صنعت معدن یکی از بزرگترین مصرف‌کنندگان فلاکولانت‌ها در جهان است. فلاکولانت‌ها در فرآوری مواد معدنی، به ویژه در معادن سرب و روی، مس، طلا و نقره کاربردهای گسترده‌ای دارند. این مواد با بهبود فرآیند جداسازی مواد معدنی از باطله، افزایش راندمان تولید و کاهش اثرات زیست‌محیطی، نقش مهمی در بهینه‌سازی فعالیت‌های معدنی ایفا می‌کنند.
سری محصولات TFLOC، فلوکولانت‌های پلی اکریل امیدی (انیونی و کاتیونی و غیر یونی) هستند که نقش حیاتی در فرآوری استخراج فلزات در فرایند های معدنی و در بالا بردن کارایی، کاهش هزینه‌ها و حفاظت از محیط زیست کمک می‌کنند. TFLOC در صنایع معدنی با تسریع جداسازی مواد معدنی از جمله آهن، سرب و روی و دیگر فلزات ارزشمند از سنگ معدن و کم کردن مقدار باطله‌ها، تأثیری شگرف در افزایش خلوص و سرعت عملکرد فرایند دارند.
فلاکولانت های آنیونی که در معادن استفاده می‌شوند، عمدتاً بر پایه پلی‌آکریل آمید (PAM) هستند. این پلیمرها از طریق پلیمریزاسیون مونومر آکریل آمید ساخته می‌شوند و با داشتن گروه‌های عاملی آنیونی (معمولاً کربوکسیلات) در ساختار خود، بار منفی پیدا می‌کنند.
ساختار پلی‌آکریل آمید آنیونی:
یکی از ساختارهای رایج پلی اکریل آمید آنیونی به صورت زیر است:
که در این ساختار:
- x: تعداد واحدهای تکرار شونده آکریل آمید
- y: تعداد واحدهای تکرار شونده آکریلات (گروه آنیونی)
درجه هیدرولیز:
درجه هیدرولیز به نسبت واحدهای آکریلات به کل واحدهای تکرار شونده در زنجیره پلیمری اشاره دارد. هرچه درجه هیدرولیز بیشتر باشد، چگالی بار منفی فلوکولانت بیشتر خواهد بود.
وزن مولکولی:
وزن مولکولی فلوکولانت نیز بر کارایی آن تأثیر می‌گذارد. فلوکولانت‌های با وزن مولکولی بالا (معمولاً بیش از ۱۰ میلیون دالتون) برای لخته‌سازی ذرات بزرگتر و فلوکولانت‌های با وزن مولکولی پایین‌تر برای ذرات کوچکتر مناسب هستند.
ساختار پلی‌آکریل آمید کاتیونی:
ساختار پلی‌آکریل آمید غیر یونی:
عوامل موثر بر عملکرد فلوکولانت آنیونی:
- pH: pH محیط بر میزان یونیزاسیون فلوکولانت و در نتیجه بر کارایی آن تأثیر می‌گذارد. در pH قلیایی، گروه‌های کربوکسیلات به طور کامل یونیزه شده و بار منفی فلوکولانت بیشتر می‌شود.
- دما: دما بر ویسکوزیته فلوکولانت و سرعت واکنش تأثیر می‌گذارد. در دمای بالا، ویسکوزیته فلوکولانت کاهش می‌یابد، اندازه لخته ها کوچک تر شده و ممکن است کارایی آن کاهش یابد.
- غلظت: غلظت فلوکولانت باید بهینه باشد تا لخته‌های بزرگ و پایدار تشکیل شود. غلظت خیلی کم یا خیلی زیاد فلوکولانت می‌تواند باعث کاهش کارایی آن شود.
- نوع و غلظت ذرات: نوع و غلظت ذرات معلق بر انتخاب نوع و مقدار فلوکولانت تأثیر می‌گذارد. ذرات با بار مثبت بهتر با فلوکولانت‌های آنیونی لخته می‌شوند.
مکانیزم عملکرد فلوکولانت‌ها بصورت تخصصی در صنایع معدنی:
- بهبود ترشوندگی: فلوکولانت‌ها با کاهش کشش سطحی بین سنگ معدن و حلال، باعث بهبود ترشوندگی سنگ معدن و افزایش نفوذ حلال به داخل سنگ می‌شوند.
- افزایش سطح تماس: فلوکولانت‌ها با پراکنده کردن ذرات سنگ معدن، سطح تماس بین سنگ معدن و حلال را افزایش می‌دهند.
- کاهش ویسکوزیته: در برخی موارد، فلوکولانت‌ها با کاهش ویسکوزیته پالپ، باعث بهبود جریان حلال و افزایش سرعت لیچینگ (استخراج) می‌شوند.
- خنثی سازی بار: فلوکولانت‌های آنیونی با بار منفی خود، بار مثبت ذرات رسی و سیلیکاتی را خنثی می‌کنند.
- پل زدن: فلوکولانت‌ها با ایجاد پل بین ذرات ناخالصی، آنها را به هم متصل کرده و لخته های بزرگتری تشکیل می‌دهند.
- ته‌نشینی: لخته‌های بزرگتر به دلیل وزن خود سریع‌تر ته‌نشین می‌شوند و از پالپ جدا می‌شوند.
باتوجه به مکانیزم های بالا در فرایند تصفیه فلزات، همگی منتج به نتایج زیر می گردند که در کل باعث افزایش سرعت و بالارفتن خلوص محصول نهایی می گردد.
مزایای استفاده از فلاکولانت ها در صنایع معدنی
- ته‌نشینی و تغلیظ باطله: در فرآیند تغلیظ مواد معدنی، فلاکولانت ها باعث تشکیل لخته های بزرگ و سنگین از ذرات معدنی می شوند که به راحتی از آب و باطله جدا می‌شوند. این امر منجر به افزایش بازیابی فلزات و کاهش ضایعات می‌شود. به عنوان مثال، در فرآوری سرب و روی، از فلاکولانت های آنیونی برای جداسازی سولفید سرب (گالن) و سولفید روی (اسفالریت) از باطله استفاده می‌شود. این امر باعث کاهش حجم باطله، بازیابی آب و کاهش هزینه های دفع می شود.
- شفاف سازی آب: آب مورد استفاده در فرآیندهای معدنی حاوی ذرات معدنی و سایر آلاینده ها است. فلاکولانت‌ها با حذف این آلاینده ها، آب را شفاف کرده و امکان استفاده مجدد از آن را فراهم می‌کنند. این امر به صرفه‌جویی در مصرف آب و کاهش آلودگی منابع آبی کمک می‌کند. به عنوان مثال، در معادن مس، فلاکولانت های کاتیونی برای حذف ذرات مس از آب برگشتی و بازیابی آن استفاده می شوند.
- جداسازی جامد-مایع: فلوکولانت ها در فرآیندهای مختلف جداسازی جامد-مایع مانند فیلتراسیون و سانتریفیوژ مورد استفاده قرار می گیرند و باعث افزایش کارایی و سرعت این فرآیندها می‌شوند.
- بازیابی مواد معدنی: در برخی موارد، فلوکولانت‌ها به طور انتخابی به ذرات خاصی از مواد معدنی متصل می‌شوند و باعث جداسازی و بازیابی آنها می‌شوند.
- کاهش مصرف آب: با شفاف‌سازی آب برگشتی، مصرف آب در معدن کاهش می‌یابد و به حفظ منابع آبی کمک می‌شود
- کاهش آلودگی محیط زیست: با حذف آلاینده‌ها از آب و باطله، آلودگی محیط زیست کاهش می‌یابد و به حفظ سلامت اکوسیستم کمک می‌شود.
- بهبود راندمان فرآیند: با افزایش سرعت ته‌نشینی و جداسازی، راندمان فرآیندهای معدنی افزایش می‌یابد و زمان و هزینه‌های تولید کاهش می‌یابد.
بیشترین کاربرد فلاکولانت ها در صنایع معدنی و استخراج فلزات مس، سرب و روی ، آهن، طلا ، نقره و… در فرایند های فلوتاسیون و هیدرو متالورژی می باشد.
در زیر میتوان به برخی از انواع فلوکولانت هایی که در بخش فلوتاسیون و هیدرومتالورژی استفاده میگردد نام برد.
فرایند فلوتاسیون:
-
فلوکولانت‌های آنیونی سری TFLOC APAM :
-
- عمومأ فلوکولانت‌های پلی اکریل آمید آنیونی مورد استفاده در فرایند های فلوتاسیون مواد معدنی دارای وزن مولکولی بالا و چگالی بار منفی متوسط تا بالا هستند.
- در این فرایند فلوکولانت ها با جذب شدن روی سطح ذرات رسی و ناخالصی‌های با بار مثبت، آنها را لخته کرده و باعث ته‌نشینی سریع‌تر آنها می‌شوند.
- این امر باعث کاهش کدورت پالپ، بهبود کارایی فلوتاسیون و کاهش مصرف کُلکتور می‌شود.
- همچنین با حذف ذرات رسی که می‌توانند مانع از چسبیدن کلکتور به سطح کانی ارزشمند شوند، بازیابی فلز را افزایش می‌دهند.
-
فلوکولانت‌های کاتیونی سری TFLOC CPAM:
- با توجه اینکه عمومأ بار مواد در استخراج فلزات مثبت میباشد کاربرد فلوکولانت های کاتیونی در فلوتاسیون محدود است. اما گاهی در برخی از فرایند ها برای حذف برخی ناخالصی‌های آنیونی مانند سیلیکا و مواد آلی که می‌توانند بر فرآیند فلوتاسیون تأثیر منفی بگذارند، استفاده شوند.
- همچنین در برخی موارد برای بهبود فلوتاسیون برخی کانی‌ها مانند فسفات و پتاس مورد استفاده قرار می‌گیرند.
-
فلوکولانت‌های غیر یونی سری TFLOC NONPAM:
- باتوجه به شرایط قلیایی فرایند ها به طور معمول در فلوتاسیون استفاده نمی‌شوند؛ زیرا در این شرایط قدرت لخته‌سازی کمتری نسبت به فلوکولانت‌های آنیونی و کاتیونی دارند.
هیدرومتالورژی:
در هیدرومتالورژی، همانند فلوتاسیون از انواع مختلف فلوکولانت بسته به مرحله فرآیند و نوع ناخالصی استفاده می‌شود. در این فرایند باتوجه به شرایط عمومأ اسیدی میتوان از هر دسته انواع مختلف دیگری از فلاکولانت ها را از محصولات شرکت شیمیایی تصفیه استفاده نمود که به منظور انتخاب فلاکولانت مناسب هر فرایند و تست ازمایشگاهی میتوانید با کارشناسان فنی شرکت شیمیایی تصفیه تماس حاصل نمایید.
-
فلوکولانت‌های آنیونی سری TFLOC APAM :
-
- در لیچینگ فلزات، باعث افزایش بازدهی و کاهش هزینه‌ها می‌شوند.
- در فرایند تصفیه، با حذف ناخالصی‌های کاتیونی مانند فلزات سنگین و ذرات رسی که بر کیفیت محصول نهایی تأثیر منفی می گذارند، استفاده می‌شوند.
-
فلوکولانت‌های کاتیونی سری TFLOC CPAM:
- در تصفیه محلول، برای حذف ناخالصی‌های آنیونی مانند سیلیکا، مواد آلی و برخی آنیون‌های مضر استفاده می‌شوند.
- ممکن است برای بهبود ته‌نشینی برخی فلزات در مرحله بازیابی فلز و افزایش خلوص محصول نهایی کاربرد داشته باشند.
-
فلوکولانت‌های غیریونی سری TFLOC NONPAM:
- در فرایند لیچینگ، از طریق بهبود ترشوندگی کانی‌ها و افزایش تماس حلال با سطح کانی، باعث افزایش بازدهی لیچینگ می‌شوند.
- در تصفیه محلول، برای حذف برخی ناخالصی‌های خاص و بهبود شفاف‌سازی محلول کاربرد دارند.
- عمومأ از مواد فلاکولانت غیر یونی با وزن مولکولی بالا استفاده میگردد.
در همین راستا انتخاب بهترین محصول و مقدار مناسب فلوکولانت از هر بار یونی در هر بخش از فلوتاسیون و هیدرومتالورژی به عوامل مختلفی بستگی دارد و نیازمند آزمایش و بررسی دقیق است. از این رو بهتر است قبل از خرید با کارشناسان ما در شیمیایی تصفیه در تماس بوده تا در انتخاب فلوکولانت مناسب شرایط شما، مشاوره مناسب را دریافت نمایید.
کاربرد فلوکولانت‌ها در استخراج فلزات (آهن، مس، سرب، روی، طلا و نقره)
همواره در انتخاب نوع و مقدار مناسب فلوکولانت مناسب در صنعت استخراج فلزات باید به عوامل مختلفی مانند نوع سنگ معدن، نوع فرآیند، شرایط عملیاتی و اهداف مورد نظر توجه کرد.
معمولاً جهت تعیین نوع و مقدار فلوکولانت مناسب از آزمایش جارتست (jar test) و شبیه سازی شرایط خط تولید استفاده می‌شود.
فرایند استخراج آهن به روش لیچینگ :
-
فلوکولانت آنیونی:
- در فرآوری سنگ آهن، عمدتاً برای ته‌نشینی و حذف ناخالصی‌های مانند سیلیکا و آلومینا از باطله، استفاده می‌شود.
- در لیچینگ اکسیدی آهن، با افزایش سرعت انحلال آهن و کاهش مصرف حلال بهره وری را بالا برده.
- در تصفیه محلول لیچینگ برای حذف ناخالصی‌های کاتیونی و شفاف‌سازی محلول قبل از مرحله بازیابی آهن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
-
فلوکولانت غیر یونی:
- در لیچینگ اکسیدی آهن برای بهبود ترشوندگی سنگ آهن و افزایش تماس حلال با سطح کانی استفاده می‌شود.
- در تصفیه محلول لیچینگ برای حذف برخی ناخالصی‌های خاص و بهبود شفاف‌سازی محلول کاربرد دارد.
فرایند استخراج مس، سرب و روی:
-
روش فلوتاسیون:
-
پلی اکریل امید آنیونی:
- کاربرد اصلی آنها در فلوتاسیون مس، ته‌نشینی و حذف ذرات رسی و ناخالصی‌های با بار مثبت از پالپ قبل از فلوتاسیون است.
- با حذف این ناخالصی‌ها، کارایی فلوتاسیون افزایش می‌یابد و مصرف کلکتور و کف‌ساز کاهش می‌یابد.
- همچنین با حذف ذرات رسی که می‌توانند مانع از چسبیدن کلکتور به سطح کانی مس شوند، بازیابی مس افزایش می‌یابد.
- معمولاً از پلی‌آکریل آمید آنیونی با وزن مولکولی بالا و چگالی بار متوسط تا بالا استفاده می‌شود.
-
پلی اکریل امید کاتیونی:
- کاربرد آنها در فلوتاسیون مس محدود است.
- ممکن است برای حذف برخی ناخالصی‌های آنیونی یا بهبود فلوتاسیون برخی کانی‌های مس مورد استفاده قرار گیرند.
-
روش لیچینگ:
-
فلوکولانت آنیونی:
- در لیچینگ مس، سرب و روی، برای افزایش سرعت انحلال مس از سنگ معدن و کاهش مصرف حلال استفاده می‌شوند.
- معمولاً از پلی‌آکریل آمید آنیونی با درجه هیدرولیز بالا استفاده می‌شود.
-
فلوکولانت غیر یونی:
- در لیچینگ مس، سرب و روی برای بهبود ترشوندگی سنگ مس و افزایش تماس حلال با سطح کانی استفاده می‌شوند.
- این امر باعث افزایش بازدهی لیچینگ و کاهش زمان لیچینگ می‌شود.
- معمولاً از پلی‌آکریل آمید غیر یونی با وزن مولکولی بالا استفاده می‌شود.
-
روش تصفیه محلول:
-
APAM:
- در تصفیه محلول لیچینگ مس برای حذف ناخالصی‌های کاتیونی مانند آهن، آلومینیوم و سایر فلزات و همچنین شفاف‌سازی محلول قبل از مرحله بازیابی مس مورد استفاده قرار می‌گیرند.
-
CPAM:
- ممکن است برای حذف برخی ناخالصی‌های آنیونی مانند سیلیکا و مواد آلی از محلول لیچینگ مس استفاده شوند.
-
NONIONIC PAM:
-
- در لیچینگ مس برای بهبود ترشوندگی سنگ مس و افزایش تماس حلال با سطح کانی استفاده می‌شود.
- در تصفیه محلول لیچینگ برای حذف برخی ناخالصی‌های خاص و بهبود شفاف‌سازی محلول کاربرد دارد.
فرایند استخراج فلزات گران بها طلا و نقره:
-
پلی اکریل امید انیونی :
- در فرآوری طلا و نقره، عمدتاً در مرحله سیانوراسیون برای افزایش سرعت انحلال طلا و نقره و کاهش مصرف سیانید استفاده می‌شود.
- در تصفیه محلول باردار از طلا و نقره برای حذف ناخالصی‌های کاتیونی و شفاف‌سازی محلول قبل از مرحله بازیابی طلا و نقره مورد استفاده قرار می‌گیرد.
-
پلی اکریل امید غیر یونی:
- در سیانوراسیون طلا و نقره برای بهبود ترشوندگی سنگ معدن و افزایش تماس سیانید با سطح کانی استفاده می‌شود.
- در تصفیه محلول باردار از طلا و نقره برای حذف برخی ناخالصی‌های خاص و بهبود شفاف‌سازی محلول کاربرد دارد.