người thu gom tuyển nổi

Bối cảnh ngành

Ngành khai thác và chế biến khoáng sản toàn cầu phải đối mặt với thách thức dai dẳng và ngày càng leo thang: khai thác kinh tế các khoáng sản có giá trị từ quặng ngày càng phức tạp và cấp độ thấp hơn. Khi tiền gửi cấp cao cạn kiệt, người vận hành phải xử lý số lượng lớn đá để thu hồi từng phút, thường được phổ biến một cách tinh tế, hạt khoáng sản. Công nghệ cốt lõi cho phép phân tách này là tuyển nổi bọt, một quá trình quan trọng để cô đặc kim loại cơ bản (như đồng, chỉ huy, kẽm), Kim loại quý (như vàng và bạc), và khoáng sản công nghiệp (như kali và phốt phát). Trọng tâm của quá trình này là bộ thu tuyển nổi, một loại hóa chất đặc biệt đóng vai trò nền tảng cho hiệu quả phân tách và khả năng kinh tế tổng thể của hoạt động khai thác mỏ.

Thách thức chính trong quá trình tuyển nổi là đạt được tính kỵ nước có chọn lọc - làm cho các hạt khoáng chất mong muốn không thấm nước trong khi để lại vật liệu gangue ưa nước không mong muốn.. Người thu gom không hiệu quả dẫn đến khả năng phục hồi kém (khoáng sản có giá trị bị mất do chất thải) hoặc cấp thấp (hàm lượng tạp chất cao trong chất cô đặc), cả hai đều có hậu quả nghiêm trọng về tài chính và môi trường. Hơn nữa, các quy định môi trường chặt chẽ hơn đang thúc đẩy nhu cầu về các loại thuốc thử có khả năng phân hủy sinh học tốt hơn và ít độc hại hơn. Nhiệm vụ của ngành để đạt được hiệu quả cao hơn, chi phí thấp hơn, và tính bền vững được cải thiện tạo ra nhu cầu liên tục về các hóa chất thu tuyển tuyển nổi tiên tiến.

Sản phẩm/Công nghệ cốt lõi: Điều gì tạo nên một bộ thu tuyển nổi hiện đại?

Bộ thu tuyển nổi là một thuốc thử hóa học hữu cơ được thiết kế để hấp phụ có chọn lọc trên bề mặt của các hạt khoáng chất cụ thể trong dung dịch bùn. Sự hấp phụ này làm thay đổi tính chất bề mặt của hạt từ ưa nước sang kỵ nước., cho phép nó gắn vào bọt khí được đưa vào tế bào tuyển nổi. Bong bóng nổi lên, tạo thành bọt chứa đầy khoáng chất được tách ra dưới dạng cô đặc, trong khi các hạt gangue ưa nước vẫn lơ lửng trong bùn và được thải ra dưới dạng chất thải.

Cấu trúc của các phân tử này được thiết kế chính xác để đảm bảo tính chọn lọc và hiệu suất:

• Nhóm đầu cực: Phần phân tử này được thiết kế để liên kết hóa học hoặc tương tác tĩnh điện với các ion kim loại cụ thể trên bề mặt khoáng chất mục tiêu. Các nhóm đứng đầu chung bao gồm:
  • Thiol (Xanthate, Dithiophosphate): Công cụ tuyển nổi khoáng sản sunfua (VÍ DỤ., Củ, Pb, Zn).
  • Carboxylat (Axit béo): Dùng cho khoáng sản oxit (VÍ DỤ., hematit) và khoáng chất muối (VÍ DỤ., Fluorit, scheelite).
  • amin: Bộ thu cation dùng cho khoáng silicat (VÍ DỤ., thạch anh) và quặng sắt thông qua tuyển nổi ngược.
• Đuôi hydrocarbon không phân cực: Phần kỵ nước này của phân tử nhô ra khỏi bề mặt khoáng chất, cung cấp đặc tính chống thấm nước cần thiết cho việc gắn bong bóng.

Sự đổi mới trong công nghệ thu gom tập trung vào một số lĩnh vực chính:

1. Hệ thống thu gom hỗn hợp: Sử dụng tác dụng hiệp đồng giữa các bộ thu thập khác nhau để nâng cao cả khả năng thu hồi và độ chọn lọc vượt xa những gì có thể thực hiện được với một thuốc thử duy nhất.
2. Bộ sưu tập được sửa đổi về mặt cấu trúc: Thiết kế các phân tử có chuỗi phân nhánh hoặc nhóm chức năng cụ thể để cải thiện cường độ hấp phụ, sự ổn định của bọt, và khả năng chịu đựng sự thay đổi trong thành phần quặng.
3. Hiệu suất môi trường: Phát triển các chất thu gom có ​​nguồn gốc từ các nguồn tài nguyên tái tạo có khả năng phân hủy sinh học cao hơn và độc tính sinh thái thấp hơn.
4. Hóa học tính toán: Sử dụng phần mềm mô hình hóa phân tử để thiết kế các phân tử thu thập mới trong silico trước khi tổng hợp, tăng tốc đáng kể R&Chu kỳ D.

Chợ & Ứng dụng

Bộ thu gom tuyển nổi là không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp khai thác mỏ. Ứng dụng của chúng quyết định sự thành công về mặt kinh tế của hầu hết các hoạt động kim loại cơ bản và nhiều dự án khoáng sản công nghiệp.

Ngành công nghiệp / Khoáng sản	Loại bộ sưu tập	Lợi ích chính / Ứng dụng
Quặng đồng-Molypden	Xanthate, Dithiophosphate	Thu hồi đồng sunfua sơ cấp từ chalcopyrit và các sunfua mang đồng khác.
Quặng sunfua chì-kẽm	Xanthate chọn lọc, Mercaptan	Tuyển nổi tuần tự để tách galena (PbS) từ sphalerit (ZnS).
chế biến quặng sắt	Axit béo, amin	Tuyển nổi ngược trong đó gangue silica được tách ra khỏi tinh quặng oxit sắt.
bồ tạt (KCl)	amin	Tách sylvit (KCl) từ halit (NaCl).
đá photphat	Axit béo	Làm nổi apatit khỏi các khoáng chất gangue silic và cacbonat.

Những lợi ích hữu hình được nhận ra nhờ hoạt động sử dụng bộ thu gom nâng cao bao gồm:

• Tỷ lệ phục hồi tăng: Thậm chí một 1% Sự gia tăng thu hồi đồng có thể mang lại doanh thu bổ sung hàng triệu đô la hàng năm cho một mỏ quy mô lớn.
• Lớp cô đặc cao hơn: Sản xuất chất cô đặc sạch hơn giúp giảm hình phạt nấu chảy và chi phí vận chuyển.
• Giảm liều lượng & trị giá: Người thu gom hiệu quả hơn có thể đạt được kết quả tốt hơn với liều lượng thấp hơn, giảm chi phí thuốc thử tổng thể.
• Cải thiện tính chọn lọc: Giảm thiểu báo cáo sai về gangue để tập trung giúp đơn giản hóa quá trình xử lý tiếp theo.
• Tính linh hoạt trong vận hành: Các hóa chất thu gom mạnh mẽ có thể xử lý các biến thể trong nguyên liệu quặng mà không gây ra những xáo trộn đáng kể trong quy trình.

Triển vọng tương lai

Quỹ đạo phát triển máy tuyển nổi đang được định hình bởi một số xu hướng mạnh mẽ:

1. Số hóa và định lượng thuốc thử thông minh: Việc tích hợp các máy phân tích nguyên tố thời gian thực (VÍ DỤ., PGNAA) với các hệ thống kiểm soát quy trình tiên tiến sẽ cho phép năng động, liều lượng dự đoán của người thu gom dựa trên đặc điểm nguồn cấp quặng sống, tối ưu hóa mức tiêu thụ và hiệu suất.
2. "Nhà thiết kế" Phân tử: Việc sử dụng AI và học máy để phân tích các bộ dữ liệu khổng lồ từ hoạt động của nhà máy sẽ cung cấp thông tin cho việc thiết kế các máy thu gom thế hệ tiếp theo phù hợp với các mỏ quặng cụ thể hoặc thậm chí cả các điều kiện xử lý theo thời gian thực..
3. Trình điều khiển nền kinh tế tuần hoàn: Sẽ có sự thúc đẩy mạnh mẽ hơn trong việc phát triển các bộ thu gom hiệu suất cao có nguồn gốc từ nguyên liệu sinh học (VÍ DỤ., dầu thực vật biến tính) giúp giảm dấu chân môi trường trong suốt vòng đời của chúng.
4. Xử lý quặng phức tạp: Các nhà thu gom trong tương lai sẽ cần phải khai thác hiệu quả quặng chịu lửa, chẳng hạn như những loại có hạt siêu mịn hoặc các liên kết khoáng chất phức tạp như quặng đồng chứa cacbon.

Lộ trình của các nhà cung cấp hóa chất hàng đầu bao gồm việc chuyển từ nhà sản xuất thuốc thử đơn thuần sang trở thành nhà cung cấp giải pháp tổng thể "giải pháp phân tử," tích hợp hoạt động hóa học của họ với các công cụ kỹ thuật số và dịch vụ kỹ thuật chuyên nghiệp.

Phần câu hỏi thường gặp

'Tính chọn lọc của bộ sưu tập' nghĩa là gì??
Tính chọn lọc của chất thu gom đề cập đến khả năng hấp phụ và chỉ tạo ra kỵ nước trên các bề mặt khoáng chất mong muốn trong khi bỏ qua các bề mặt khác (gangue). Độ chọn lọc cao ngăn chặn sự ô nhiễm của chất cô đặc cuối cùng với các khoáng chất không mong muốn như silicat hoặc sunfua chứa asen.

Làm thế nào để bạn xác định nhà sưu tập nào phù hợp nhất với quặng của tôi?
Việc lựa chọn dựa trên công việc thử nghiệm toàn diện trong phòng thí nghiệm bao gồm các thử nghiệm tuyển nổi vi mô trên các khoáng chất nguyên chất, sau đó là các thử nghiệm chu trình khóa ở quy mô băng ghế dự bị trên các mẫu quặng đại diện. Các yếu tố như pH bột giấy, Phân bố kích thước hạt, sự hiện diện của chất ức chế/chất kích hoạt đều được đánh giá cùng với các hóa chất thu thập khác nhau.

Thuốc trầm cảm là gì? Họ liên quan thế nào?
Chất ức chế là thuốc thử được sử dụng cùng với các chất thu gom để tăng tính chọn lọc bằng cách ngăn chặn một số khoáng chất trôi nổi khi chúng hoạt động tự nhiên hoặc do hoạt động thu gom - ví dụ như sử dụng xyanua làm chất ức chế trong giai đoạn tách Cu-Pb, nơi galena cần được khử trong khi chalcopyrite nổi lên trước tiên.; kẽm sunfat trong quá trình tách Pb-Zn, v.v.

Người thu gom hiện đại có an toàn hơn người thu gom truyền thống không?
Có, đã có tiến bộ đáng kể Nhiều công thức mới hơn đã cải thiện đặc tính độc tính. Điểm chớp cháy cao hơn, độ bay hơi giảm, khả năng phân hủy sinh học tăng cường so với các thế hệ cũ như một số thiocarbamate so với xanthates tiêu chuẩn dễ bay hơi

Một loại có thể thay thế loại khác mà không thay đổi các thông số khác?
Nói chung là không cần thay đổi bộ thu chính của bạn thường yêu cầu tối ưu hóa lại toàn bộ sơ đồ thuốc thử bao gồm cả chất tạo bọt, chất kích hoạt, thậm chí điều chỉnh mức độ pH vì các thành phần này tương tác theo những cách phức tạp trong hệ thống

Nghiên cứu điển hình / Ví dụ kỹ thuật

Thực hiện: Cải thiện việc thu hồi đồng tại mỏ đồng Porphyry ở Chile

Một mỏ đồng lớn ở Chile đang có tốc độ thu hồi dưới mức tối ưu (~87%) từ mạch xử lý quặng chalcopyrit sulfua sơ cấp của nó. Hoạt động sử dụng kali amyl xanthate thông thường (PAX) là người thu gom chính nhưng phải đối mặt với những thách thức với độ cứng quặng khác nhau và hàm lượng sét nhỏ ảnh hưởng đến tính nhất quán của hiệu suất.

Công ty chúng tôi đã tham gia thực hiện một nghiên cứu tối ưu hóa liên quan đến hỗn hợp thu gom dựa trên thionocarbamate mới được thiết kế đặc biệt để thu hồi chalcopyrite hạt thô.

Việc thực hiện có liên quan:

1. Chương trình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm kéo dài hai tháng so sánh PAX với hỗn hợp mới của chúng tôi trên các kích cỡ xay khác nhau (% đi qua 200 lưới).
2. Một thử nghiệm thực vật có kiểm soát trong đó một ngân hàng tuyển nổi song song được chuyển sang hỗn hợp mới của chúng tôi trong khi vẫn duy trì một ngân hàng khác trên PAX làm đối chứng.
3. Giám sát liên tục các chỉ số hiệu suất chính: Với sự phục hồi %, Với mức độ tập trung %, kéo hàng loạt %, hằng số tốc độ động học thô hơn giá trị k được tính toán thông qua phương pháp thử nghiệm hàng loạt được mô tả bằng quy trình lắp mô hình Klimpel [Thẩm quyền giải quyết: Klimpel R.R., "Lựa chọn thuốc thử hóa học để tuyển nổi", Thiết kế nhà máy chế biến khoáng sản, 1982].

Kết quả có thể đo lường được sau khi thực hiện đầy đủ:

• Tổng thể thu hồi đồng của nhà máy tăng khoảng +2 điểm phần trăm (+2%), tăng liên tục ở trên +89%.
• Phân tích động học cho thấy tốc độ thu thập nhanh hơn; giá trị k tăng ~15%, cho phép thời gian lưu trú ngắn hơn trong các ô có khả năng tăng công suất thông lượng nếu được yêu cầu, việc mở rộng giai đoạn sau được coi là khả thi do mức tăng hiệu quả được cải thiện được quan sát ở đây ngày nay đã đạt được mà không cần chi phí vốn chỉ thông qua thay đổi hóa học!
• Loại cô đặc vẫn ổn định ở mức ~28% Cu mặc dù lực kéo khối lượng cao hơn cho thấy khả năng chọn lọc tuyệt vời được duy trì ngay cả trong các điều kiện thu thập tích cực hơn do công thức mới cung cấp so với kịch bản cơ sở trước đây gặp phải khi chỉ sử dụng các hệ thống PAX truyền thống được sử dụng trên toàn địa điểm trước khi can thiệp diễn ra thành công, thể hiện thành công đề xuất giá trị được cung cấp các giải pháp hóa học tiên tiến, những thách thức khai thác hiện đại mà toàn ngành phải đối mặt ngày nay trên toàn cầu