การลอยอยู่ในน้ำใช้ทำอะไร? คู่มือการใช้งาน กระบวนการ และอุปกรณ์ที่สำคัญ

การลอยอยู่ในน้ำเป็นเทคนิคการแยกที่ใช้ฟองอากาศเพื่อรวบรวมอนุภาคแร่ธาตุอันมีค่าจากเยื่อกระดาษที่เป็นน้ำ หากคุณถามว่าใช้การลอยอยู่ในน้ำเพื่ออะไร คำตอบโดยตรงก็คือ การลอยอยู่ในน้ำใช้เพื่อแยกแร่ธาตุอันมีค่าออกจากหินเสีย เพื่ออัพเกรดแร่ก่อนการถลุงและการชะล้าง และเพื่อนำอนุภาคละเอียดที่กระบวนการแรงโน้มถ่วงไม่สามารถรับมือได้ นอกเหนือจากการขุดแล้ว หลักการเดียวกันนี้ยังใช้ในการรีไซเคิลกระดาษ การแยกพลาสติก การฟื้นฟูดิน และการบำบัดน้ำเสียที่เป็นน้ำมัน

กระบวนการนี้สร้างขึ้นจากเคมีพื้นผิว รีเอเจนต์ทำให้แร่ธาตุเป้าหมายไม่ชอบน้ำ ฟองอากาศเกาะติดกับอนุภาคเหล่านี้ และฟองที่คงตัวจะพาพวกมันขึ้นสู่พื้นผิว ซึ่งพวกมันจะถูกกำจัดออกเมื่อมีความเข้มข้น ส่วนต่อไปนี้จะอธิบายการใช้งานหลักๆ ของการลอยอยู่ในน้ำ ขั้นตอนภายในหัวสร้างความเข้มข้น อุปกรณ์และสารเคมีที่เกี่ยวข้อง และตัวแปรที่ตัดสินการคืนตัวและเกรด

Flotation คืออะไรและทำงานอย่างไร?

การลอยอยู่ในน้ำ บางครั้งเรียกว่าการลอยฟองเป็นวิธีการแยกทางเคมีกายภาพ โดยจะแปลงความแตกต่างของความสามารถในการเปียกของพื้นผิวเป็นอัตราการเกาะของฟองที่แตกต่างกัน ในเซลล์ลอยอยู่ในน้ำ เยื่อกระดาษจะถูกเติมอากาศเพื่อให้พื้นผิวแร่เป้าหมายซึ่งถูกทำให้ไม่ชอบน้ำโดยรีเอเจนต์ จับกับฟองอากาศ มวลรวมของฟองสบู่จะลอยขึ้นสู่พื้นผิว ชั้นฟองจะถูกขูดออก ทำให้หนาขึ้น และกรองเพื่อให้ได้ความเข้มข้นสุดท้าย

ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขพื้นฐานสามประการ:

• แร่อันทรงคุณค่าจะต้องหลุดพ้นจาก gangue ซึ่งมาจากการบดที่ถูกต้อง
• พื้นผิวเป้าหมายจะต้องเป็นแบบเฉพาะเจาะจงที่ไม่ชอบน้ำ ซึ่งมาจากเคมีของตัวสะสม
• เซลล์จะต้องสร้างฟองอากาศขนาดเล็กและมั่นคงซึ่งมาจากใบพัดและฟองอากาศ

เงื่อนไขเหล่านี้ยังอธิบายด้วยว่าเหตุใดจึงใช้การลอยอยู่ในวัสดุจำนวนมาก: เมื่อใดก็ตามที่สามารถสร้างความแตกต่างที่ไม่ชอบน้ำแบบเลือกสรรได้ สามารถออกแบบกระบวนการลอยตัวรอบๆ วัสดุนั้นได้ หากต้องการดูการทำงานของวงจรโดยละเอียด โปรดดูที่ หลักการสำคัญของอุปกรณ์ลอยน้ำในการได้รับประโยชน์ .

การใช้งานหลักของการลอยอยู่ในน้ำในอุตสาหกรรม

การใช้ลอยอยู่ในน้ำที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดคือการทำเหมืองโลหะ แต่เทคโนโลยีนี้ยังฝังอยู่ในกระบวนการทางเคมี การรีไซเคิล และการรักษาสิ่งแวดล้อมอีกด้วย ตารางด้านล่างสรุปฟีดและวัตถุประสงค์ทั่วไป

การได้รับประโยชน์จากแร่โลหะ

ส่วนแบ่งที่ใหญ่ที่สุดของความสามารถในการลอยอยู่ในน้ำได้รับการติดตั้งในหัวทำให้เป็นโลหะพื้นฐาน แร่ซัลไฟด์ตอบสนองได้ดีต่อตัวสะสมแซนเทต ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโรงงานทองแดง สังกะสี ตะกั่ว และนิกเกิลจึงมักใช้วงจรลอยอยู่ในน้ำหลังการบด การลอยตัวยังช่วยฟื้นคืนโมลิบดีนัมและเงินเมื่อเกิดขึ้นกับคอปเปอร์ซัลไฟด์ และใช้เพื่อนำทองคำออกจากแร่ไพริติกก่อนที่จะชะล้างไซยาไนด์

การบำบัดด้วยโลหะวิทยาและทะเลสาบน้ำเค็ม

ในโรงงานไฮโดรเมทัลโลหการ การลอยอยู่ในน้ำใช้เพื่อนำค่าโลหะกลับมาจากตะกรัน เนื้อด้าน และสารตกค้าง ตัวอย่างเช่น ตะกรันในการถลุงทองแดง จะถูกบดและลอยเพื่อนำทองแดงที่ตกค้างกลับคืนสู่โรงถลุง ในเคมีของทะเลสาบเกลือ การลอยอยู่ในน้ำเป็นขั้นตอนมาตรฐานในการผลิตโปแตช ซึ่งช่วยกำจัดฮาไลต์และดินเหนียวออกจากโพแทสเซียมคลอไรด์

การรีไซเคิล การฟื้นฟู และการบำบัดน้ำ

หลักการเคมีพื้นผิวเดียวกันนี้ยังช่วยแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมอีกด้วย การลอยอยู่ในน้ำจะกำจัดหมึกรีไซเคิล แยกพลาสติกที่มีพฤติกรรมเปียกที่แตกต่างกัน และกำจัดอนุภาคที่มีโลหะหนักออกจากดินที่ปนเปื้อนและตะกอนที่ขุดลอก ในการบำบัดน้ำเสีย การลอยตัวของอากาศที่ละลายได้จะช่วยยกน้ำมัน จาระบี และของแข็งแขวนลอยเบาออกจากน้ำทิ้งทางอุตสาหกรรม การใช้งานเหล่านี้มีเพิ่มมากขึ้นเนื่องจากความกดดันในการกู้คืนวัสดุจากทรัพยากรทุติยภูมิเพิ่มมากขึ้น

วิธีการจัดวงจรการลอยตัว

วงจรการลอยอยู่ในน้ำคือลำดับของเครื่องจักรและขั้นตอนกระบวนการ ไม่ใช่ถังเดียว การจัดเตรียมจะขึ้นอยู่กับประเภทของแร่และข้อกำหนดเฉพาะของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย แต่จะมีหลายขั้นตอนอยู่เสมอ

ในหัวสกัดทองแดงทั่วไป แร่จะถูกบดให้ได้ขนาดโดยที่ 70 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ผ่าน 74 ไมครอนก่อนที่จะเข้าสู่ตลิ่งที่หยาบกว่า ในโรงงานไพไรต์ที่มีทองคำเป็นองค์ประกอบ อาจใช้วงจรเดียวกันนี้เพื่อผลิตซัลไฟด์เข้มข้น ซึ่งจะถูกบดใหม่เพื่อให้ทองคำเกิดการชะล้างไซยาไนด์ ขั้นตอนกระบวนการดูคล้ายกัน แต่โครงร่างรีเอเจนต์และเวลาคงอยู่แตกต่างกันค่อนข้างมาก

อุปกรณ์ลอยตัวและประเภทเครื่องจักร

อุปกรณ์ลอยอยู่ในน้ำมีตั้งแต่ห้องทดลองขนาดเล็กไปจนถึงถังอุตสาหกรรมที่มีปริมาตรมากกว่า 300 ลูกบาศก์เมตร การจำแนกประเภทพื้นฐานเป็นไปตามวิธีการจ่ายอากาศ: เครื่องเติมอากาศอัตโนมัติแบบกลไกและเครื่องเติมลม

เครื่องเติมอากาศในตัว

เครื่องจักร เช่น เครื่องลอยอยู่ในน้ำประเภท BF จัดอยู่ในประเภทการเติมอากาศในตัว เนื่องจากใบพัดจะดึงอากาศเข้าสู่เยื่อกระดาษในขณะที่หมุน เซลล์เหล่านี้พบได้ทั่วไปในโรงงานขนาดกลางและขนาดเล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ไม่มีระบบอัดอากาศแยกต่างหาก

เครื่องเติมอากาศ BF ลอยอยู่ในน้ำในตัวสำหรับพืชขนาดเล็กและขนาดกลาง เซลล์กวนเชิงกลที่ดึงอากาศตามธรรมชาติด้วยใบพัดกรวยคู่แบบปิด เหมาะสำหรับไซต์ที่ไม่มีอากาศอัด โดยผสมผสานการดูดและการลอยเพื่อทำให้การตั้งค่าวงจรทำได้ง่ายขึ้น ดูผลิตภัณฑ์ →

เครื่องเติมลม

เซลล์เติมลม เช่น ประเภท XCF และ KYF ใช้ระบบจ่ายอากาศภายนอก ทำให้สามารถควบคุมการเติมอากาศและการกวนได้อย่างอิสระ ประเภท XCF และ KYF มักจะรวมกันอยู่ในช่องเดียว โดยเซลล์ XCF หนึ่งช่องที่ส่วนหัวของธนาคารทำหน้าที่เป็นถังดูด ในขณะที่เซลล์ที่เหลือเป็นช่องเติมลม สิ่งนี้ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้ปั๊มสารละลายระหว่างขั้นตอนการลอยอยู่ในน้ำ

การผสมผสานเครื่องลอยลมแบบ XCF/KYF ใช้การจ่ายอากาศภายนอกเพื่อควบคุมการเติมอากาศโดยอิสระ และจับคู่เซลล์ดูด XCF กับเซลล์ไหลตรงของ KYF เพื่อกำจัดปั๊มสารละลายระหว่างขั้นตอน เหมาะสำหรับวงจรขนาดกลางและขนาดใหญ่ ดูผลิตภัณฑ์ →

เครื่องลอยน้ำขนาดใหญ่

เซลล์ลอยอยู่ในน้ำขนาดใหญ่ได้เปลี่ยนแปลงเศรษฐศาสตร์ของการแปรรูปแร่คุณภาพต่ำ เซลล์ขนาดใหญ่เพียงเซลล์เดียวสามารถทดแทนเซลล์ขนาดเล็กได้หลายเซลล์ ช่วยลดการใช้พลังงาน ลดพื้นที่ และงานบำรุงรักษา ข้อกำหนดหลักคือระบบกระจายอากาศที่มั่นคงและการออกแบบฟองอากาศที่ทำงานในระดับความลึก

ใบพัด ความลึกของถัง การออกแบบกรวยฟอง และวาล์วควบคุมอากาศต้องตรงกับความหนาแน่นของเยื่อกระดาษและการกระจายขนาดอนุภาคของฟีด

รีเอเจนต์ลอยตัวที่ใช้ในวงจรเชิงพาณิชย์

เคมีรีเอเจนต์เปลี่ยนพื้นผิวแร่เพื่อให้กระบวนการลอยอยู่ในน้ำสามารถแยกความแตกต่างระหว่างอนุภาคที่มีลักษณะคล้ายกับการแยกด้วยแรงโน้มถ่วง ตารางด้านล่างแสดงรายการรีเอเจนต์หลักสามประเภท

รูปแบบรีเอเจนต์ที่ใช้งานได้จริงสำหรับแร่ทองแดง-สังกะสีเริ่มต้นด้วยปูนขาวเพื่อกดไพไรต์ จากนั้นจึงใช้ตัวสะสมทองแดงเพื่อลอยคาลโคไพไรต์ในขณะที่สังกะสีถูกกักไว้ หลังจากกำจัดทองแดงออกแล้ว คอปเปอร์ซัลเฟตจะถูกเติมเพื่อกระตุ้นการทำงานของสฟาเลอไรต์ และจะมีการเติมตัวสะสมอีกครั้งเพื่อลอยสังกะสี วงจรเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นซ้ำในขั้นตอนที่สะอาดขึ้นโดยมีความหนาแน่นของเนื้อกระดาษต่ำกว่าและใช้ฟองที่นุ่มนวลกว่า

ปัจจัยที่ส่งผลต่อการฟื้นตัวจากการลอยอยู่ในน้ำ

ตัวแปรหลายตัวเป็นตัวกำหนดว่าโรงงานลอยน้ำจะบรรลุเป้าหมายการฟื้นฟูหรือไม่ ผู้ปฏิบัติงานมักจะติดตามหกสิ่งเหล่านี้

• ขนาดอนุภาค: อนุภาคหยาบมีน้ำหนักมากและแตกตัวออกจากฟองอากาศ อนุภาคที่ละเอียดมากพลาดพื้นผิวฟอง ช่วงขนาดปานกลางช่วยให้ฟื้นตัวได้ดีที่สุด
• ความหนาแน่นของเยื่อกระดาษ: เนื้อกระดาษหนาเกินไปทำให้คุณภาพฟองลดลง เยื่อกระดาษบางเกินไปทำให้สิ้นเปลืองน้ำและพลังงาน
• ปริมาณรีเอเจนต์: การให้ยาต่ำเกินไปจะทิ้งมูลค่าไว้เป็นหางแร่ การให้ยาเกินขนาดจะลดระดับความเข้มข้นลง
• อัตราการเติมอากาศ: ปรับพื้นที่ผิวฟอง อัตราอากาศที่สูงเกินไปอาจทำให้ฟองยุบได้
• pH และศักยภาพของเยื่อกระดาษ: การลอยซัลไฟด์แบบมาตรฐานทำงานในเยื่ออัลคาไลน์เพื่อปกป้องฟิล์มสะสมและลดแร่ธาตุเหล็ก
• เวลาพำนัก: หากเยื่อกระดาษออกจากเซลล์เร็วเกินไป แร่ธาตุที่ลอยตัวช้าจะสูญเสียไป ถ้ามันอยู่นานเกินไป gangue จะถูกพาเข้าสู่สมาธิ

แผนภูมิด้านล่างแสดงความสัมพันธ์โดยทั่วไประหว่างขนาดอนุภาคและการฟื้นตัวจากการลอยตัวของแร่ซัลไฟด์

ค่าที่แน่นอนจะแตกต่างกันไปในแต่ละแร่ แต่รูปร่างของเส้นโค้งจะสอดคล้องกันในโรงงานโลหะพื้นฐาน หากการฟื้นตัวลดลงในด้านหยาบ โรงงานมักจะเพิ่มปริมาณการสะสมหรือความลึกของฟอง หากหยดอยู่ในด้านดี พืชอาจต้องการสารตกตะกอน ตัวสะสมที่แข็งแกร่งกว่า หรือการออกแบบเซลล์อื่น

การเลือกอุปกรณ์ลอยน้ำสำหรับโครงการจริง

การเลือกเครื่องลอยน้ำที่เหมาะสมสำหรับโรงงานใหม่หรือการอัพเกรดเป็นกระบวนการแบบขั้นตอน น้ำหนักอาหารสัตว์ที่วางแผนไว้จะกำหนดปริมาตรเซลล์ทั้งหมด แร่วิทยาจะกำหนดรูปแบบรีเอเจนต์และจำนวนขั้นตอนการทำความสะอาด ขนาดอนุภาคฟีดและเกรดความเข้มข้นที่ต้องการจะกำหนดประเภทเซลล์และความลึก

ตัวอย่างหนึ่งที่เกี่ยวข้องคือโครงการปฏิรูปทางเทคนิคการลอยอยู่ในน้ำที่การดำเนินงานสังกะสี 3,000 ตัน/วันของ Yunnan Jinding Zinc Industry ในโรงงานนั้น เซลล์ที่มีอยู่ไม่สามารถนำสฟาเลอไรต์ที่ละเอียดกลับมาได้เพียงพอ และวิธีการแก้ไขคือเปลี่ยนการกำหนดค่าเครื่องจักรแทนที่จะสร้างส่วนการเจียรขึ้นใหม่ โครงร่างของโครงการนี้ อธิบายว่าการจัดเรียงลอยตัวใหม่ช่วยเพิ่มการฟื้นตัวในขณะที่รักษาระดับความเข้มข้นให้อยู่ในข้อกำหนดของโรงถลุงได้อย่างไร ในโรงถลุงทองแดงและโรงถลุงแร่ที่มีน้ำหนักสูง การวิเคราะห์แบบเดียวกันมักจะนำไปสู่เครื่องลอยขนาดใหญ่ ซึ่งช่วยลดจำนวนเซลล์และการใช้พลังงาน

เครื่องลอยอยู่ในน้ำความจุขนาดใหญ่สำหรับโรงงานที่มีน้ำหนักมาก ออกแบบมาเพื่อรองรับการป้อนแร่ขนาดใหญ่และเพิ่มการฟื้นตัวในขณะที่ลดพลังงานและพื้นที่พื้น เซลล์เหล่านี้มีจำหน่ายในขนาดสูงสุด 200 ตร.ม. เหมาะกับการปฏิบัติงานของทองแดง ฟอสเฟต และแร่ทนไฟ ดูผลิตภัณฑ์ →

สำหรับพืชที่แปรรูปหินฟอสเฟต โปแตช หรือแร่ทนไฟ จะใช้ตรรกะการคัดเลือกแบบเดียวกัน แต่ปริมาณฟองและความคงตัวของรีเอเจนต์จะมีความสำคัญมากขึ้น เครื่องจะต้องเก็บฟองไว้นานเพียงพอเพื่อให้ขั้นตอนการทำความสะอาดทำงานได้ และรูปร่างของเซลล์จะต้องรองรับความหนืดที่สูงขึ้นของเยื่อแร่บางชนิด

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการลอยตัว

การลอยฟองใช้ในการขุดคืออะไร?

การลอยฟองใช้เพื่อแยกแร่ธาตุอันมีค่าออกจาก gangue หลังจากการบด ส่วนใหญ่จะใช้กับแร่ซัลไฟด์ของทองแดง สังกะสี ตะกั่ว และนิกเกิล แต่ยังรวมถึงทองคำ โมลิบดีนัม ฟอสเฟต ฟลูออไรต์ และโปแตชด้วย

การลอยอยู่ในน้ำสามารถใช้กับวัสดุที่ไม่ใช่แร่ได้หรือไม่?

ใช่. หลักการเดียวกันนี้ใช้ในการกำจัดหมึกรีไซเคิลออกจากกระดาษ เพื่อแยกพลาสติกผสม และเพื่อกำจัดอนุภาคที่มีโลหะหนักออกจากดินที่ปนเปื้อน ในการบำบัดน้ำ การลอยตัวของอากาศละลายใช้เพื่อขจัดน้ำมัน จาระบี และสารแขวนลอย

อะไรคือความแตกต่างระหว่างการลอยอยู่ในน้ำและการตกตะกอน?

การตกตะกอนจะแยกอนุภาคตามความหนาแน่น และปล่อยให้วัสดุตกตะกอนภายใต้แรงโน้มถ่วง การลอยตัวจะแยกออกจากกันตามพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำและนำพาอนุภาคขึ้นด้านบนด้วยฟองอากาศ การลอยตัวจึงสามารถแยกอนุภาคที่มีความหนาแน่นเกือบเท่ากันแต่เคมีพื้นผิวต่างกัน

จริงๆ แล้วเครื่องลอยอยู่ในน้ำทำหน้าที่อะไร?

เครื่องลอยอยู่ในน้ำจะผสมเยื่อกระดาษ กระจายอากาศออกเป็นฟองเล็กๆ และช่วยให้ชั้นฟองมีความเสถียรเพียงพอสำหรับการรวบรวม กลไกใบพัดและรูปทรงของถังจะกำหนดช่วงขนาดของอนุภาคที่เครื่องจักรสามารถจัดการได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เหตุใดขนาดอนุภาคจึงมีความสำคัญในการลอยตัว

อนุภาคหยาบหนักเกินไปสำหรับฟองอากาศ และอนุภาคละเอียดไม่ชนกับฟองบ่อยเพียงพอ แร่แต่ละชนิดมีช่วงขนาดที่เหมาะสมซึ่งการคืนสภาพจะสูงที่สุด การเคลื่อนออกนอกช่วงดังกล่าวจะทำให้การฟื้นตัวลดลงแม้ว่าสูตรรีเอเจนต์จะถูกต้องก็ตาม