EN
Flotasyon, su bazlı bir hamurdan değerli mineral parçacıklarını toplamak için hava kabarcıklarını kullanan bir ayırma tekniğidir. Flotasyonun ne için kullanıldığını sorarsanız, doğrudan cevap, flotasyonun değerli mineralleri atık kayalardan ayırmak, cevherleri eritme ve liç işleminden önce geliştirmek ve yerçekimi işlemlerinin kaldıramayacağı ince parçacıkları geri kazanmak için kullanıldığıdır. Madenciliğin ötesinde aynı prensip kağıt geri dönüşümünde, plastik ayırmada, toprak iyileştirmede ve yağlı atık su arıtımında da kullanılmaktadır.
Süreç yüzey kimyası üzerine inşa edilmiştir. Reaktifler hedef minerali hidrofobik hale getirir, hava kabarcıkları bu parçacıklara bağlanır ve stabil bir köpük bunları yüzeye taşıyarak konsantre olarak uzaklaştırılır. Aşağıdaki bölümlerde flotasyonun ana kullanımları, yoğunlaştırıcı içindeki adımlar, ilgili ekipman ve kimyasallar ile geri kazanım ve dereceye karar veren değişkenler açıklanmaktadır.
Flotasyon Nedir ve Nasıl Çalışır?
Bazen köpük yüzdürme olarak da adlandırılan yüzdürme, fiziko-kimyasal bir ayırma yöntemidir. Yüzey ıslanabilirliğindeki farklılıkları farklı kabarcık bağlanma oranlarına dönüştürür. Bir flotasyon hücresinde, reaktifler tarafından hidrofobik hale getirilen hedef mineral yüzeyinin hava kabarcıklarına bağlanması için kağıt hamuru havalandırılır. Kabarcık parçacık kümesi yüzeye yükselir; son konsantreyi elde etmek için köpük tabakası kazınır, kalınlaştırılır ve filtrelenir.
Üç temel koşulun karşılanması gerekir:
- Değerli mineralin doğru öğütülmesiyle oluşan gangdan arındırılması gerekir.
- Hedef yüzey, toplayıcı kimyasından gelen seçici olarak hidrofobik olmalıdır.
- Hücrenin, pervane ve köpürtücüden gelen küçük ve sabit kabarcıklar üretmesi gerekir.
Bu koşullar aynı zamanda yüzdürmenin neden bu kadar çok malzemeye uygulandığını da açıklamaktadır: Seçici bir hidrofobiklik farkı yaratılabildiğinde, bunun etrafında bir yüzdürme işlemi tasarlanabilir. Devrenin çalışmasına daha yakından bakmak için bkz. Zenginleştirmede flotasyon ekipmanının ana prensibi .
Flotasyonun Endüstride Temel Kullanım Alanları
Flotasyonun en görünür kullanımı metal madenciliğidir, ancak teknoloji aynı zamanda kimyasal işleme, geri dönüşüm ve çevre arıtımında da kullanılmaktadır. Aşağıdaki tablo tipik akışları ve hedefleri özetlemektedir.
| Uygulama alanı | Tipik besleme veya malzeme | Ana amaç |
|---|---|---|
| Sülfür cevheri flotasyonu | Bakır, kurşun, çinko, nikel, molibden cevheri | Eritme için bir sülfit konsantresi üretin |
| Değerli metal flotasyonu | Altın cevheri, gümüş içeren cevher | İnce serbest altın ve altın içeren sülfürlerin kurtarılması |
| Demir cevheri ters yüzdürme | Hematit, manyetit cevheri | Silika içeriğini azaltın ve demir kalitesini artırın |
| Endüstriyel maden flotasyonu | Fosfat kayası, florit, grafit | Gübre ve kimyasal kullanım için mineralleri yükseltin |
| Potas flotasyonu | Silvinit, tuz gölü tuzlu suyu | Potasyum klorürü sodyum klorürden ayırın |
| Geri dönüşüm ve iyileştirme | Atık kağıt, karışık plastik, kirlenmiş toprak | Mürekkebi çıkarın, plastikleri ayırın, ağır metalleri kurtarın |
| Su arıtma | Endüstriyel atık su, yağlı atık su | Askıdaki katı maddeleri, yağı ve gresi çıkarın |
Metal cevheri zenginleştirme
Flotasyon kapasitesinin en büyük payı ana metal yoğunlaştırıcılarda kuruludur. Sülfür cevherleri ksantat toplayıcılara iyi yanıt verir; bu nedenle bakır, çinko, kurşun ve nikel tesisleri öğütme sonrasında neredeyse her zaman bir yüzdürme devresi kullanır. Flotasyon aynı zamanda bakır sülfürlerle birlikte ortaya çıktıklarında molibden ve gümüşü de geri kazanır ve siyanür liçi öncesinde piritik cevherlerden altının geri kazanılması için kullanılır.
Hidrometalurji ve tuz gölü işleme
Hidrometalurji tesislerinde flotasyon, cüruf, mat ve kalıntılardan metal değerlerinin geri kazanılması için kullanılır. Örneğin bakır eritme cürufu öğütülür ve kalan bakırın izabe tesisine geri gönderilmesi için yüzdürülür. Tuz gölü kimyasında flotasyon, potasyum klorürden halit ve kilin çıkarılmasına yardımcı olan potas üretiminde standart bir adımdır.
Geri dönüşüm, iyileştirme ve su arıtma
Aynı yüzey kimyası ilkesi çevre sorunlarını da çözer. Flotasyon, geri dönüştürülmüş kağıdın mürekkebini giderir, farklı ıslatma davranışına sahip plastikleri ayırır ve ağır metal içeren parçacıkları kirlenmiş topraktan ve taranan tortudan temizler. Atık su arıtımında çözünmüş hava flotasyonu, yağı, gresi ve hafif askıdaki katıları endüstriyel atık sudan uzaklaştırır. İkincil kaynaklardan malzeme kurtarma baskısı arttıkça bu uygulamalar da artıyor.
Flotasyon Devresi Nasıl Düzenlenir?
Flotasyon devresi, tek bir tanktan değil, bir dizi makine ve proses adımından oluşur. Düzenleme cevher türüne ve nihai ürün spesifikasyonuna bağlıdır, ancak her zaman birkaç aşama mevcuttur.
- Kırma ve öğütme, değerli minerali gangdan kurtarır.
- Şartlandırma, hamuru toplayıcılar, köpürtücüler ve pH değiştiricilerle karıştırır.
- Daha kaba yüzdürme, yem hamurundan ilk konsantreyi toplar.
- Süpürücü yüzdürme, kalan değerleri geri kazanmak için daha kaba artıkları arıtır.
- Temizleyici yüzdürme, tenörünü artırmak için daha kaba konsantreyi yeniden yüzdürür.
- Yeniden taşlama kilitli parçacıkları açar ve onları devreye geri döndürür.
- Susuzlaştırma, taşıma veya ileri işlemler için konsantredeki suyu uzaklaştırır.
Tipik bir bakır yoğunlaştırıcıda cevher, daha kaba bankaya girmeden önce yüzde 70 ila 80'i 74 mikronu geçecek bir boyuta öğütülür. Altın içeren bir pirit tesisinde, aynı devre toplu bir sülfit konsantresi üretmek için kullanılabilir; bu daha sonra altını siyanür liçi için açığa çıkarmak üzere yeniden öğütülür. Proses adımları benzer görünse de reaktif şeması ve kalış süreleri oldukça farklıdır.
Flotasyon Ekipmanları ve Makine Çeşitleri
Flotasyon ekipmanları, küçük laboratuvar hücrelerinden, hacmi 300 metreküpün üzerinde olan endüstriyel tanklara kadar çeşitlilik gösterir. Temel sınıflandırma hava besleme yöntemine göredir: mekanik kendiliğinden havalanan makineler ve hava şişirme makineleri.
Kendiliğinden havalanan makineler
BF tipi yüzdürme makinesi gibi makineler, pervane dönerken hamurun içine hava çektiği için kendi kendine havalanan olarak sınıflandırılır. Bu hücreler, özellikle ayrı bir basınçlı hava sisteminin mevcut olmadığı orta ve küçük ölçekli tesislerde yaygındır.
Küçük ve Orta Ölçekli Tesisler için Kendiliğinden Havalanan BF Flotasyon Makinesi Basınçlı havanın bulunmadığı yerler için ideal, kapalı çift konili pervaneyle havayı doğal olarak çeken mekanik bir karıştırma hücresi. Devre kurulumunu kolaylaştırmak için emme ve yüzdürmeyi birleştirir. Ürünü Görüntüle → Hava şişirme makineleri
XCF ve KYF tipleri gibi hava şişirme hücreleri, bağımsız havalandırma ve karıştırma kontrolü sağlayan harici bir hava kaynağı kullanır. XCF ve KYF tipleri genellikle tek bir kümede birleştirilir: kümenin başındaki bir XCF hücresi emme tankı görevi görürken geri kalanı hava şişirme hücreleridir. Bu, yüzdürme aşamaları arasında bulamaç pompasına olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
XCF/KYF Hava Şişirme Flotasyon Makinesi Kombinasyonu Bağımsız havalandırma kontrolü için harici hava kaynağı kullanır ve aşamalar arasında çamur pompalarını ortadan kaldırmak için bir XCF emme hücresini KYF doğrudan akış hücreleriyle eşleştirir. Orta ve büyük devreler için uygundur. Ürünü Görüntüle → Büyük yüzdürme makineleri
Büyük flotasyon hücreleri, düşük tenörlü cevher işlemenin ekonomisini değiştirdi. Tek bir büyük hücre, birkaç küçük hücrenin yerini alarak enerji tüketimini, zemin alanını ve bakım işlerini azaltabilir. Temel gereksinim, kararlı bir hava dağıtım sistemi ve derinlemesine çalışan bir köpük boşaltma tasarımıdır.
Pervane, tank derinliği, köpük konisi tasarımı ve hava kontrol valfi, beslemenin kağıt hamuru yoğunluğuna ve parçacık boyutu dağılımına uygun olmalıdır.
Ticari Devrelerde Kullanılan Flotasyon Reaktifleri
Reaktif kimyası mineral yüzeyini değiştirerek flotasyon işleminin yerçekimi ayrımına benzeyen parçacıklar arasında ayrım yapabilmesini sağlar. Aşağıdaki tablo üç ana reaktif tipini listelemektedir.
| Reaktif sınıfı | Ana işlev | Endüstriyel örnekler |
|---|---|---|
| Koleksiyonerler | Hedef minerali adsorbe edin ve onu hidrofobik hale getirin | Ksantatlar, ditiyofosfatlar, yağ asitleri |
| Köpürtücüler | Kabarcıkları stabilize edin ve hamur yüzeyinde bir köpük tabakası oluşturun | MIBC, çam yağı, poliglikol eterler |
| Düzenleyiciler | Gangu baskılayın, mineralleri etkinleştirin veya pulpa pH'ını kontrol edin | Kireç, soda külü, sodyum silikat, bakır sülfat |
Bakır-çinko cevheri için pratik bir reaktif şeması, piriti bastırmak için kireçle başlar, ardından çinko tutulurken kalkopiritin yüzdürülmesi için bir bakır toplayıcıyla başlar. Bakırın çıkarılmasından sonra, sfaleriti aktive etmek için bakır sülfat eklenir ve çinkonun yüzdürülmesi için tekrar bir toplayıcı dozlanır. Aynı döngü, daha düşük hamur yoğunluğunda ve daha yumuşak bir köpürtücüyle daha temiz aşamalarda tekrarlanır.
Flotasyon İyileşmesini Etkileyen Faktörler
Bir flotasyon tesisinin geri kazanım hedefine ulaşıp ulaşmadığını birçok değişken belirler. Operatörler genellikle bu altı kişiyi izler.
- Parçacık boyutu: kaba parçacıklar ağırdır ve kabarcıklardan ayrılır; çok ince parçacıklar kabarcık yüzeyini kaçırır. Orta boy bir aralık en iyi iyileşmeyi sağlar.
- Kağıt hamuru yoğunluğu: çok kalın hamur köpük kalitesini azaltır; çok ince hamur su ve enerji tüketimini artırır.
- Reaktif dozajı: düşük dozaj atıklarda değer bırakır; Aşırı dozlama konsantre derecesini düşürür.
- Havalandırma oranı: kabarcık yüzey alanını ayarlar; çok yüksek bir hava oranı köpüğün çökmesine neden olabilir.
- pH ve kağıt hamuru potansiyeli: Toplayıcı filmleri korumak ve demir minerallerini bastırmak için alkali hamurlarda standart sülfür yüzdürme işlemi yapılır.
- İkamet süresi: eğer kağıt hamuru hücreleri çok hızlı terk ederse, yavaş yüzen mineraller kaybolur; çok uzun süre kalırsa gang konsantreye taşınır.
Aşağıdaki grafik, bir sülfit cevheri için parçacık boyutu ile flotasyon geri kazanımı arasındaki tipik ilişkiyi göstermektedir.
Parçacık boyutuna karşı tipik yüzdürme geri kazanımı
Kesin değerler cevherler arasında farklılık gösterir ancak eğrinin şekli ana metal tesislerinde tutarlıdır. Geri kazanım düşüşü kaba taraftaysa tesis genellikle kolektör dozajını veya köpük derinliğini artırır. Damla ince taraftaysa bitkinin bir topaklaştırıcıya, daha güçlü bir toplayıcıya veya farklı bir hücre tasarımına ihtiyacı olabilir.
Gerçek Projeler İçin Flotasyon Ekipmanı Seçimi
Yeni bir tesis veya yükseltme için doğru flotasyon makinesinin seçilmesi aşamalı bir süreçtir. Planlanan yem tonajı toplam hücre hacmini tanımlar. Cevher mineralojisi, reaktif şemasını ve temizleme aşamalarının sayısını tanımlar. Besleme parçacık boyutu ve gerekli konsantre derecesi hücre tipini ve derinliğini tanımlar.
İlgili bir örnek, Yunnan Jinding Çinko Endüstrisinin 3.000 ton/gün çinko işletmesindeki flotasyon teknik reform projesidir. Bu tesiste, mevcut hücreler yeterince ince sfaleriti geri kazanamıyordu ve çözüm, öğütme bölümünü yeniden inşa etmek yerine makine konfigürasyonunu değiştirmekti. Bu projenin ana hatları yeni yüzdürme düzenlemesinin konsantre tenörünü izabe tesisi gereksinimleri dahilinde tutarken geri kazanımı nasıl artırdığını açıklıyor. Yüksek tonajlı bakır ve izabe tesislerinde aynı tür analizler genellikle hücre sayısını ve enerji tüketimini azaltan büyük yüzdürme makinelerine yol açar.
Yüksek Tonajlı Tesisler için Büyük Kapasiteli Flotasyon Makineleri Hacimli cevher beslemelerini idare edecek ve enerjiyi ve zemin alanını azaltırken geri kazanımı artıracak şekilde tasarlanmıştır. 200m³'e kadar boyutlarda sunulan bu hücreler bakır, fosfat ve refrakter cevher operasyonlarına uygundur. Ürünü Görüntüle → Fosfat kayası, potas veya refrakter cevherleri işleyen tesisler için aynı seçim mantığı geçerlidir ancak köpük yükü ve reaktif stabilitesi daha önemli hale gelir. Makine köpüğü, temizleme aşamalarının işini yapmasına yetecek kadar uzun süre tutmalı ve hücre şekli, bazı mineral hamurlarının daha yüksek viskozitesine dayanmalıdır.
Flotasyon Hakkında Sıkça Sorulan Sorular
Madencilikte köpük flotasyonu ne için kullanılır?
Köpük flotasyonu, öğütme sonrasında değerli mineralleri gangdan ayırmak için kullanılır. Esas olarak bakır, çinko, kurşun ve nikel sülfür cevherlerine, aynı zamanda altın, molibden, fosfat, florit ve potasa da uygulanır.
Flotasyon mineral olmayan malzemeler için kullanılabilir mi?
Evet. Aynı prensip, geri dönüştürülmüş kağıdın mürekkebini gidermek, karışık plastikleri ayırmak ve ağır metal içeren parçacıkları kirlenmiş topraktan çıkarmak için kullanılır. Su arıtımında, yağ, gres ve askıda katı maddelerin uzaklaştırılması için çözünmüş hava flotasyonu kullanılır.
Flotasyon ve sedimantasyon arasındaki fark nedir?
Sedimantasyon, parçacıkları yoğunluğa göre ayırır ve malzemenin yerçekimi altında çökelmesini sağlar. Flotasyon, yüzey hidrofobikliği ile ayrılır ve parçacıkları hava kabarcıkları ile yukarı doğru taşır. Bu nedenle yüzdürme, neredeyse aynı yoğunluğa ancak farklı yüzey kimyasına sahip parçacıkları ayırabilir.
Flotasyon makinesi aslında ne yapar?
Flotasyon makinesi posayı karıştırır, havayı küçük kabarcıklar halinde dağıtır ve köpük katmanını toplama için yeterince stabil tutar. Pervane mekanizması ve tank geometrisi, makinenin verimli bir şekilde işleyebileceği parçacıkların boyut aralığını tanımlar.
Flotasyonda parçacık boyutu neden bu kadar önemlidir?
Kaba parçacıklar kabarcıklar için çok ağırdır ve ince parçacıklar kabarcıklarla yeterince sık çarpışmazlar. Her cevherin, geri kazanımın en yüksek olduğu optimum boyut aralığı vardır; bu aralığın dışına çıkmak, reaktif tarifi doğru olsa bile geri kazanımı azaltır.
