Hva brukes fløting til? Veiledning for nøkkelapplikasjoner, prosesser og utstyr

Flotasjon er en separasjonsteknikk som bruker luftbobler til å samle opp verdifulle mineralpartikler fra en vannbasert masse. Spør man hva flotasjon brukes til, er det direkte svaret at flotasjon brukes til å skille verdifulle mineraler fra gråberg, for å oppgradere malmer før smelting og utvasking, og for å gjenvinne fine partikler som gravitasjonsprosesser ikke kan håndtere. Utover gruvedrift brukes det samme prinsippet i papirgjenvinning, plastseparering, jordsanering og oljeholdig avløpsvannbehandling.

Prosessen er bygget på overflatekjemi. Reagenser gjør målmineralet hydrofobt, luftbobler fester seg til disse partiklene, og et stabilt skum fører dem til overflaten, hvor de fjernes som konsentrat. De følgende avsnittene forklarer hovedbruken av flotasjon, trinnene inne i en konsentrator, utstyret og kjemikaliene som er involvert, og variablene som bestemmer utvinning og karakter.

Hva er flyting og hvordan fungerer det?

Flotasjon, noen ganger kalt skumflotasjon, er en fysisk-kjemisk separasjonsmetode. Den konverterer forskjeller i overflatefuktbarhet til forskjellige hastigheter for boblefeste. I en flotasjonscelle luftes massen slik at målmineraloverflaten, som er gjort hydrofob av reagenser, binder seg til luftbobler. Boble-partikkelaggregatet stiger til overflaten; skumlaget skrapes ut, tyknes og filtreres for å oppnå det endelige konsentratet.

Tre grunnleggende betingelser må være oppfylt:

• Det verdifulle mineralet må frigjøres fra gangen, som kommer fra korrekt oppmaling.
• Måloverflaten må være selektivt hydrofob, som kommer fra kollektorkjemien.
• Cellen må produsere små og stabile bobler, som kommer fra pumpehjulet og skummeren.

Disse forholdene forklarer også hvorfor flotasjon brukes på så mange materialer: hver gang en selektiv hydrofobisk forskjell kan skapes, kan en flotasjonsprosess utformes rundt den. For en nærmere titt på kretsoperasjonen, se hovedprinsipp for flyteutstyr i beneficiasjon .

Hovedbruk av flotasjon i industrien

Den mest synlige bruken av flotasjon er i metallgruvedrift, men teknologien er også innebygd i kjemisk prosessering, resirkulering og miljøbehandling. Tabellen nedenfor oppsummerer de typiske feedene og målene.

Utvinning av metallmalm

Den største andelen av flotasjonskapasiteten er installert i basemetallkonsentratorer. Sulfidmalm reagerer godt på xanthatsamlere, og det er grunnen til at kobber-, sink-, bly- og nikkelanlegg nesten alltid bruker en flotasjonskrets etter sliping. Flotasjon gjenvinner også molybden og sølv når de oppstår med kobbersulfider, og det brukes til å gjenvinne gull fra pyritiske malmer før cyanidutluting.

Hydrometallurgi og saltsjøbehandling

I hydrometallurgiske anlegg brukes flotasjon for å gjenvinne metallverdier fra slagger, matter og rester. Kobbersmelteslagg, for eksempel, males og fløtes for å returnere gjenværende kobber til smelteverket. I saltsjøkjemi er flotasjon et standardtrinn i kaliumproduksjonen, og hjelper til med å fjerne halitt og leire fra kaliumklorid.

Gjenvinning, sanering og vannbehandling

Det samme overflatekjemiprinsippet løser også miljøproblemer. Flotation avsverter resirkulert papir, separerer plast med ulik fuktingsadferd og fjerner tungmetallholdige partikler fra forurenset jord og mudret sediment. Ved behandling av avløpsvann løfter flotasjon med oppløst luft olje, fett og lette suspenderte stoffer ut av industrielt avløp. Disse applikasjonene vokser etter hvert som presset for å gjenvinne materialer fra sekundære ressurser øker.

Hvordan en flytekrets er organisert

En flotasjonskrets er en sekvens av maskiner og prosesstrinn, ikke en enkelt tank. Ordningen avhenger av malmtypen og den endelige produktspesifikasjonen, men flere stadier er alltid til stede.

I en typisk kobberkonsentrator males malmen til en størrelse der 70 til 80 prosent passerer 74 mikron før den kommer inn i den grovere bredden. I et gullholdig pyrittanlegg kan den samme kretsen brukes til å produsere et bulksulfidkonsentrat, som deretter males på nytt for å eksponere gullet for cyanidutlekking. Prosesstrinnene ser like ut, men reagensskjemaet og oppholdstidene er ganske forskjellige.

Flotasjonsutstyr og maskintyper

Flotasjonsutstyr spenner fra små laboratorieceller til industritanker med volum over 300 kubikkmeter. Den grunnleggende klassifiseringen er etter lufttilførselsmetode: mekaniske selvluftende maskiner og luftoppblåsingsmaskiner.

Selvluftende maskiner

Maskiner som flytemaskinen av typen BF er klassifisert som selvluftende fordi pumpehjulet trekker luft inn i massen mens den roterer. Disse cellene er vanlige i mellomstore og små planter, spesielt der et separat trykkluftsystem ikke er tilgjengelig.

Selvluftende BF-flytemaskin for små og mellomstore planter En mekanisk rørecelle som trekker luft naturlig med et lukket dobbeltkjeglehjul, ideelt for steder uten trykkluft. Den kombinerer sug og flyting for å forenkle kretsoppsettet. Se produkt →

Air-inflation machines

Luftoppblåsingsceller som XCF- og KYF-typene bruker en ekstern lufttilførsel, noe som gir uavhengig kontroll over lufting og omrøring. XCF- og KYF-typene er ofte kombinert i én bank: én XCF-celle i toppen av banken fungerer som en sugetank, mens resten er luftoppblåsingsceller. Dette fjerner behovet for slampumpe mellom flotasjonstrinnene.

XCF/KYF Air-Inflation Flotation Machine Combination Bruker ekstern lufttilførsel for uavhengig luftekontroll, og parer en XCF sugecelle med KYF direktestrømsceller for å eliminere slurrypumper mellom trinn. Egnet for mellomstore og store kretser. Se produkt →

Store flytemaskiner

Store flotasjonsceller har endret økonomien ved lavkvalitets malmbehandling. En enkelt stor celle kan erstatte flere mindre, og reduserer energiforbruk, gulvplass og vedlikeholdsarbeid. Hovedkravet er et stabilt luftspredningssystem og en skumutslippsdesign som fungerer i dybden.

Løftehjulet, tankdybden, skumkjegledesignet og luftreguleringsventilen må samsvare med massetettheten og partikkelstørrelsesfordelingen til fôret.

Flotasjonsreagenser som brukes i kommersielle kretsløp

Reagenskjemi endrer mineraloverflaten slik at flotasjonsprosessen kan skille mellom partikler som ligner på gravitasjonsseparasjon. Tabellen nedenfor viser de tre hovedreagenstypene.

Et praktisk reagensopplegg for en kobber-sinkmalm starter med kalk for å presse ned svovelkis, deretter en kobbersamler for å flyte kalkopiritt mens sink holdes tilbake. Etter kobberfjerning tilsettes kobbersulfat for å aktivere sfaleritt, og en oppsamler doseres igjen for å flyte sink. Den samme syklusen gjentas i renere stadier ved lavere massetetthet og med en mildere skummer.

Faktorer som påvirker flytegjenoppretting

Mange variabler avgjør om et flotasjonsanlegg når utvinningsmålet. Operatører overvåker vanligvis disse seks.

• Partikkelstørrelse: grove partikler er tunge og bryter bort fra bobler; veldig fine partikler savner bobleoverflaten. Et middels størrelsesområde gir best restitusjon.
• Pulp density: for tykk fruktkjøtt reduserer skumkvaliteten; for tynn fruktkjøtt øker vann- og energiforbruket.
• Reagent dosage: underdosering gir verdi i avgangsmasser; overdosering senker kraftfôrkvaliteten.
• Aeration rate: justerer bobleoverflatearealet; for høy lufthastighet kan kollapse skummet.
• pH and pulp potential: standard sulfidflotasjon går i alkaliske masser for å beskytte samlefilmer og presse ned jernmineraler.
• Oppholdstid: hvis fruktkjøttet forlater cellene for raskt, går sakteflytende mineraler tapt; hvis det blir for lenge, føres gang med inn i kraftfôret.

Diagrammet nedenfor viser et typisk forhold mellom partikkelstørrelse og flotasjonsgjenvinning for en sulfidmalm.

De nøyaktige verdiene varierer mellom malmer, men formen på kurven er konsistent i basismetallanlegg. Hvis utvinningsfallet er på den grove siden, øker planten vanligvis oppsamlerdosering eller skumdybde. Hvis dråpen er på den fine siden, kan planten trenge et flokkuleringsmiddel, en sterkere samler eller en annen celledesign.

Velge flyteutstyr for virkelige prosjekter

Å velge riktig flotasjonsmaskin for et nytt anlegg eller en oppgradering er en trinnvis prosess. Den planlagte fôrtonnasjen definerer det totale cellevolumet. Malmminerogien definerer reagensskjemaet og antall rensetrinn. Fôrpartikkelstørrelsen og den nødvendige kraftfôrkvaliteten definerer celletypen og dybden.

Et relevant eksempel er det tekniske reformprosjektet for flotasjon ved 3000 t/d sinkvirksomheten til Yunnan Jinding Zinc Industry. I det anlegget kunne ikke de eksisterende cellene gjenvinne nok fin sfaleritt, og løsningen var å endre maskinkonfigurasjonen i stedet for å bygge om slipeseksjonen. Omrisset av dette prosjektet forklarer hvordan den nye flotasjonsordningen økte utvinningen samtidig som konsentratkvaliteten holdt seg innenfor smelteverkskravet. I kobber- og smelteverk med høy tonnasje fører samme type analyser vanligvis til store flotasjonsmaskiner, som reduserer celletall og energiforbruk.

Flytemaskiner med stor kapasitet for anlegg med høy tonnasje Konstruert for å håndtere voluminøse malmmating og øke utvinningen samtidig som energi og gulvplass kuttes. Disse cellene tilbys i størrelser opp til 200m³, og passer til kobber-, fosfat- og ildfast malmoperasjoner. Se produkt →

For anlegg som behandler fosfatbergart, kaliumklorid eller ildfaste malmer gjelder samme seleksjonslogikk, men skumbelastningen og reagensstabiliteten blir viktigere. Maskinen må holde skummet lenge nok til at rensetrinnene kan gjøre jobben sin, og celleformen må håndtere den høyere viskositeten til enkelte mineralmasser.

Ofte stilte spørsmål om flyting

Hva brukes skumflotasjon til i gruvedrift?

Skumflotasjon brukes til å separere verdifulle mineraler fra gangstein etter maling. Det brukes hovedsakelig på sulfidmalm av kobber, sink, bly og nikkel, men også på gull, molybden, fosfat, fluoritt og kaliumklorid.

Kan flotasjon brukes for ikke-mineralske materialer?

Ja. Det samme prinsippet brukes til å avsværte resirkulert papir, separere blandet plast og fjerne tungmetallholdige partikler fra forurenset jord. Ved vannbehandling brukes flotasjon med oppløst luft for å fjerne olje, fett og suspenderte stoffer.

Hva er forskjellen mellom flotasjon og sedimentasjon?

Sedimentering skiller partikler etter tetthet og lar materialet sette seg under tyngdekraften. Flotasjon separeres ved overflatehydrofobitet og fører partikler oppover med luftbobler. Flotasjon kan derfor skille partikler som har nesten samme tetthet, men forskjellig overflatekjemi.

Hva gjør egentlig en flytemaskin?

En flotasjonsmaskin blander massen, sprer luft til små bobler og holder skumlaget stabilt nok for oppsamling. Impellermekanismen og tankgeometrien definerer størrelsesområdet for partikler maskinen kan håndtere effektivt.

Hvorfor er partikkelstørrelse så viktig i flotasjon?

Grove partikler er for tunge for bobler, og fine partikler kolliderer ikke med bobler ofte nok. Hver malm har et optimalt størrelsesområde der utvinningen er størst; å bevege seg utenfor dette området reduserer gjenvinningen selv når reagensoppskriften er korrekt.