ستبدأ هذه المقالة باستكشاف الآليات المجهرية التي تؤثر بها درجات الحرارة المنخفضة على أنظمة التعويم، والجمع بين خصائص التأثير لأنواع مختلفة من الكواشف، وتوضيح استراتيجيات التعامل مع التعويم الشتوي بشكل منهجي بقيمة نظرية وعملية. الهدف هو تزويد فنيي التعدين بمخطط تحسين تعويم شتوي صارم ودقيق وفعال.
01
الآليات الرئيسية لتأثير درجة الحرارة المنخفضة على أنظمة التعويم
لا ينتج التأثير السلبي لدرجات الحرارة المنخفضة على مؤشرات التعويم عن عامل واحد، بل عن سلسلة من التأثيرات الفيزيائية والكيميائية والهيدروديناميكية المعقدة. يعد فهم هذه الآليات المجهرية شرطًا أساسيًا لتطوير استراتيجيات المواجهة العلمية.
1. تدهور الخصائص الريولوجية للعجينة - زيادة اللزوجة وضعف الديناميكيات
في درجات الحرارة المنخفضة، تزداد لزوجة العجينة بشكل كبير. على سبيل المثال، في تعويم خام الرصاص والزنك معين، عندما تنخفض درجة حرارة العجينة من 20 درجة مئوية إلى 5 درجات مئوية، يمكن أن تزداد لزوجة العجينة بأكثر من 10٪.
2. انخفاض ذوبان الكواشف ومعدل الامتصاص الكيميائي - ضعف النشاط الكيميائي السطحي
تعتبر درجة الحرارة المنخفضة هي السبب الأساسي لتقليل كفاءة كواشف التعويم التقليدية، خاصة تلك التي يتأثر ذوبانها بدرجة الحرارة بشكل كبير.
قمع نشاط المجمع:
الأحماض الدهنية (مثل تعويم المعادن غير الكبريتيدية):ينخفض ذوبان المجمعات مثل حمض الأوليك وصابون الأحماض الدهنية بشكل كبير مع انخفاض درجة الحرارة، مما يؤدي بسهولة إلى ترسيب المواد الصلبة أو تكوين المواد الهلامية. ينتج عن هذا تركيز غير كافٍ للمجمع الفعال في الطور السائل، مما يجعل من الصعب تكوين طبقة كارهة للماء فعالة على سطح المعدن، وبالتالي إضعاف قدرة التجميع بشكل كبير.
مجمعات المعادن الكبريتيدية (مثل الزانثات):تقلل درجات الحرارة المنخفضة من مستوى الأكسدة على سطح المعادن (مثل الجالينا)، مما يقلل من عدد مواقع الامتصاص النشطة على السطح وبالتالي يقلل من كمية الامتصاص الكيميائي بواسطة المجمع. على سبيل المثال، تكون قدرة امتصاص الزانثات للجالينا عند 5 درجات مئوية أقل بكثير من 20 درجة مئوية، مما يؤدي إلى انخفاض بنسبة 7 نقاط مئوية في الاستخلاص.
مثبطات ومنشطات بطيئة المفعول:تتبع معظم معدلات التفاعل الكيميائي (بما في ذلك الامتصاص الانتقائي للمثبطات للمعادن وتفاعل تنشيط المنشطات) معادلة أرهينيوس. مع انخفاض درجة الحرارة، ينخفض ثابت معدل التفاعل (k)، مما يؤدي إلى تثبيط غير كامل أو تنشيط غير كامل، وتقليل انتقائية الفرز، وانخفاض درجة التركيز.
انخفاض كفاءة المزبد:قد يعاني عدد قليل جدًا من المزبدات من انخفاض النشاط أو حتى الترسيب في درجات الحرارة المنخفضة، مما يؤدي إلى أحجام رغوة أصغر أو أكثر هشاشة أو غير مستقرة، مما يؤثر على كشط التركيز واستقرار الفقاعات المعدنية.
3. أمثلة على تدهور أداء التعويم في درجات الحرارة المنخفضة
| نوع الخام | تغير درجة الحرارة | التأثير على مؤشرات التعويم |
| الجالينا |
من 20 درجة مئوية إلى 5 درجات مئوية |
ينخفض معدل الاستخلاص بحوالي 77 نقطة مئوية |
| الموليبدينيت |
من 15-20 درجة مئوية إلى 0 درجة مئوية |
انخفض استخلاص التنقية الأولية بمقدار 2.5 نقطة مئوية |
| خام أكسيد الحديد |
انخفضت درجة الحرارة من 30 درجة مئوية إلى 22 درجة مئوية |
انخفضت درجة الحديد بمقدار 3 نقاط مئوية. |
02
إرشادات عملية: استراتيجيات منهجية لمعالجة مؤشرات التعويم في الشتاء
لمواجهة تحديات التعويم الناجمة عن درجات الحرارة المنخفضة، يجب اعتماد نهج منهجي، مع التركيز على جانبين رئيسيين: "التدفئة والعزل" و "تحسين الكواشف."
1. استراتيجية أمن الطاقة الحرارية: تقنيات التدفئة والعزل
على الرغم من أن تسخين العجينة يزيد من تكاليف الطاقة، إلا أنه استثمار ضروري في المناطق شديدة البرودة أو للمعادن التي تتطلب التسخين للحفاظ على المؤشرات (مثل الخامات غير الكبريتيدية).
| النهج الفني | طرق التنفيذ | المزايا الأساسية | اعتبارات عملية |
| تسخين العجينة مسبقًا | تحضير العجينة بالماء الدافئ/الساخن: يستخدم الماء المسخن مسبقًا في مراحل السحق والطحن. | تكلفة منخفضة نسبيًا، قادرة على رفع درجة حرارة العجينة إلى 5-10 درجات مئوية أو أعلى. | يحتاج نظام تسخين المياه إلى تعديل، مع مراعاة مصادر الطاقة الحرارية مثل الكهرباء والمراجل التي تعمل بالفحم والحرارة المهدرة. |
| تسخين المعدات | ملفات البخار/الماء الساخن: يتم تركيب ملفات تسخين في الجزء السفلي من خلية التعويم أو في خزان العجينة، مما يوفر البخار أو الماء الساخن. | تحكم دقيق في درجة حرارة العجينة في مراحل الفصل الرئيسية، ومناسب بشكل خاص لفصل مركزات الكبريتيد. | ارتفاع تكاليف الاستثمار والتشغيل؛ يجب إيلاء الاهتمام لتآكل الملفات وصيانتها. |
| عزل النظام | عزل المعدات/خطوط الأنابيب: يوفر تغطية عزل محكمة لآلات التعويم وخزانات العجينة وخطوط الأنابيب. | موفر للطاقة ويقلل من فقدان الحرارة، مع الحفاظ على درجة حرارة العجينة الموجودة. | يضمن مقاومة الطقس وإحكام مادة العزل، مما يقلل من "البقع الباردة." |
المقايضات التقنية والاقتصادية: يجب على المناجم حساب تكلفة استهلاك الطاقة للتدفئة مقابل الفوائد الاقتصادية لتحسين معدل الاستخلاص بناءً على نوع الخام المحدد (الخامات غير الكبريتيدية حساسة للغاية لدرجة الحرارة) ومتطلبات مؤشر التعويم، وتحديد درجة حرارة التدفئة الأكثر اقتصادية وقابلة للتطبيق وتدابير العزل.
2. استراتيجية تحسين نظام الكواشف: كفاءة عالية ومقاومة لدرجة الحرارة المنخفضة
يعد تحسين نظام الكواشف هو التكنولوجيا الأساسية للإنتاج الشتوي دون زيادة تكاليف التدفئة بشكل كبير.
| أنواع الوكلاء | مبادئ التعامل مع درجات الحرارة المنخفضة | الحلول والأمثلة | إرشادات عملية |
| المجمعات | تعزيز الامتصاص والذوبان | 1. زيادة الجرعة: تعويض الامتصاص غير الكافي في درجات الحرارة المنخفضة. 2. اختيار/تطوير عوامل مقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة: مثل مشتقات الأحماض الدهنية الجديدة منخفضة الكربون، والمجمعات الأمفوتيرية (مقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة والماء العسر). 3. العوامل المركبة: الجمع بين الأحماض الدهنية والمواد الخافضة للتوتر السطحي لإنتاج تأثير تآزري. |
تجريبيًا، يمكن زيادة جرعة المجمع بشكل مناسب بنسبة 10٪ - 30٪، ولكن يجب تحديد القيمة المثلى من خلال الاختبارات صغيرة النطاق لتجنب الجرعة المفرطة التي تؤثر على الانتقائية. |
| عوامل الإرغاء | استقرار هيكل الرغوة ومقاومة تأثيرات اللزوجة | 1. حدد عوامل الإرغاء ذات القدرة القوية على التكيف مع درجة الحرارة أو النشاط العالي: مثل ميثيل إيزوبوتيل ميثانول (MIBC) وعوامل الإرغاء الأخرى من الأثير الكحولي. 2. زيادة كمية عامل الإرغاء بشكل مناسب: للتعويض عن انخفاض النشاط وزيادة اللزوجة في درجات الحرارة المنخفضة. |
راقب عن كثب حالة الرغوة (الارتفاع واللزوجة والهشاشة) واضبط الجرعة ديناميكيًا لتجنب استقرار الرغوة المفرط مما يؤدي إلى انخفاض درجة التركيز. |
| المعدلات/المثبطات | ضمان معدل التفاعل والانتقائية | 1. إطالة وقت التكييف: تأكد من أن المعدل (مثل الجير) لديه وقت كافٍ للذوبان في درجات الحرارة المنخفضة والتفاعل الكامل مع اللب للوصول إلى قيمة الأس الهيدروجيني المحددة مسبقًا. 2. زيادة تركيز المثبط: التغلب على تثبيط معدل التفاعل عن طريق درجات الحرارة المنخفضة وضمان التأثير المثبط. |
تحكم بدقة في قيمة الأس الهيدروجيني للعجينة؛ إذا لزم الأمر، فكر في تحضير المعدل في محلول ساخن عالي التركيز للإضافة. |
3. استراتيجيات الضبط الدقيق لمعلمات العملية
03
نظرة عامة: اتجاهات تطوير تكنولوجيا التعويم في درجات الحرارة المنخفضة
في مواجهة متطلبات حماية البيئة والتحكم في التكاليف المتزايدة الصرامة، يتطور بحث صناعة معالجة المعادن حول تكنولوجيا التعويم في درجات الحرارة المنخفضة لفصل الشتاء في الاتجاهات التالية:
إن تأثير درجات الحرارة المنخفضة في فصل الشتاء على إنتاج التعويم متعدد الأوجه وعميق، ويتضمن تغييرات معقدة في ميكانيكا الموائع والكيمياء السطحية وآليات عمل الكواشف. تتطلب إدارة إنتاج التعويم الشتوي الناجحة من الفنيين فهمًا عميقًا لهذه الآليات وإنشاء نظام فني شامل يعطي الأولوية لتحسين الكواشف ويكمله بضمان الطاقة الحرارية. يتضمن هذا النظام تعديلات دقيقة للكواشف، وتدابير علمية للحفاظ على الحرارة والتدفئة، والضبط الدقيق المرن لمعلمات العملية. بهذه الطريقة فقط يمكن معالجة تحديات الشتاء بشكل فعال، مما يضمن مؤشرات معالجة المعادن المستقرة وتعظيم الفوائد الاقتصادية.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski
