Õppige flotatsioonireaktiivide kasutamist: parandage mineraalide koostise tuvastamise täpsust

Mineraalide töötlemise ja geoloogilise analüüsi valdkonnas on flotatsioonireagentide õige kasutamine mineraalide koostise täpseks tuvastamiseks ülioluline. Flotatsioon on laialdaselt kasutatav füüsikalis-keemiline protsess mineraalide eraldamiseks ja rikastamiseks, mis põhineb mineraalpindade füüsikalis-keemiliste omaduste erinevustel. Reagentide lisamise abil saab reguleerida mineraalpindade hüdrofiilsust või hüdrofoobsust, võimaldades sihtmineraalide eraldamist aherainest.

Selles artiklis tutvustatakse praktilisi töönõuandeid, mis aitavad laboritehnikutel ja kaevandusinseneridel flotatsiooniprotsessi optimeerida, parandades katsetulemuste täpsust ja korratavust.

Alustame kõigepealt flotatsioonireagentide põhitüüpidega – kollektorid , vahustajad ja modifikaatorid . Igal reagendil on flotatsiooniprotsessis ainulaadne roll. Kollektorid suurendavad mineraalide hüdrofoobsust, soodustades nende kinnitumist õhumullidele; vahustajad aitavad stabiliseerida vahukihti, võimaldades rikastatud mineraale suspensioonist hõlpsalt eraldada; modifikaatoreid kasutatakse suspensiooni pH või ioontugevuse reguleerimiseks, luues optimaalsed tingimused mineraalide flotatsiooniks.

Pideva tehnoloogia arenguga laienevad ka flotatsioonireagentide tüübid ja rakendused. Nende reagentide õige valik ja kasutamine võib mitte ainult parandada mineraalide taaskasutusmäärasid ja kvaliteeti, vaid tuua kaasa ka märkimisväärset kasu keskkonnakaitse ja kulude kontrolli valdkonnas.

Kuidas flotatsioonireaktiive õigesti kasutada?

Reaktiivide tüübid

Flotatsioonitehastes kasutatavate reaktiivide tüübid sõltuvad sellistest teguritest nagu maagi omadused, protsessi vool ja soovitud mineraalsete toodete arv. Tavaliselt määratakse need kindlaks maagi selektiivsustestide või pooltööstuslike testide abil.

Reaktiivid võib nende funktsioonide alusel laias laastus jagada kolme põhitüüpi:

1. Vahustajad: Orgaanilised pindaktiivsed ained, mis jaotuvad vee ja õhu piirpinnale. Neid kasutatakse vahukihi tekitamiseks, mis suudab mineraale hõljutada. Levinud vahustajad on männiõli, kresüülhape ja alkoholid.

2. Kollektorid: Nende ülesanne on püüda kinni sihtmineraale, muutes mineraalpindade hüdrofoobsust, et hõljuvad mineraalosakesed saaksid õhumullide külge kleepuda. Oma olemuse põhjal saab kollektorid jagada mittepolaarseteks, anioonseteks ja katioonseteks kollektoriteks. Tavaliselt kasutatavate kollektorite hulka kuuluvad must ravim, kollane ravim, valge ravim, rasvhapped, rasvamiinid ja mineraalõlid.

3. Modifikaatorid: Modifikaatorite hulka kuuluvad aktivaatorid ja inhibiitorid, mis muudavad mineraalpindade omadusi, mõjutades mineraalide ja kollektorite vahelist interaktsiooni. Modifikaatorite hulka kuuluvad ka ained, mida kasutatakse vesikeskkonna keemiliste või elektrokeemiliste omaduste muutmiseks, näiteks pH regulaatorid ja kollektorite olek. Modifikaatorite tüübid on järgmised:

• pH regulaatorid: lubi, naatriumkarbonaat, väävelhape, vääveldioksiid.

• Aktivaatorid: vasksulfaat, naatriumsulfiid.

• Inhibiitorid: lubi, kollane veresool, naatriumsulfiid, vääveldioksiid, naatriumtsüaniid, tsinksulfaat, kaaliumdikromaat, vesiklaas, tanniin, lahustuvad kolloidid, tärklis, sünteetilised polümeerid jne.

• Muud: märgavad ained, flotatsiooniained, solubilisaatorid jne.

Reaktiivi annus

Reaktiivide doseerimine flotatsiooni ajal peab olema täpne; ebapiisav või ülemäärane kogus võib mõjutada mineraalide töötlemise näitajaid. Liigne kasutamine võib samuti suurendada töötlemiskulusid.

Reaktiivi doseerimise ja flotatsiooninäitajate vaheline seos:

• Ebapiisav kollektori kogus võib viia mineraalide ebapiisava hüdrofoobsuseni, mis vähendab taaskasutusmäärasid. Seevastu liigne kogus võib halvendada kontsentraadi kvaliteeti ja raskendada flotatsiooni.

• Ebapiisav vahustaja kogus võib põhjustada vahu ebastabiilsust, samas kui liigne kogus võib põhjustada "ülevoolu" fenomeni.

• Liiga väike aktivaatori annus võib viia halva aktiveerimiseni, samas kui liiga suur annus võib häirida flotatsiooniprotsessi selektiivsust.

• Ebapiisav inhibiitori annus võib kontsentraadi kvaliteeti alandada, samas kui liigne kogus võib pärssida mineraale, mis peaksid pinnal hõljuma, vähendades seeläbi taaskasutusmäära.

Reagendi ettevalmistamine

Tahked reaktiivid lahjendatakse vedelikeks, et neid oleks lihtne lisada. Vees lahustumatud reaktiivid, nagu kollane ravim, amiinmust ravim, vesiklaas, naatriumkarbonaat, vasksulfaat ja naatriumsulfiid, tuleks valmistada vesilahustena, mille kontsentratsioon on vahemikus 2–10%. Vees lahustumatud reagendid tuleb enne lisamiseks vesilahusena valmistamist lahustis lahustada, näiteks mõned amiinikogujad, mida saab otse lisada, nagu õli nr 2, must ravim nr 31 ja oleiinhape. Väga lahustuvate reagentide puhul, mis nõuavad märkimisväärseid koguseid, on preparaadi kontsentratsioonid tavaliselt vahemikus 10% kuni 20%, näiteks naatriumsulfiid, mida valmistatakse kasutamise ajal 15%. Halvasti lahustuvate reaktiivide puhul võib nende lahustamiseks kasutada orgaanilisi lahusteid enne madala kontsentratsiooniga lahustena valmistamist.

Reagendi ettevalmistusmeetodi valik sõltub peamiselt reagentide omadustest, lisamismeetodist ja nende funktsioonidest. Sama reagent võib erinevate valmistusmeetodite tõttu annuses ja toimes olulisi erinevusi olla. Üldiselt hõlmavad tavalised valmistusmeetodid järgmist:

1. 2–10% vesilahuse valmistamine: Enamik vees lahustuvaid reagente valmistatakse sel viisil (nt kollane ravim, vasksulfaat, vesiklaas).

2. Lahustumine lahustis: Mõningaid vees lahustumatuid reagente saab lahustada spetsiaalsetes lahustites. Näiteks valge ravim ei ole vees lahustuv, kuid seda saab lahustada 10–20% aniliinilahuses ja seda tuleb kasutada pärast aniliini segulahuse valmistamist. Samamoodi ei ole aniliinmust ravim vees lahustuv, kuid see võib lahustuda naatriumhüdroksiidi aluselises lahuses, seega tuleb enne reagendi lisamist, et luua flotatsiooniks aniliinmusta ravimilahus, valmistada aluseline naatriumhüdroksiidi lahus.

3. Suspensiooni või emulsiooni valmistamine: Mõnede halvasti lahustuvate tahkete reagendi puhul saab neid kasutamiseks emulsioonidena valmistada. Näiteks lubi lahustub vees väga halvasti, seega saab selle peeneks jahvatada pulbriks ja segada veega, et saada piimjas suspensioon (nt lubjapiim), või lisada seda otse kuiva pulbri kujul kuulveskisse või segamispaaki.

4. Seebistamine: Rasvhapete kogujate puhul on seebistamine kõige levinum meetod. Näiteks hematiidi valimisel kasutatakse kogujana parafiini ja tõrvaõli seebistatavat seepi. Tõrvaõli seebistamiseks tuleks reagendi valmistamisel lisada umbes 10% naatriumkarbonaati ja kuumutada, et tekiks lisamiseks kuum seebilahus.

5. Emulgeerimine: Emulgeerimist saab saavutada ultraheli emulgeerimise või mehaanilise segamise abil. Pärast emulgeerimist võivad rasvhapped ja diislikütus parandada oma dispersiooni suspensioonis, parandades reagentide efektiivsust. Mõne emulgeeriva aine lisamine võib efektiivsust veelgi suurendada.

6. Hapestamine: Katioonsete kollektorite kasutamisel tuleb neid halva lahustuvuse tõttu enne vees lahustumist flotatsiooniks eelnevalt töödelda vesinikkloriidhappe või äädikhappega.

7. Aerosoolmeetod: see on uus valmistusmeetod, mis võimendab reagentide toimet. See hõlmab spetsiaalse pihusti kasutamist reagentide aerosooliks muutmiseks õhukeskkonnas enne nende otse flotatsioonipaaki lisamist, mistõttu nimetatakse seda ka "aerosoolflotatsioonimeetodiks". See meetod mitte ainult ei paranda kasulike mineraalide hõljuvust, vaid vähendab oluliselt ka reagentide kulu. Näiteks kollektorite annus võib olla vaid üks kolmandik kuni üks veerand tavapärasest kogusest, samas kui vahustaja annus võib olla vaid üks viiendik.

8. Reagentide elektrokeemiline töötlemine: Flotatsioonireagentide keemiliseks töötlemiseks juhitakse lahust läbi alalisvoolu, mis võib muuta reagendi olekut, pH väärtust ja redokspotentsiaali, suurendades seeläbi kõige aktiveerivamate reagendikomponentide kontsentratsiooni, tõstes kolloidide moodustumise kriitilist kontsentratsiooni ja parandades halvasti lahustuvate reagentide dispersiooni vees.

Üldiselt segatakse kollektoreid ja vahustajaid 1–2 minutit, samas kui mõned reaktiivid, nagu kaaliumdikromaat, mida kasutatakse plii mahasurumiseks vase-plii eraldamisel, võivad vajada pikemat segamist.

Reaktiivi lisamise koht

Flotatsioonireaktiivide efektiivsuse maksimeerimiseks on tavaks lisada kuulveskisse reguleerivaid aineid, inhibiitoreid ja mõningaid kollektoreid (nt petrooleumi), et luua võimalikult varakult sobiv flotatsioonikeskkond. Kogujad ja vahustajad lisatakse enamasti flotatsiooniprotsessi esimesse segamispaaki. Kui segamispaaki on kaks, tuleks aktivaator lisada esimesse paaki, kollektor ja vahustaja aga teise paaki. Lisamispunktid varieeruvad sõltuvalt reaktiivide rollist flotatsioonimasinas. Näiteks vasksulfaat, kollane ravim ja männiõli lisatakse tavaliselt järgmises järjekorras: vasksulfaat lisatakse esimese segamispaagi keskele, kollane ravim teise segamispaagi keskele ja männiõli teise segamispaagi väljalaskeavasse. Üldiselt lisavad flotatsiooniseadmed esmalt pH regulaatorid, et viia läga sobiva pH-ni, enne kui lasevad kogujal ja inhibiitoril tõhusamalt töötada. Reaktiivide lisamisel on oluline olla teadlik teatud kahjulike ioonide probleemist, mis põhjustavad reaktiivi ebatõhusust. Näiteks vase ioonid, mis reageerivad hüdriidioonidega, võivad põhjustada hüdriidide ebaefektiivsust. Vase ja väävli eraldamisel, kui segamispaagis on palju vase ioone, ei tohiks tsüaniidi segamispaaki lisada, vaid see tuleks lisada otse eraldusflotatsiooniprotsessi käigus.

Reaktiivi lisamise järjekord

Tüüpiline reaktiivi lisamise järjekord flotatsiooniseadmetes on järgmine: toormaakide floteerimiseks peaksid need olema pH reguleerijad, inhibiitorid või aktivaatorid, vahustajad ja kollektorid; mineraalide puhul, mis on flotatsiooni ajal inhibeeritud, on järjestus aktivaatorid, kollektorid ja vahustajad.

Reaktiivi lisamise meetodid

Reaktiivide lisamiseks on üldiselt kaks meetodit: tsentraliseeritud lisamine ja dispergeeritud lisamine. Lisamismeetodi valikul tuleks arvesse võtta nii reaktiivitüüpe kui ka reaktiivide toimet.

1. Tsentraliseeritud lisamine: Enamik reagente lisatakse tsentraalselt; näiteks kollektorid, aktivaatorid ja inhibiitorid lisatakse segamispaakidesse.

2. Dispersne lisamine: Mõnda reagenti saab otse flotatsioonipaaki lisada, mida sageli kasutatakse reagentide puhul, mis on lenduvad või teiste reagentide suhtes tundlikud. Näiteks kui flotatsioonireaktiivid avaldavad üksteisele kahjulikku mõju (nt naatriumsulfiidi liia negatiivne mõju aktiveeritud flotatsioonile), saab reagendid otse flotatsioonimasinasse lisada.

Järeldus

Flotatsioonireaktiivide õige valiku, valmistamise, doseerimise ja lisamise kaudu saab optimeerida mineraalide töötlemist ja geoloogilist analüüsi, mis suurendab testide ja analüüside täpsust ja tõhusust. Nende tegevusnäpunäidete eesmärk on aidata laboritehnikutel ja kaevandusinseneridel flotatsioonireaktiive paremini kasutada, mis toob kaasa parema töötõhususe ja usaldusväärsemad tulemused.