فناوری فرآوری کانی فلورین: فلوشیت کامل تغلیظ از سنگ معدن خام تا کنسانتره با عیار بالا

چکیده

1 مروری بر اصول اساسی تغلیظ فلورین

1.1 اهداف اصلی

1. کنسانتره فلورین درجه اسیدی (درجه شیمیایی)
   
   
   CaF₂ ≥ 97%، SiO₂ ≤ 1.0%. ماده اولیه اصلی برای اسید هیدروفلوئوریک (HF) و تولید مواد شیمیایی فلورین پایین‌دستی.
2. کنسانتره فلورین درجه سرامیکی
   
   
   CaF₂ بین 85% تا 96%، که به طور گسترده در لعاب سرامیک، ذوب شیشه و تولید کلینکر سیمان کاربرد دارد.
3. فلورین درجه متالورژیکی (درجه فلاکس)
   
   
   CaF₂ بین 70% تا 85%، که به عنوان روان‌کننده سرباره در آهن‌سازی و فولادسازی برای بهبود تحرک سرباره و افزایش راندمان گوگردزدایی/فسفرزدایی استفاده می‌شود.

1.2 قانون طراحی اساسی

2 تجزیه و تحلیل کامل فلوشیت تغلیظ فلورین

2.1 بخش آماده‌سازی: خردایش و الک کردن

1. خردایش اولیه (فک کوب)
   
   
   کاهش حجم سنگ معدن ROM به اندازه ذرات کمتر از 200-300 میلی‌متر.
2. خردایش ثانویه (کوب مخروطی / ضربه‌ای)
   
   
   خردایش بیشتر قطعات درشت به 50-70 میلی‌متر.
3. الک کردن در مدار بسته ارتعاشی
   
   
   صفحات ارتعاشی مواد خرد شده را طبقه‌بندی می‌کنند: ذرات ریز واجد شرایط به سمت آسیاب می‌روند؛ ذرات درشت بیش از حد به سمت کوب ثانویه برای خردایش مجدد باز می‌گردند.
   
   
   این بخش خوراک با اندازه ذرات یکنواخت را برای تثبیت راندمان آسیاب بعدی و جلوگیری از تولید لجن بیش از حد، ارائه می‌دهد.

2.2 بخش جداسازی اصلی: آسیاب، طبقه‌بندی و فلوتاسیون

2.2.1 آسیاب و طبقه‌بندی در مدار بسته

• واحد آسیاب: آسیاب‌های گلوله‌ای یا میله‌ای از نیروهای ضربه و سایش برای ریز آسیاب کردن ذرات سنگ معدن استفاده می‌کنند.
• واحد طبقه‌بندی: طبقه‌بندی‌کننده‌های مارپیچی یا هیدروسیکلون‌ها تخلیه آسیاب را به دو جریان تقسیم می‌کنند: پالپ ریز آزادسازی شده سرریز برای فلوتاسیون، ماسه درشت آزادسازی نشده زیرریز که به آسیاب برای آسیاب مجدد بازگردانده می‌شود.
  
  
  طبقه‌بندی در مدار بسته، درجه آزادسازی را متعادل می‌کند و از تشکیل بیش از حد لجن که گزینش‌پذیری و بازیابی فلوتاسیون را مختل می‌کند، جلوگیری می‌کند.

2.2.2 جداسازی فلوتاسیون (عملیات واحد تغلیظ اصلی)

مرحله 1 شرطی‌سازی پالپ و افزودن معرف

1. بازدارنده‌ها (عامل فنی اصلی)
   • سیلیکات سدیم (شیشه آب): بازدارنده استاندارد برای باطله‌های سیلیکاتی (کوارتز)؛ یک لایه آب‌دوست روی سطوح کوارتز تشکیل می‌دهد تا فلوتاسیون را سرکوب کند.
   • بازدارنده‌های آلی کامپوزیت (عصاره کبراچو، اسید تانیک، لیگنوسولفونات): برای سنگ‌های معدنی حاوی کلسیت/دولومیت اجباری هستند. این عوامل به طور انتخابی روی سطوح کربنات کلسیم جذب می‌شوند تا فلوتاسیون کلسیت را مسدود کنند و در عین حال آب‌گریزی فلورین را حفظ کنند. جداسازی فلورین-کلسیت به دلیل سایت‌های فعال سطحی یکسان Ca²⁺ همچنان یک چالش کلاسیک جهانی در فرآوری مواد معدنی است.
2. کلکتورها
   
   
   سطوح ذرات فلورین را آب‌گریز می‌کنند تا اتصال به حباب‌ها تسهیل شود.
   • عوامل سنتی: اسید اولئیک، صابون پارافین اکسید شده، هزینه کم اما حلالیت ضعیف در شرایط پالپ دمای پایین با گزینش‌پذیری متوسط.
   • جایگزین‌های صنعتی مدرن: کلکتورهای اسید چرب کامپوزیت با راندمان بالا با سازگاری برتر با آب سرد و دقت جداسازی، که به طور گسترده در تغلیظ‌کننده‌های جدید مورد استفاده قرار می‌گیرند.
3. تنظیم‌کننده‌های pH
   
   
   کربنات سدیم (سودا اش) تنظیم‌کننده جهانی برای حفظ پالپ قلیایی ضعیف (pH 8-10) است، که پنجره بهینه برای به حداکثر رساندن عملکرد بازدارنده و کلکتور است.

مرحله 2 عملیات مدار فلوتاسیون چند مرحله‌ای

1. فلوتاسیون خشن
   
   
   دوز بالای کلکتور و افزودن بازدارنده متوسط، فلورین حجیم را همراه با باطله‌های با فلوتاسیون آسان شناور می‌کند تا کنسانتره خشن تولید شود. هدف اصلی به حداکثر رساندن بازیابی کلی فلورین است.
2. فلوتاسیون تمیزکننده چند مرحله‌ای (3-7 مرحله استاندارد)
   
   
   کنسانتره خشن تحت فلوتاسیون مجدد مکرر با افزودن تدریجی بازدارنده‌های با دوز کم قرار می‌گیرد تا ناخالصی‌های باطله محبوس شده رد شوند. مراحل تمیزکننده بیشتر، عیار کنسانتره CaF₂ بالاتری را با هزینه از دست دادن جزئی بازیابی تک مرحله‌ای ارائه می‌دهند.
3. فلوتاسیون اسکاونجر (1-2 مرحله)
   
   
   باطله‌های فلوتاسیون خشن وارد سلول‌های اسکاونجر می‌شوند تا فلورین آزادسازی نشده باقی‌مانده را بازیابی کنند، که باعث کاهش از دست دادن CaF₂ در باطله نهایی و افزایش بازیابی کل مدار می‌شود.