3. Sơ đồ công nghệ tuyển theo nguyên lý kết hạt kỵ nước.
3.5 Tuyển nổi vật mang.
Tuyển nổi vật mang là một biến thể khác của quá trình HAS để tuyển vật liệu hạt mịn. Nét đặc trưng của q trình này là cá khống vật mục tiêu được bám dính mạnh lên các hạt khống thơ hơn (vật mang) bởi quá trình kết hạt kỵ nước và sau đó được tách ra bằng tuyển nổi thơng thường.
Ngun lý hóa lý q trình tuyển nổi vật mang gồm các bước sau:
1. Kỵ nước hóa đồng thời vật mang thơ và hạt khống mịn.
2. Tạo điều kiện cho vật mang và hạt khoáng mịn va chạm và các hạt khống mịn bám dính lên vật mang bằng cách khuấy trong mơi trường chảy rối có bổ sung nhiều năng lượng.
3. Tuyển nổi các hạt vật mang thơ có các hạt mịn bám dính bằng tuyển nổi thơng thường.
Nhiều loại vật mạng khác nhau được thử nghiệm và áp dụng trong thực tế. Về nguyên tắc các vật mang này được chưa làm hai loại: các khoáng vật ưa nước tự nhiên nhưng được kỵ nước hóa bởi chất hoạt tính bề mặt như canxit, hematit,
scheelite, apatit..., hoặc các hạt có tính kỵ nước tự nhiên như khoáng vật sulphua, polypropylen. Khi cấp vào bùn sphalerit mịn xantat, sulphua đồng và các hạt sphalerit thơ thì thực thu tuyển nổi các hạt sphalerit mịn tăng đột biến (Lange 1997). Các hạt nhựa có thể sử dụng làm vật mang hiệu quả do có nhiều đặc tính nổi trội: hình dáng đồng đều, tỷ trọng nhẹ hơn nước và có kích thước lớn đến vài mm (Rubio và Hoberg 1993). Xác suất va chạm giữa các hạt khống thơ và các hạt khoáng mịn cao hơn nhiều so với xác suất giữa các hạt khống mịn với nhau. Theo tính tốn của Camugin (1968) thì xác suất va chạm của các hạt mịn (<10- 20µm) với các hạt thơ 60µm là gấp 103-104 sovới xác suất va chạm giữa chúng với nhau. Valderrama và Rubio (1998) cũng đưa ra kết luận rằng tổ hợp kỵ nước hạt mịn-thô xảy ra khi mức phân tán năng lượng khuấy 0,5-2 kWh/m3 bùn trong khi tổ hợp kỵ nước giữa các hạt mịn là 3-4 kWh/m3.
Tác dụng của vật mang cũng được phân chia thành 3 tác dụng: tác dụng mang, tác dụng trung gian và tác dụng hỗ trợ tạo tổ hợp. Tác dụng mang đã thảo luận ở trên. Các tác dụng trung gian và hỗ trợ tạo tổ hợp đuowjc xem xét kỹ hơn dưới đây. Các thí nghiệm cho thấy khi hạt vật mang thô hơn cho vào bùn hạt mịn thì tạo ra các tổ hợp có kích thước trung gian giữa kích thước hạt mịn và hạt mang thơ. Các hạt mịn dễ dàng bám lên bề mặt các hạt vật mang thơ, tạo tổ hợp trên đó và sau đó bị rửa trơi khỏi vè mặt vật mang. Khi đó vật mang có tác dụng là vật trung gian để hình thành các tổ hợp hạt khống có kích thước trung bình. Tác dụng hỗ trợ tạo tổ hợp xảy ra khi vật mang chuyển động tạo ra vùng sau nó có điều kiện thủy động lực học thuận lợi cho quá trình kết hạt kỵ nước các hạt mịn (hệ số Reynold >10). Khi kích thước vật mang nhỏ hơn mức chảy rối vi mơ γ thì các tác dụng trung gian và hỗ trợ tạo tổ hợp trở lên quan trọng.
Nhiều đối tượng hạt khoáng mịn được nghiên cứu thu hồi bằng quá trình tuyển nổi vật mang như tách anataz khỏi cao lanh, tuyển nổi phosphat với vật mang lưu huỳnh, tuyển nổi scheelite mịn bằng vật mang scheelite thô. Gần đây người ta áp dụng tuyển nổi vật mang để làm sạch nước cũng như xử lý đất ơ nhiễm phóng xạ.
Hình 14: Các hạt khống mịn kết hạt phía đằng sau vật mang chuyển động
Các thơng số điều kiện ảnh hưởng đến q trình tuyển nổi vật mang được Wang và Somasundaran (1980), Cristoveanu và Meech (1985) nghiên cứu khá hệ thống. Hình 11 ảnh hưởng của lượng vật mang đến kết quả tuyển nổi hạt khoáng hematit mịn. Mẫu nghiên cứu là hỗn hợp 25% hematit (100% -38µm) và 75% thạch anh (75% -38µm). Vật mang là hạt hematit thơ (-212+150µm). Kết quả cho thấy lượng vật mang tối ưu là khoảng 10% so với cấp liệu tuyển nổi.
Ảnh hưởng của kích thước vật mang, tốc độ và thời gian khuấy đến quá trình tuyển nổi vật mang tự sinh wolphramite mịn -5µm được Qu (1987) và Liang (1997) nghiên cứu và một số kết quả được trình bày tại hình 12 và hình 13.
Có thể thấy từ cá đồ thị trên thì để đạt được mức thực thu cao nhất wolphramite thì kích thước tối ưu vật mang là trong khoảng 25-38µm với chế độ khuấy đủ mạnh và lâu. Tuy nhiên nếu khuấy mạnh q 3500 vịng/phút thì lại làm vỡ các tổ hợp.
Ứng dụng thực tế thành công đầu tiên của quá trình tuyển nổi vật mang là quá trình tách anataz khỏi quặng cao lanh tại nhà máy McIntyre Geogia vào năm 1961. Sơ đồ nguyên lý được trình bày ở hình 14. Độ hạt của cao lanh mịn là 100% <20µm, hàm lượng rắn của bùn cao lanh là 15-30%. Chi phí vật mang caxit (độ hạt 60µm) nằm trong khoảng 181,6-363,2 kg/t. Sau 4 giai đoạn tuyển nổi với dầu talo và dầu FO làm thuốc tập hợp thì hàm lượng tạp chất trong quặng cao lanh giảm từ 2,0-3,1% xuống 0,3-1,0%, thu hồi cao lanh 90%, và độ trắng
của cao lanh tăng từ 84% lên 90%. Sản phẩm bọt chủ yếu là canxit, anataz được mang vào cao lanh nổi cơ học. Ngồi canxit thì các khống vật dạng muối khác như barit, fluorit và kyanite và thậm chí là các hạt nhựa như nylon và polyethylene cũng có thể làm vật mang. Một cơng nghệ tương tự cũng được thông báo (Bandet và Morio 1976) trong đó tạp chất rutil được tách đến 60-84% bởi vật mang canxit.
Tuy nhiên cho đến nay tuyển nổi vật mang vẫn chưa được áp dụng rộng rãi trong thực tế. Nguyên ngân có thể do chi phí thuốc tuyển nhiều và cần phải tách vật mang ra khỏi khoáng vật được mang. Để khắc phục nhược điểm trên, gần đây công nghệ tuyển nổi vật mang tự sinh (AFC) trong đó sử dụng hạt khống thô cùng bản chát để làm vật mang tuyển nổi hạt khống mịn. Một q trình, được gọi là tuyển nổi phân nhánh cũng được phát triển để tuyển quặng có độ xâm nhiễm khơng đồng đều.
Hình 15: Ảnh hưởng của lượng vật mang (% khối lượng) đến thu hồi và chất
lượng tinh quặng hematit (Cristoveanu và Meech, 1985). Điều kiện tuyển nổi: 100g/t axit oleic, 750 g/t dầu hỏa, 20 ga/t thuốc tạo bọt
Hình 16: Ảnh hưởng của kích thước vật mang đến tuyển nổi vật mang tự sinh
vonphramit cực mịnh (-5µm) (Qu,1987)
Hình 17: Ảnh hưởng của chế độ khuấy đến tuyển nổi thông thường và tuyển nổi
Cao lanh mị sau ly tâm
KHUẤY