Základy pěnové flotace / / TĚŽBA ZLATA. Těžba zlata, technologie, vybavení, doly, naleziště zlata, články, recenze

Flotace je způsob zušlechťování minerálů založený na separaci částic podle jejich fyzikálně-chemických vlastností, zejména schopnosti některých minerálů ulpívat na plynových bublinách vzniklých při procesu. Tento proces je široce používán v těžebním průmyslu k získávání kovů a jiných minerálů z rud.

Flotace je univerzální metoda zhodnocování, která umožňuje efektivně separovat minerály na základě jejich fyzikálně-chemických vlastností. Proces se nadále vyvíjí a zavádí nové technologie a činidla ke zlepšení účinnosti a snížení nákladů na obohacování.

Hlavní fáze flotačního provozu

Ruda se nejprve drtí a mele, aby se dosáhlo požadované velikosti částic, čímž se zvětší kontaktní plocha s činidly.

Rozdrcená ruda se smíchá s vodou a vznikne kaše. V tomto stavu jsou minerální částice v suspenzi.

Do dužiny se přidávají speciální činidla, která mění povrchové vlastnosti minerálů. Hlavní typy flotačních činidel:

• Sběrači: Látky, které zvyšují hydrofobnost (odpuzování vody) minerálů a umožňují jim přilnout k plynovým bublinám.
• Depresory: Činidla, která snižují hydrofobnost nežádoucích minerálů a zabraňují jejich přilnutí k bublinám.
• Pěnidla: látky, které podporují tvorbu stabilní pěny.

Sběrači

Tato činidla se selektivně adsorbují na povrch minerálů, které je třeba přeměnit na pěnu, a udělují jim hydrofobní vlastnosti, což podporuje jejich adhezi k plynovým bublinám.

Příklady: Mastné kyseliny, jejich soli, aminy, kationtové polymery.

Pěnové koncentráty

Tyto látky podporují tvorbu stabilní pěny, která je nezbytná k oddělení minerálů z dužiny. Zvyšují počet bublin, což zlepšuje regeneraci hydrofobních částic.

Příklady: Alkylsulfáty, alkylsulfonáty, polymerní pěnidla.

Regulátoři

Tato činidla se používají k řízení a optimalizaci procesu flotace, včetně změny pH média, které ovlivňuje adsorpci kolektorů a pěnotvorných činidel. Regulátory mohou také potlačit flotaci nežádoucích minerálů.

Příklady: Kyseliny, zásady, soli kovů (například síran měďnatý).

Depresory

Tato činidla snižují hydrofobnost určitých minerálů a zabraňují jejich přilnutí k bublinám. To vám umožní selektivně extrahovat pouze minerály, které potřebujete.

Příklady: železité soli, organické polymery.

Účinnost flotačního procesu do značné míry závisí na správném výběru a kombinaci flotačních činidel, což umožňuje optimalizovat extrakci užitečných složek z rudy a zlepšit kvalitu konečného produktu.

Buničina se přivádí do flotačního stroje, kde se do ní přivádí vzduch. Plynové bubliny stoupají vzhůru, zachycují hydrofobní minerální částice a tvoří pěnu.

Pěna obsahující koncentrát je odstraněna z povrchu, zatímco hlušina (nepotřebné minerály) zůstává na dně.

Výsledný koncentrát může být podroben dalším procesům, jako je desorpce, promývání a zahušťování pro zlepšení kvality a odstranění zbývajících nečistot.

Hlušinu zbývající po flotaci lze zpracovat nebo zlikvidovat v závislosti na jejím složení a ekonomické proveditelnosti.

Typy flotace

Flotace je důležitým zušlechťovacím procesem a v závislosti na použitých metodách se rozlišuje několik typů flotace: pěna, film a olej. Každá z těchto metod má své vlastní charakteristiky a používá se v různých podmínkách.

Flotace pěny

• Princip činnosti: Při této metodě se do buničiny, která se skládá z vody a minerálních částic, zavádějí malé vzduchové bublinky. Hydrofobní (vodoodpudivé) částice ulpívají na bublinách a stoupají k povrchu a tvoří pěnu. V dužině zůstávají hydrofilní (vodou smáčivé) částice.
• přihláška: Tato metoda je nejrozšířenější a používá se pro zušlechťování sulfidických, uhličitanových a oxidových minerálů. Je účinný pro extrakci užitečných složek z rud s různou velikostí částic.

Flotace filmu

• Princip činnosti: Při flotaci filmu tvoří hydrofobní částice dopadající na povrch pohybujícího se proudu vody film, zatímco hydrofilní částice klesají. Tato metoda je méně účinná než pěnová flotace a často se používá ve specifických aplikacích, kde je vyžadována separace částic s nízkou hustotou.
• přihláška: Filmovou flotaci lze použít pro obohacení jemnozrnných rud a v případech, kdy je potřeba izolovat minerály s podobnými fyzikálními a chemickými vlastnostmi.

Flotace ropy

• Princip činnosti: Při této metodě hydrofobní částice ulpívají na kapičkách oleje rozptýlených v dužině a plavou na povrch. Hydrofilní částice zůstávají v dužině. Flotace ropy se používá pro těžbu rud obsahujících minerály, které špatně plavou ve vodném prostředí.
• přihláška: Tato metoda se často používá pro zpracování uhlí a některých kovů, jako je zlato a stříbro, kde je vyžadováno použití ropy pro zlepšení separace nerostů.

Srovnávací analýza typů flotace

• Účinnost: Pěnová flotace je nejúčinnější pro většinu typů rud, zatímco filmová a olejová flotace mají užší použití.
• Složitost procesu: Pěnová flotace vyžaduje složitější vybavení a ovládání, zatímco flotace oleje může být v některých případech jednodušší, ale vyžaduje použití dalších činidel.
• ekonomika: Pěnová flotace je obecně nákladově efektivnější pro hromadnou výrobu, zatímco flotace oleje může být dražší kvůli použitému oleji.

Volba mezi pěnou, filmem a flotací oleje tedy závisí na vlastnostech zpracovávané rudy a požadavcích na konečný produkt.

Aplikace flotace

Flotace se používá pro těžbu různých druhů rud, včetně:

• Neželezné a drahé kovy (měď, olovo, zlato).
• Uhlí
• Minerály jako apatit, fosfority, grafit a fluorit.

Flotace má oproti jiným metodám zpracování minerálů řadu výhod:

• Široká použitelnost: Flotace může být použita ke zužitkování různých rud, včetně základních a drahých kovů, uhlí, fosfátových hornin a dalších minerálů. Tato metoda umožňuje zapojit ložiska jemně rozptýlených rud do průmyslové výroby a zajišťuje komplexní využití nerostných surovin.
• Vysoký výkon a účinnost: Flotační stroje mají vysokou produktivitu. Proces je relativně snadno ovladatelný, mnoho indikátorů může být sledováno vizuálně zkušeným flotátorem. Flotace poskytuje vysoký stupeň výtěžnosti cenných složek.
• Možnost získání několika koncentrátů: Moderní flotační továrny dokážou z jedné rudy vyrobit až pět druhů koncentrátů. Flotační hlušina se často používá jako stavební materiál, hnojiva pro zemědělství a pro jiné účely a není odpadem.
• Všestrannost vybavení: Flotační zařízení je univerzální a lze jej použít pro těžbu různých rud. Pro snížení nákladů na energii je možné instalovat velkoobjemové flotační stroje.

Flotace je tedy efektivní, univerzální a produktivní metoda obohacování, která umožňuje komplexní využití minerálních surovin. Tyto výhody vedou k širokému využití flotace v těžebním průmyslu.

Pro více informací o nových zařízeních a možnostech spolupráce můžete kontaktovat IZMERCON telefonicky +7 (812) 309 56 05 nebo prostřednictvím formuláře zpětné vazby.

Od počátku 20. století se procesy zpracování a obohacování nerostných surovin neustále zdokonalují. Jedním z nejdůležitějších milníků byl vývoj metody pěnové flotace. Vývoj této technologie trval dlouho a byly některé věci, které se pokazily, ale nakonec se vyvinula do dnešní podoby a stala se nedílnou součástí moderní těžby.

Metoda pěnové flotace hraje důležitou roli při zhodnocování základních a drahých kovů; jeho odrůdy lze nalézt v potravinářském průmyslu a v průmyslu zpracování papíru. Přestože chemie regenerace pěnové flotace je poměrně složitá, základy nejsou tak těžké na pochopení, takže stojí za to se blíže podívat na základní principy technologie.

Proces pěnové flotace je založen na charakteristických vlastnostech minerálů: některé z nich jsou ze své podstaty snadno smáčeny vodou (hydrofilní), zatímco jiné, které mají přirozený mastný povrch, ji odpuzují (hydrofobní).

Mnoho minerálů s kovovým leskem spadá do hydrofobní kategorie a přirozeně dobře interagují s mastnými a mastnými látkami. Patří mezi ně řada sulfidických minerálů, které mohou obsahovat drahé kovy, jako je galenit (sulfid olovnatý), chalkopyrit (měď) a sfalerit (sulfid zinečnatý). Jinými slovy, jejich povrch v přítomnosti vody a oleje vykazuje znatelnou náchylnost k oleji. Na druhé straně mnoho prázdných nebo odpadních materiálů se skelným leskem, jako je křemen nebo kalcit, snadno reaguje s vodou.

Těchto rozdílů si horníci dobře uvědomovali již na počátku 20. století. Vzali je v úvahu a použili je při vývoji beneficiační metody, která měla efektivně oddělit nerosty drahých kovů od zbytku v rámci jediného ložiska. Nakonec se tomu říkalo pěnová flotace.

Základní myšlenka metody pěnové flotace je dobře známá a známá každému hledači, který měl kdy možnost pozorovat malé částečky zlata hromadící se na hladině vody (zlato je poněkud hydrofobní). Z tohoto důvodu by měl být tác důkladně očištěn od tuku, jehož přítomnost podporuje flotaci. Moderní tácy se k přípravě pokrmů používají jen zřídka, ale v minulosti je využívali živitelé rodin k nejrůznějším účelům. Z tohoto důvodu se pánev musela udržovat v čistotě, jinak by prospektor mohl při rýžování písku přijít o jemné zlato.

Dalším příkladem praktického využití hydrofobních vlastností některých minerálů jsou tukové tabulky pro získávání diamantů z kimberlitových rud. Diamanty odpuzují vodu, a proto se zachycují v tuku, zatímco jiné minerály se smáčejí a stávají se poněkud oleofobními. Tento princip je již dlouho znám, ale vývoj vhodného a účinného zařízení byl spíše pomalý.

Pro účinnou separaci minerálů musí být dostatečně rozdrceny. Je téměř nemožné extrahovat drobné částice sulfidu z tabulky tuku. Během procesu flotace se hydrofobní částice přichytí na vzduchové bubliny (a naopak) a stoupají s nimi na povrch pěny. Povrch minerálů, které lépe interagují s vodou (například „sklovitý“ kalcit, křemen a další křemičitany), je zcela smáčen, což zabraňuje jejich přilnutí k bublinám, které v tomto případě jednoduše projdou, a prázdné minerály samy usadí. dno.

Bublinky ulpívají účinněji na hydrofobních sulfidových minerálech, pokud jsou na jejich (kovovém) povrchu přítomny určité druhy olejů, což dále zvyšuje hydrofobnost minerálních částic. Když se tedy v pěně za dostatečného přívodu vzduchu smíchá směs hydrofilních a hydrofobních minerálů určité velikosti, na částicích, které mají kovový, vodoodpudivý povrch, se přichytí vzduchové bubliny. Nutí je (částice), i přes jejich vysokou hustotu, plavat a prázdné částice, snadno smáčené vodou, se usazují na dně. Hodnotné složky se pak shromažďují z povrchu pěny, koncentrují se a skladují jako koncentrát. Hlušina se zase odebírá ze dna flotační komory.

Vlastnosti smáčivosti různých minerálů jsou různé, a proto musí být zpracovány odlišně. Obecně platí, že těžší silikáty, například rodonit nebo granát, nesmáčí tak dobře jako lehčí silikáty – křemen, ortoklas. Pro kontrolu chování minerálů během flotace byly vyvinuty speciální chemikálie. Některé kyseliny tak snižují stupeň přilnavosti oleje k prázdným částicím, aniž by však bránily působení oleje a vzduchu na sulfidy kovů. Takže úpravou použitých činidel, úrovně pH v buničině a několika dalších faktorů může horník určit, které minerály budou shromažďovány v pěně. Je také možné oddělit jeden sulfidový minerál od druhého, což má za následek dva různé koncentráty, například olova a zinku (zpracováním materiálu dostatečně bohatého na oba kovy).

Chemikálie používané k řízení flotace se dělí na několik typů: pěnidla, kolektory (kolektory), aktivátory a depresanty.

Pěnidla (nebo jednoduše pěnidla) se používají k vytvoření stabilní vrstvy pěny ve flotační buňce. V tomto případě musí vrstva vydržet dostatečně dlouho, aby účinně extrahovala vzácné minerály. Nejběžnějšími nadouvadly jsou komplexní alkoholy, zejména methylisobutylkarbinol (MIBC).

Dříve se jako pěnidla používala přírodní činidla, například jedlový olej nebo kyselina kresolová. Jsou bohaté na povrchově aktivní látky, které stabilizují bubliny a jsou obecně velmi účinné jako nadouvadla. Tyto látky však nejsou chemicky příliš čisté: obsahují širokou škálu složek, které negativně ovlivňují flotační vlastnosti. Některé z těchto sloučenin mohou působit jako kolektory, které se vážou na povrch minerálních částic. Kromě toho působí jako slabé kolektory, a proto jsou nežádoucí pro separaci různých sulfidických minerálů do jednotlivých produktů, protože neposkytují odpovídající úroveň kontroly nad procesem.

Kolektory se přidávají do buničiny nebo kaše a pomáhají zajistit, aby byl konkrétní minerál extrahován podle jeho hydrofobních vlastností. Výběr konkrétního sběrného činidla závisí na povaze minerálu, který má být extrahován, a také na minerálech přítomných v materiálu spolu s ním. Kolektory výrazně zvyšují kontaktní úhel bublin, takže se tyto bubliny přichytí k povrchu částic efektivněji. Volba kolektoru je rozhodující pro separaci různých sulfidů flotací. Mezi chemikálie nejčastěji používané jako kolektory patří sulfhydrylové kolektory, různé typy xanthátů a dithiofosfáty. Mezi nimi jsou nejběžnější xantháty. Správně zvolená sběrná látka zajišťuje extrakci i těch minerálů, které jsou snadno smáčitelné vodou.

Modifikátory nebo kondicionéry jsou chemikálie, které ovlivňují, jak kolektory přilnou k povrchu minerálních částic. Nazývají se také aktivátory nebo depresanty, protože mohou buď zvýšit (aktivátory) nebo inhibovat (depresiva) adsorpci sběrné chemikálie na konkrétní minerál. Někdy před flotací je nutné provést přípravnou úpravu materiálu, která spočívá v úpravě buničiny.

Modifikátory mohou mít složitou chemii a stlačující chemikálie pro konkrétní kombinaci minerálních rezervoárů nemusí nutně plnit stejnou roli pro jinou kombinaci. Nejjednoduššími modifikátory jsou kyseliny a zásady, které se používají ke kontrole úrovně pH v dužině, což má poměrně významný vliv na povrchovou chemii většiny minerálů. V kyselém prostředí má povrch mnoha minerálů zpravidla kladný náboj, zatímco v alkalickém prostředí záporný náboj. Náboje se navzájem mění při různých úrovních pH. Protože se každý minerál mění ze záporně nabitého stavu do kladně nabitého stavu při charakteristickém a specifickém pH, je možné řídit proces připevnění kolektorů k různým povrchům úpravou úrovně pH. Tento aspekt je velmi důležitý při separaci sulfidů. Kromě pouhé změny úrovně pH se může změnit i způsob, jakým je konkrétní kolektor adsorbován na povrch minerálu, což celý proces komplikuje.

Sulfhydrylové flotační kolektory, např. xantátové ionty, při sorpci na povrch minerálů „soutěží“ s hydroxylovými ionty, takže jejich adsorpce je také funkcí pH. Tato vlastnost umožňuje použití sulfhydrylových typů kolektorů pro postupnou separaci různých minerálů. Konkrétní úroveň pH, ​​při které xantátové ionty „překonají“ hydroxylové ionty, závisí na koncentraci xanthátu v buničině a také na konkrétním extrahovaném minerálu. To může komplikovat proces separace sulfidů, ale pokud kombinace funguje na konkrétním typu rudy, výsledky jsou obvykle spolehlivé, takže tento přístup je široce používán v těžebním průmyslu.

Existuje samostatná oblast výzkumu, která se provádí za účelem stanovení nejúčinnějších metod pro separaci směsných sulfidických minerálů (k získání čistého produktu obecného kovu, ačkoli obvykle výroba hmoty koncentrátu není tak složitý proces). To se vysvětluje skutečností, že hydrofobní vlastnosti sulfidů se výrazně liší od hydrofobních vlastností horniny gangue (například křemene), ale samotné sulfidy se od sebe liší poměrně málo. Jejich oddělení tedy vyžaduje pečlivou kontrolu, regulaci, aktivaci některých ploch při potlačování jiných. Zároveň se v laboratorních podmínkách a za účasti specialistů provádí výběr nejvhodnějších metod flotačního obohacení konkrétní rudy.

V zásadě se rudy určené k flotaci drtí na velikost 30-70 mesh (0,2-0,6 mm), zřídka méně. Čím jemnější je drcená ruda, tím je pravděpodobnější, že jednotlivé částice budou obsahovat minerály rudy i hlušiny. Navíc se v pěně lépe udrží menší částice. Na druhou stranu nadměrné broušení (nebo přítomnost příliš malého materiálu) může negativně ovlivnit regeneraci a být jednoduše plýtváním zdrojů.

Hlavní faktory ovlivňující účinnost flotace jsou na sobě extrémně závislé. Jakákoli změna jednoho z nich, například rychlosti přívodu materiálu, nutně vyžaduje úpravu ostatních – přívod reagencií, velikost částic, proudění vzduchu, hustota původní buničiny atd. Množství sulfidů v rudě může výrazně ovlivnit výběr chemikálií, takže pokud je materiál značně heterogenní, někdy se praktikuje jeho třídění (různými metodami) a míchání. Oxidace rudy před zpracováním může také negativně ovlivnit regeneraci, protože sulfidy s „čerstvým“ povrchem jsou nejvhodnější pro flotaci.

Mezi důležité aspekty provozu flotačního zařízení patří: objem míchání ve flotačním stroji, průtok vzduchu a velikost bublin, diagram prahu flotace a způsob chemické regulace. Většina flotačních buněk je navržena tak, aby produkovala co nejmenší bubliny, stoupající skrz kolonu kalu a zachycující co nejvíce sulfidu.

Mezi důležité provozní parametry flotačního zařízení patří: rychlost podávání, mineralogie rudy, velikost krmiva, hustota buničiny a teplota. Materiál často prochází řadou několika flotačních buněk, aby se dosáhlo nejlepší úrovně výtěžnosti.

Flotace nativního nebo volného zlata obsaženého v nekvalitní sulfidové rudě (tuto otázku si často kladou konvenční těžaři) může teoreticky probíhat, ale v praxi to v průmyslovém měřítku vlastně nikdo neudělal. Tento proces má řadu úskalí spojených zejména s vysokou hustotou volného zlata a jeho nízkou koncentrací v rudě (negativně ovlivňuje stabilitu pěnové vrstvy). Flotace zlatonosných sulfidů, jako je pyrit nebo arzenopyrit, je však zcela běžná a může sloužit jako alternativa k použití kyanidu tam, kde je zakázáno. Proces získávání zlata bez obsahu kyanidu v zásadě zahrnuje cyklus gravitační separace k zachycení velkých částic volného Au a hmotnostní flotaci k získání drahého kovu ze sulfidů. V některých případech může takový systém zajistit obnovu na úrovni kyanidu. Obecně je nevýhodou nutnost pracovat se sulfidy, protože je obtížné najít hutní podnik, který by se zabýval zpracováním malého množství koncentrátu. Stává se, že materiál získaný popsaným způsobem je obohacen o kyanid.

Technologie pěnové flotace je široce používána při zpracování a zušlechťování nerostů a lze ji přizpůsobit široké škále systémů regenerace kovů. Je vhodný pro práci s nekovovými průmyslovými nerosty, neboť pomocí různých chemických činidel lze řídit proces flotace a vyplavovanému materiálu dodat potřebné vlastnosti. Pěnová flotace, je-li provedena správně, může poskytnout vynikající míru obnovy (typicky 90-95 %). Navíc koncentrační poměr výchozí látky při použití této metody je obvykle 10 ku 1 (někdy i více). Celkové finanční náklady na zavedení a používání této metody jsou ve srovnání s jinými technologiemi poměrně mírné, takže flotace je velmi oblíbená a stojí za to, aby ji poznali všichni těžaři a prospektoři.