولیه به حداقل می‌رساند و میزان بازیابی کلی سنگ‌های معدنی پیچیده را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.
۲. فرآیندهای فلوتاسیون: دقت گام به گام
(1) فرآیند شناورسازی مرحله‌ای: پالایش تدریجی
در فلوتاسیون، فلوتاسیون مرحله‌ای با تقسیم فرآیند فلوتاسیون به چندین مرحله، فرآوری کانسنگ‌های پیچیده را هدایت می‌کند.
برای مثال، در یک فرآیند فلوتاسیون دو مرحله‌ای، سنگ معدن تحت آسیاب خشن قرار می‌گیرد و تا حدی مواد معدنی ارزشمند را آزاد می‌کند. مرحله اول فلوتاسیون، این مواد معدنی آزاد شده را به عنوان کنسانتره اولیه بازیابی می‌کند. ذرات آزاد نشده باقی مانده برای کاهش بیشتر اندازه به مرحله آسیاب دوم می‌روند و پس از آن مرحله دوم فلوتاسیون انجام می‌شود. این امر تضمین می‌کند که مواد معدنی ارزشمند باقی مانده به طور کامل جدا شده و با کنسانتره‌های مرحله اول ترکیب شوند. این روش از آسیاب بیش از حد در مرحله اولیه جلوگیری می‌کند، هدر رفت منابع را کاهش می‌دهد و دقت فلوتاسیون را بهبود می‌بخشد.
برای سنگ‌های معدنی پیچیده‌تر، مانند سنگ‌هایی که حاوی چندین فلز نادر با ساختارهای کریستالی محکم به هم چسبیده هستند، می‌توان از فرآیند شناورسازی سه مرحله‌ای استفاده کرد. مراحل متناوب سنگ‌زنی و شناورسازی، غربالگری دقیق را امکان‌پذیر می‌کند و تضمین می‌کند که هر ماده معدنی ارزشمند با حداکثر خلوص و نرخ بازیابی استخراج می‌شود و پایه محکمی برای فرآوری بیشتر ایجاد می‌کند.
۳. عوامل کلیدی در شناورسازی
(1) مقدار pH: تعادل ظریف اسیدیته دوغاب
مقدار pH دوغاب نقش محوری در شناورسازی ایفا می‌کند و عمیقاً بر خواص سطح کانی و عملکرد معرف تأثیر می‌گذارد. وقتی pH بالاتر از نقطه ایزوالکتریک کانی باشد، سطح بار منفی پیدا می‌کند؛ در زیر آن، سطح بار مثبت پیدا می‌کند. این تغییرات در بار سطحی، تعاملات جذب بین کانی‌ها و معرف‌ها را تعیین می‌کند، دقیقاً مانند جاذبه یا دافعه آهنرباها.
برای مثال، در شرایط اسیدی، کانی‌های سولفیدی از فعالیت جمع‌کننده‌ی بهبودیافته سود می‌برند و جذب کانی‌های سولفیدی هدف را آسان‌تر می‌کنند. برعکس، شرایط قلیایی با تغییر خواص سطحی کانی‌های اکسیدی و افزایش میل ترکیبی آنها با معرف، شناورسازی آنها را تسهیل می‌کند.
کانی‌های مختلف برای فلوتاسیون به سطوح pH خاصی نیاز دارند که مستلزم کنترل دقیق است. به عنوان مثال، در فلوتاسیون مخلوط‌های کوارتز و کلسیت، می‌توان کوارتز را ترجیحاً با تنظیم pH دوغاب به ۲-۳ و استفاده از کلکتورهای مبتنی بر آمین، شناور کرد. برعکس، فلوتاسیون کلسیت در شرایط قلیایی با کلکتورهای مبتنی بر اسید چرب مطلوب‌تر است. این تنظیم دقیق pH کلید دستیابی به جداسازی کارآمد مواد معدنی است.
(2) رژیم واکنشگر
رژیم واکنشگر، فرآیند فلوتاسیون را کنترل می‌کند و شامل انتخاب، دوز، آماده‌سازی و افزودن واکنشگرها می‌شود. واکنشگرها به صورت انتخابی روی سطوح معدنی هدف جذب می‌شوند و آبگریزی آنها را تغییر می‌دهند.
کف‌سازها حباب‌ها را در دوغاب تثبیت می‌کنند و شناور شدن ذرات آبگریز را تسهیل می‌کنند. کف‌سازهای رایج شامل روغن کاج و روغن کرزول هستند که حباب‌های پایدار و با اندازه مناسب برای اتصال ذرات تشکیل می‌دهند.
اصلاح‌کننده‌ها، خواص سطحی کانی را فعال یا مهار می‌کنند و شرایط شیمیایی یا الکتروشیمیایی دوغاب را تنظیم می‌کنند.
دوز معرف نیاز به دقت دارد - مقادیر ناکافی باعث کاهش آبگریزی و کاهش سرعت بازیابی می‌شوند، در حالی که مقادیر بیش از حد معرف‌ها را هدر می‌دهند، هزینه‌ها را افزایش می‌دهند و کیفیت کنسانتره را به خطر می‌اندازند. دستگاه‌های هوشمند ماننددستگاه غلظت سنج آنلاینمی‌تواند کنترل دقیقی بر روی دوز معرف‌ها داشته باشد.
زمان و روش افزودن واکنشگر نیز بسیار مهم است. تنظیم‌کننده‌ها، کاهنده‌ها و برخی از جمع‌کننده‌ها اغلب در حین آسیاب کردن اضافه می‌شوند تا محیط شیمیایی دوغاب را از قبل آماده کنند. جمع‌کننده‌ها و کف‌سازها معمولاً در اولین مخزن شناورسازی اضافه می‌شوند تا اثربخشی آنها در لحظات بحرانی به حداکثر برسد.
(3) میزان هوادهی
نرخ هوادهی شرایط بهینه‌ای را برای اتصال حباب‌های معدنی ایجاد می‌کند و آن را به عاملی ضروری در شناورسازی تبدیل می‌کند. هوادهی ناکافی منجر به حباب‌های بسیار کم، کاهش فرصت‌های برخورد و اتصال و در نتیجه اختلال در عملکرد شناورسازی می‌شود. هوادهی بیش از حد منجر به تلاطم بیش از حد، شکستن حباب‌ها و جدا شدن ذرات متصل شده و کاهش راندمان می‌شود.
مهندسان از روش‌هایی مانند جمع‌آوری گاز یا اندازه‌گیری جریان هوا مبتنی بر بادسنج برای تنظیم دقیق نرخ هوادهی استفاده می‌کنند. برای ذرات درشت، افزایش هوادهی برای تولید حباب‌های بزرگتر، راندمان شناورسازی را بهبود می‌بخشد. برای ذرات ریز یا ذراتی که به راحتی شناور می‌شوند، تنظیمات دقیق، شناورسازی پایدار و مؤثر را تضمین می‌کند.
(4) زمان شناورسازی
زمان فلوتاسیون، تعادلی ظریف بین عیار کنسانتره و نرخ بازیابی است که نیاز به کالیبراسیون دقیق دارد. در مراحل اولیه، مواد معدنی ارزشمند به سرعت به حباب‌ها متصل می‌شوند و منجر به نرخ بازیابی و عیار بالای کنسانتره می‌شوند.
با گذشت زمان، با شناور شدن مواد معدنی ارزشمندتر، ممکن است مواد معدنی باطله نیز افزایش یابند و خلوص کنسانتره را رقیق کنند. برای سنگ‌های معدنی ساده با مواد معدنی درشت‌تر و به راحتی شناور شده، زمان‌های شناورسازی کوتاه‌تر کافی است و نرخ بازیابی بالا را بدون کاهش عیار کنسانتره تضمین می‌کند. برای سنگ‌های معدنی پیچیده یا مقاوم، زمان‌های شناورسازی طولانی‌تر لازم است تا مواد معدنی ریزدانه زمان تعامل کافی با معرف‌ها و حباب‌ها داشته باشند. تنظیم دینامیکی زمان شناورسازی، مشخصه فناوری شناورسازی دقیق و کارآمد است.
زمان ارسال: ۲۲ ژانویه ۲۰۲۵
