Metodi rivoluzionari per ottimizzare il recupero di particelle fini dai minerali
Il trattamento di materiali a grana fine costituisce una grande sfida per l’industria mineraria. In primo luogo, è necessario schiacciare e macinare i minerali fino a raggiungere la scala micrometrica, un processo che ne aumenta la superficie e libera le particelle minerali dalla ganga. Durante questa fase iniziale, la flottazione con schiuma contribuisce a separare le particelle grazie alla capacità di minerali e metalli, idrofobizzati dai reagenti di flottazione, di aderire alla superficie delle bolle di aria in un liquame acquoso. Questi aggregati di bolle e particelle sono trasportati alla superficie della polpa (liquame), dove confluiscono nella schiuma, che viene in seguito rimossa. Il materiale residuo del minerale che non affiora in superficie dà origine agli sterili di flottazione.
La sfida di recuperare particelle (ultra)fini
Sebbene la flottazione con schiuma sia in grado di gestire in modo efficiente le particelle di dimensione compresa tra 20 e 200 μm, deve ancora compiere progressi notevoli nel trattamento delle particelle di dimensioni più piccole. Le particelle fini e ultrafini non riescono a galleggiare facilmente poiché presentano una bassa capacità di collisione e adesione alle bolle di aria, il che comporta la perdita di minerali preziosi. Inoltre, a causa della loro superficie relativamente estesa, queste particelle più piccole hanno bisogno di un numero maggiore di reagenti per la loro lavorazione. Il progetto FineFuture, finanziato dall’UE, sta lavorando a soluzioni ingegnose per il recupero di particelle fini pregiate e a velocità elevate, affinché venga evitato lo scarto di materiali ultrafini preziosi. «La capacità di recuperare le particelle di dimensione inferiore ai 20 μm è molto importante poiché al momento non esiste alcuna tecnologia in grado di catturarle in modo efficiente senza impiegare molta energia e acqua. Le nostre soluzioni avanzate ed efficienti dal punto di vista energetico promettono forti riduzioni nelle perdite di risorse, favorendo così la competitività dell’industria mineraria dell’UE», osserva Kerstin Eckert, coordinatrice del progetto.
Virare sul verde e stare a galla
FineFuture si propone di promuovere la comprensione fondamentale della flottazione delle particelle fini. Si prevede che le sue soluzioni tecnologiche rivoluzionarie offriranno un percorso sostenibile per la valorizzazione delle risorse tramite la rilavorazione dei depositi di sterili, contribuendo al contempo anche alla scoperta di nuove materie prime essenziali provenienti da depositi naturali e rifiuti di attività di estrazione. I ricercatori si trovano sulla buona strada per fornire metodi che vantano prestazioni migliori, un risparmio energetico del 20 % e un risparmio idrico del 30 % rispetto allo stato attuale della tecnologia.
Generare l’attrazione elettrostatica e bolle più piccole
«È stata prestata un’attenzione particolare al controllo efficace delle interazioni superficiali tra bolle e particelle fini per migliorarne selettivamente la probabilità di adesione», spiega Eckert. Finora, i ricercatori hanno collaudato alcuni metodi per illustrare le interazioni tra reagenti collettori, deprimenti e minerali. Il gruppo di FineFuture ha inoltre indicato metodi per migliorare la selettività di flottazione dei minerali carbonati. L’impiego di additivi non ionici ha permesso di ridurre notevolmente il consumo di collettori. Il progetto ha sviluppato un nuovo collettore che innesca un’attrazione elettrostatica tra bolle e particelle a base di silice. Una strategia efficace per ovviare ai problemi della flottazione delle particelle fini consiste nella riduzione della dimensione delle bolle e nell’utilizzo di tipi speciali di celle di flottazione note come celle reattrici-separatrici, che stimolano le interazioni tra particelle e bolle. I ricercatori hanno compiuto progressi su questo fronte e, in particolare, hanno segnalato tecnologie diverse per la generazione di microbolle, tra cui l’utilizzo di un generatore di microdispersione da aria ad acqua. Le prove di flottazione condotte utilizzando questo generatore hanno dimostrato che l’aggiunta di microbolle concorre al recupero di particelle di quarzo.
Verso un nuovo paradigma di estrazione
«FineFuture applica un approccio di ricerca transdisciplinare e unico nel suo genere che coniuga la scienza dei colloidi e delle interfacce, la fluidodinamica, la fisica, la lavorazione dei minerali, l’ingegneria chimica, l’ingegneria elettrica, l’informatica e la matematica avanzata», osserva Eckert. «Grazie all’innovazione presente nei nostri concetti e nelle nostre tecnologie, l’attuale paradigma di estrazione si orienterà verso lo sfruttamento di depositi minerali naturali costituiti da grani minuscoli, in modo economico e rispettoso dell’ambiente.»
Parole chiave
FineFuture, estrazione, particelle fini, minerale, bolle di aria, flottazione con schiuma, flottazione di particelle fini, microbolle, minerali