Flotation ist eines der wichtigsten Prozesse zur Trennung von Mineralien in der Rohstoffindustrie. Die Erreichung der höchstmöglichen Mineralanreicherung erfordert die entsprechende Auswahl und Dosierung von Reagenzien-ein komplexes, zeitaufwändiges und kostenintensives Verfahren.
Forscher des Helmholtz-Instituts Freiberg for Resource Technology (HIF), das Teil des Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf ist, haben einen Workflow für die wirtschaftliche und ökologische Optimierung und Hochskalierung von Flotationsreagens entwickelt. Erste Tests auf einer industriellen Skala haben einen signifikanten Anstieg der Konzentration wertvoller Mineralien gezeigt und die Wirksamkeit des entwickelten Ansatzes bestätigt.
Das Papier ist veröffentlicht in der Zeitschrift Kolloide und Oberflächen A: Physikochemische und technische Aspekte.
Innerhalb des Flotationsprozesses werden eine Flüssigkeit mit fein gemahlenen Partikeln Gasblasen hinzugefügt, und die Blasen haften an Partikeln mit einer wasserabweisenden Oberfläche. Diese erheben sich mit den angebrachten Luftblasen nach oben und bilden eine Schaumschicht, die abgeschleppt werden kann. Mineralpartikel haben unterschiedliche Oberflächeneigenschaften, aber es sind die selektiv adsorbierenden Reagenzien, die bestimmen, anhand derer Partikelgasblasen kleben können.
Verschiedene Reagenzien – Unterstände, die eine Reaktion auslösen, wenn sie mit bestimmten anderen Substanzen kontaktiert werden – werden verwendet, um die Effizienz der Partikeltrennung zu erhöhen. Die Quantifizierung des Potenzials neuer Reagenzien in industriellen Flotationsprozessen ist jedoch sehr kostspielig und zeitaufwändig.
„Flotationsreagenzien sind für die Anreicherungseffizienz von entscheidender Bedeutung. Unser Wissen über ihre Wirkung basiert häufig nur auf Experimenten im Labormaßstab. Die Auswahl und Dosierung von Reagenzien war oft informell, subjektiv und empirisch, basierend auf der Erfahrung. Ein Reagenziensystem besteht jedoch aus mehreren Komponenten, deren Wechselwirkungen komplex sind.
„Das einfache Ersetzen eines Reagenzs führt daher selten zu dem gewünschten Erfolg. Stattdessen müssen Faktoren wie Dosierung, Anwendungsmethode und Interaktionen mit anderen Reagenzien und Mineralien berücksichtigt werden“, sagt der HIF -Doktorand Borhane Ben, der die Herausforderungen erklärt.
Neuer Workflow, der erfolgreich auf industrieller Skala getestet wurde-Abspin in Vorbereitung
Im Cosilflot -Projekt untersuchte Ben die selektive Trennung von Scheelit und Calcit unter Verwendung von kolloidalem Siliciumdioxid als Reagenz. Die Experimente wurden statistisch geplant, numerisch optimiert und digital verarbeitet, so dass eine große Anzahl von Flotationstests in einem frühen Stadium ausgeschlossen werden konnte und die optimalen Dosierungsbereiche der einzelnen Reagenzien auf einer industriellen Skala schnell bestimmt wurden.
Die Methodik wurde erfolgreich in einer Industrieflotationsanlage in Europa getestet, in der ein Anstieg des wertvollen Mineralgehalts von bis zu 16% erreicht wurde. „Dies unterstreicht das enorme Potenzial unseres Workflows.
„Wir arbeiten derzeit an verschiedenen Fallstudien im Follow-up-Projekt cosilflot+, einschließlich des Austauschs von hochtoxischer Hydrofluorsäure durch Natriumfluorid in Feldspat-Flotation und der Umsetzung von Biopolymeren zur Trennung von Chalcopyrit und Molybdenit“, sagte Ben die nächsten Schritte.
Die Ergebnisse bieten Bergbauunternehmen und Herstellern von Flotationsreagenzien eine gute Nutzungsmöglichkeit, da die Unternehmen bei komplexen Mineralzusammensetzungen besser auf Veränderungen reagieren können. Die Flexibilität ist auch vorteilhaft für die Umsetzung umweltfreundlicher Flotationsreagenzien, da die Bergbauindustrie in Zukunft von ökologisch kompatiblen Reagenzien abhängt. Darüber hinaus bietet der Workflow gute Aussichten, als Unternehmen ausgerufen zu werden.
„Nach einer erfolgreichen Validierung planen wir einen Spin-off, der den Cosilflot+ Workflow als technische Service für Bergbauunternehmen und chemische Hersteller anbietet. Ziel ist es, beide Spieler zusammenzubringen, um effiziente und umweltfreundliche Lösungen zu entwickeln und die Prozessergebnisse weiter zu optimieren.
„Gleichzeitig können Hersteller von Flotationsreagenzien neue Anwendungen für ihre Produkte eröffnen und so ihre Marktchancen verbessern“, sagt Ben.
Weitere Informationen:
B. Ben Said et al., Nanopartikel-Depressiva bei Schaumflotation-die Wirkung von kolloidalem Siliciumdioxid mit unterschiedlichen Größe und Oberflächenmodifikationen auf die selektive Trennung von mineralen Halblöslichen Salztypen, Kolloide und Oberflächen A: Physikochemische und technische Aspekte (2024). Doi: 10.1016/j.colsurfa.2024.133697