Uitdagingen in de Winterproductie: De Impact van Lage Temperaturen op Flotatie-indicatoren en Bijbehorende Strategieën

Dit artikel begint met het onderzoeken van de microscopische mechanismen waarmee lage temperaturen flotatiesystemen beïnvloeden, waarbij de impactkarakteristieken van verschillende soorten reagentia worden gecombineerd en systematisch strategieën voor het omgaan met flotatie in de winter worden verhelderd met zowel theoretische als praktische waarde. Het doel is om mijnbouwtechnici te voorzien van een rigoureus, nauwkeurig en efficiënt schema voor optimalisatie van de flotatie in de winter.

01

Belangrijkste mechanismen van de impact van lage temperaturen op flotatiesystemen

De negatieve impact van lage temperaturen op flotatie-indicatoren wordt niet veroorzaakt door één enkele factor, maar eerder door een reeks complexe fysisch-chemische en hydrodynamische effecten. Het begrijpen van deze microscopische mechanismen is een voorwaarde voor het ontwikkelen van wetenschappelijke coping-strategieën.

1. Verslechtering van de reologische eigenschappen van slurry – verhoogde viscositeit en verminderde dynamiek

Bij lage temperaturen neemt de viscositeit van de slurry aanzienlijk toe. Wanneer bijvoorbeeld bij de flotatie van een bepaald lood-zinkerts de temperatuur van de slurry daalt van 20℃ naar 5℃, kan de viscositeit van de slurry met meer dan 10% toenemen.

• Verminderde beldynamiek:Een verhoogde viscositeit van de slurry vermindert direct de stijgsnelheid van bellen in de slurry en verlaagt de effectieve botsingssnelheid (dat wil zeggen de waarschijnlijkheid van mineralisatie) tussen bellen en minerale deeltjes. Volgens de flotatiekinetiek leidt dit tot een afname van de flotatiesnelheidsconstante (K), een langere floattijd van mineralen en uiteindelijk een afname van de terugwinningssnelheid.
• Adhesie van beldeeltjes:Viscositeitsveranderingen hebben ook invloed op de drainagesnelheid en de mechanische sterkte van het gemineraliseerde bellenmembraan, waardoor grove mineralen gemakkelijk loskomen, waardoor de terugwinningssnelheid van grove deeltjes verder wordt verminderd.

2. Verminderde oplosbaarheid van reagentia en chemisorptiesnelheid – Verzwakte chemische activiteit van het oppervlak

Lage temperaturen zijn de fundamentele reden voor de verminderde efficiëntie van conventionele flotatiereagentia, vooral die waarvan de oplosbaarheid aanzienlijk wordt beïnvloed door de temperatuur.

Onderdrukte verzamelactiviteit:

Vetzuren (bijv. niet-sulfide minerale flotatie):De oplosbaarheid van collectoren zoals oliezuur- en vetzuurzepen neemt aanzienlijk af bij afnemende temperatuur, waardoor vaste stoffen gemakkelijk neerslaan of gels worden gevormd. Dit resulteert in onvoldoende effectieve collectorconcentratie in de vloeistoffase, waardoor het moeilijk wordt om een ​​effectieve hydrofobe laag op het mineraaloppervlak te vormen, waardoor het verzamelvermogen drastisch wordt verzwakt.

Sulfide-mineraalverzamelaars (bijv. xanthaat):Lage temperaturen verminderen het oxidatieniveau op het oppervlak van mineralen (bijvoorbeeld galena), waardoor het aantal oppervlakteactieve adsorptieplaatsen afneemt en dus de hoeveelheid chemisorptie door de collector afneemt. De xanthaatadsorptiecapaciteit van galena is bij 5°C bijvoorbeeld aanzienlijk lager dan bij 20°C, wat resulteert in een vermindering van de terugwinning met 7 procentpunten.

Langzaam werkende depressiva en activatoren:De meeste chemische reactiesnelheden (inclusief de selectieve adsorptie van depressiva aan mineralen en de activeringsreactie van activatoren) volgen de Arrhenius-vergelijking. Naarmate de temperatuur daalt, neemt de reactiesnelheidsconstante (k) af, wat leidt tot onvolledige remming of activering, verminderde sorteerselectiviteit en een lagere concentraatkwaliteit.

Verminderde opschuimefficiëntie:Een zeer klein aantal opschuimers kan bij lage temperaturen een verminderde activiteit of zelfs neerslag ervaren, wat resulteert in kleinere, brossere of onstabielere schuimvolumes, wat het afschrapen van het concentraat en de stabiliteit van gemineraliseerde belletjes beïnvloedt.

3. Voorbeelden van verslechtering van de flotatieprestaties bij lage temperaturen

02

Praktische begeleiding: systematische strategieën voor het aanpakken van flotatie-indicatoren in de winter

Om de flotatie-uitdagingen veroorzaakt door lage temperaturen aan te pakken, moet een systematische aanpak worden gevolgd, waarbij de nadruk ligt op twee hoofdaspecten: "verwarming en isolatie" en "optimalisatie van reagentia".

1. Strategie voor de zekerheid van thermische energie: verwarmings- en isolatietechnologieën

Hoewel het verwarmen van de slurry de energiekosten verhoogt, is het een noodzakelijke investering in extreem koude gebieden of voor mineralen die verwarming nodig hebben om de indicatoren op peil te houden (zoals niet-sulfide-ertsen).

Techno-economische afwegingen: Mijnen moeten de energieverbruikskosten van verwarming berekenen versus de economische voordelen van het verbeteren van de terugwinningsgraad op basis van hun specifieke ertstype (niet-sulfide-ertsen zijn extreem gevoelig voor temperatuur) en flotatie-indexvereisten, en de meest economische en haalbare verwarmingstemperatuur en isolatiemaatregelen selecteren.

2. Strategie voor optimalisatie van het reagenssysteem: hoge efficiëntie en lage temperatuurbestendigheid

Het optimaliseren van het reagenssysteem is de kerntechnologie voor de winterproductie zonder de verwarmingskosten aanzienlijk te verhogen.

3. Strategieën voor het verfijnen van procesparameters

• Pulpconcentratie: Het op passende wijze verlagen van de pulpconcentratie (toenemende verdunning) compenseert gedeeltelijk de toename in viscositeit veroorzaakt door lage temperaturen, verbetert de reologische eigenschappen en vergemakkelijkt de beweging van de bellen.
• Flotatietijd: Vanwege de afname van de flotatiesnelheidsconstante K moet de voorbewerkingstijd op passende wijze worden verlengd om voldoende mineralisatietijd voor waardevolle mineralen te garanderen en de terugwinningssnelheid te behouden.
• Beluchtingssnelheid en roering: Door de beluchtingssnelheid en roerintensiteit van de flotatiemachine op de juiste manier te verhogen, wordt de viskeuze weerstand overwonnen, wordt de belverspreiding vergroot en wordt de kans op contact tussen minerale deeltjes en bellen vergroot.

03

Vooruitzichten: ontwikkelingstrends van flotatietechnologie bij lage temperaturen

Geconfronteerd met steeds strengere eisen op het gebied van milieubescherming en kostenbeheersing, ontwikkelt het onderzoek van de mineraalverwerkende industrie naar flotatietechnologie bij lage temperaturen voor de winter zich in de volgende richtingen:

1. Ontwikkeling van nieuwe, hoogefficiënte, lage temperatuurbestendige reagentia:Met name composiet- en amfotere flotatiereagentia met een sterk verzamelvermogen, hoge selectiviteit en uitstekende oplosbaarheid bij lage temperaturen zijn een belangrijk aandachtspunt van toekomstig reagensonderzoek.
2. Intelligente controle van de pulptemperatuur:Door gebruik te maken van geavanceerde sensoren en kunstmatige intelligentie (AI)-technologie om real-time monitoring en voorspelling van de pulptemperatuur, viscositeit en schuimtoestand te bereiken, gecombineerd met een automatisch reagensdoseringssysteem, wordt nauwkeurige en intelligente controle van het flotatieproces mogelijk gemaakt.
3. Terugwinning en gebruik van afvalwarmte:Het introduceren van laagwaardige warmtebronnen (zoals restwarmte van generatoren en stoomcondensaat) van de mineraalverwerkingsfabriek of omliggende industrieën in het maalwatersysteem om de pulp op de meest economische manier voor te verwarmen, zal van cruciaal belang zijn voor het verminderen van het energieverbruik tijdens de winterproductie.

De impact van lage temperaturen in de winter op de flotatieproductie is veelzijdig en diepgaand, waarbij complexe veranderingen in de vloeistofmechanica, de oppervlaktechemie en de werkingsmechanismen van reagentia betrokken zijn. Succesvol beheer van de winterflotatieproductie vereist dat technici een diepgaand begrip hebben van deze mechanismen en een alomvattend technisch systeem opzetten dat prioriteit geeft aan reagensoptimalisatie en dit aanvult met thermische energiezekerheid. Dit systeem omvat nauwkeurige reagensaanpassingen, wetenschappelijke maatregelen voor warmtebehoud en verwarming, en een flexibele afstemming van procesparameters. Alleen op deze manier kunnen de uitdagingen van de winter effectief worden aangepakt, waardoor stabiele indicatoren voor de verwerking van mineralen worden gegarandeerd en de economische voordelen worden gemaximaliseerd.