Obvladajte uporabo flotacijskih reagentov: izboljšajte natančnost zaznavanja mineralne sestave

Na področju predelave mineralov in geoloških analiz je pravilna uporaba flotacijskih reagentov ključnega pomena za natančno določanje mineralnih sestav. Flotacija je široko uporabljen fizikalno-kemijski postopek za ločevanje in obogatitev mineralov, ki se opira na razlike v fizikalno-kemijskih lastnostih mineralnih površin. Z dodajanjem reagentov je mogoče prilagoditi hidrofilnost ali hidrofobnost mineralnih površin, kar omogoča ločevanje ciljnih mineralov od jalovine.

Ta članek bo predstavil vrsto praktičnih operativnih nasvetov, ki bodo pomagali laboratorijskim tehnikom in rudarskim inženirjem optimizirati proces flotacije ter izboljšati natančnost in ponovljivost rezultatov preskusov.

Najprej začnimo z osnovnimi vrstami flotacijskih reagentov – zbiralniki , penilci in modifikatorji . Vsak reagent ima edinstveno vlogo v procesu flotacije. Zbiralci povečajo hidrofobnost mineralov in spodbujajo njihovo vezavo na zračne mehurčke; penilci pomagajo stabilizirati plast pene, kar omogoča enostavno ločevanje obogatenih mineralov od suspenzije; modifikatorji se uporabljajo za uravnavanje pH ali ionske moči suspenzije, kar ustvarja optimalne pogoje za flotacijo mineralov.

Z nenehnim tehnološkim napredkom se širijo tudi vrste in uporaba flotacijskih reagentov. Pravilna izbira in uporaba teh reagentov lahko ne le izboljša stopnje pridobivanja in kakovosti mineralov , temveč prinese tudi znatne koristi v smislu varstva okolja in nadzora stroškov.

Kako pravilno uporabljati flotacijske reagente?

Vrste reagentov

Vrste reagentov, ki se uporabljajo v flotacijskih obratih, so odvisne od dejavnikov, kot so lastnosti rude, procesni tok in število želenih mineralnih produktov. Na splošno se določajo s testi selektivnosti rude ali polindustrijskimi testi.

Reagente lahko glede na njihove funkcije na splošno razdelimo v tri glavne vrste:

1. Penilci: Organski površinsko aktivni snovi, ki se porazdelijo na vmesniku voda-zrak. Uporabljajo se za ustvarjanje penaste plasti, ki lahko plava minerale. Med pogoste penilce spadajo borovo olje, krezilna kislina in alkoholi.

2. Zbiralnik: Njihova funkcija je zajemanje ciljnih mineralov, spreminjanje hidrofobnosti mineralnih površin, da se plavajoči mineralni delci oprimejo zračnih mehurčkov. Glede na njihovo naravo lahko zbiralnike razdelimo na nepolarne, anionske in kationske. Pogosto uporabljeni zbiralniki vključujejo črno medicino, rumeno medicino, belo medicino, maščobne kisline, maščobne amine in mineralna olja.

3. Modifikatorji: Modifikatorji vključujejo aktivatorje in inhibitorje, ki spreminjajo lastnosti mineralnih površin in vplivajo na interakcijo med minerali in zbiralniki. Modifikatorji vključujejo tudi sredstva, ki se uporabljajo za spreminjanje kemijskih ali elektrokemijskih lastnosti vodnega medija, kot so regulatorji pH in stanje zbiralnikov. Vrste modifikatorjev vključujejo:

• Sredstva za uravnavanje pH: apno, natrijev karbonat, žveplova kislina, žveplov dioksid.

• Aktivatorji: bakrov sulfat, natrijev sulfid.

• Inhibitorji: apno, rumena krvna sol, natrijev sulfid, žveplov dioksid, natrijev cianid, cinkov sulfat, kalijev dikromat, vodno steklo, tanin, topni koloidi, škrob, sintetični polimeri itd.

• Drugo: omočilna sredstva, flotacijska sredstva, solubilizatorji itd.

Odmerjanje reagenta

Odmerjanje reagentov med flotacijo mora biti natančno; nezadostne ali prevelike količine lahko vplivajo na kazalnike predelave mineralov. Prekomerna uporaba lahko poveča tudi stroške obdelave.

Razmerje med odmerkom reagenta in indikatorji flotacije:

• Nezadosten odmerek zbiralnika lahko povzroči neustrezno hidrofobnost mineralov, kar zmanjša stopnjo izkoristka. Nasprotno pa lahko prekomerne količine znižajo kakovost koncentrata in otežijo ločevanje s flotacijo.

• Premajhen odmerek penilca lahko povzroči slabo stabilnost pene, prekomerne količine pa lahko povzročijo pojav "prelivanja".

• Premajhen odmerek aktivatorja lahko povzroči slabo aktivacijo, prevelik pa lahko moti selektivnost flotacijskega procesa.

• Nezadosten odmerek inhibitorja lahko zniža kakovost koncentrata, medtem ko lahko prekomerne količine zavrejo minerale, ki bi morali plavati, kar zmanjša stopnjo izkoristka.

Priprava reagenta

Trdni reagenti se zaradi lažjega dodajanja razredčijo v tekočine. V vodi netopne reagente, kot so rumeno zdravilo, aminsko črno zdravilo, vodno steklo, natrijev karbonat, bakrov sulfat in natrijev sulfid, je treba pripraviti kot vodne raztopine s koncentracijami v razponu od 2 % do 10 %. V vodi netopne reagente je treba raztopiti v topilu, preden jih pripravimo kot vodno raztopino za dodajanje, na primer nekatere zbiralnike aminov, ki jih je mogoče neposredno dodati, na primer olje št. 2, črno zdravilo št. 31 in oleinsko kislino. Za zelo topne reagente, ki zahtevajo znatne količine, se koncentracije pripravkov običajno gibljejo od 10 % do 20 %, kot je natrijev sulfid, ki se med uporabo pripravi pri 15 %. Slabo topne reagente je mogoče uporabiti za raztapljanje organskih topil, preden jih pripravimo kot raztopine z nizko koncentracijo.

Izbira metode priprave reagenta je odvisna predvsem od lastnosti reagentov, metode dodajanja in njihovih funkcij. Isti reagent ima lahko zaradi različnih metod priprave znatne razlike v odmerku in učinkih. Na splošno so pogoste metode priprave naslednje:

1. Priprava 2 % do 10 % vodne raztopine: Večina vodotopnih reagentov se pripravi na ta način (npr. rumeno zdravilo, bakrov sulfat, vodno steklo).

2. Raztapljanje v topilu: Nekatere reagente, netopne v vodi, je mogoče raztopiti v posebnih topilih. Na primer, belo zdravilo ni topno v vodi, vendar se lahko raztopi v 10 % do 20 % raztopini anilina in ga je treba uporabiti po pripravi mešane raztopine anilina. Podobno črno anilinsko zdravilo ni topno v vodi, vendar se lahko raztopi v alkalni raztopini natrijevega hidroksida, zato je treba pred dodajanjem reagenta pripraviti alkalno raztopino natrijevega hidroksida, da se ustvari raztopina črnega anilinskega zdravila za flotacijo.

3. Priprava v obliki suspenzije ali emulzije: Nekatere slabo topne trdne reagente lahko pripravimo kot emulzije za uporabo. Na primer, apno ima zelo nizko topnost v vodi, zato ga lahko fino zmeljemo v prah in zmešamo z vodo, da nastane mlečna suspenzija (npr. apneno mleko), ali pa ga v obliki suhega prahu dodamo neposredno v kroglični mlin ali mešalno posodo.

4. Umiljenje: Za zbiralnike maščobnih kislin je umiljenje najpogostejša metoda. Na primer, pri izbiri hematita se kot zbiralnik uporablja umiljeno milo iz parafina in katranskega olja. Za umiljenje katranskega olja je treba pri pripravi reagenta dodati približno 10 % natrijevega karbonata in segreti, da nastane vroča milna raztopina za dodajanje.

5. Emulgiranje: Emulgiranje se lahko doseže z ultrazvočnim emulgiranjem ali mehanskim mešanjem. Po emulgiranju lahko maščobne kisline in dizelsko gorivo izboljšajo svojo disperzijo v gnojevki, kar izboljša učinkovitost reagentov. Dodajanje nekaterih emulgatorjev lahko še poveča učinkovitost.

6. Zakisanje: Pri uporabi kationskih zbiralnikov jih je treba zaradi njihove slabe topnosti predhodno obdelati s klorovodikovo kislino ali ocetno kislino, preden se lahko raztopijo v vodi za flotacijo.

7. Aerosolna metoda: To je nova metoda priprave, ki izboljša delovanje reagentov. Vključuje uporabo posebne razpršilne naprave za aerosolizacijo reagentov v zračnem mediju, preden se neposredno dodajo v flotacijski rezervoar, zato se imenuje tudi "aerosolna flotacijska metoda". Ta metoda ne le izboljša flotabilnost koristnih mineralov, temveč tudi znatno zmanjša porabo reagentov. Na primer, odmerek zbiralnikov je lahko le od ene tretjine do ene četrtine običajne količine, medtem ko je odmerek penilca lahko le ena petina.

8. Elektrokemična obdelava reagentov: Skozi raztopino se spusti enosmerni tok za kemično obdelavo flotacijskih reagentov, ki lahko spremeni stanje reagenta, pH vrednost in redoks potencial, s čimer se poveča koncentracija najbolj aktivirajočih komponent reagenta, zviša kritična koncentracija za tvorbo koloidov in izboljša disperzija slabo topnih reagentov v vodi.

Na splošno se zbiralniki in penilci mešajo 1-2 minuti, medtem ko je za nekatere reagente, kot je kalijev dikromat, ki se uporablja za zatiranje svinca pri ločevanju bakra in svinca, morda potrebno mešanje dlje.

Mesto dodajanja reagenta

Da bi povečali učinkovitost flotacijskih reagentov, je splošna praksa, da se v krogelni mlin dodajo nastavitvena sredstva, inhibitorji in nekateri zbiralniki (npr. kerozin), da se čim prej ustvari primerno flotacijsko okolje. Zbiralniki in penilci se večinoma dodajajo v prvi mešalni posodi flotacijskega procesa. Če sta mešalna rezervoarja dva, je treba v prvi rezervoar dodati aktivator, v drugi rezervoar pa zbiralnik in penilnik. Točke dodajanja se razlikujejo glede na vlogo reagentov v flotacijskem stroju. Na primer, bakrov sulfat, rumeno zdravilo in borovo olje se običajno dodajajo v naslednjem vrstnem redu: bakrov sulfat se doda v sredino prve mešalne posode, rumeno zdravilo v sredino druge posode in borovo olje na izhod iz druge mešalne posode. Na splošno flotacijske naprave najprej dodajo regulatorje pH, da se gnojevka doseže ustrezen pH, preden omogočijo zbiralniku in zaviralcu, da delujeta učinkoviteje. Pri dodajanju reagentov se je bistveno zavedati problematike nekaterih škodljivih ionov, ki povzročajo neučinkovitost reagenta. Na primer, bakrovi ioni, ki reagirajo s hidridnimi ioni, lahko povzročijo neučinkovitost hidridov. Če je pri ločevanju bakra in žvepla v mešalni posodi veliko bakrovih ionov, cianida ne smete dodajati v mešalno posodo, temveč ga je treba dodati neposredno med postopkom ločevanja s flotacijo.

Naročilo za dodajanje reagenta

Tipičen vrstni red dodajanja reagenta v flotacijskih napravah je naslednji: za flotacijo surovih rud naj bodo to regulatorji pH, inhibitorji ali aktivatorji, sredstva za penjenje in zbiralniki; za minerale, ki so bili med flotacijo inhibirani, je vrstni red aktivatorji, zbiralniki in penilci.

Metode dodajanja reagenta

Na splošno obstajata dve metodi za dodajanje reagentov: centralizirano dodajanje in razpršeno dodajanje. Pri izbiri metode dodajanja je treba upoštevati tako vrste reagenta kot delovanje reagentov.

1. Centralizirano dodajanje: Večina reagentov se dodaja centralno; na primer zbiralniki, aktivatorji in inhibitorji se dodajajo v mešalne posode.

2. Dispergirano dodajanje: Nekatere reagente je mogoče dodati neposredno v flotacijski rezervoar, kar se pogosto uporablja za reagente, ki so hlapni ali občutljivi na druge reagente. Na primer, če flotacijski reagenti povzročajo škodljive učinke drug na drugega (npr. negativni vpliv presežka natrijevega sulfida na aktivirano flotacijo), se reagente lahko doda neposredno v flotacijski stroj.

zaključek

S pravilno izbiro, pripravo, odmerjanjem in dodajanjem flotacijskih reagentov je mogoče optimizirati predelavo mineralov in geološko analizo, kar poveča natančnost in učinkovitost testov in analiz. Namen teh operativnih nasvetov je pomagati laboratorijskim tehnikom in rudarskim inženirjem pri boljši uporabi flotacijskih reagentov, kar vodi do izboljšane operativne učinkovitosti in zanesljivejših rezultatov.