Flutuaçãoem Beneficiamento
A flotação maximiza o valor dos minérios, separando habilmente minerais valiosos dos minerais de ganga no processamento mineral, por meio das diferenças físicas e químicas. Seja lidando com metais não ferrosos, metais ferrosos ou minerais não metálicos, a flotação desempenha um papel fundamental no fornecimento de matérias-primas de alta qualidade.
1. Métodos de Flotação
(1) Flotação Direta
A flotação direta consiste na filtragem de minerais valiosos de uma lama, permitindo que eles adiram a bolhas de ar e flutuem até a superfície, enquanto os minerais de ganga permanecem na lama. Este método é crítico no beneficiamento de metais não ferrosos. Por exemplo, o processamento de minério chega à etapa de flotação após passar por britagem e moagem no processamento de minério de cobre, no qual coletores aniônicos específicos são introduzidos para alterar a hidrofobicidade e deixá-los adsorver na superfície dos minerais de cobre. Em seguida, partículas hidrofóbicas de cobre se ligam às bolhas de ar e sobem, formando uma camada de espuma rica em cobre. Essa espuma é coletada na concentração preliminar de minerais de cobre, que serve como matéria-prima de alta qualidade para posterior refino.
(2) Flotação Reversa
A flotação reversa envolve a flutuação dos minerais de ganga enquanto os minerais valiosos permanecem na lama. Por exemplo, no processamento de minério de ferro com impurezas de quartzo, coletores aniônicos ou catiônicos são usados para alterar o ambiente químico da lama. Isso transforma a natureza hidrofílica do quartzo em hidrofóbica, permitindo que ele se fixe às bolhas de ar e flutue.
(3) Flutuação preferencial
Quando os minérios contêm dois ou mais componentes valiosos, a flotação preferencial os separa sequencialmente com base em fatores como atividade mineral e valor econômico. Esse processo de flotação passo a passo garante que cada mineral valioso seja recuperado com alta pureza e altas taxas de recuperação, maximizando a utilização dos recursos.
(4) Flotação a granel
A flotação a granel trata múltiplos minerais valiosos como um todo, flotando-os juntos para obter um concentrado misto, seguido pela separação subsequente. Por exemplo, no beneficiamento de minério de cobre-níquel, onde os minerais de cobre e níquel estão intimamente associados, a flotação a granel usando reagentes como xantatos ou tióis permite a flotação simultânea de minerais de cobre e níquel sulfetados, formando um concentrado misto. Processos complexos de separação subsequentes, como o uso de reagentes de cal e cianeto, isolam concentrados de cobre e níquel de alta pureza. Essa abordagem de "coletar primeiro, separar depois" minimiza a perda de minerais valiosos nos estágios iniciais e melhora significativamente as taxas gerais de recuperação de minérios complexos.
2. Processos de Flotação: Uma Precisão Passo a Passo
(1) Processo de flotação em estágio: refinamento incremental
Na flotação, a flotação em estágios orienta o processamento de minérios complexos dividindo o processo de flotação em vários estágios.
Por exemplo, em um processo de flotação em dois estágios, o minério passa por uma moagem grosseira, liberando parcialmente minerais valiosos. O primeiro estágio de flotação recupera esses minerais liberados como concentrados preliminares. As partículas não liberadas restantes passam por um segundo estágio de moagem para posterior redução de tamanho, seguido por um segundo estágio de flotação. Isso garante que os minerais valiosos restantes sejam completamente separados e combinados com os concentrados do primeiro estágio. Este método evita a moagem excessiva no estágio inicial, reduz o desperdício de recursos e melhora a precisão da flotação.
Para minérios mais complexos, como aqueles que contêm múltiplos metais raros com estruturas cristalinas fortemente unidas, pode ser utilizado um processo de flotação em três estágios. A alternância entre as etapas de moagem e flotação permite uma triagem meticulosa e garante que cada mineral valioso seja extraído com a máxima pureza e taxa de recuperação, estabelecendo uma base sólida para o processamento posterior.
3. Fatores-chave na flotação
(1) Valor de pH: O equilíbrio sutil da acidez da pasta
O valor do pH da suspensão desempenha um papel fundamental na flotação, influenciando profundamente as propriedades da superfície do mineral e o desempenho dos reagentes. Quando o pH está acima do ponto isoelétrico de um mineral, a superfície fica carregada negativamente; abaixo dele, a superfície fica carregada positivamente. Essas mudanças na carga da superfície determinam as interações de adsorção entre minerais e reagentes, de forma semelhante à atração ou repulsão de ímãs.
Por exemplo, em condições ácidas, os minerais de sulfeto se beneficiam de uma atividade coletora aprimorada, facilitando a captura dos minerais de sulfeto alvo. Por outro lado, condições alcalinas facilitam a flotação de minerais de óxido, modificando suas propriedades de superfície para aumentar a afinidade com os reagentes.
Diferentes minerais requerem níveis de pH específicos para flotação, exigindo controle preciso. Por exemplo, na flotação de misturas de quartzo e calcita, o quartzo pode ser flotado preferencialmente ajustando o pH da lama para 2-3 e utilizando coletores à base de amina. Por outro lado, a flotação de calcita é favorecida em condições alcalinas com coletores à base de ácidos graxos. Esse ajuste preciso do pH é fundamental para alcançar uma separação eficiente dos minerais.
(2) Regime de reagentes
O regime de reagentes rege o processo de flotação, abrangendo a seleção, dosagem, preparação e adição de reagentes. Os reagentes adsorvem seletivamente nas superfícies minerais alvo, alterando sua hidrofobicidade.
Espumantes estabilizam bolhas na pasta e facilitam a flutuação de partículas hidrofóbicas. Espumantes comuns incluem óleo de pinho e óleo de cresol, que formam bolhas estáveis e de bom tamanho para a fixação de partículas.
Os modificadores ativam ou inibem as propriedades da superfície mineral e ajustam as condições químicas ou eletroquímicas da pasta.
A dosagem de reagentes exige precisão — quantidades insuficientes reduzem a hidrofobicidade, diminuindo as taxas de recuperação, enquanto quantidades excessivas desperdiçam reagentes, aumentam os custos e comprometem a qualidade do concentrado. Dispositivos inteligentes comomedidor de concentração onlinepode realizar o controle preciso das dosagens de reagentes.
O momento e o método de adição dos reagentes também são cruciais. Ajustadores, depressores e alguns coletores são frequentemente adicionados durante a moagem para preparar o ambiente químico da polpa com antecedência. Coletores e espumantes são normalmente adicionados no primeiro tanque de flotação para maximizar sua eficácia em momentos críticos.
(3) Taxa de aeração
A taxa de aeração cria condições ideais para a fixação de bolhas minerais, tornando-se um fator indispensável na flotação. A aeração insuficiente resulta em poucas bolhas, reduzindo as oportunidades de colisão e fixação, prejudicando assim o desempenho da flotação. A aeração excessiva leva a turbulência excessiva, causando a ruptura das bolhas e o desalojamento das partículas aderidas, reduzindo a eficiência.
Engenheiros empregam métodos como coleta de gás ou medição de fluxo de ar por anemômetro para ajustar as taxas de aeração. Para partículas grossas, aumentar a aeração para gerar bolhas maiores melhora a eficiência da flotação. Para partículas finas ou facilmente flutuantes, ajustes cuidadosos garantem uma flotação estável e eficaz.
(4) Tempo de flutuação
O tempo de flotação é um equilíbrio delicado entre o teor do concentrado e a taxa de recuperação, exigindo calibração precisa. Nos estágios iniciais, minerais valiosos se ligam rapidamente às bolhas, resultando em altas taxas de recuperação e teores de concentrado.
Com o tempo, à medida que minerais mais valiosos são flotados, os minerais de ganga também podem aumentar, diluindo a pureza do concentrado. Para minérios simples com minerais de granulação mais grossa e facilmente flotados, tempos de flotação mais curtos são suficientes, garantindo altas taxas de recuperação sem comprometer o teor do concentrado. Para minérios complexos ou refratários, tempos de flotação mais longos são necessários para permitir que os minerais de granulação fina tenham tempo de interação suficiente com reagentes e bolhas. O ajuste dinâmico do tempo de flotação é uma característica marcante da tecnologia de flotação precisa e eficiente.
Horário da publicação: 22/01/2025
