การลอยตัวในความเอื้อเฟื้อ
การแยกแร่ด้วยวิธีการลอยตัวช่วยเพิ่มมูลค่าของแร่ด้วยการแยกแร่ที่มีค่าออกจากแร่แก็งก์อย่างชำนาญในกระบวนการแปรรูปแร่โดยอาศัยความแตกต่างทางกายภาพและเคมี ไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก โลหะที่เป็นเหล็ก หรือแร่ที่ไม่ใช่โลหะ การแยกด้วยวิธีการลอยตัวมีบทบาทสำคัญในการจัดหาวัตถุดิบที่มีคุณภาพสูง
1. วิธีการลอยตัว
(1) การลอยตัวโดยตรง
การแยกแร่แบบลอยตัวโดยตรงหมายถึงการกรองแร่ที่มีค่าออกจากสารละลายโดยให้แร่เหล่านี้เกาะติดกับฟองอากาศและลอยขึ้นสู่ผิวน้ำในขณะที่แร่แก็งก์ยังคงอยู่ในสารละลาย วิธีการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการแยกโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ตัวอย่างเช่น การประมวลผลแร่จะเข้าสู่ขั้นตอนการแยกแร่หลังจากผ่านการบดและการบดในกระบวนการแปรรูปแร่ทองแดง ซึ่งจะมีการนำตัวเก็บประจุลบเฉพาะเข้ามาเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติไม่ชอบน้ำและปล่อยให้ดูดซับบนพื้นผิวของแร่ทองแดง จากนั้นอนุภาคทองแดงที่ไม่ชอบน้ำจะเกาะติดกับฟองอากาศและลอยขึ้นจนกลายเป็นชั้นฟองที่มีทองแดงเข้มข้น ฟองนี้จะถูกเก็บรวบรวมไว้ในความเข้มข้นเบื้องต้นของแร่ทองแดง ซึ่งทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบคุณภาพสูงสำหรับการกลั่นเพิ่มเติม
(2) การลอยตัวแบบย้อนกลับ
การแยกแร่แบบย้อนกลับเกี่ยวข้องกับการลอยแร่แก็งก์ในขณะที่แร่มีค่ายังคงอยู่ในสารละลาย ตัวอย่างเช่น ในการแปรรูปแร่เหล็กที่มีสิ่งเจือปนควอตซ์ จะใช้ตัวเก็บประจุลบหรือประจุบวกเพื่อเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมทางเคมีของสารละลาย การกระทำดังกล่าวจะเปลี่ยนลักษณะชอบน้ำของควอตซ์ให้กลายเป็นไม่ชอบน้ำ ทำให้ควอตซ์สามารถเกาะติดกับฟองอากาศและลอยได้
(3) การลอยตัวตามความชอบ
เมื่อแร่มีองค์ประกอบที่มีค่าสองอย่างหรือมากกว่านั้น การแยกแร่ด้วยวิธีการลอยตัวแบบพิเศษจะแยกแร่เหล่านี้ตามลำดับตามปัจจัยต่างๆ เช่น กิจกรรมของแร่และมูลค่าทางเศรษฐกิจ กระบวนการลอยตัวแบบทีละขั้นตอนนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแร่ที่มีค่าแต่ละชนิดจะได้รับการกู้คืนด้วยความบริสุทธิ์และอัตราการกู้คืนที่สูง ทำให้ใช้ทรัพยากรได้อย่างคุ้มค่าสูงสุด
(4) การลอยตัวเป็นกลุ่ม
การแยกแร่แบบเป็นกลุ่มจะแยกแร่ที่มีค่าหลายชนิดรวมกันเป็นหนึ่ง โดยแยกแร่เหล่านั้นเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้แร่เข้มข้นแบบผสม จากนั้นจึงแยกแร่เหล่านี้ออกในภายหลัง ตัวอย่างเช่น ในการแยกแร่ทองแดง-นิกเกิล ซึ่งแร่ทองแดงและนิกเกิลมีความเกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด การแยกแร่แบบเป็นกลุ่มโดยใช้สารรีเอเจนต์ เช่น แซนเทตหรือไทออล จะทำให้แร่ทองแดงซัลไฟด์และนิกเกิลลอยตัวได้พร้อมกัน ทำให้เกิดแร่เข้มข้นแบบผสม กระบวนการแยกที่ซับซ้อนในภายหลัง เช่น การใช้สารรีเอเจนต์ปูนขาวและไซยาไนด์ จะแยกแร่ทองแดงและนิกเกิลที่มีความบริสุทธิ์สูงได้ วิธีการ "รวบรวมก่อน แยกทีหลัง" นี้จะช่วยลดการสูญเสียแร่ที่มีค่าในระยะเริ่มต้น และปรับปรุงอัตราการฟื้นฟูโดยรวมของแร่ที่ซับซ้อนได้อย่างมาก
2. กระบวนการลอยตัว: ความแม่นยำทีละขั้นตอน
(1) ขั้นตอนกระบวนการลอยตัว: การปรับปรุงแบบเพิ่มทีละน้อย
ในการแยกแร่แบบลอยตัว การแยกแร่แบบขั้นตอนจะช่วยชี้นำการแปรรูปแร่ที่ซับซ้อน โดยแบ่งขั้นตอนการแยกแร่ออกเป็นหลายขั้นตอน
ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการแยกแร่แบบสองขั้นตอน แร่จะผ่านการบดหยาบเพื่อปลดปล่อยแร่ธาตุที่มีค่าบางส่วน ขั้นตอนการแยกแร่ขั้นแรกจะแยกแร่ธาตุที่แยกออกมาเหล่านี้เป็นแร่เข้มข้นเบื้องต้น อนุภาคที่เหลือที่ยังไม่ได้แยกจะเข้าสู่ขั้นตอนการบดขั้นที่สองเพื่อลดขนาดต่อไป ตามด้วยขั้นตอนการแยกแร่ขั้นที่สอง วิธีนี้ช่วยให้แยกแร่ธาตุที่มีค่าที่เหลือและรวมกับแร่เข้มข้นขั้นแรกได้อย่างทั่วถึง วิธีนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้บดมากเกินไปในขั้นตอนเริ่มต้น ลดการสูญเสียทรัพยากร และปรับปรุงความแม่นยำของการแยกแร่
สำหรับแร่ที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น แร่ที่มีโลหะหายากหลายชนิดที่มีโครงสร้างผลึกที่ยึดติดกันแน่น อาจใช้กระบวนการแยกแร่แบบสามขั้นตอน ขั้นตอนการบดและการแยกแร่แบบสลับกันช่วยให้คัดกรองได้อย่างพิถีพิถัน และรับรองได้ว่าแร่ที่มีค่าแต่ละชนิดจะถูกสกัดออกมาด้วยความบริสุทธิ์และอัตราการแยกแร่สูงสุด ซึ่งจะช่วยสร้างรากฐานที่มั่นคงสำหรับการแปรรูปเพิ่มเติม
3. ปัจจัยหลักในการลอยตัว
(1) ค่า pH: ความสมดุลที่ละเอียดอ่อนของความเป็นกรดของสารละลาย
ค่า pH ของสารละลายมีบทบาทสำคัญในกระบวนการลอยตัว โดยมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติของพื้นผิวแร่และประสิทธิภาพของรีเอเจนต์ เมื่อค่า pH สูงกว่าจุดไอโซอิเล็กทริกของแร่ พื้นผิวจะมีประจุลบ และด้านล่างจะมีประจุบวก การเปลี่ยนแปลงของประจุพื้นผิวเหล่านี้จะกำหนดปฏิสัมพันธ์การดูดซับระหว่างแร่ธาตุและรีเอเจนต์ ซึ่งก็คล้ายกับแรงดึงดูดหรือแรงผลักของแม่เหล็ก
ตัวอย่างเช่น ภายใต้สภาวะที่เป็นกรด แร่ซัลไฟด์จะได้รับประโยชน์จากกิจกรรมของตัวรวบรวมที่เพิ่มขึ้น ทำให้จับแร่ซัลไฟด์เป้าหมายได้ง่ายขึ้น ในทางกลับกัน สภาวะที่เป็นด่างจะช่วยให้แร่ออกไซด์ลอยตัวได้ง่ายขึ้นโดยปรับเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวเพื่อเพิ่มความสัมพันธ์ของรีเอเจนต์
แร่ธาตุต่าง ๆ จำเป็นต้องมีระดับ pH ที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการแยกตัวออกจากน้ำ ซึ่งจำเป็นต้องมีการควบคุมที่แม่นยำ ตัวอย่างเช่น ในการแยกตัวออกจากน้ำของส่วนผสมควอตซ์และแคลไซต์ ควอตซ์สามารถแยกตัวออกจากน้ำได้โดยการปรับค่า pH ของสารละลายเป็น 2-3 และใช้ตัวรวบรวมที่เป็นอะมีน ในทางกลับกัน การแยกตัวออกจากน้ำของแคลไซต์จะได้รับความนิยมในสภาวะที่เป็นด่างโดยใช้ตัวรวบรวมที่เป็นกรดไขมัน การปรับค่า pH ที่แม่นยำนี้เป็นสิ่งสำคัญในการแยกแร่อย่างมีประสิทธิภาพ
(2) ระบบรีเอเจนต์
ระบบรีเอเจนต์ควบคุมกระบวนการลอยตัว ซึ่งครอบคลุมถึงการคัดเลือก ปริมาณ การเตรียม และการเติมรีเอเจนต์ รีเอเจนต์จะดูดซับบนพื้นผิวแร่ธาตุเป้าหมายอย่างเลือกเฟ้น ทำให้คุณสมบัติไม่ชอบน้ำของรีเอเจนต์เปลี่ยนไป
เครื่องตีฟองช่วยทำให้ฟองในสารละลายมีความเสถียรและช่วยให้อนุภาคที่ไม่ชอบน้ำลอยตัวได้ เครื่องตีฟองที่นิยมใช้กัน ได้แก่ น้ำมันสนและน้ำมันครีซอล ซึ่งจะสร้างฟองที่มีขนาดเหมาะสมและมีเสถียรภาพเพื่อให้อนุภาคเกาะติด
สารปรับเปลี่ยนจะกระตุ้นหรือยับยั้งคุณสมบัติของพื้นผิวแร่ธาตุและปรับสภาวะทางเคมีหรือไฟฟ้าเคมีของสารละลาย
การกำหนดปริมาณสารเคมีต้องมีความแม่นยำ เนื่องจากปริมาณที่ไม่เพียงพอจะลดคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ ทำให้อัตราการสกัดลดลง ในขณะที่ปริมาณที่มากเกินไปจะทำให้สารเคมีเสียเปล่า เพิ่มต้นทุน และทำให้คุณภาพของสารเข้มข้นลดลง อุปกรณ์อัจฉริยะ เช่นเครื่องวัดความเข้มข้นแบบออนไลน์สามารถควบคุมปริมาณสารเคมีได้อย่างแม่นยำ
ระยะเวลาและวิธีการเติมสารเคมีก็มีความสำคัญเช่นกัน มักมีการเติมสารปรับสภาพ สารกด และสารรวบรวมบางชนิดระหว่างการบดเพื่อเตรียมสภาพแวดล้อมทางเคมีของสารละลายในระยะเริ่มต้น โดยทั่วไปแล้วจะมีการเติมสารรวบรวมและสารตีฟองลงในถังแยกตะกอนชุดแรกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดในช่วงเวลาสำคัญ
(3) อัตราการเติมอากาศ
อัตราการเติมอากาศสร้างเงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเกาะติดของฟองแร่ธาตุ ทำให้เป็นปัจจัยที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการลอยตัว การเติมอากาศที่ไม่เพียงพอส่งผลให้มีฟองอากาศน้อยเกินไป ทำให้โอกาสเกิดการชนและการเกาะติดลดลง ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการลอยตัวลดลง การเติมอากาศมากเกินไปทำให้เกิดการปั่นป่วนมากเกินไป ทำให้ฟองอากาศแตกและอนุภาคที่เกาะติดหลุดออก ทำให้ประสิทธิภาพลดลง
วิศวกรใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การเก็บก๊าซหรือการวัดอัตราการไหลของอากาศโดยใช้เครื่องวัดความเร็วลม เพื่อปรับอัตราการเติมอากาศให้ละเอียดขึ้น สำหรับอนุภาคขนาดใหญ่ การเพิ่มปริมาณการเติมอากาศเพื่อสร้างฟองอากาศขนาดใหญ่ขึ้นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการลอยตัว สำหรับอนุภาคขนาดเล็กหรือลอยตัวได้ง่าย การปรับอย่างระมัดระวังจะช่วยให้การลอยตัวมีเสถียรภาพและมีประสิทธิภาพ
(4) เวลาการลอยตัว
ระยะเวลาในการลอยตัวเป็นความสมดุลที่ละเอียดอ่อนระหว่างเกรดของสารเข้มข้นและอัตราการกู้คืน ซึ่งต้องมีการปรับเทียบที่แม่นยำ ในระยะเริ่มต้น แร่ธาตุที่มีค่าจะเกาะติดกับฟองอากาศอย่างรวดเร็ว ทำให้มีอัตราการกู้คืนและเกรดของสารเข้มข้นที่สูง
เมื่อเวลาผ่านไป เมื่อแร่ธาตุที่มีค่ามากขึ้นลอยขึ้น แร่ธาตุที่ลอยตัวอาจเพิ่มขึ้นด้วย ทำให้ความบริสุทธิ์ของสารเข้มข้นเจือจางลง สำหรับแร่ธรรมดาที่มีแร่ธาตุที่มีเนื้อหยาบกว่าและลอยตัวได้ง่าย เวลาในการลอยตัวที่สั้นลงก็เพียงพอ ช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีอัตราการฟื้นตัวสูงโดยไม่ต้องเสียสละคุณภาพของสารเข้มข้น สำหรับแร่ที่ซับซ้อนหรือทนไฟ จำเป็นต้องใช้เวลาในการลอยตัวที่นานขึ้นเพื่อให้แร่ที่มีเนื้อละเอียดมีเวลาโต้ตอบกับรีเอเจนต์และฟองอากาศเพียงพอ การปรับเวลาการลอยตัวแบบไดนามิกเป็นจุดเด่นของเทคโนโลยีการลอยตัวที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพ
เวลาโพสต์ : 22 ม.ค. 2568
