EN
Vaahdotus on erotustekniikka, joka käyttää ilmakuplia keräämään arvokkaita mineraalipartikkeleita vesipohjaisesta massasta. Jos kysytään, mihin vaahdotusta käytetään, suora vastaus on, että vaahdotuksella erotetaan arvokkaita mineraaleja jätekivestä, jalostetaan malmeja ennen sulatusta ja liuotusta sekä otetaan talteen hienojakoisia hiukkasia, joita painovoimaprosessit eivät kestä. Kaivostoiminnan lisäksi samaa periaatetta käytetään paperin kierrätyksessä, muovien erottelussa, maaperän kunnostuksessa ja öljyisten jätevesien käsittelyssä.
Prosessi perustuu pintakemiaan. Reagenssit tekevät kohteena olevasta mineraalista hydrofobisen, ilmakuplat kiinnittyvät näihin hiukkasiin ja vakaa vaahto kuljettaa ne pintaan, jossa ne poistetaan tiivisteenä. Seuraavissa osissa selitetään vaahdottamisen pääkäytöt, rikastimen sisällä olevat vaiheet, laitteet ja kemikaalit sekä muuttujat, jotka määräävät talteenoton ja laadun.
Mikä on kellunta ja miten se toimii?
Vaahdotus, jota joskus kutsutaan vaahdotukseksi, on fysikaalis-kemiallinen erotusmenetelmä. Se muuttaa pinnan kostuvuuden erot erilaisiksi kuplien kiinnittymisnopeuksiksi. Flotaatiokennossa massa ilmastetaan siten, että kohdemineraalien pinta, joka on tehty reagensseilla hydrofobiseksi, sitoutuu ilmakupliin. Kupla-hiukkasaggregaatti nousee pintaan; vaahtokerros kaavitaan pois, paksunnetaan ja suodatetaan lopullisen konsentraatin saamiseksi.
Kolmen perusedellytyksen on täytyttävä:
- Arvokas mineraali on vapautettava kudosta, joka tulee oikeasta jauhamisesta.
- Kohdepinnan tulee olla selektiivisesti hydrofobinen, mikä tulee keräilijän kemiasta.
- Kennon tulee tuottaa pieniä ja pysyviä kuplia, jotka tulevat juoksupyörästä ja vaahdottimesta.
Nämä olosuhteet selittävät myös, miksi vaahdotus käytetään niin moniin materiaaleihin: aina kun selektiivinen hydrofobisuusero voidaan luoda, sen ympärille voidaan suunnitella vaahdotusprosessi. Jos haluat tarkastella lähemmin piirin toimintaa, katso vaahdotuslaitteiden pääperiaate rikastuksessa .
Vaahdon tärkeimmät käyttötarkoitukset teollisuudessa
Vaahdottamisen näkyvin käyttökohde on metallin louhinnassa, mutta teknologia on myös upotettu kemialliseen käsittelyyn, kierrätykseen ja ympäristön käsittelyyn. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto tyypillisistä syötteistä ja tavoitteista.
| Sovelluskenttä | Tyypillinen rehu tai materiaali | Päätavoite |
|---|---|---|
| Sulfidimalmin vaahdotus | Kupari, lyijy, sinkki, nikkeli, molybdeenimalmi | Valmista sulfidirikaste sulatusta varten |
| Jalometallivaahdotus | Kultamalmi, hopeapitoinen malmi | Ota talteen hieno vapaa kulta ja kultaa sisältävät sulfidit |
| Rautamalmin käänteinen vaahdotus | Hematiitti, magnetiittimalmi | Pienennä piidioksidipitoisuutta ja nosta rautalaatua |
| Teollinen mineraalien vaahdotus | Fosfaattikivi, fluoriitti, grafiitti | Päivitä mineraalit lannoitteiden ja kemikaalien käyttöön |
| Potaskan vaahdotus | Sylviniitti, suolajärven suolavesi | Erota kaliumkloridi natriumkloridista |
| Kierrätys ja kunnostus | Jätepaperi, muovisekoitukset, saastunut maa | Poista muste, lajittele muovit, ota talteen raskasmetallit |
| Vedenkäsittely | Teollisuuden jätevesi, öljyinen jätevesi | Poista suspendoituneet kiintoaineet, öljy ja rasva |
Metallimalmin rikastus
Suurin osa vaahdotuskapasiteetista on asennettu perusmetallirikastimiin. Sulfidimalmit reagoivat hyvin ksantaatin kerääjiin, minkä vuoksi kupari-, sinkki-, lyijy- ja nikkelitehtaissa käytetään melkein aina vaahdotuspiiriä jauhamisen jälkeen. Flotaatiolla saadaan talteen myös molybdeeni ja hopea, kun niitä esiintyy kuparisulfidien kanssa, ja sitä käytetään kullan talteenottoon pyritiittimalmeista ennen syanidin liuottamista.
Hydrometallurgia ja suolajärven käsittely
Hydrometallurgisissa laitoksissa vaahdotusta käytetään metallien ottamiseksi talteen kuonasta, kivestä ja jäännöksistä. Esimerkiksi kuparin sulatuskuona jauhetaan ja vaahdotetaan jäännöskuparin palauttamiseksi sulattoon. Suolajärvikemiassa vaahdotus on vakiovaihe potaskan tuotannossa, mikä auttaa poistamaan haliittia ja savea kaliumkloridista.
Kierrätys, kunnostus ja vedenkäsittely
Sama pintakemian periaate ratkaisee myös ympäristöongelmia. Vaahdotus poistaa musteen kierrätyspaperista, erottaa muovit, joilla on erilainen kostutuskäyttäytyminen, ja poistaa raskasmetalleja sisältävät hiukkaset saastuneesta maaperästä ja ruoppauksesta. Jätevedenkäsittelyssä liuenneen ilman vaahdotus nostaa öljyn, rasvan ja kevyet suspendoituneet aineet pois teollisuuden jätevesistä. Nämä sovellukset kasvavat, kun paine materiaalien talteenottoon toissijaisista resursseista kasvaa.
Kuinka kelluntakierros järjestetään
Vaahdotuspiiri on sarja koneita ja prosessivaiheita, ei yksittäinen säiliö. Järjestely riippuu malmityypistä ja lopputuotteen spesifikaatiosta, mutta useita vaiheita on aina läsnä.
- Murskaaminen ja jauhaminen vapauttavat arvokkaan mineraalin kudosta.
- Käsittely sekoittaa massan keräilijöiden, vaahdotinten ja pH:n säätäjien kanssa.
- Karkeampi vaahdotus kerää ensimmäisen rikasteen syöttömassasta.
- Scavenger-vaahdotus käsittelee karkeampaa rikastushiutaletta jäljellä olevien arvojen palauttamiseksi.
- Puhtaampi vaahdotus kelluttaa karkeamman tiivisteen uudelleen laadun parantamiseksi.
- Uudelleenhionta avaa lukitut hiukkaset ja palauttaa ne piiriin.
- Vedenpoisto poistaa vettä tiivisteestä kuljetusta tai jatkokäsittelyä varten.
Tyypillisessä kuparirikastajassa malmi jauhetaan kokoon, jossa 70-80 prosenttia kulkee 74 mikronia ennen kuin se tulee karkeampaan pankkiin. Kultaa sisältävässä rikkikiisulaitoksessa samaa piiriä voidaan käyttää bulkkisulfidirikasteen tuottamiseen, joka sitten jauhetaan uudelleen kullan paljastamiseksi syanidin liuottamista varten. Prosessin vaiheet näyttävät samanlaisilta, mutta reagenssikaavio ja viipymäajat ovat melko erilaisia.
Kelluntalaitteet ja konetyypit
Vaahdotuslaitteet vaihtelevat pienistä laboratoriokennoista yli 300 kuutiometrin tilavuuksiin teollisuussäiliöihin. Perusluokitus on ilmansyöttömenetelmällä: mekaaniset itseilmastavat koneet ja ilmatäyttökoneet.
Itseilmastuvat koneet
Koneet, kuten BF-tyyppinen vaahdotuskone, luokitellaan itseilmastaviksi, koska juoksupyörä vetää ilmaa massaan sen pyöriessä. Nämä kennot ovat yleisiä keskisuurissa ja pienissä laitoksissa, etenkin kun erillistä paineilmajärjestelmää ei ole saatavilla.
Itseilmastava BF-vaahdotuskone pienille ja keskikokoisille kasveille Mekaaninen sekoituskenno, joka imee ilmaa luonnollisesti suljetulla kaksoiskartiopyörällä, ihanteellinen kohteisiin, joissa ei ole paineilmaa. Siinä yhdistyvät imu ja vaahdotus piirien asennuksen yksinkertaistamiseksi. Näytä tuote → Ilman täyttökoneet
Ilmatäyttökennot, kuten XCF- ja KYF-tyypit, käyttävät ulkoista ilmansyöttöä, mikä mahdollistaa ilmanvaihdon ja sekoituksen itsenäisen ohjauksen. XCF- ja KYF-tyypit yhdistetään usein yhteen pankkiin: yksi XCF-kenno pankin kärjessä toimii imusäiliönä, kun taas loput ovat ilmatäyttökennoja. Tämä poistaa lietepumpun tarpeen vaahdotusvaiheiden välillä.
XCF/KYF Air-Inflation kelluntakoneyhdistelmä Käyttää ulkoista ilmansyöttöä itsenäiseen ilmanvaihdon ohjaukseen ja yhdistää XCF-imukennon KYF-suoravirtauskennoihin eliminoidakseen lietepumput vaiheiden välillä. Soveltuu keskisuurille ja suurille piireille. Näytä tuote → Suuret kelluntakoneet
Suuret vaahdotuskennot ovat muuttaneet matalalaatuisen malmin käsittelyn taloudellisuutta. Yksi suuri kenno voi korvata useita pienempiä, mikä vähentää energiankulutusta, lattiapinta-alaa ja huoltotöitä. Päävaatimus on vakaa ilmanhajotusjärjestelmä ja syvyydessä toimiva vaahtopurkausrakenne.
Juoksupyörän, säiliön syvyyden, vaahtokartiorakenteen ja ilmansäätöventtiilin on vastattava rehun massan tiheyttä ja hiukkaskokojakaumaa.
Kaupallisissa piireissä käytettävät vaahdotusreagenssit
Reagenssikemia muuttaa mineraalin pintaa niin, että vaahdotusprosessi voi erottaa hiukkaset, jotka näyttävät samanlaisilta kuin painovoimaerotus. Alla olevassa taulukossa luetellaan kolme pääreagenssityyppiä.
| Reagenssiluokka | Päätoiminto | Teollisia esimerkkejä |
|---|---|---|
| Keräilijät | Adsorboi kohdemineraaleja ja tee siitä hydrofobinen | Ksantaatit, ditiofosfaatit, rasvahapot |
| Vaahdottimet | Stabilisoi kuplat ja muodosta vaahtokerros massan pinnalle | MIBC, mäntyöljy, polyglykolieetterit |
| Sääntelyviranomaiset | Paina ryppyjä, aktivoi mineraaleja tai säädä massan pH:ta | Kalkki, sooda, natriumsilikaatti, kuparisulfaatti |
Käytännöllinen reagenssijärjestelmä kupari-sinkkimalmille alkaa kalkilla, joka painaa rikkikiisua, ja sitten kuparin kerääjällä kelluttaa kalkopyriittiä sinkkiä pidättäessä. Kuparin poiston jälkeen kuparisulfaattia lisätään sfaleriitin aktivoimiseksi ja keräilijä annostellaan uudelleen kelluttamaan sinkkiä. Sama sykli toistetaan puhtaammissa vaiheissa pienemmällä massan tiheydellä ja miedommalla vaahdottimella.
Flotation palautumiseen vaikuttavat tekijät
Monet muuttujat määräävät, saavuttaako vaahdotuslaitos talteenottotavoitteensa. Operaattorit valvovat yleensä näitä kuutta.
- Partikkelikoko: karkeat hiukkaset ovat raskaita ja irtoavat kuplista; erittäin hienot hiukkaset eivät pääse kuplan pintaan. Keskikokoinen valikoima tarjoaa parhaan palautumisen.
- Massan tiheys: liian paksu massa heikentää vaahdon laatua; liian ohut massa lisää veden ja energian kulutusta.
- Reagenssin annostelu: aliannostelu jättää rikastushiekan arvoa; yliannostus alentaa tiivisteen laatua.
- Ilmastusnopeus: säätää kuplan pinta-alaa; Liian korkea ilmanopeus voi kaataa vaahdon.
- pH ja massapotentiaali: tavallinen sulfidivaahdotus suoritetaan alkalisissa massoissa kerääjäkalvojen suojaamiseksi ja rautamineraalien alentamiseksi.
- Asumisaika: jos massa poistuu soluista liian nopeasti, hitaasti kelluvat mineraalit menetetään; jos se pysyy liian pitkään, rikasteeseen siirretään kuomua.
Alla oleva kaavio näyttää tyypillisen suhteen hiukkaskoon ja flotaatiosaavutuksen välillä sulfidimalmille.
Tyypillinen vaahdotuksen talteenotto vs. hiukkaskoko
Tarkat arvot vaihtelevat malmien välillä, mutta käyrän muoto on yhtenäinen perusmetallitehtaissa. Jos talteenottopudotus on karkealla puolella, laitos yleensä lisää keräimen annostusta tai vaahdon syvyyttä. Jos pisara on hienolla puolella, kasvi saattaa tarvita flokkulanttia, vahvempaa keräilijää tai erilaista kennorakennetta.
Kelluntalaitteiden valinta oikeisiin projekteihin
Oikean vaahdotuskoneen valinta uudelle laitokselle tai päivitykseen on vaiheittainen prosessi. Suunniteltu rehumäärä määrittää solujen kokonaistilavuuden. Malmimineralogia määrittelee reagenssikaavion ja puhdistusvaiheiden lukumäärän. Rehun partikkelikoko ja tarvittava rikasteen laatu määräävät solutyypin ja syvyyden.
Yksi asiaankuuluva esimerkki on vaahdotustekninen uudistusprojekti Yunnan Jinding Zinc Industryn 3 000 t/d sinkkitoiminnassa. Tuossa tehtaassa olemassa olevat kennot eivät pystyneet saamaan talteen tarpeeksi hienoa sfaleriittia, ja ratkaisu oli muuttaa koneen kokoonpanoa hiomaosan uudelleen rakentamisen sijaan. Tämän projektin pääpiirteet selittää, kuinka uusi vaahdotusjärjestely lisäsi talteenottoa ja piti rikasteen laadun sulattajan vaatimusten sisällä. Suuritonniisissa kupari- ja sulattolaitoksissa samanlainen analyysi johtaa yleensä suuriin vaahdotuskoneisiin, jotka vähentävät solujen määrää ja energiankulutusta.
Suuren kapasiteetin vaahdotuskoneet suuritehoisille tehtaille Suunniteltu käsittelemään isoja malmin syöttöjä ja lisäämään talteenottoa samalla kun leikataan energiaa ja lattiatilaa. Näitä jopa 200 m³:n kokoisia kennoja soveltuvat kupari-, fosfaatti- ja tulenkestävän malmin käsittelyyn. Näytä tuote → Fosfaattikiveä, potaskaa tai tulenkestäviä malmeja prosessoiville laitoksille pätee sama valintalogiikka, mutta vaahtokuorma ja reagenssin stabiilisuus tulevat tärkeämmiksi. Koneen tulee pitää vaahtoa tarpeeksi kauan, jotta puhdistusvaiheet tekevät työnsä, ja solun muodon tulee kestää joidenkin mineraalimassojen korkeampi viskositeetti.
Flotaatiosta usein kysyttyjä kysymyksiä
Mihin vaahdotusvaahdotusta käytetään kaivostoiminnassa?
Vaahdotusvaahdotusmenetelmää käytetään arvokkaiden mineraalien erottamiseen kuoppasta jauhamisen jälkeen. Sitä käytetään pääasiassa kuparin, sinkin, lyijyn ja nikkelin sulfidimalmeissa, mutta myös kullassa, molybdeenissä, fosfaatissa, fluoriitissa ja kaliumissa.
Voidaanko flotaatiota käyttää ei-mineraalisille materiaaleille?
Kyllä. Samaa periaatetta käytetään kierrätyspaperin musteenpoistoon, sekamuovien erottamiseen ja raskasmetalleja sisältävien hiukkasten poistamiseen saastuneesta maasta. Vedenkäsittelyssä liuenneen ilman vaahdotuksella poistetaan öljyä, rasvaa ja kiintoaineita.
Mitä eroa on flotaatiolla ja sedimentaatiolla?
Sedimentaatio erottaa hiukkaset tiheyden mukaan ja antaa materiaalin laskeutua painovoiman vaikutuksesta. Flotaatio erottaa pinnan hydrofobisuuden ja kuljettaa hiukkasia ylöspäin ilmakuplien mukana. Vaahdotus voi siis erottaa hiukkasia, joilla on lähes sama tiheys mutta erilainen pintakemia.
Mitä kelluntakone oikeastaan tekee?
Vaahdotuskone sekoittaa massan, hajottaa ilman pieniksi kupliksi ja pitää vaahtokerroksen riittävän vakaana keräystä varten. Juoksupyörämekanismi ja säiliön geometria määrittävät hiukkasten kokoalueen, joita kone pystyy käsittelemään tehokkaasti.
Miksi hiukkaskoko on niin tärkeä vaahdotuksessa?
Karkeat hiukkaset ovat liian raskaita kuplille, eivätkä hienot hiukkaset törmää kuplien kanssa riittävän usein. Jokaisella malmilla on optimaalinen kokoalue, jossa talteenotto on suurin; Siirtyminen tämän alueen ulkopuolelle vähentää palautumista, vaikka reagenssin resepti olisi oikea.
