Apgūstiet flotācijas reaģentu lietošanu: uzlabojiet minerālu sastāva noteikšanas precizitāti

Derīgo izrakteņu apstrādes un ģeoloģiskās analīzes jomā pareiza flotācijas reaģentu lietošana ir ļoti svarīga, lai precīzi noteiktu minerālu sastāvu. Flotācija ir plaši pielietots fizikāli ķīmisks process minerālu atdalīšanai un bagātināšanai, kas balstās uz minerālu virsmu fizikāli ķīmisko īpašību atšķirībām. Pievienojot reaģentus, var regulēt minerālu virsmu hidrofilitāti vai hidrofobitāti, ļaujot atdalīt mērķa minerālus no iežu piemaisījumiem.

Šajā rakstā tiks iepazīstināta ar virkni praktisku darbības padomu, kas palīdzēs laboratorijas tehniķiem un kalnrūpniecības inženieriem optimizēt flotācijas procesu, uzlabojot testa rezultātu precizitāti un atkārtojamību.

Vispirms sāksim ar flotācijas reaģentu pamatveidiem — kolektoriem , putotājiem un modifikatoriem . Katram reaģentam flotācijas procesā ir unikāla loma. Kolektori uzlabo minerālu hidrofobitāti, veicinot to piesaistīšanos gaisa burbuļiem; putotāji palīdz stabilizēt putu slāni, ļaujot bagātinātos minerālus viegli atdalīt no suspensijas; modifikatorus izmanto, lai pielāgotu suspensijas pH vai jonu stiprumu, radot optimālus apstākļus minerālu flotācijai.

Līdz ar nepārtrauktu tehnoloģiju attīstību paplašinās arī flotācijas reaģentu veidi un pielietojums. Pareiza šo reaģentu izvēle un lietošana var ne tikai uzlabot minerālu ieguves rādītājus un kvalitātes, bet arī sniegt ievērojamus ieguvumus vides aizsardzības un izmaksu kontroles ziņā.

Kā pareizi lietot flotācijas reaģentus?

Reaģentu veidi

Flotācijas iekārtās izmantoto reaģentu veidi ir atkarīgi no tādiem faktoriem kā rūdas īpašības, procesa plūsma un vēlamo minerālproduktu skaits. Parasti tos nosaka, izmantojot rūdas selektivitātes testus vai daļēji rūpnieciskos testus.

Pamatojoties uz to funkcijām, reaģentus var iedalīt trīs galvenajos veidos:

1. Putotāji: Organiskas virsmaktīvās vielas, kas izplatās ūdens un gaisa saskarnē. Tos izmanto, lai radītu putu slāni, kas var peldināt minerālvielas. Bieži sastopamie putotāji ir priežu eļļa, krezilskābe un spirti.

2. Kolektori: To funkcija ir uztvert mērķa minerālus, mainot minerālu virsmu hidrofobitāti, lai peldošās minerālu daļiņas varētu pielipt gaisa burbuļiem. Pēc to īpašībām kolektorus var iedalīt nepolāros, anjonu un katjonu kolektoros. Bieži izmantotie kolektori ir melnās zāles, dzeltenās zāles, baltās zāles, taukskābes, taukskābju amīni un minerāleļļas.

3. Modifikatori: Modifikatoru vidū ir aktivatori un inhibitori, kas maina minerālu virsmu īpašības, ietekmējot mijiedarbību starp minerāliem un kolektoriem. Modifikatoru vidū ir arī vielas, ko izmanto, lai mainītu ūdens vides ķīmiskās vai elektroķīmiskās īpašības, piemēram, pH regulētāji un kolektoru stāvoklis. Modifikatoru veidi ir šādi:

• pH regulētāji: kaļķis, nātrija karbonāts, sērskābe, sēra dioksīds.

• Aktivatori: vara sulfāts, nātrija sulfīds.

• Inhibitori: kaļķis, dzeltenā asins sāls, nātrija sulfīds, sēra dioksīds, nātrija cianīds, cinka sulfāts, kālija dihromāts, ūdens stikls, tanīns, šķīstošie koloīdi, ciete, sintētiskie polimēri utt.

• Citi: mitrinoši līdzekļi, flotācijas līdzekļi, šķīdinātāji utt.

Reaģenta deva

Reaģentu dozēšanai flotācijas laikā jābūt precīzai; nepietiekams vai pārmērīgs daudzums var ietekmēt minerālu apstrādes rādītājus. Pārmērīga izmantošana var arī palielināt apstrādes izmaksas.

Saistība starp reaģenta devu un flotācijas indikatoriem:

• Nepietiekama kolektora deva var izraisīt minerālu nepietiekamu hidrofobitāti, samazinot atgūšanas rādītājus. Turpretī pārmērīgs daudzums var pazemināt koncentrāta kvalitāti un sarežģīt atdalīšanas flotāciju.

• Nepietiekama putotāja deva var izraisīt sliktu putu stabilitāti, savukārt pārmērīga deva var izraisīt "pārplūšanas" fenomenu.

• Pārāk maza aktivatora deva var izraisīt sliktu aktivāciju, savukārt pārāk liela deva var traucēt flotācijas procesa selektivitāti.

• Nepietiekama inhibitora deva var pazemināt koncentrāta kvalitāti, savukārt pārmērīga deva var nomākt minerālvielas, kurām vajadzētu peldēt, samazinot atgūšanas ātrumu.

Reaģenta sagatavošana

Cietie reaģenti tiek atšķaidīti šķidrumos, lai tos būtu viegli pievienot. Ūdenī nešķīstošie reaģenti, piemēram, dzeltenās zāles, amīna melnās zāles, ūdens stikls, nātrija karbonāts, vara sulfāts un nātrija sulfīds, jāsagatavo kā ūdens šķīdumi ar koncentrāciju no 2% līdz 10%. Ūdenī nešķīstošie reaģenti ir jāizšķīdina šķīdinātājā, pirms tie tiek sagatavoti kā ūdens šķīdums pievienošanai, piemēram, daži amīnu savācēji, kurus var pievienot tieši, piemēram, eļļa Nr. 2, melnās zāles Nr. 31 un oleīnskābe. Ļoti šķīstošiem reaģentiem, kuriem nepieciešams ievērojams daudzums, preparātu koncentrācija parasti svārstās no 10% līdz 20%, piemēram, nātrija sulfīds, kas lietošanas laikā tiek sagatavots 15% apmērā. Slikti šķīstošos reaģentus var izmantot organiskos šķīdinātājus, lai tos izšķīdinātu, pirms tos sagatavo kā zemas koncentrācijas šķīdumus.

Reaģenta sagatavošanas metodes izvēle galvenokārt ir atkarīga no reaģentu īpašībām, pievienošanas metodes un to funkcijām. Vienam un tam pašam reaģentam var būt ievērojamas atšķirības devā un iedarbībā dažādu sagatavošanas metožu dēļ. Parasti izplatītākās sagatavošanas metodes ietver:

1. 2% līdz 10% ūdens šķīduma pagatavošana: Lielāko daļu ūdenī šķīstošo reaģentu sagatavo šādā veidā (piemēram, dzeltenās zāles, vara sulfātu, ūdens stiklu).

2. Šķīdināšana šķīdinātājā: Dažus ūdenī nešķīstošus reaģentus var izšķīdināt īpašos šķīdinātājos. Piemēram, baltās zāles nav ūdenī šķīstošas, bet tās var izšķīdināt 10% līdz 20% anilīna šķīdumā, un tās jāizmanto pēc anilīna maisījuma šķīduma pagatavošanas. Līdzīgi, anilīna melnās zāles nav ūdenī šķīstošas, bet var izšķīdināt nātrija hidroksīda sārmainā šķīdumā, tāpēc pirms reaģenta pievienošanas, lai izveidotu anilīna melnās zāles šķīdumu flotācijai, vispirms jāsagatavo sārmains nātrija hidroksīda šķīdums.

3. Pagatavošana suspensijas vai emulsijas veidā: Dažus slikti šķīstošus cietus reaģentus var pagatavot kā emulsijas lietošanai. Piemēram, kaļķim ir ļoti zema šķīdība ūdenī, tāpēc to var smalki samalt pulverī un sajaukt ar ūdeni, lai izveidotu pienainu suspensiju (piemēram, kaļķa pienu), vai arī to var tieši pievienot sausā pulvera veidā lodīšu dzirnavām vai maisīšanas tvertnē.

4. Saponifikācija: Taukskābju savācējiem saponifikācija ir visizplatītākā metode. Piemēram, izvēloties hematītu, kā savācēju izmanto parafīna un darvas eļļas saponificētas ziepes. Lai saponificētu darvas eļļu, reaģenta pagatavošanas laikā jāpievieno apmēram 10% nātrija karbonāta un jāuzsilda, lai izveidotu karstu ziepju šķīdumu pievienošanai.

5. Emulgācija: Emulgāciju var panākt, izmantojot ultraskaņas emulgāciju vai mehānisku maisīšanu. Pēc emulgācijas taukskābes un dīzeļdegviela var uzlabot savu dispersiju suspensijā, uzlabojot reaģentu efektivitāti. Dažu emulgatoru pievienošana var vēl vairāk uzlabot efektivitāti.

6. Paskābināšana: Izmantojot katjonu kolektorus, to sliktās šķīdības dēļ tie pirms izšķīdināšanas ūdenī flotācijai jāapstrādā ar sālsskābi vai etiķskābi.

7. Aerosola metode: šī ir jauna sagatavošanas metode, kas uzlabo reaģentu iedarbību. Tā ietver īpašas izsmidzināšanas ierīces izmantošanu, lai reaģentus aerosolizētu gaisā pirms to tiešas pievienošanas flotācijas tvertnei, tāpēc to sauc arī par "aerosola flotācijas metodi". Šī metode ne tikai uzlabo derīgo minerālu peldspēju, bet arī ievērojami samazina reaģentu patēriņu. Piemēram, kolektoru deva var būt tikai viena trešdaļa līdz viena ceturtdaļa no parastā daudzuma, savukārt putotāja deva var būt tikai viena piektdaļa.

8. Reaģentu elektroķīmiskā apstrāde: caur šķīdumu tiek laista līdzstrāva, lai ķīmiski apstrādātu flotācijas reaģentus, kas var mainīt reaģenta stāvokli, pH vērtību un redokspotenciālu, tādējādi palielinot visaktīvāko reaģenta komponentu koncentrāciju, paaugstinot kritisko koncentrāciju koloīdu veidošanai un uzlabojot slikti šķīstošo reaģentu dispersiju ūdenī.

Parasti kolektorus un putotājus maisa 1–2 minūtes, savukārt dažiem reaģentiem, piemēram, kālija dihromātam, ko izmanto svina slāpēšanai vara un svina atdalīšanā, var būt nepieciešama ilgāka maisīšana.

Reaģenta pievienošanas vieta

Lai palielinātu flotācijas reaģentu efektivitāti, parasti lodīšu dzirnavās pievieno regulēšanas līdzekļus, inhibitorus un dažus kolektorus (piem., petroleju), lai pēc iespējas agrāk izveidotu piemērotu flotācijas vidi. Kolektorus un putotājus pārsvarā pievieno flotācijas procesa pirmajā maisīšanas tvertnē. Ja ir divas maisīšanas tvertnes, aktivators jāpievieno pirmajā tvertnē, bet savācējs un putotājs jāpievieno otrajā tvertnē. Pievienošanas punkti atšķiras atkarībā no reaģentu lomas flotācijas iekārtā. Piemēram, vara sulfātu, dzeltenās zāles un priežu eļļu parasti pievieno šādā secībā: vara sulfātu pievieno pirmās maisīšanas tvertnes centrā, dzeltenās zāles otrās tvertnes centrā un priedes eļļu pie otrās maisīšanas tvertnes izejas. Parasti flotācijas iekārtas vispirms pievieno pH regulētājus, lai vircai sasniegtu atbilstošu pH, pirms ļauj kolektoram un inhibitoram darboties efektīvāk. Pievienojot reaģentus, ir svarīgi apzināties dažu kaitīgo jonu problēmu, kas izraisa reaģenta neefektivitāti. Piemēram, vara joni, kas reaģē ar hidrīda joniem, var izraisīt hidrīdu neefektivitāti. Vara un sēra atdalīšanā, ja maisīšanas tvertnē ir daudz vara jonu, cianīdu nedrīkst pievienot maisīšanas tvertnei, bet gan tieši atdalīšanas flotācijas procesā.

Reaģenta pievienošanas secība

Tipiskā reaģenta pievienošanas secība flotācijas iekārtās ir šāda: neapstrādātu rūdu flotācijai ir jābūt pH regulētājiem, inhibitoriem vai aktivatoriem, putotājiem un kolektoriem; minerālvielām, kas ir inhibētas flotācijas laikā, secība ir aktivatori, savācēji un putotāji.

Reaģentu pievienošanas metodes

Parasti ir divas reaģentu pievienošanas metodes: centralizēta pievienošana un dispersā pievienošana. Izvēloties pievienošanas metodi, jāņem vērā gan reaģentu veidi, gan reaģentu darbība.

1. Centralizēta pievienošana: Lielākā daļa reaģentu tiek pievienoti centrāli; piemēram, kolektori, aktivatori un inhibitori tiek pievienoti maisīšanas tvertnēm.

2. Dispersā pievienošana: Dažus reaģentus var pievienot tieši flotācijas tvertnē, ko bieži piemēro reaģentiem, kas ir gaistoši vai jutīgi pret citiem reaģentiem. Piemēram, ja flotācijas reaģenti viens otru negatīvi ietekmē (piemēram, nātrija sulfīda pārpalikuma negatīvā ietekme uz aktivēto flotāciju), reaģentus var pievienot tieši flotācijas iekārtā.

Secinājumi

Pareizi izvēloties, sagatavojot, dozējot un pievienojot flotācijas reaģentus, var optimizēt minerālu apstrādi un ģeoloģisko analīzi, uzlabojot testu un analīžu precizitāti un efektivitāti. Šo darbības padomu mērķis ir palīdzēt laboratorijas tehniķiem un kalnrūpniecības inženieriem labāk izmantot flotācijas reaģentus, tādējādi uzlabojot darbības efektivitāti un ticamākus rezultātus.