پایان نامه بررسی مقایسه ای سلول های فلوتاسیون مورد استفاده در کارخانه های کانه آرایی (فلزی و غیرفلزی)

تعداد صفحات: ۵۳ | قابل ویرایش

مقدمه

پروسه فلوتاسیون یکی از روشهای متداول فراوری مواد معدنی است که برای اولین بار در سال ۱۹۰۶ به ثبت رسیده است∙کاربرد این پروسه انتخابی بیشتر برای کانسار پیچیده فلزی ١چون سرب وروی ،اکسیدهای آهن وروی،سولفاتهای روی وآهن و همچنین کانسارهای غیر فلزی  مانند فلوئوریت ، فسفاتها،زغال سنگ وغیره می باشد.

کاربرد سایر روشهای جداسازی مواد معدنی از قبیل روشهای ثقلی، مغناطیسی والکترواستاتیکی اختصاص به کانیهای معین ویا مواد معدنی متشکل از تعداد محدود ومشخصی از کانیها دارد  در حالیکه فلوتاسیون با بکار گیری اختلاف خواص شیمیایی سطوح کانیها  ومواد شیمیایی متعددی که امروزه فراهم آمده است تقریبا هیچگونه محدودیتی در جداسازی مواد معدنی ندارد . مشکل نرمه در صنعت فلوتاسیون نیز اخیرا با مواردی که با استفاده از تکنیک فولو کولاسیون۲ انتخابی در دسترس قرار گرفته است تا حدود زیادی رفع شده است.

فرایند فلوتاسیون به دلایل مشروحه ذیل از اهمیت بیشتری نسبت به سایر روشهای تغلیظ  برخوردار است:

الف)کاهش منابع معدنی با عیارهای بالا  و مینرالوژی ساده که بتوان به روشهای ساده فیزیکی ساده آنها را تغلیظ نمود.

ب)کاربرد وسیع صنعت فلوتاسیون در محدوده  دانه بندی مواد معدنی بین ۲۰ تا ۲۰۰ مش به طوریکه این ابعاد از ۱۰ مش در مورد زغال سنگ  ودر مورد سایر مواد مواد معدنی از ۴۸ مش وتا ۱۰ تا ۱۵ میکرون که در شرایط خاص تحت فراوری قرار میگیرد، مورد استفاده قرار میگیرد.

آشنایی با مفاهیم فلوتاسیون

فلوتاسیون یکی از مهمترین فرایندهای جداسازی کانیها می باشد ونقش بسیار مهم وتعیین کننده ای در فراوری مواد معدنی به عهده دارد∙به قسمی که امروزه بیش از ۱۰^۹*۲ تن  در سال ،مواد معدنی تحت این فرایند جداسازی قرار می گیرد.

فلوتاسیون باکاربردخواص شیمیایی فیزیکی سطوح و براساس چسبندگی۳حبابهای هوا به قطعات کانی در یک محیط آبی و سپس شناور شدن۴ این مجموعه به طرف سطح مایع ونهایتا انتقال به لایه کف۵ که در بالای سطح مایع قرار گرفته است،مبتنی می باشد.

به منظور جداسازی کانیهای ارزشمند ۶ در یک سنگ، ابتدا آن را به ابعاد مناسب توسط دستگاههای سنگ شکنی وآسیاها خرد می نمایند.این ابعاد به جز در موارد خاص به اندازه دجه آزادی۷ ویا حتی با توجه به شرایط بهینه۸ فرایند کوچکتر از آن نیز می باشد.

مواد خرد شده در آب توسط هم زن به صورت معلق در می آید که اصطلاحا به آن پالپ ۹ می گویند. رقت پالپ به طور معمول بین۲۵٪تا ۴۵٪وزنی جامد می باشد.سپس مواد شیمیایی خاصی به پالپ اضافه گشته وضمن هم زدن دائمی  وپس از طی زمان معینی که برای تاخیر مواد شیمیایی لازم است آنرا به سلولهای فلوتاسیون منتقل مینمایند این مرحله را فاز آماده سازی می نامند.

پروسه فلوتاسیون

پس از مرحله آماده سازی پالپ وارد سلولهای فلوتاسیون می گردد .سلول فلوتاسیون به عنوان یک رآکتور متشکل از یک تانک،هم زن وتجهیزات لازم برای توزیع ویا ایجاد حبا ب هوا در  پالپ می باشد وهوای دمیده شده در درون سلول به صورت حبابهایی با ابعاد قابل کنترل از درون پالپ به طرف سطح سلول حرکت می نمایند.

همچنان که آب برروی سطوح هیدروفیل جذب می گردد ،حبابهای هوا نیز بر روی سطوح هیدروفوب قرار گرفته وبه آن متصل می گردند.این مجموعه حباب وقطعات کانیهای متصل به آن با در نظر گرفتن تاثیر نیروی ارشمیدسی بر آن از آب سبکتر بوده وبه طرف سطح پالپ حرکت کرده وبالا می آیند.مجموعه این حبابهای متصل به کانیها با پایداری مناسبی که توسط کف ساز به آن داده شده است در بالای سطح پالپ به صورت لایه ای از کف جمع شده وسپس این مجموعه توسط پاروهایی که در بخش فوقانی سلول تعبیه شده از سلول خارج می گردد.

لازم به ذکر است که ذرات هیدروفوب که توسط حبا ب هوا به سطح سلول منتقل  وسپس از آن خارج می شوندددچنانچه متشکل از کانی یا کانیهای ارزشمند باشنددراینصورت کف،محصول پر عیار شدهای را تشکیل می دهد واین روش را فلوتاسیون مستقیم میگویند.

گاهی از اوقات می توان از فلوتاسیون معکوس استفاده کرد به طوریکه سطح کانیهای گانگ یا باطله را هیدروفوب نموده و آنها را فلوته وبه عنوان باطله از سلول خارج نمود.در اینصورت باقیمانده کانیها در پالپ محصول پر عیار راتشکیل خواهند داد.

فلوتاسیون

یکی از مهمترین روشهای تغلیظ مواد،روش فلوتاسیون است.این روش سابقه طولانی داشته  از قرن۱۹ توسعه بیشتری یافته است.امروزه سنگهایی را که حتی عیارشان بین (۱ تا ۰.۵ ) است به شرط اقتصادی بودن  به روش فلوتاسیون تغلیظ می کنند .این روش نسبتا گران است  و در صورتیکه بخواهند روزانه ۲۰۰ تا ۳۰۰ تن به بالا مواد معدنی راپر عیار کنند از آن استفاده می شود .

البته بایستی عیار محصول خروجی حد معینی را دارا باشد روش مزبور اغلب جهت سولفورها بکار می رود اساس کار فلوتاسیون بر مبنای خواص فیزیکی-شیمیایی سطحی استوار است و از مزایای روش فلوتاسیون،کاربرد آن جهت سنگهای معدنی با چندین نوع مواد کانی همراه می باشد که عملا آرایش آنها از طریق فیزیکی مکن نبوده ویا به آسانی صورت نمیگیرد  همچنین اگر در یک سنگ معدن اختلاف وزن مخصوص مواد موجود کم باشد.بهترین روش جهت جداسازی مواد، روش فلوتاسیون بوده،راندمان کار نیز به مراتب بیشتر از روشهای دیگر است.بطوریکه در بعضی موارد به ۹۸٪نیز برسد.در صورتیکه در روشهای دیگر راندمان بین ۵۰ تا ۶۰٪است.

در روش فلوتاسیون دانه های مواد معدنی در حد ۲۰۰ الی ۳۰۰ میکرون خرد می شوند.مواد خرد شده را با آب به نسبت ۱۵ تا ۳۵٪مخلوط کرده و معرفهای (reagent)شیمیایی لازم از قبیل بازداشت کننده ها ،فعال کننده ها ،کف ساز وغیره به آن افزوده می گردد.مخلوط حاصل، جهت پوشش سطح دانه ها از مواد شیمیایی به اندازه کانی به هم زده می شوند .حبابهای هوا توسط مواد شیمیایی  در سطح دانه جذب شده و دانه های کانی مورد نظر به حالت کف در سطح مایع شناور می گردند.