Dominar o uso de reactivos de flotación: mellorar a precisión na detección da composición mineral

Nos campos do procesamento de minerais e a análise xeolóxica, o uso correcto dos reactivos de flotación é crucial para detectar con precisión as composicións minerais. A flotación é un proceso fisicoquímico amplamente aplicado para a separación e o enriquecemento de minerais, que se basea nas diferenzas nas propiedades fisicoquímicas das superficies minerais. Ao engadir reactivos, pódese axustar a hidrofilicidade ou hidrofobicidade das superficies minerais, o que permite a separación dos minerais obxectivo da ganga.

Este artigo presentará unha serie de consellos operativos prácticos para axudar aos técnicos de laboratorio e enxeñeiros de minas a optimizar o proceso de flotación, mellorando a precisión e repetibilidade dos resultados das probas.

Primeiro, comecemos cos tipos básicos de reactivos de flotación: colectores , espumantes e modificadores . Cada reactivo desempeña un papel único no proceso de flotación. Os colectores melloran a hidrofobicidade dos minerais, o que promove a súa adhesión ás burbullas de aire; os espumantes axudan a estabilizar a capa de escuma, o que permite separar facilmente os minerais enriquecidos da suspensión; os modificadores utilízanse para axustar o pH ou a forza iónica da suspensión, creando condicións óptimas para a flotación mineral.

Cos continuos avances tecnolóxicos, os tipos e as aplicacións dos reactivos de flotación tamén están a expandirse. A selección e o uso correctos destes reactivos non só poden mellorar as taxas e as calidades de recuperación de minerais , senón que tamén poden traer beneficios significativos en termos de protección ambiental e control de custos.

Como usar os reactivos de flotación correctamente?

Tipos de reactivos

Os tipos de reactivos utilizados nas plantas de flotación dependen de factores como as propiedades do mineral, o fluxo do proceso e o número de produtos minerais desexados. Polo xeral, determínanse mediante ensaios de selectividade de mineral ou ensaios semiindustriais.

Os reactivos pódense clasificar en tres tipos principais segundo as súas funcións:

1. Espumantes: surfactantes orgánicos que se distribúen na interface auga-aire. Úsanse para xerar unha capa de escuma que pode deixar flotar os minerais. Entre os espumantes habituais están o aceite de piñeiro, o ácido cresílico e os alcohois.

2. Colectores: A súa función é capturar os minerais obxectivo, alterando a hidrofobicidade das superficies minerais para permitir que as partículas minerais flotantes se adhiran ás burbullas de aire. En función da súa natureza, os colectores pódense dividir en colectores non polares, colectores aniónicos e colectores catiónicos. Entre os colectores máis empregados inclúense a medicina negra, a medicina amarela, a medicina branca, os ácidos graxos, as aminas graxas e os aceites minerais.

3. Modificadores: Os modificadores inclúen activadores e inhibidores, que cambian as propiedades das superficies minerais, influíndo na interacción entre os minerais e os colectores. Os modificadores tamén inclúen axentes utilizados para alterar as propiedades químicas ou electroquímicas do medio acuoso, como os axustadores do pH e o estado dos colectores. Os tipos de modificadores inclúen:

• Axustadores de pH: Cal, carbonato de sodio, ácido sulfúrico, dióxido de xofre.

• Activadores: sulfato de cobre, sulfuro de sodio.

• Inhibidores: Cal, sal amarelo de sangue, sulfuro de sodio, dióxido de xofre, cianuro de sodio, sulfato de zinc, dicromato de potasio, vidro soluble, tanino, coloides solubles, amidón, polímeros sintéticos, etc.

• Outros: axentes humectantes, axentes de flotación, solubilizantes, etc.

Dosificación de reactivos

A dosificación dos reactivos durante a flotación debe ser precisa; cantidades insuficientes ou excesivas poden afectar os indicadores de procesamento de minerais. O uso excesivo tamén pode aumentar os custos de procesamento.

Relación entre a dosificación dos reactivos e os indicadores de flotación:

• Unha dosificación insuficiente no colector pode levar a unha hidrofobicidade inadecuada dos minerais, o que reduce as taxas de recuperación. Pola contra, cantidades excesivas poden reducir a calidade do concentrado e complicar a flotación por separación.

• Unha dosificación insuficiente de espumante pode levar a unha mala estabilidade da escuma, mentres que cantidades excesivas poden causar fenómenos de "desbordamento".

• Unha dose de activador demasiado pequena pode levar a unha activación deficiente, mentres que unha dose excesiva pode interromper a selectividade do proceso de flotación.

• Unha dose insuficiente de inhibidor pode reducir a calidade do concentrado, mentres que cantidades excesivas poden suprimir os minerais que deberían flotar, o que diminuirá as taxas de recuperación.

Preparación de reactivos

Os reactivos sólidos dilúense en líquidos para facilitar a súa adición. Os reactivos insolubles en auga como o medicamento amarelo, o medicamento negro de amina, o vaso de auga, o carbonato de sodio, o sulfato de cobre e o sulfuro de sodio deben prepararse como solucións acuosas con concentracións que van do 2% ao 10%. Os reactivos insolubles en auga deben disolverse nun disolvente antes de ser preparados como solución acuosa para a súa adición, como algúns colectores de aminas que se poden engadir directamente, como o aceite número 2, o medicamento negro número 31 e o ácido oleico. Para reactivos altamente solubles que requiren cantidades importantes, as concentracións de preparación normalmente oscilan entre o 10% e o 20%, como o sulfuro de sodio, que se prepara ao 15% durante o uso. Para os reactivos pouco solubles, pódense usar disolventes orgánicos para disolvelos antes de preparalos como solucións de baixa concentración.

A escolla do método de preparación do reactivo depende principalmente das propiedades dos reactivos, do método de adición e das súas funcións. Un mesmo reactivo pode ter diferenzas significativas na dosificación e nos efectos debido aos diferentes métodos de preparación. En xeral, os métodos de preparación habituais inclúen:

1. Preparación dunha solución acuosa do 2 % ao 10 %: a maioría dos reactivos solubles en auga prepáranse deste xeito (por exemplo, medicamento amarelo, sulfato de cobre, vidro soluble).

2. Disolución nun solvente: Algúns reactivos insolubles en auga pódense disolver en solventes especiais. Por exemplo, o medicamento branco non é soluble en auga, pero pódese disolver nunha solución de anilina do 10 % ao 20 % e debe usarse despois de preparar unha solución mixta de anilina. Do mesmo xeito, o medicamento negro de anilina non é soluble en auga, pero pódese disolver nunha solución alcalina de hidróxido de sodio, polo que primeiro se debe preparar unha solución alcalina de hidróxido de sodio antes de engadir o reactivo para crear unha solución de medicamento negro de anilina para flotación.

3. Preparación como suspensión ou emulsión: Algúns reactivos sólidos pouco solubles pódense preparar como emulsións para o seu uso. Por exemplo, a cal ten unha solubilidade moi baixa en auga, polo que se pode moer finamente en po e mesturar con auga para crear unha suspensión leitosa (por exemplo, leite de cal), ou pódese engadir directamente en forma de po seco ao muíño de bolas ou ao tanque de axitación.

4. Saponificación: Para os colectores de ácidos graxos, a saponificación é o método máis común. Por exemplo, ao seleccionar hematita, utilízase xabón saponificado de parafina e aceite de alcatrán como colector. Para saponificar o aceite de alcatrán, débese engadir aproximadamente un 10 % de carbonato de sodio ao preparar o reactivo e quentalo para crear unha solución de xabón quente para a súa adición.

5. Emulsificación: A emulsificación pódese conseguir mediante emulsificación ultrasónica ou axitación mecánica. Despois da emulsificación, os ácidos graxos e o diésel poden mellorar a súa dispersión na suspensión, o que mellora a eficacia dos reactivos. Engadir algúns axentes emulsionantes pode mellorar aínda máis a eficacia.

6. Acidificación: Ao empregar colectores catiónicos, debido á súa baixa solubilidade, deben ser pretratados con ácido clorhídrico ou ácido acético antes de que se poidan disolver en auga para a flotación.

7. Método de aerosol: Este é un novo método de preparación que mellora a acción dos reactivos. Implica o uso dun dispositivo de pulverización especial para aerosolizar os reactivos nun medio de aire antes de engadilos directamente ao tanque de flotación, polo que tamén se coñece como "método de flotación de aerosol". Este método non só mellora a flotabilidade dos minerais útiles, senón que tamén reduce significativamente o uso de reactivos. Por exemplo, a dosificación dos colectores pode ser só dun terzo a un cuarto da cantidade habitual, mentres que a dosificación do espumante pode ser só dun quinto.

8. Tratamento electroquímico de reactivos: pásase corrente continua a través da solución para tratar quimicamente os reactivos de flotación, o que pode alterar o estado do reactivo, o valor do pH e o potencial redox, aumentando así a concentración dos compoñentes do reactivo máis activador, elevando a concentración crítica para a formación de coloides e mellorando a dispersión de reactivos pouco solubles en auga.

Xeralmente, os colectores e os espumadores axútanse durante 1-2 minutos, mentres que algúns reactivos, como o dicromato de potasio usado para suprimir o chumbo na separación de cobre e chumbo, poden requirir unha axitación máis longa.

Localización de adición de reactivos

Para maximizar a eficacia dos reactivos de flotación, a práctica xeral é engadir axentes de axuste, inhibidores e algúns colectores (por exemplo, queroseno) no muíño de bolas para crear un ambiente de flotación axeitado o antes posible. Os colectores e os espumadores engádense principalmente no primeiro tanque de axitación do proceso de flotación. Se hai dous tanques de axitación, o activador debe engadirse no primeiro depósito, mentres que o colector e o espumador deben engadirse no segundo. Os puntos de adición varían segundo as funcións dos reactivos na máquina de flotación. Por exemplo, o sulfato de cobre, o medicamento amarelo e o aceite de piñeiro engádense xeralmente na seguinte orde: o sulfato de cobre engádese no centro do primeiro tanque de axitación, o medicamento amarelo no centro do segundo tanque e o aceite de piñeiro na saída do segundo tanque de axitación. En xeral, as plantas de flotación engaden primeiro axustes de pH para levar o lodo a un pH adecuado antes de permitir que o colector e o inhibidor funcionen de forma máis eficaz. Ao engadir reactivos, é esencial ter en conta o problema de certos ións nocivos que provocan a ineficiencia dos reactivos. Por exemplo, os ións de cobre que reaccionan cos ións hidruro poden provocar a ineficiencia dos hidruros. Na separación de cobre e xofre, se hai moitos ións de cobre no tanque de axitación, non se debe engadir cianuro ao tanque de axitación, senón que debe engadirse directamente durante o proceso de flotación de separación.

Orde de adición de reactivos

A orde típica de adición de reactivos nas plantas de flotación é a seguinte: para a flotación de minerais en bruto, deberían ser axustadores de pH, inhibidores ou activadores, espumadores e colectores; para os minerais que foron inhibidos durante a flotación, a orde é activadores, colectores e espumantes.

Métodos de adición de reactivos

Xeralmente hai dous métodos para engadir reactivos: adición centralizada e adición dispersa. A elección do método de adición debe considerar tanto os tipos de reactivos como as accións dos reactivos.

1. Adición centralizada: a maioría dos reactivos engádense centralmente; por exemplo, os colectores, activadores e inhibidores engádense aos tanques de axitación.

2. Adición dispersa: Algúns reactivos pódense engadir directamente ao tanque de flotación, o que se aplica a miúdo a reactivos que son volátiles ou sensibles a outros reactivos. Por exemplo, se os reactivos de flotación causan efectos prexudiciais entre si (por exemplo, a influencia negativa do exceso de sulfuro de sodio na flotación activada), os reactivos pódense engadir directamente á máquina de flotación.

Conclusión

Mediante a correcta selección, preparación, dosificación e adición de reactivos de flotación, pódese optimizar o procesamento de minerais e a análise xeolóxica, mellorando a precisión e a eficiencia das probas e análises. Estes consellos operativos teñen como obxectivo axudar aos técnicos de laboratorio e enxeñeiros de minas a utilizar mellor os reactivos de flotación, o que leva a unha mellora da eficiencia operativa e resultados máis fiables.