EN
Pengapungan ialah teknik pengasingan yang menggunakan gelembung udara untuk mengumpul zarah mineral berharga daripada pulpa berasaskan air. Jika anda bertanya untuk apa pengapungan digunakan, jawapan langsung ialah pengapungan digunakan untuk memisahkan mineral berharga daripada batuan sisa, untuk menaik taraf bijih sebelum peleburan dan larut lesap, dan untuk memulihkan zarah halus yang tidak dapat dikendalikan oleh proses graviti. Di luar perlombongan, prinsip yang sama digunakan dalam kitar semula kertas, pengasingan plastik, pemulihan tanah dan rawatan air sisa berminyak.
Proses ini dibina di atas kimia permukaan. Reagen menjadikan mineral sasaran hidrofobik, gelembung udara melekat pada zarah ini, dan buih yang stabil membawanya ke permukaan, di mana ia dikeluarkan sebagai pekat. Bahagian berikut menerangkan kegunaan utama pengapungan, langkah di dalam penumpu, peralatan dan bahan kimia yang terlibat, dan pembolehubah yang menentukan pemulihan dan gred.
Apakah Pengapungan dan Bagaimana Ia Berfungsi?
Pengapungan, kadangkala dipanggil pengapungan buih, ialah kaedah pengasingan fiziko-kimia. Ia menukar perbezaan dalam kebolehbasahan permukaan kepada kadar lampiran gelembung yang berbeza. Dalam sel pengapungan, pulpa diudara supaya permukaan mineral sasaran, yang telah dibuat hidrofobik oleh reagen, mengikat gelembung udara. Agregat buih-zarah naik ke permukaan; lapisan buih dikikis, pekat dan ditapis untuk mendapatkan pekat akhir.
Tiga syarat asas mesti dipenuhi:
- Mineral berharga mesti dibebaskan daripada gangue, yang berasal dari pengisaran yang betul.
- Permukaan sasaran mestilah hidrofobik selektif, yang berasal dari kimia pengumpul.
- Sel mesti menghasilkan gelembung kecil dan stabil, yang berasal dari pendesak dan buih.
Keadaan ini juga menjelaskan mengapa pengapungan digunakan pada banyak bahan: apabila perbezaan hidrofobisiti terpilih boleh dibuat, proses pengapungan boleh direka bentuk di sekelilingnya. Untuk melihat lebih dekat pada operasi litar, lihat prinsip utama peralatan pengapungan dalam beneficiation .
Kegunaan Utama Pengapungan dalam Industri
Penggunaan pengapungan yang paling ketara adalah dalam perlombongan logam, tetapi teknologi ini juga tertanam dalam pemprosesan kimia, kitar semula dan rawatan alam sekitar. Jadual di bawah meringkaskan suapan dan objektif biasa.
| Medan permohonan | Suapan atau bahan biasa | Objektif utama |
|---|---|---|
| Pengapungan bijih sulfida | Kuprum, plumbum, zink, nikel, bijih molibdenum | Menghasilkan pekat sulfida untuk peleburan |
| Pengapungan logam berharga | Bijih emas, bijih perak | Dapatkan emas bebas halus dan sulfida yang mengandungi emas |
| Pengapungan terbalik bijih besi | Hematit, bijih magnetit | Menurunkan kandungan silika dan meningkatkan gred besi |
| Pengapungan mineral perindustrian | Batu fosfat, fluorit, grafit | Naik taraf mineral untuk penggunaan baja dan kimia |
| Pengapungan potash | Sylvinite, air garam tasik garam | Asingkan kalium klorida daripada natrium klorida |
| Kitar semula dan pemulihan | Kertas buangan, plastik bercampur, tanah tercemar | Keluarkan dakwat, susun plastik, pulihkan logam berat |
| Rawatan air | Efluen industri, air sisa berminyak | Keluarkan pepejal terampai, minyak dan gris |
Benefisiasi bijih logam
Bahagian terbesar kapasiti pengapungan dipasang dalam penumpu logam asas. Bijih sulfida bertindak balas dengan baik kepada pengumpul xanthate, itulah sebabnya loji tembaga, zink, plumbum dan nikel hampir selalu menggunakan litar pengapungan selepas mengisar. Pengapungan juga mendapatkan semula molibdenum dan perak apabila ia berlaku dengan sulfida tembaga, dan ia digunakan untuk mendapatkan emas daripada bijih piritik sebelum larut lesap sianida.
Hidrometalurgi dan pemprosesan tasik garam
Dalam loji hidrometalurgi, pengapungan digunakan untuk memulihkan nilai logam daripada sanga, matte dan sisa. Sanga peleburan tembaga, misalnya, dikisar dan diapungkan untuk mengembalikan sisa tembaga ke peleburan. Dalam kimia tasik garam, pengapungan adalah langkah standard dalam pengeluaran potash, membantu menghilangkan halit dan tanah liat daripada kalium klorida.
Kitar semula, pemulihan dan rawatan air
Prinsip kimia permukaan yang sama juga menyelesaikan masalah alam sekitar. Pengapungan menyahdakwat kertas kitar semula, mengasingkan plastik dengan kelakuan pembasahan yang berbeza, dan mengeluarkan zarah-zarah yang mengandungi logam berat daripada tanah yang tercemar dan sedimen yang dikorek. Dalam rawatan air sisa, pengapungan udara terlarut mengangkat minyak, gris dan pepejal terampai ringan daripada efluen industri. Aplikasi ini berkembang apabila tekanan untuk memulihkan bahan daripada sumber sekunder meningkat.
Bagaimana Litar Pengapungan Disusun
Litar pengapungan ialah urutan mesin dan langkah proses, bukan satu tangki. Susunan bergantung pada jenis bijih dan spesifikasi produk akhir, tetapi beberapa peringkat sentiasa ada.
- Menghancurkan dan mengisar membebaskan mineral berharga daripada gangue.
- Pengkondisian mencampurkan pulpa dengan pengumpul, pembuih dan pengubah pH.
- Pengapungan yang lebih kasar mengumpul pekat pertama daripada pulpa makanan.
- Pengapungan scavenger merawat tailing yang lebih kasar untuk memulihkan nilai yang tinggal.
- Pengapungan yang lebih bersih mengapungkan semula pekat yang lebih kasar untuk meningkatkan gred.
- Pengikatan semula membuka zarah terkunci dan mengembalikannya ke litar.
- Penyahairan mengeluarkan air daripada pekat untuk pengangkutan atau pemprosesan selanjutnya.
Dalam penumpu tembaga biasa, bijih dikisar ke saiz di mana 70 hingga 80 peratus melepasi 74 mikron sebelum ia memasuki tebing yang lebih kasar. Dalam loji pirit yang mengandungi emas, litar yang sama boleh digunakan untuk menghasilkan pekat sulfida pukal, yang kemudiannya dikisar semula untuk mendedahkan emas untuk larut lesap sianida. Langkah-langkah proses kelihatan serupa, tetapi skema reagen dan masa kediaman agak berbeza.
Jenis Peralatan dan Mesin Pengapungan
Peralatan pengapungan terdiri daripada sel makmal kecil hingga ke tangki industri dengan volum melebihi 300 meter padu. Klasifikasi asas adalah mengikut kaedah bekalan udara: mesin pengudaraan sendiri mekanikal dan mesin inflasi udara.
Mesin pengudaraan sendiri
Mesin seperti mesin pengapungan jenis BF dikelaskan sebagai pengudaraan sendiri kerana pendesak menarik udara ke dalam pulpa semasa ia berputar. Sel-sel ini adalah biasa dalam tumbuhan sederhana dan kecil, terutamanya di mana sistem udara termampat yang berasingan tidak tersedia.
Mesin Pengapungan BF Pengudaraan Sendiri untuk Tumbuhan Kecil dan Sederhana Sel pengacau mekanikal yang menarik udara secara semula jadi dengan pendesak dua kon tertutup, sesuai untuk tapak tanpa udara termampat. Ia menggabungkan sedutan dan pengapungan untuk memudahkan persediaan litar. Lihat Produk → Mesin inflasi udara
Sel-sel inflasi udara seperti jenis XCF dan KYF menggunakan bekalan udara luaran, memberikan kawalan bebas terhadap pengudaraan dan pergolakan. Jenis XCF dan KYF sering digabungkan dalam satu bank: satu sel XCF di kepala bank bertindak sebagai tangki sedutan, manakala selebihnya adalah sel inflasi udara. Ini menghilangkan keperluan untuk pam buburan antara peringkat pengapungan.
Gabungan Mesin Pengapungan Inflasi Udara XCF/KYF Menggunakan bekalan udara luaran untuk kawalan pengudaraan bebas, dan memasangkan sel sedutan XCF dengan sel aliran terus KYF untuk menghapuskan pam buburan antara peringkat. Sesuai untuk litar sederhana dan besar. Lihat Produk → Mesin pengapungan besar
Sel pengapungan yang besar telah mengubah ekonomi pemprosesan bijih gred rendah. Satu sel besar boleh menggantikan beberapa yang lebih kecil, mengurangkan penggunaan tenaga, ruang lantai dan kerja penyelenggaraan. Keperluan utama ialah sistem penyebaran udara yang stabil dan reka bentuk pelepasan buih yang berfungsi pada kedalaman.
Pendesak, kedalaman tangki, reka bentuk kon buih dan injap kawalan udara mesti sepadan dengan ketumpatan pulpa dan taburan saiz zarah suapan.
Reagen Pengapungan Digunakan dalam Litar Komersial
Kimia reagen mengubah permukaan mineral supaya proses pengapungan dapat membezakan antara zarah yang kelihatan serupa dengan pemisahan graviti. Jadual di bawah menyenaraikan tiga jenis reagen utama.
| Kelas reagen | Fungsi utama | Contoh industri |
|---|---|---|
| Pengumpul | Menjerap ke mineral sasaran dan menjadikannya hidrofobik | Xanthates, dithiophosphates, asid lemak |
| Frothers | Menstabilkan buih dan membentuk lapisan buih pada permukaan pulpa | MIBC, minyak pain, eter poliglikol |
| Pengawal selia | Tekan gangue, aktifkan mineral, atau kawal pH pulpa | Kapur, abu soda, natrium silikat, kuprum sulfat |
Skim reagen praktikal untuk bijih kuprum-zink bermula dengan kapur untuk menekan pirit, kemudian pengumpul kuprum untuk mengapungkan kalkopirit manakala zink ditahan. Selepas penyingkiran kuprum, sulfat kuprum ditambah untuk mengaktifkan sphalerit, dan pengumpul didos sekali lagi untuk mengapungkan zink. Kitaran yang sama diulang dalam peringkat yang lebih bersih pada ketumpatan pulpa yang lebih rendah dan dengan pembuih yang lebih lembut.
Faktor Yang Mempengaruhi Pemulihan Pengapungan
Banyak pembolehubah menentukan sama ada loji pengapungan mencapai sasaran pemulihannya. Operator biasanya memantau enam ini.
- Saiz zarah: zarah kasar adalah berat dan terlepas daripada buih; zarah yang sangat halus terlepas permukaan gelembung. Julat saiz pertengahan memberikan pemulihan terbaik.
- Ketumpatan pulpa: pulpa terlalu tebal mengurangkan kualiti buih; pulpa yang terlalu nipis meningkatkan penggunaan air dan tenaga.
- Dos reagen: nilai daun terkurang dos dalam tailing; dos berlebihan merendahkan gred pekat.
- Kadar pengudaraan: melaraskan kawasan permukaan gelembung; kadar udara yang terlalu tinggi boleh meruntuhkan buih.
- pH dan potensi pulpa: pengapungan sulfida standard berjalan dalam pulpa beralkali untuk melindungi filem pengumpul dan menekan mineral besi.
- Masa tinggal: jika pulpa meninggalkan sel terlalu cepat, mineral terapung perlahan hilang; jika ia kekal terlalu lama, gangue dibawa ke dalam pekat.
Carta di bawah menunjukkan hubungan tipikal antara saiz zarah dan pemulihan pengapungan untuk bijih sulfida.
Pemulihan pengapungan biasa berbanding saiz zarah
Nilai yang tepat berbeza antara bijih, tetapi bentuk lengkung adalah konsisten dalam tumbuhan logam asas. Jika penurunan pemulihan adalah pada bahagian kasar, kilang biasanya meningkatkan dos pengumpul atau kedalaman buih. Jika titisan berada di bahagian yang halus, tumbuhan mungkin memerlukan flokulan, pengumpul yang lebih kuat atau reka bentuk sel yang berbeza.
Memilih Peralatan Pengapungan untuk Projek Sebenar
Memilih mesin pengapungan yang betul untuk loji baharu atau naik taraf adalah proses berperingkat. Tan suapan yang dirancang mentakrifkan jumlah isipadu sel. Mineralogi bijih mentakrifkan skema reagen dan bilangan peringkat pembersihan. Saiz zarah suapan dan gred pekat yang diperlukan menentukan jenis dan kedalaman sel.
Satu contoh yang relevan ialah projek pembaharuan teknikal pengapungan pada operasi zink 3,000 t/d Industri Zink Yunnan Jinding. Dalam loji itu, sel yang sedia ada tidak dapat memulihkan sphalerit halus yang mencukupi, dan penyelesaiannya adalah untuk menukar konfigurasi mesin dan bukannya membina semula bahagian pengisaran. Garis besar projek ini menerangkan bagaimana susunan pengapungan baharu meningkatkan pemulihan sambil mengekalkan gred pekat dalam keperluan pelebur. Dalam loji tembaga dan peleburan tan tinggi, jenis analisis yang sama biasanya membawa kepada mesin pengapungan yang besar, yang mengurangkan kiraan sel dan penggunaan tenaga.
Mesin Pengapungan Berkapasiti Besar untuk Loji Bertonan Tinggi Direkayasa untuk mengendalikan suapan bijih yang besar dan meningkatkan pemulihan sambil memotong tenaga dan ruang lantai. Ditawarkan dalam saiz sehingga 200m³, sel ini sesuai dengan operasi kuprum, fosfat dan bijih refraktori. Lihat Produk → Bagi tumbuhan yang memproses batuan fosfat, potash atau bijih refraktori, logik pemilihan yang sama digunakan, tetapi beban buih dan kestabilan reagen menjadi lebih penting. Mesin mesti memegang buih cukup lama untuk peringkat pembersihan melakukan kerja mereka, dan bentuk sel mesti mengendalikan kelikatan yang lebih tinggi bagi sesetengah pulpa mineral.
Soalan Lazim Mengenai Pengapungan
Apakah pengapungan buih digunakan dalam perlombongan?
Pengapungan buih digunakan untuk memisahkan mineral berharga daripada gangue selepas dikisar. Ia digunakan terutamanya untuk bijih sulfida tembaga, zink, plumbum dan nikel, tetapi juga untuk emas, molibdenum, fosfat, fluorit dan potash.
Bolehkah pengapungan digunakan untuk bahan bukan mineral?
ya. Prinsip yang sama digunakan untuk menyahdakwat kertas kitar semula, mengasingkan plastik bercampur, dan mengeluarkan zarah-zarah yang mengandungi logam berat daripada tanah yang tercemar. Dalam rawatan air, pengapungan udara terlarut digunakan untuk mengeluarkan minyak, gris dan pepejal terampai.
Apakah perbezaan antara pengapungan dan pemendapan?
Sedimentasi memisahkan zarah mengikut ketumpatan dan membolehkan bahan mengendap di bawah graviti. Pengapungan dipisahkan oleh hidrofobisiti permukaan dan membawa zarah ke atas dengan gelembung udara. Oleh itu pengapungan boleh memisahkan zarah yang mempunyai ketumpatan yang hampir sama tetapi kimia permukaan yang berbeza.
Apakah sebenarnya yang dilakukan oleh mesin pengapungan?
Mesin pengapungan mencampurkan pulpa, menyebarkan udara ke dalam buih-buih kecil, dan memastikan lapisan buih cukup stabil untuk pengumpulan. Mekanisme pendesak dan geometri tangki menentukan julat saiz zarah yang boleh dikendalikan oleh mesin dengan cekap.
Mengapa saiz zarah sangat penting dalam pengapungan?
Zarah kasar terlalu berat untuk buih, dan zarah halus tidak cukup kerap berlanggar dengan buih. Setiap bijih mempunyai julat saiz optimum di mana pemulihan adalah tertinggi; bergerak di luar julat itu merendahkan pemulihan walaupun resipi reagen adalah betul.
