Flotaciónen Beneficación
La flotación maximiza el valor de los minerales al separar hábilmente los minerales valiosos de la ganga durante el procesamiento de minerales mediante diferencias físicas y químicas. Ya sea que se trate de metales no ferrosos, metales ferrosos o minerales no metálicos, la flotación desempeña un papel fundamental en el suministro de materias primas de alta calidad.
1. Métodos de flotación
(1) Flotación directa
La flotación directa consiste en filtrar minerales valiosos de una suspensión, permitiéndoles adherirse a burbujas de aire y flotar hacia la superficie, mientras que los minerales de ganga permanecen en la suspensión. Este método es crucial en el beneficio de metales no ferrosos. Por ejemplo, el procesamiento de minerales llega a la etapa de flotación tras someterse a trituración y molienda en el procesamiento de minerales de cobre, donde se introducen colectores aniónicos específicos para alterar su hidrofobicidad y permitir que se adsorban en la superficie de los minerales de cobre. Posteriormente, las partículas de cobre hidrofóbicas se adhieren a las burbujas de aire y ascienden, formando una capa de espuma rica en cobre. Esta espuma se recoge en una concentración preliminar de minerales de cobre, que sirve como materia prima de alta calidad para su posterior refinamiento.
(2) Flotación inversa
La flotación inversa consiste en la flotación de los minerales de ganga mientras los minerales valiosos permanecen en la pulpa. Por ejemplo, en el procesamiento de mineral de hierro con impurezas de cuarzo, se utilizan colectores aniónicos o catiónicos para alterar el entorno químico de la pulpa. Esto transforma la naturaleza hidrófila del cuarzo en hidrófoba, lo que le permite adherirse a las burbujas de aire y flotar.
(3) Flotación preferencial
Cuando los minerales contienen dos o más componentes valiosos, la flotación preferencial los separa secuencialmente en función de factores como la actividad mineral y el valor económico. Este proceso de flotación gradual garantiza la recuperación de cada mineral valioso con alta pureza y alta tasa de recuperación, maximizando así el aprovechamiento de los recursos.
(4) Flotación a granel
La flotación a granel trata múltiples minerales valiosos en conjunto, uniéndolos para obtener un concentrado mixto, seguido de su posterior separación. Por ejemplo, en el beneficio de minerales de cobre y níquel, donde los minerales de cobre y níquel están estrechamente asociados, la flotación a granel con reactivos como xantatos o tioles permite la flotación simultánea de minerales sulfurados de cobre y níquel, formando un concentrado mixto. Procesos de separación complejos posteriores, como el uso de reactivos de cal y cianuro, aíslan concentrados de cobre y níquel de alta pureza. Este enfoque de "recoger primero, separar después" minimiza la pérdida de minerales valiosos en las etapas iniciales y mejora significativamente las tasas de recuperación general de minerales complejos.
2. Procesos de flotación: Una guía de precisión paso a paso
(1) Proceso de flotación por etapas: refinamiento incremental
En la flotación, la flotación por etapas guía el procesamiento de minerales complejos dividiendo el proceso de flotación en múltiples etapas.
Por ejemplo, en un proceso de flotación de dos etapas, el mineral se somete a una molienda gruesa, liberando parcialmente minerales valiosos. La primera etapa de flotación recupera estos minerales liberados como concentrados preliminares. Las partículas restantes no liberadas pasan a una segunda etapa de molienda para una mayor reducción de tamaño, seguida de una segunda etapa de flotación. Esto garantiza que los minerales valiosos restantes se separen completamente y se combinen con los concentrados de la primera etapa. Este método evita la molienda excesiva en la etapa inicial, reduce el desperdicio de recursos y mejora la precisión de la flotación.
Para minerales más complejos, como aquellos que contienen múltiples metales raros con estructuras cristalinas estrechamente ligadas, se puede utilizar un proceso de flotación de tres etapas. La alternancia de molienda y flotación permite una criba meticulosa y garantiza la extracción de cada mineral valioso con la máxima pureza y tasa de recuperación, sentando una base sólida para el procesamiento posterior.
3. Factores clave en la flotación
(1) Valor de pH: El sutil equilibrio de la acidez de la suspensión
El valor de pH de la suspensión desempeña un papel fundamental en la flotación, influyendo profundamente en las propiedades de la superficie del mineral y el rendimiento de los reactivos. Cuando el pH supera el punto isoeléctrico de un mineral, la superficie se carga negativamente; por debajo, se carga positivamente. Estos cambios en la carga superficial determinan las interacciones de adsorción entre los minerales y los reactivos, de forma similar a la atracción o repulsión de los imanes.
Por ejemplo, en condiciones ácidas, los minerales sulfurosos se benefician de una mayor actividad de captación, lo que facilita su captura. Por el contrario, las condiciones alcalinas facilitan la flotación de los minerales oxidados al modificar sus propiedades superficiales para mejorar la afinidad con los reactivos.
Cada mineral requiere niveles de pH específicos para la flotación, lo que requiere un control preciso. Por ejemplo, en la flotación de mezclas de cuarzo y calcita, el cuarzo se puede flotar preferentemente ajustando el pH de la suspensión a 2-3 y utilizando colectores a base de aminas. Por el contrario, la flotación de calcita se favorece en condiciones alcalinas con colectores a base de ácidos grasos. Este ajuste preciso del pH es clave para lograr una separación eficiente de los minerales.
(2) Régimen de reactivos
El régimen de reactivos rige el proceso de flotación, abarcando la selección, dosificación, preparación y adición de reactivos. Estos se adsorben selectivamente en las superficies minerales objetivo, alterando su hidrofobicidad.
Los espumantes estabilizan las burbujas en la suspensión y facilitan la flotación de partículas hidrofóbicas. Entre los espumantes más comunes se encuentran el aceite de pino y el aceite de cresol, que forman burbujas estables y de buen tamaño para la fijación de las partículas.
Los modificadores activan o inhiben las propiedades de la superficie mineral y ajustan las condiciones químicas o electroquímicas de la suspensión.
La dosificación de reactivos requiere precisión: cantidades insuficientes reducen la hidrofobicidad, lo que disminuye las tasas de recuperación, mientras que cantidades excesivas desperdician reactivos, aumentan los costos y comprometen la calidad del concentrado. Dispositivos inteligentes comomedidor de concentración en líneaPuede realizar un control preciso de las dosis de reactivos.
El momento y el método de adición de reactivos también son cruciales. Durante la molienda, se suelen añadir ajustadores, depresores y algunos colectores para preparar el entorno químico de la pulpa con antelación. Los colectores y espumantes se suelen añadir en el primer tanque de flotación para maximizar su eficacia en momentos críticos.
(3) Tasa de aireación
La tasa de aireación crea condiciones óptimas para la adhesión de las burbujas minerales, lo que la convierte en un factor indispensable en la flotación. Una aireación insuficiente produce una cantidad insuficiente de burbujas, lo que reduce las posibilidades de colisión y adhesión, lo que perjudica el rendimiento de la flotación. Una aireación excesiva genera turbulencia excesiva, lo que provoca la ruptura de las burbujas y el desprendimiento de las partículas adheridas, lo que reduce la eficiencia.
Los ingenieros emplean métodos como la recolección de gases o la medición del flujo de aire mediante anemómetro para ajustar con precisión las tasas de aireación. Para partículas gruesas, aumentar la aireación para generar burbujas más grandes mejora la eficiencia de la flotación. Para partículas finas o de fácil flotación, un ajuste cuidadoso garantiza una flotación estable y eficaz.
(4) Tiempo de flotación
El tiempo de flotación es un delicado equilibrio entre la ley del concentrado y la tasa de recuperación, lo que requiere una calibración precisa. En las primeras etapas, los minerales valiosos se adhieren rápidamente a las burbujas, lo que resulta en altas tasas de recuperación y leyes del concentrado.
Con el tiempo, a medida que se flotan minerales más valiosos, los minerales de ganga también pueden ascender, diluyendo la pureza del concentrado. Para minerales simples con minerales de grano más grueso y de fácil flotación, basta con tiempos de flotación más cortos, lo que garantiza altas tasas de recuperación sin sacrificar la ley del concentrado. Para minerales complejos o refractarios, se requieren tiempos de flotación más largos para que los minerales de grano fino interactúen lo suficiente con los reactivos y las burbujas. El ajuste dinámico del tiempo de flotación es un sello distintivo de la tecnología de flotación precisa y eficiente.
Hora de publicación: 22 de enero de 2025
