Przełomowe metody maksymalizacji odzysku drobnych cząstek z rud
Przetwarzanie materiałów drobnoziarnistych stanowi duże wyzwanie dla przemysłu wydobywczego. Rudy wymagają najpierw rozdrobnienia i zmielenia do rozmiarów mikrometrowych, co zwiększa ich powierzchnię i uwalnia cząstki minerałów od skały płonnej. Na tym wczesnym etapie flotacja pianowa pomaga oddzielić cząstki na podstawie zdolności minerałów i metali, hydrofobizowanych przez odczynniki flotacyjne, do przylegania do powierzchni pęcherzyków powietrza w zawiesinie wodnej. Te agregaty pęcherzyków z cząstkami są przenoszone na powierzchnię pulpy (zawiesiny), gdzie przechodzą do piany, która jest następnie usuwana. Pozostały materiał z rudy, który nie wydostał się na powierzchnię, tworzy odpady flotacyjne.
Trudności z odzyskiem (ultra)drobnych cząstek
Chociaż flotacja pianowa umożliwia efektywne przetwarzanie cząstek o rozmiarach od 20 μm do 200 μm, nie udało się jeszcze poczynić znaczących postępów w przetwarzaniu mniejszych cząstek. Drobne i ultradrobne cząstki nie unoszą się łatwo na wodzie, ponieważ mają niską skuteczność zderzania się i przyłączania do pęcherzyków powietrza, co prowadzi do utraty cennych minerałów. Ponadto, ze względu na stosunkowo dużą powierzchnię, te mniejsze cząstki wymagają większej ilości odczynników do ich przetwarzania. W ramach finansowanego ze środków UE projektu FineFuture prowadzone są prace nad nowatorskimi rozwiązaniami w zakresie odzyskiwania drobnych frakcji o wysokiej jakości i wysokiej wydajności, tak aby nie marnować dłużej cennych ultradrobnych materiałów. „Możliwość odzyskiwania cząstek o rozmiarach mniejszych niż 20 μm jest bardzo ważna, ponieważ obecnie nie istnieje żadna technologia, która mogłaby je skutecznie wychwytywać bez dużych nakładów energii i wody. Nasze zaawansowane, energooszczędne rozwiązania pozwalają znacznie ograniczyć straty zasobów, a tym samym zwiększają konkurencyjność unijnego przemysłu wydobywczego”, zauważa koordynatorka projektu Kerstin Eckert.
Dbałość o środowisko i pozostanie na powierzchni
Zespół projektu FineFuture ma na celu pogłębienie fundamentalnego zrozumienia flotacji drobnych cząstek. Oczekuje się, że jego przełomowe rozwiązania technologiczne zapewnią zrównoważony sposób waloryzacji zasobów poprzez przeróbkę odpadów flotacyjnych, a także pomogą uwolnić nowe kluczowe surowce ze złóż naturalnych i odpadów górniczych. Naukowcy planują zaproponować metody, które wykażą najwyższą wydajność, 20-procentową oszczędność energii i 30-procentową oszczędność wody w porównaniu z aktualnymi technologiami.
Uzyskanie przyciągania elektrostatycznego i mniejszych rozmiarów pęcherzyków powietrza
„Główny nacisk położono na skuteczną kontrolę oddziaływań powierzchniowych między pęcherzykami a drobnymi cząstkami, aby selektywnie zwiększyć prawdopodobieństwo ich połączenia”, wyjaśnia Eckert. Do tej pory badacze testowali metody opisujące interakcje pomiędzy odczynnikami kolektorowymi, depresatorami i minerałami. Zespół projektu FineFuture opracował również metody zwiększania selektywności flotacji minerałów węglanowych. Zastosowanie dodatków niejonowych doprowadziło do znacznego zmniejszenia zużycia kolektora. W ramach projektu opracowano nowy kolektor powodujący przyciąganie elektrostatyczne między pęcherzykami powietrza a cząstkami krzemionkowymi. Skutecznym sposobem na pokonanie problemów związanych z flotacją drobnych cząstek jest zmniejszenie wielkości pęcherzyków i zastosowanie specjalnych typów komór flotacyjnych, zwanych reaktorowo-separatorowymi, które zwiększają interakcje cząstek i pęcherzyków. Naukowcy poczynili postępy w tej dziedzinie. Przedstawili oni przede wszystkim różne technologie wytwarzania mikropęcherzyków, w tym zastosowanie generatora mikrodyspersji powietrza w wodzie. Testy flotacji przeprowadzone przy użyciu tego generatora wykazały, że dodanie mikropęcherzyków sprzyja odzyskowi cząstek kwarcu.
Tworzenie nowego paradygmatu górnictwa
„Zespół projektu FineFuture stosuje transdyscyplinarne i jedyne w swoim rodzaju podejście badawcze, które łączy naukę o koloidach i interfejsach, dynamikę płynów, fizykę, przetwórstwo minerałów, inżynierię chemiczną, elektrotechnikę, naukę obliczeniową i zaawansowaną matematykę”, mówi Eckert. „Nasze przełomowe koncepcje i technologie zmienią obecny paradygmat górnictwa, kierując go ku eksploatacji naturalnych złóż drobnoziarnistych minerałów w ekonomiczny i ekologiczny sposób”.
Słowa kluczowe
FineFuture, górnictwo, drobne cząstki, ruda, pęcherzyki powietrza, flotacja pianowa, flotacja drobnych cząstek, mikropęcherzyki, minerały
