Défis de production hivernaux : Impact des basses températures sur les indicateurs de flottation et stratégies correspondantes

Cet article commencera par explorer les mécanismes microscopiques par lesquels les basses températures affectent les systèmes de flottation, en combinant les caractéristiques d'impact de différents types de réactifs, et en élucidant systématiquement les stratégies de gestion de la flottation en hiver avec une valeur à la fois théorique et pratique. L'objectif est de fournir aux techniciens miniers un schéma d'optimisation de la flottation hivernale rigoureux, précis et efficace.

01

Mécanismes clés de l'impact des basses températures sur les systèmes de flottation

L'impact négatif des basses températures sur les indicateurs de flottation n'est pas causé par un seul facteur, mais plutôt par une série d'effets physico-chimiques et hydrodynamiques complexes. La compréhension de ces mécanismes microscopiques est une condition préalable au développement de stratégies de gestion scientifiques.

1. Détérioration des propriétés rhéologiques de la suspension — Augmentation de la viscosité et dynamique altérée

À basses températures, la viscosité de la suspension augmente significativement. Par exemple, dans la flottation d'un certain minerai de plomb-zinc, lorsque la température de la suspension passe de 20℃ à 5℃, la viscosité de la suspension peut augmenter de plus de 10%.

• Dynamique des bulles altérée :L'augmentation de la viscosité de la suspension réduit directement la vitesse de remontée des bulles dans la suspension et diminue le taux de collision efficace (c'est-à-dire la probabilité de minéralisation) entre les bulles et les particules minérales. Selon la cinétique de flottation, cela conduit à une diminution de la constante de vitesse de flottation (K), à une prolongation du temps de flottation des minéraux et, finalement, à une diminution du taux de récupération.
• Adhésion bulle-particule :Les changements de viscosité affectent également le taux de drainage et la résistance mécanique de la membrane de la bulle minéralisée, ce qui fait que les minéraux grossiers se détachent facilement, réduisant encore le taux de récupération des particules grossières.

2. Réduction de la solubilité des réactifs et du taux de chimisorption – Faiblesse de l'activité chimique de surface

Les basses températures sont la raison fondamentale de la réduction de l'efficacité des réactifs de flottation conventionnels, en particulier ceux dont la solubilité est significativement affectée par la température.

Activité des collecteurs supprimée :

Acides gras (par exemple, flottation des minéraux non sulfurés) :La solubilité des collecteurs tels que l'acide oléique et les savons d'acides gras diminue significativement avec la diminution de la température, précipitant facilement des solides ou formant des gels. Cela entraîne une concentration de collecteur efficace insuffisante dans la phase liquide, ce qui rend difficile la formation d'une couche hydrophobe efficace à la surface du minéral, affaiblissant ainsi considérablement le pouvoir collecteur.

Collecteurs de minéraux sulfurés (par exemple, xanthate) :Les basses températures réduisent le niveau d'oxydation à la surface des minéraux (par exemple, la galène), réduisant le nombre de sites d'adsorption actifs en surface et diminuant ainsi la quantité de chimisorption par le collecteur. Par exemple, la capacité d'adsorption du xanthate par la galène à 5°C est significativement inférieure à celle à 20°C, ce qui entraîne une réduction de 7 points de pourcentage de la récupération.

Dépresseurs et activateurs à action lente :La plupart des vitesses de réaction chimique (y compris l'adsorption sélective des dépresseurs sur les minéraux et la réaction d'activation des activateurs) suivent l'équation d'Arrhenius. À mesure que la température diminue, la constante de vitesse de réaction (k) diminue, entraînant une inhibition ou une activation incomplète, une sélectivité de tri réduite et une qualité de concentré inférieure.

Efficacité réduite des agents moussants :Un très petit nombre d'agents moussants peuvent subir une activité réduite, voire une précipitation, à basses températures, ce qui entraîne des volumes de mousse plus petits, plus fragiles ou instables, affectant le raclage du concentré et la stabilité des bulles minéralisées.

3. Exemples de détérioration des performances de flottation à basses températures

02

Guide pratique : Stratégies systématiques pour traiter les indicateurs de flottation en hiver

Pour relever les défis de flottation causés par les basses températures, une approche systématique doit être adoptée, en se concentrant sur deux aspects principaux : « chauffage et isolation » et « optimisation des réactifs ».

1. Stratégie de sécurité énergétique thermique : technologies de chauffage et d'isolation

Bien que le chauffage de la suspension augmente les coûts énergétiques, il s'agit d'un investissement nécessaire dans les régions extrêmement froides ou pour les minéraux qui nécessitent un chauffage pour maintenir les indicateurs (tels que les minerais non sulfurés).

Compromis technico-économiques : Les mines doivent calculer le coût de la consommation d'énergie du chauffage par rapport aux avantages économiques de l'amélioration du taux de récupération en fonction de leur type de minerai spécifique (les minerais non sulfurés sont extrêmement sensibles à la température) et des exigences en matière d'indice de flottation, et sélectionner les mesures de chauffage et d'isolation les plus économiques et réalisables.

2. Stratégie d'optimisation du système de réactifs : Haute efficacité et résistance aux basses températures

L'optimisation du système de réactifs est la technologie de base pour la production hivernale sans augmenter significativement les coûts de chauffage.

3. Stratégies de réglage fin des paramètres de processus

• Concentration de la pulpe : Réduire de manière appropriée la concentration de la pulpe (augmenter la dilution) compense partiellement l'augmentation de la viscosité causée par les basses températures, améliore les propriétés rhéologiques et facilite le mouvement des bulles.
• Temps de flottation : En raison de la diminution de la constante de vitesse de flottation K, le temps de débourbage doit être prolongé de manière appropriée pour assurer un temps de minéralisation suffisant pour les minéraux précieux et maintenir le taux de récupération.
• Taux d'aération et agitation : Augmenter de manière appropriée le taux d'aération et l'intensité d'agitation de la machine de flottation aide à surmonter la résistance visqueuse, augmente la dispersion des bulles et améliore la probabilité de contact entre les particules minérales et les bulles.

03

 Perspectives : Tendances de développement de la technologie de flottation à basse température

Face aux exigences de plus en plus strictes en matière de protection de l'environnement et de contrôle des coûts, la recherche de l'industrie du traitement des minéraux sur la technologie de flottation à basse température pour l'hiver se développe dans les directions suivantes :

1.  Développement de nouveaux réactifs résistants aux basses températures, à haute efficacité :En particulier, les réactifs de flottation composites et amphotères possédant un fort pouvoir collecteur, une sélectivité élevée et une excellente solubilité à basse température sont au cœur de la recherche future sur les réactifs.
2. Contrôle intelligent de la température de la pulpe :Utiliser des capteurs avancés et la technologie de l'intelligence artificielle (IA) pour réaliser une surveillance et une prédiction en temps réel de la température de la pulpe, de la viscosité et de l'état de la mousse, combinées à un système de dosage automatique des réactifs, permet un contrôle précis et intelligent du processus de flottation.
3. Récupération et utilisation de la chaleur perdue :L'introduction de sources de chaleur de qualité inférieure (telles que la chaleur perdue des générateurs et les condensats de vapeur) de l'usine de traitement des minéraux ou des industries environnantes dans le système d'eau de broyage pour préchauffer la pulpe de la manière la plus économique sera cruciale pour réduire la consommation d'énergie en hiver.

L'impact des basses températures en hiver sur la production de flottation est multiforme et profond, impliquant des changements complexes dans la mécanique des fluides, la chimie de surface et les mécanismes d'action des réactifs. Une gestion réussie de la production de flottation hivernale exige que les techniciens aient une compréhension approfondie de ces mécanismes et établissent un système technique complet qui donne la priorité à l'optimisation des réactifs et la complète par une garantie d'énergie thermique. Ce système implique des ajustements précis des réactifs, des mesures scientifiques de conservation de la chaleur et de chauffage, et un réglage fin flexible des paramètres de processus. Ce n'est qu'ainsi que les défis de l'hiver pourront être efficacement relevés, assurant des indicateurs de traitement des minéraux stables et maximisant les avantages économiques.