چگونه می توان به طور سیستماتیک بهترین ترکیب معرف فلوتاسیون را غربال کرد؟

در صنعت پردازش معدن مدرن، شناور یکی از گسترده ترین روش های استفاده شده و موثر است.اصل اصلی آن بهره برداری از تفاوت در خواص فیزیکی و شیمیایی سطوح معدنی استبا اضافه کردن واکنشگرهای شناور، هیدروفوبیت معدنی هدف به طور انتخابی تغییر می کند، باعث می شود که به حباب ها بچسبد و به سمت بالا شناور شود، بنابراین آن را از معدنیات گنگ جدا می کند.یک سیستم واکنش بهینه برای شناور شدن موفق بسیار مهم است، که به طور مستقیم درجه غلظت و نرخ بازیابی را تعیین می کند و بنابراین بر بهره وری اقتصادی کل کارخانه پردازش مواد معدنی تأثیر می گذارد.

با این حال، با مواجه شدن با منابع معدنی پیچیده تر، لاغر، ظریف و مخلوط،روش های آزمایشی و خطایی سنتی دیگر برای انتخاب موثر و دقیق ترکیب مطلوب واکنشگر کافی نیستند.هدف از این مقاله بررسی سیستماتیک چگونگی انتخاب علمی و کارآمد ترکیب مطلوب واکنش کننده شناور برای متخصصان پردازش مواد معدنی است.

一 اصول سیستم های واکنش دهنده ی شناور:

درک اجزای و اثرات همبستگی آنها

یک سیستم کامل واکنشگر شناور معمولاً شامل سه دسته است: جمع کننده ها، فومرها و تنظیم کننده ها. هر نوع واکنشگر عملکرد خاص خود را دارد و بر یکدیگر تأثیر می گذارد.ایجاد اثرات متقابل یا متضاد پیچیده.

جمع کننده ها:هسته فرآیند شناور شدن. مولکول های آنها حاوی هر دو گروه قطبی و غیر قطبی هستند. آنها به طور انتخابی به سطح مواد معدنی هدف جذب می شوند،که از طریق گروه های غیر قطبی آن را هیدروفوب می کند.انتخاب کلکتور عمدتاً بر اساس خواص مواد معدنی است. به عنوان مثال، زانتات و نیتروفنول معمولاً برای سنگ های سولفید استفاده می شوند.در حالی که اسیدهای چرب و آمین ها اغلب برای سنگ های غیر سولفیدی استفاده می شوند.

"فرادر":عملکرد اصلی آنها کاهش تنش سطحی آب است، تولید یک فوم پایدار با اندازه مناسب که به عنوان حامل ذرات معدنی هیدروفوبیز شده عمل می کند.یک فومر ایده آل باید فوم با درجه ای از شکنندگی و چسبندگی را تولید کند، به طور موثر ذرات معدنی را جذب می کند در حالی که همچنین به راحتی پس از ترکیدن غلظت شکسته می شود و پردازش بعدی را تسهیل می کند.

تنظیم کننده:اینها متنوع ترین و پیچیده ترین نوع عامل در سیستم شناور هستند. آنها در درجه اول برای تنظیم محیط و مواد معدنی استفاده می شوند.ویژگی های سطح برای افزایش انتخابی جداسازیآنها عمدتا شامل:

داروهای افسرده کننده:برای کاهش یا از بین بردن شناور بودن برخی مواد معدنی (معمولاً مواد معدنی گانگو یا برخی سنگ های سولفیدی که به راحتی شناور می شوند) استفاده می شود.و شیشه آب برای فشرده سازی مواد معدنی گانگی سیلیکات استفاده می شود.

فعال کننده ها:استفاده می شود برای افزایش شناور بودن برخی از مواد معدنی دشوار برای شناور شدن یا فشرده شده. به عنوان مثال، سولفات مس اغلب برای فعال کردن اسفالریت اکسید شده در طول شناور شدن اضافه می شود.

تنظیم کننده های pH:تنظیم pH خمیر برای کنترل شکل موثر کلکتور، خواص الکتریکی سطح مواد معدنی و شرایط واکنش سایر عوامل.عوامل رایج استفاده شده شامل نیل، نوشابه و اسید سولفوریک

مواد پراکنده کننده:استفاده می شود برای جلوگیری از پوشش لجن یا فلکولاسیون انتخابی و بهبود پراکندگی ذرات معدن، مانند شیشه آب و هگزامتافوسفات سدیم.

همبستگی برای توسعه یک سیستم عامل کارآمد کلیدی است.مخلوط کردن انواع مختلف کلکتورها (مانند زانتات و پودر سیاه) اغلب در مقایسه با عوامل انفرادی، توانایی و انتخاب بیشتری را نشان می دهد.ترکیبی هوشمندانه از مهار کننده ها و کلکتورها می تواند به فلاتاسیون ترجیحی یا فلاتاسیون مخلوط سنگ های پیچیده پولی متالیک منجر شود.درک عملکردهای فردی و مکانیسم های تعامل این واکنشگرها اولین گام در غربالگری سیستماتیک است..

二 روش سنجش سیستماتیک: از تجربه به علم

هدف از غربالگری سیستماتیک ترکیب واکنشگرها جایگزین آزمایشات سنتی تک فاکتور یا "پخت و پز" با طراحی تجربی علمی و تجزیه و تحلیل داده ها است.در نتیجه، ترکیب مطلوب یا نزدیک به مطلوب واکنشگر را در زمان کوتاه تر و با هزینه کمتر شناسایی می شود.در حال حاضر، روش های اصلی شامل آزمایشات مشروط تک فاکتور، طراحی تجربی ارتگونال و روش سطح پاسخ است.

1آزمایش مشروط تک فاکتور

این ابتدایی ترین روش آزمایشی است. این روش شامل حفظ تمام شرایط دیگر ثابت و تغییر دوز یک واکنشگر واحد است.بهبود) در یک سری نقاط تجربی مشاهده می شوداین روش ساده و بدیهی است و برای تعیین اولیه محدوده دوز مؤثر برای عوامل مختلف ضروری است.معایب اصلی آن این است که نمی تواند تعاملات بین واکنش ها را بررسی کند و تعیین بهینه جهانی را دشوار می کند..

2طراحی تجربی ارتگونال

هنگامی که عوامل متعدد (رایگان های متعدد) باید مورد بررسی قرار گیرند و ترکیب مطلوب آنها باید شناسایی شود، آزمایشات ارتگونال یک روش علمی کارآمد و مقرون به صرفه هستند.اونا از يه "ميزه ي ارتگونال" براي ترتيب آزمايشات استفاده ميکننبا انتخاب چند نقطه تجربی نماینده، روابط اولیه و ثانویه بین عوامل و ترکیب مطلوب سطح را می توان به طور علمی تجزیه و تحلیل کرد.

مراحل اجرای:

1عوامل و سطوح را تعیین کنید:انواع واکنشگرها (عوامل) مورد بررسی را مشخص کنید و چندین دوز (سطح) مختلف برای هر واکنشگر تنظیم کنید.

2. یک آرایه ارتگونال را انتخاب کنید:بر اساس تعداد عوامل و سطوح، یک آرایه ارتگونال مناسب را برای ترتیب طرح تجربی انتخاب کنید.

3انجام آزمایشات و تجزیه و تحلیل داده ها:انجام آزمایش های شناور با استفاده از ترکیبات ترتیب داده شده در آرایه ارتگونال، ثبت درجه غلظت و با استفاده از تجزیه و تحلیل محدوده یا تجزیه و تحلیل انحراف، اهمیت تاثیر هر عامل بر شاخص های عملکرد را می توان تعیین کرد.و ترکیب دوز مثبتی را می توان تعیین کرد..

مزیت آزمایشات ارتگونال این است که آنها به طور قابل توجهی تعداد آزمایش ها را کاهش می دهند و تاثیر مستقل هر عامل را به طور موثر ارزیابی می کنند.آنها یکی از گسترده ترین روش های بهینه سازی مورد استفاده در آزمایش های صنعتی هستند.

3روش سطح پاسخ

روش سطح پاسخ یک روش بهینه سازی پیچیده تر است که تکنیک های ریاضی و آماری را ترکیب می کند.این نه تنها ترکیب مطلوب شرایط را پیدا می کند بلکه یک مدل ریاضی کمی را نیز ایجاد می کند که شاخص های عملکرد شناور را با دوز های واکنشگر مرتبط می کند..

مراحل اجرای:

1آزمایشات مقدماتی و غربالگری فاکتورها:آزمایشات تک فاکتور یا طرح های Praskett-Berman برای شناسایی سریع واکنش های کلیدی با تأثیرات قابل توجهی بر عملکرد شناور استفاده می شود.

2. تجربي تند ترين رامپدر داخل منطقه اولیه عوامل مهم، آزمایش ها در امتداد جهت سریع ترین تغییر پاسخ (اتجاه گرادیون) انجام می شود تا به سرعت به منطقه مطلوب نزدیک شوند.

3طراحی مرکب مرکزی:پس از تعیین منطقه مطلوب، آزمایشات با استفاده از یک طرح مرکب مرکزی ترتیب داده می شوند. این طراحی به طور موثر یک مدل سطح پاسخ درجه دوم را تخمین می زند، از جمله خطی، مربع،و شرایط تعامل برای دوز واکنش دهنده.

4توسعه مدل و بهینه سازی:از طریق تجزیه و تحلیل رگرسیون داده های تجربی، یک معادله چندگانه درجه دوم ایجاد می شود که پاسخ (به عنوان مثال، بازیابی) را به دوز هر واکنشگر متصل می کند.این مدل می تواند برای تولید نمودارهای سه بعدی سطح پاسخ و نمودارهای محدوده استفاده شود، نمایش بصری تعاملات واکنشگر و پیش بینی دقیق دوز مطلوب واکنشگر برای بالاترین درجه یا بازیابی.

روش سطح پاسخ می تواند تعاملات بین عوامل را نشان دهد و به طور دقیق نقاط عملیاتی بهینه را پیش بینی کند، که آن را برای تنظیم دقیق فرمول های دارویی ایده آل می کند.

三 از آزمایشگاه تا کاربرد صنعتی: یک فرآیند غربالگری کامل

یک توسعه سیستم دارویی موفق نیاز به یک فرآیند کامل از آزمایشات آزمایشگاهی در مقیاس کوچک تا تأیید تولید صنعتی دارد.

1تحقیق در مورد اموال معدن:این پایه تمام کارهاست از طریق تجزیه و تحلیل شیمیایی، تجزیه و تحلیل فاز و معدن شناسی فرآیند، درک جامع از ترکیب شیمیایی سنگ معدنی، معدن شناسی،اندازه ذرات جاسازی شده، و تعامل بین مواد معدنی مفید و gangue برای ارائه یک پایه برای انتخاب اولیه واکنشگر ضروری است.

2آزمایش آزمایشی آزمایشگاهی (بررسی لیوان):در یک سلول شناور 1.5 لیتر یا کوچکتر انجام می شود. اهداف این مرحله عبارتند از:

با استفاده از آزمایشات تک فاکتور، در ابتدا انواع کلکتور موثر، افسرده کننده و فوم را غربالگری کنید و محدوده دوز تقریبی آنها را تعیین کنید.

با استفاده از آزمایشات ارتگونال یا روش سطح پاسخ، ترکیب چندین واکنشگر کلیدی انتخاب شده را بهینه سازی کنید تا سیستم واکنشگر مطلوب را در شرایط آزمایشگاهی تعیین کنید.

3آزمایش مدار بسته آزمایشگاهی (بررسی مستمر گسترش یافته): شبیه سازی فرآیند بازیافت معدن متوسط در تولید صنعتی، انجام شده در یک سلول شناور کمی بزرگتر (به عنوان مثال، 10-30 لیتر).در این مرحله، سیستم عامل توسعه یافته در آزمایش آزمایشی بررسی و اصلاح می شود و تأثیر بازگشت معدن متوسط بر ثبات کل فرآیند شناور و عملکرد نهایی بررسی می شود..

4آزمایش آزمایشی (نصف صنعتی):یک سیستم تولید کامل در مقیاس کوچک در محل تولید ایجاد شده و به طور مداوم کار می کند.و نتایج آن به طور مستقیم بر موفقیت و قابلیت اقتصادی کاربرد صنعتی نهایی تاثیر می گذارد.در این مرحله، سیستم واکنش دهنده آزمایش و تنظیمات نهایی را انجام می دهد.

5کاربرد صنعتی:سیستم واکنش کننده و جریان فرآیند که در آزمایش آزمایشی تعیین شده است برای تولید در مقیاس بزرگ اعمال می شود.با تنظیم دقیق و بهینه سازی مداوم بر اساس نوسانات خواص معدن در طول تولید.

چهار روند آینده: هوش و توسعه عوامل جدید

با پیشرفت های تکنولوژیکی، غربالگری و استفاده از عوامل شناور در حال حرکت به سمت رویکردهای هوشمندانه تر و کارآمدتر است.

شیمی محاسباتی و طراحی مولکولی:Quantum chemical calculations and molecular simulation techniques can be used to study the interaction mechanisms between agents and mineral surfaces at the molecular level and predict agent performance، امکان طراحی هدفمند و سنتز عوامل شناور جدید و بسیار کارآمد را فراهم می کند و چرخه تحقیق و توسعه را به طور قابل توجهی کوتاه می کند.

غربالگری با سرعت بالا و هوش مصنوعی:با استفاده از اصول توسعه داروهای جدید، همراه با سیستم عامل های آزمایشی خودکار و محاسبات با سرعت بالا، تعداد زیادی از ترکیبات دارویی را می توان به سرعت غربالگری کرد.همزمان، فناوری های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین نیز در حال شروع به استفاده در فرآیندهای شناور شدن هستند.آنها امکان کنترل هوشمند در زمان واقعی و بهینه سازی دوز عامل را دارند.

عوامل جدید دوستدار محیط زیست:با مقررات محیط زیست سختگیرانه تر، توسعه عوامل شناور کم سمی، زیست تخریب پذیر و سازگار با محیط زیست به یک جهت توسعه کلیدی تبدیل شده است.

غربالگری سیستماتیک برای ترکیب مطلوب عامل شناور یک کار پیچیده است که شامل رشته های متعدد است.این نیاز به تکنسین های پردازش مواد معدنی نه تنها به درک عمیق اصول اساسی شیمی شناور و اثرات همبستگی واکنش ها، اما همچنین به تسلط بر روش های طراحی تجربی علمی مانند آزمایشات ارتگونال و روش سطح پاسخ. By following the rigorous process of "ore property research - laboratory testing - closed-circuit testing - pilot testing - industrial application" and actively embracing new technologies such as computational chemistry and artificial intelligence، ما می توانیم به طور علمی و کارآمدتر به چالش های ناشی از معادن پیچیده و دشوار برای پردازش بپردازیم.ارائه پشتیبانی فنی قوی برای استفاده پاک و کارآمد از منابع معدنی.