การลอยตัวในเรื่องการบำเพ็ญประโยชน์
การลอยแร่ช่วยเพิ่มมูลค่าของแร่ให้สูงสุดด้วยการแยกแร่ที่มีค่าออกจากแร่แก็งก์อย่างชาญฉลาดในกระบวนการแปรรูปแร่ โดยอาศัยความแตกต่างทางกายภาพและทางเคมี ไม่ว่าจะเป็นการจัดการกับโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก โลหะเหล็ก หรือแร่ที่ไม่ใช่โลหะ การลอยแร่มีบทบาทสำคัญในการจัดหาวัตถุดิบคุณภาพสูง
1. วิธีการลอยตัว
(1) การลอยตัวโดยตรง
การลอยตัวโดยตรง หมายถึงการกรองแร่ธาตุที่มีค่าออกจากสารละลาย โดยปล่อยให้แร่ธาตุเหล่านั้นเกาะติดกับฟองอากาศและลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ ในขณะที่แร่ธาตุที่เกาะตัวกันยังคงอยู่ในสารละลาย วิธีการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงคุณภาพโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ยกตัวอย่างเช่น กระบวนการแปรรูปแร่จะเข้าสู่ขั้นตอนการลอยตัวหลังจากผ่านการบดและการบดในกระบวนการแปรรูปแร่ทองแดง ซึ่งจะมีการนำตัวเก็บประจุลบเฉพาะเข้ามาเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติการไม่ชอบน้ำ และปล่อยให้อนุภาคทองแดงดูดซับบนพื้นผิวของแร่ทองแดง จากนั้นอนุภาคทองแดงที่ไม่ชอบน้ำจะเกาะติดกับฟองอากาศและลอยขึ้น ก่อตัวเป็นชั้นฟองที่มีทองแดงเข้มข้น ฟองนี้จะถูกรวบรวมไว้ในความเข้มข้นเบื้องต้นของแร่ธาตุทองแดง ซึ่งทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบคุณภาพสูงสำหรับการปรับปรุงคุณภาพต่อไป
(2) การลอยตัวแบบย้อนกลับ
การลอยตัวแบบย้อนกลับ (Reverse Flotation) เกี่ยวข้องกับการลอยแร่แก็งก์ในขณะที่แร่มีค่ายังคงอยู่ในสารละลาย ตัวอย่างเช่น ในการแปรรูปแร่เหล็กที่มีสิ่งเจือปนควอตซ์ จะใช้ตัวเก็บประจุลบหรือประจุบวกเพื่อเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมทางเคมีของสารละลาย วิธีนี้จะเปลี่ยนคุณสมบัติชอบน้ำของควอตซ์ให้กลายเป็นคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ ทำให้มันเกาะติดกับฟองอากาศและลอยตัวได้
(3) การลอยตัวแบบมีเงื่อนไข
เมื่อแร่มีองค์ประกอบที่มีค่าตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป การลอยแร่แบบเลือกสรรจะแยกแร่เหล่านั้นตามลำดับตามปัจจัยต่างๆ เช่น กิจกรรมของแร่และมูลค่าทางเศรษฐกิจ กระบวนการลอยแร่แบบทีละขั้นตอนนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแร่ที่มีค่าแต่ละชนิดจะได้รับการกู้คืนด้วยความบริสุทธิ์และอัตราการกู้คืนที่สูง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากรให้สูงสุด
(4) การลอยตัวเป็นกลุ่ม
การลอยแร่แบบเป็นกลุ่ม (Bulk Flotation) เป็นการจัดการกับแร่ธาตุที่มีค่าหลายชนิดรวมกัน โดยลอยแร่เหล่านั้นเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้แร่เข้มข้นแบบผสม แล้วจึงแยกแร่ออกในภายหลัง ยกตัวอย่างเช่น ในการปรับปรุงคุณภาพแร่ทองแดง-นิกเกิล ซึ่งแร่ทองแดงและนิกเกิลมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด การลอยแร่แบบเป็นกลุ่มโดยใช้สารรีเอเจนต์ เช่น แซนเทตหรือไทออล ช่วยให้สามารถลอยแร่ซัลไฟด์ทองแดงและนิกเกิลได้พร้อมกัน จนกลายเป็นแร่เข้มข้นแบบผสม กระบวนการแยกที่ซับซ้อนในภายหลัง เช่น การใช้สารรีเอเจนต์ปูนขาวและไซยาไนด์ สามารถแยกแร่เข้มข้นทองแดงและนิกเกิลที่มีความบริสุทธิ์สูงได้ วิธีการ "รวบรวมก่อน แยกทีหลัง" นี้ช่วยลดการสูญเสียแร่ธาตุที่มีค่าในระยะเริ่มต้น และปรับปรุงอัตราการฟื้นตัวโดยรวมของแร่ที่ซับซ้อนได้อย่างมีนัยสำคัญ
2. กระบวนการลอยตัว: ความแม่นยำแบบทีละขั้นตอน
(1) กระบวนการลอยตัวแบบขั้นตอน: การปรับปรุงแบบเพิ่มทีละน้อย
ในกระบวนการลอยตัว การแยกแบบขั้นตอนจะช่วยแนะนำการแปรรูปแร่ที่ซับซ้อนโดยแบ่งกระบวนการลอยตัวออกเป็นหลายขั้นตอน
ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการลอยแร่แบบสองขั้นตอน แร่จะผ่านการบดหยาบ ซึ่งจะปลดปล่อยแร่ธาตุที่มีค่าออกมาบางส่วน ขั้นตอนการลอยแร่ขั้นแรกจะดึงเอาแร่ธาตุที่ปลดปล่อยออกมาเหล่านี้ออกมาเป็นแร่เข้มข้นเบื้องต้น อนุภาคที่เหลือที่ยังไม่ได้ปลดปล่อยจะเข้าสู่ขั้นตอนการบดขั้นที่สองเพื่อลดขนาดลง ตามด้วยขั้นตอนการลอยแร่ขั้นที่สอง วิธีนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแร่ธาตุที่มีค่าที่เหลืออยู่จะถูกแยกและรวมเข้ากับแร่เข้มข้นขั้นแรกอย่างทั่วถึง วิธีการนี้ช่วยป้องกันการบดมากเกินไปในขั้นตอนแรก ลดการสูญเสียทรัพยากร และปรับปรุงความแม่นยำในการลอยแร่
สำหรับแร่ที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น แร่ที่มีโลหะหายากหลายชนิดที่มีโครงสร้างผลึกที่ยึดติดกันแน่น อาจใช้กระบวนการลอยแร่แบบสามขั้นตอน ขั้นตอนการบดและลอยแร่แบบสลับกันช่วยให้สามารถคัดกรองได้อย่างพิถีพิถัน และมั่นใจได้ว่าแร่ที่มีค่าแต่ละชนิดจะถูกสกัดออกมาด้วยความบริสุทธิ์และอัตราการคืนสภาพสูงสุด ซึ่งเป็นรากฐานที่แข็งแกร่งสำหรับการแปรรูปต่อไป
3. ปัจจัยสำคัญในการลอยตัว
(1) ค่า pH: ความสมดุลที่ละเอียดอ่อนของความเป็นกรดของสารละลาย
ค่า pH ของสารละลายมีบทบาทสำคัญในกระบวนการลอยตัว ซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติของพื้นผิวแร่และประสิทธิภาพของรีเอเจนต์ เมื่อค่า pH สูงกว่าจุดไอโซอิเล็กทริกของแร่ พื้นผิวจะมีประจุลบ และด้านล่างจะมีประจุบวก การเปลี่ยนแปลงของประจุพื้นผิวเหล่านี้กำหนดปฏิสัมพันธ์การดูดซับระหว่างแร่ธาตุและรีเอเจนต์ คล้ายกับแรงดึงดูดหรือแรงผลักของแม่เหล็ก
ตัวอย่างเช่น ภายใต้สภาวะที่เป็นกรด แร่ซัลไฟด์จะได้รับประโยชน์จากกิจกรรมของตัวรวบรวมที่เพิ่มขึ้น ทำให้จับแร่ซัลไฟด์เป้าหมายได้ง่ายขึ้น ในทางกลับกัน สภาวะที่เป็นด่างจะเอื้อต่อการลอยตัวของแร่ออกไซด์ โดยการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวเพื่อเพิ่มความสัมพันธ์ของรีเอเจนต์
แร่ธาตุต่างชนิดต้องการระดับ pH ที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการลอยตัว ซึ่งจำเป็นต้องมีการควบคุมที่แม่นยำ ยกตัวอย่างเช่น ในการลอยตัวของส่วนผสมควอตซ์และแคลไซต์ ควอตซ์สามารถลอยตัวได้ดีกว่าโดยการปรับค่า pH ของสารละลายเป็น 2-3 และใช้ตัวเก็บตะกอนที่มีเอมีน ในทางกลับกัน การลอยตัวของแคลไซต์เป็นที่นิยมในสภาวะที่เป็นด่างโดยใช้ตัวเก็บตะกอนที่มีกรดไขมัน การปรับค่า pH ที่แม่นยำนี้เป็นกุญแจสำคัญในการแยกแร่อย่างมีประสิทธิภาพ
(2) ระบบรีเอเจนต์
ระบบรีเอเจนต์ควบคุมกระบวนการลอยตัว ครอบคลุมตั้งแต่การคัดเลือก ปริมาณ การเตรียม และการเติมรีเอเจนต์ รีเอเจนต์จะดูดซับบนพื้นผิวแร่ธาตุเป้าหมายอย่างเฉพาะเจาะจง ส่งผลให้คุณสมบัติไม่ชอบน้ำเปลี่ยนแปลงไป
เครื่องทำฟองอากาศช่วยรักษาเสถียรภาพของฟองอากาศในสารละลายและช่วยให้อนุภาคที่ไม่ชอบน้ำลอยตัว เครื่องทำฟองอากาศที่นิยมใช้กัน ได้แก่ น้ำมันสนและน้ำมันครีซอล ซึ่งจะสร้างฟองอากาศที่มีความเสถียรและมีขนาดพอเหมาะเพื่อให้อนุภาคเกาะติด
สารปรับเปลี่ยนจะกระตุ้นหรือยับยั้งคุณสมบัติของพื้นผิวแร่ธาตุและปรับสภาวะทางเคมีหรือไฟฟ้าเคมีของสารละลาย
ปริมาณรีเอเจนต์ต้องแม่นยำ เนื่องจากปริมาณที่ไม่เพียงพอจะลดคุณสมบัติการไม่ชอบน้ำ ลดอัตราการฟื้นฟู ในขณะที่ปริมาณที่มากเกินไปจะทำให้รีเอเจนต์สิ้นเปลือง เพิ่มต้นทุน และทำให้คุณภาพของสารเข้มข้นลดลง อุปกรณ์อัจฉริยะ เช่นเครื่องวัดความเข้มข้นออนไลน์สามารถควบคุมปริมาณสารเคมีได้อย่างแม่นยำ
ระยะเวลาและวิธีการเติมสารรีเอเจนต์ก็มีความสำคัญเช่นกัน มักมีการเติมสารปรับสภาพ สารลดแรงตึงผิว และสารรวบรวมบางชนิดในระหว่างการบดเพื่อเตรียมสภาพแวดล้อมทางเคมีของสารละลายในระยะเริ่มต้น โดยทั่วไปแล้ว สารรวบรวมและสารตีฟองจะถูกเติมลงในถังลอยตัวแรกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดในช่วงเวลาสำคัญ
(3) อัตราการเติมอากาศ
อัตราการเติมอากาศสร้างสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเกาะตัวของฟองแร่ธาตุ ทำให้เป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการลอยตัว การเติมอากาศที่ไม่เพียงพอส่งผลให้มีฟองอากาศน้อยเกินไป ลดโอกาสในการชนและเกาะตัว ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการลอยตัวลดลง การเติมอากาศมากเกินไปจะนำไปสู่ความปั่นป่วนที่มากเกินไป ทำให้ฟองอากาศแตกและอนุภาคที่เกาะตัวหลุดออก ส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง
วิศวกรใช้วิธีการต่างๆ เช่น การเก็บก๊าซ หรือการวัดอัตราการไหลของอากาศโดยใช้เครื่องวัดความเร็วลม เพื่อปรับอัตราการเติมอากาศให้ละเอียดขึ้น สำหรับอนุภาคขนาดใหญ่ การเพิ่มการเติมอากาศเพื่อสร้างฟองอากาศขนาดใหญ่ขึ้นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการลอยตัว สำหรับอนุภาคขนาดเล็กหรืออนุภาคที่ลอยตัวได้ง่าย การปรับอย่างระมัดระวังจะช่วยให้การลอยตัวมีเสถียรภาพและมีประสิทธิภาพ
(4) เวลาการลอยตัว
ระยะเวลาการลอยตัวเป็นความสมดุลที่ละเอียดอ่อนระหว่างเกรดของสารเข้มข้นและอัตราการฟื้นตัว ซึ่งจำเป็นต้องมีการสอบเทียบที่แม่นยำ ในระยะเริ่มแรก แร่ธาตุที่มีค่าจะเกาะติดกับฟองอากาศอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้มีอัตราการฟื้นตัวและเกรดของสารเข้มข้นที่สูง
เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อแร่ธาตุที่มีค่ามากขึ้นลอยตัว แร่ธาตุที่ลอยตัวอยู่ก็อาจเพิ่มขึ้น ทำให้ความบริสุทธิ์ของสารเข้มข้นเจือจางลง สำหรับแร่เดี่ยวที่มีแร่เนื้อหยาบและลอยตัวได้ง่าย เวลาในการลอยตัวที่สั้นลงก็เพียงพอแล้ว ช่วยให้มั่นใจได้ถึงอัตราการฟื้นตัวที่สูงโดยไม่กระทบต่อคุณภาพของสารเข้มข้น สำหรับแร่ที่ซับซ้อนหรือแร่ทนไฟ จำเป็นต้องใช้เวลาในการลอยตัวที่นานขึ้นเพื่อให้แร่เนื้อละเอียดมีเวลาทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์และฟองอากาศได้อย่างเพียงพอ การปรับเวลาการลอยตัวแบบไดนามิกเป็นจุดเด่นของเทคโนโลยีการลอยตัวที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพ
เวลาโพสต์: 22 ม.ค. 2568
