Kuinka paljon tiedät kelluntatietämyksestä?

01 KäsiteVaahdotus

Vaahdotus, joka tunnetaan myös nimellä vaahdotusmineraalien käsittely, on mineraalien erotustekniikka, jossa arvokkaat mineraalit erotetaan sivumineraaleista kaasu-neste-kiinteä-rajapinnoilla hyödyntämällä malmien sisältämien eri mineraalien pintaominaisuuksien eroja. Sitä kutsutaan myös "rajapintaerotukseksi". Kaikki teknologiset prosessit, joissa mineraalihiukkaset erotetaan suoraan tai epäsuorasti faasirajapintojen perusteella erilaisten mineraalihiukkasten erilaisten rajapintaominaisuuksien perusteella, kuuluvat vaahdotuksen määritelmän piiriin.

Mineraalien pintaominaisuuksilla tarkoitetaan mineraalihiukkasten pinnan fysikaalisia, kemiallisia ja muita ominaisuuksia, kuten pinnan kostuvuutta, pinnan sähköisiä ominaisuuksia sekä pinta-atomien kemiallisten sidosten tyyppiä, kylläisyyttä ja aktiivisuutta. Eri mineraalihiukkasten pintaominaisuuksissa on eroja. Tällaiset ominaisuuserot mahdollistavat mineraalien erottamisen ja rikastamisen faasirajapintojen avulla, minkä vuoksi vaahdotusprosessissa käytetään kaasu-, neste- ja kiinteän aineen kolmifaasirajapintoja.

Keinotekoinen muokkaaminen voi muuttaa mineraalien pintaominaisuuksia laajentaen arvokkaiden mineraalihiukkasten ja sivumineraalihiukkasten välistä pintaominaisuuseroa, mikä helpottaa erottelua. Vaahdotusmenetelmissävaahdotusreagenssitkäytetään yleisesti mineraalien pintaominaisuuksien keinotekoiseen muokkaamiseen, eri mineraalien välisten ominaisuuserojen laajentamiseen, mineraalien pinnan hydrofobisuuden lisäämiseen tai vähentämiseen, mineraalien vaahdotuskyvyn säätelyyn ja hallintaan ja lopulta parempien erotustulosten saavuttamiseen. Näin ollen vaahdotusteknologian soveltaminen ja kehittäminen ovat läheisesti sidoksissa vaahdotusreagensseihin.

Toisin kuin mineraalien fysikaalisia parametreja, kuten tiheyttä ja magneettista suskeptibiliteettia, joita on vaikea säätää, lähes kaikkia mineraalihiukkasten pintaominaisuuksia voidaan keinotekoisesti muokata luomaan kohdennettuja pintaominaisuuseroja mineraalien välille erotusvaatimuksia varten. Tästä syystä vaahdotuksella on laaja käyttöalue mineraalien rikastuksessa, ja sitä kutsutaan universaaliksi mineraalien käsittelymenetelmäksi; se erottuu laajimmin käytettynä ja tehokkaimpana erotustekniikkana erityisesti hienojen ja erittäin hienojen rakeisten materiaalien kohdalla.

02 Vaahdotusmenetelmän sovellukset

Mineraalien rikastus on tuotantooperaatio, jolla valmistetaan raaka-aineita metallien sulatukseen ja kemianteollisuuteen, ja vaahdotus on kehittynyt yhdeksi tärkeimmistä mineraalien rikastustekniikoista. Käytännössä kaikenlaiset mineraalivarat voidaan erottaa vaahdottamalla.

Tällä hetkellä vaahdotusta käytetään laajalti rauta- ja mangaanipitoisten rautamalmien, kuten hematiitin, sideriitin ja ilmeniitin, rikastukseen; jalometallimalmien, jotka sisältävät pääasiassa kultaa ja hopeaa; ei-rautametallimalmien, kuten kuparin, lyijyn, sinkin, koboltin, nikkelin, molybdeenin ja antimonin, rikastukseen. Tämä kattaa sulfidimineraalit, kuten galena, sfaleriitti, kalkopyriitti, kalkosiitti ja molybdeniitti, pentlandiitin, sekä oksidimineraalit, kuten malakiitti, serussiitti, hemimorfiitti, kassiteriitti ja volframiitti. Sitä käytetään myös ei-metallisten suolamineraalien, kuten fluoriitin, apatiitti ja bariitin, liukoisten suolamineraalien, kuten sylviitin ja vuorisuolan, sekä ei-metallisten ja silikaattimineraalien, kuten kivihiilen, grafiitin, rikin, timantin, kvartsin, kiilteen, maasälvän ja berylin sekä spodumeenin, erotteluun.

Mineraalien jalostusteollisuudessa on kertynyt runsaasti käytännön kokemusta, ja siihen liittyvät teknologiat kehittyvät jatkuvasti vaahdotuksen avulla. Aiemmin kaupallisesti arvottomina pidettyjä heikkolaatuisia ja rakenteellisesti monimutkaisia ​​mineraaleja voidaan nyt ottaa talteen ja käyttää uudelleen toissijaisina resursseina vaahdotuksen avulla.

Mineraalivarojen vähitellen vähentyessä arvokkaat mineraalit jakautuvat malmien sisällä hienompiin ja monimutkaisempiin muotoihin, mikä johtaa erotteluvaikeuksien kasvuun. Samaan aikaan teollisuudenalat, kuten metallurgisten materiaalien ja kemiantekniikan teollisuus, asettavat yhä tiukempia vaatimuksia jalostuksen raaka-aineena käytettävien eroteltujen mineraalikonsentraattien laadulle ja tarkkuudelle tuotantokustannusten leikkaamiseksi.

Vaahdotusmenetelmällä on sekä parannettava rikasteen laatua että ratkaistava hienojakoisten mineraalien erotteluon liittyviä vaikeuksia. Siksi sillä on merkittäviä etuja vaihtoehtoisiin erotustekniikoihin verrattuna, ja siitä on tullut laajimmin käytetty ja lupaavin saatavilla oleva mineraalien käsittelymenetelmä. Alun perin vain sulfidimineraalien erotteluun käytettyä vaahdotusta on vähitellen laajennettu koskemaan oksidimineraaleja ja ei-metallisia mineraaleja, ja nykyään vaahdotuksen avulla käsitellään maailmanlaajuisesti miljardeja tonneja mineraaleja vuosittain.

Viime vuosikymmeninä vaahdotusteknologia on rikkonut mineraalien käsittelytekniikan rajoja ja löytänyt laajempia sovelluksia ympäristönsuojelun, metallurgian, paperinvalmistuksen, maatalouden, kemiantekniikan, elintarviketuotannon, materiaalitieteen, lääketeollisuuden ja biotekniikan aloilla.

Tyypillisiä teollisia sovelluksia ovat arvokkaiden ainesosien talteenotto välituotteista, haihtuvista aineista ja kuonista pyrometallurgiassa vaahdottamalla; hyödyllisten komponenttien uuttaminen hydrometallurgian liuotusjäännöksistä ja sementointisakoista; jätepaperin siistaus ja kuidun talteenotto sellunvalmistusjäteliemestä kemianteollisuudessa; sekä ympäristötekniikan käytännöt, kuten raskaan raakaöljyn uuttaminen joenpohjan hiekasta, hienojen kiinteiden epäpuhtauksien, kolloidien, bakteerien ja metallien jälkiepäpuhtauksien poistaminen jätevedestä.

Vaahdotusprosessien jatkuvien parannusten ja innovatiivisten, tehokkaiden vaahdotusreagenssien ja -laitteiden ilmestymisen myötä vaahdotuksen soveltaminen laajenee yhä useammilla teollisuudenaloilla. Vaahdotusmenetelmien toteutuksessa on kuitenkin myös haittoja: magneettiseen erotukseen ja painovoimaerotukseen verrattuna vaahdotus kuluttaa enemmän kemiallisia reagensseja ja tuo mukanaan korkeammat tuotantokustannukset; se asettaa tiukat rajoitukset syöttöpartikkelikoolle; lukuisat muuttujat vaikuttavat vaahdotuksen suorituskykyyn ja nostavat prosessinohjausstandardeja; vaahdotusreagenssien jäännöksiä sisältävä jätevesi aiheuttaa myös ympäristöriskejä.

03 Vaahdotustekniikan tutkimussisältö

Vaahdotusprosessiin liittyy kiinteiden mineraalihiukkasten ja erotusväliaineiden (vesi ja kaasu) välisiä vuorovaikutuksia. Ydintutkimusaiheita ovat vaahdotuksen perusperiaatteet, vaahdotusreagenssit, vaahdotuslaitteet ja vaahdotusprosessit.

Vaahdotusreagenssien perustutkimukset keskittyvät mineraalien kelluvuuteen ja rajapintaominaisuuksiin erotuksen aikana, mukaan lukien rajapintaominaisuuksien, faasien välisten vuorovaikutusten ja ilmakuplien mineralisaatiomekanismin tutkimus. Vaahdotusreagenssien tutkimus keskittyy reagenssien luokitteluun, molekyylirakenteeseen, fysikaalis-kemiallisiin ominaisuuksiin, toiminnallisiin mekanismeihin, valmistustekniikoihin ja kenttäsovellusprotokolliin. Vaahdotuskoneiden tutkimukset kattavat laitteiden kokoonpanon, toimintaperiaatteet ja sovellettavat skenaariot. Vaahdotusprosessitutkimus kattaa prosessipiirin asettelun, teknologisten parametrien vaikutuksen ja säätelyn sekä reagenssien lisäysjärjestelmät, ja sitä täydentää käytännön sovellustutkimus eri malmityypeille.

Vaahdotustutkimuksen teoreettinen viitekehys kattaa useita tieteenaloja, kuten prosessimineralogian, orgaanisen kemian, epäorgaanisen kemian, fysikaalisen kemian (rajapintakemian ja kolloidikemian), virtausmekaniikan, konetekniikan, automaattisen havaitsemisteknologian ja teknis-taloudellisen analyysin.