Untuk Apa Flotasi Digunakan? Panduan Aplikasi Utama, Proses dan Peralatan

Flotasi adalah teknik pemisahan yang menggunakan gelembung udara untuk mengumpulkan partikel mineral berharga dari pulp berbahan dasar air. Jika Anda bertanya untuk apa flotasi digunakan, jawaban langsungnya adalah bahwa flotasi digunakan untuk memisahkan mineral berharga dari batuan sisa, untuk meningkatkan kualitas bijih sebelum peleburan dan pencucian, dan untuk memulihkan partikel halus yang tidak dapat ditangani oleh proses gravitasi. Selain pertambangan, prinsip yang sama juga digunakan dalam daur ulang kertas, pemisahan plastik, remediasi tanah, dan pengolahan air limbah berminyak.

Prosesnya dibangun berdasarkan kimia permukaan. Reagen membuat mineral target menjadi hidrofobik, gelembung udara menempel pada partikel-partikel ini, dan buih yang stabil membawanya ke permukaan, di mana mereka dikeluarkan sebagai konsentrat. Bagian berikut menjelaskan kegunaan utama flotasi, langkah-langkah di dalam konsentrator, peralatan dan bahan kimia yang digunakan, serta variabel yang menentukan perolehan dan kadar.

Apa Itu Flotasi dan Bagaimana Cara Kerjanya?

Flotasi, kadang-kadang disebut flotasi buih, adalah metode pemisahan fisika-kimia. Ini mengubah perbedaan keterbasahan permukaan menjadi tingkat perlekatan gelembung yang berbeda. Dalam sel flotasi, pulp diangin-anginkan sehingga permukaan mineral target, yang telah dibuat hidrofobik oleh reagen, berikatan dengan gelembung udara. Agregat partikel gelembung naik ke permukaan; lapisan buih dikikis, dikentalkan dan disaring untuk mendapatkan konsentrat akhir.

Tiga kondisi dasar harus dipenuhi:

• Mineral berharga tersebut harus dibebaskan dari gangue yang berasal dari penggilingan yang benar.
• Permukaan target harus bersifat hidrofobik selektif, yang berasal dari bahan kimia kolektor.
• Sel harus menghasilkan gelembung kecil dan stabil, yang berasal dari impeller dan frother.

Kondisi ini juga menjelaskan mengapa flotasi diterapkan pada begitu banyak bahan: setiap kali perbedaan hidrofobisitas selektif dapat tercipta, proses flotasi dapat dirancang disekitarnya. Untuk melihat lebih dekat operasi rangkaian, lihat prinsip utama peralatan flotasi dalam benefisiasi .

Kegunaan Utama Flotasi di Industri

Penggunaan flotasi yang paling terlihat adalah dalam penambangan logam, namun teknologi ini juga tertanam dalam pemrosesan kimia, daur ulang, dan pengelolaan lingkungan. Tabel di bawah ini merangkum feed dan tujuannya.

Benefisiasi bijih logam

Bagian terbesar dari kapasitas flotasi dipasang pada konsentrator logam dasar. Bijih sulfida merespon dengan baik terhadap pengumpul xantat, itulah sebabnya pabrik tembaga, seng, timbal dan nikel hampir selalu menggunakan sirkuit flotasi setelah penggilingan. Flotasi juga memperoleh kembali molibdenum dan perak ketika terjadi dengan tembaga sulfida, dan digunakan untuk memperoleh emas dari bijih pirit sebelum pencucian sianida.

Pengolahan hidrometalurgi dan danau garam

Di pabrik hidrometalurgi, flotasi digunakan untuk memulihkan nilai logam dari terak, matte, dan residu. Terak peleburan tembaga, misalnya, digiling dan diapungkan untuk mengembalikan sisa tembaga ke peleburan. Dalam kimia danau garam, flotasi adalah langkah standar dalam produksi kalium, membantu menghilangkan halit dan tanah liat dari kalium klorida.

Daur ulang, remediasi dan pengolahan air

Prinsip kimia permukaan yang sama juga memecahkan masalah lingkungan. Flotasi menghilangkan tinta pada kertas daur ulang, memisahkan plastik dengan sifat pembasahan yang berbeda, dan menghilangkan partikel yang mengandung logam berat dari tanah yang terkontaminasi dan sedimen yang dikeruk. Dalam pengolahan air limbah, flotasi udara terlarut mengangkat minyak, lemak dan padatan tersuspensi ringan dari limbah industri. Aplikasi ini berkembang seiring dengan meningkatnya tekanan untuk memulihkan material dari sumber daya sekunder.

Bagaimana Sirkuit Flotasi Diatur

Sirkuit flotasi adalah rangkaian mesin dan langkah proses, bukan tangki tunggal. Pengaturannya tergantung pada jenis bijih dan spesifikasi produk akhir, namun selalu ada beberapa tahapan.

Dalam konsentrator tembaga pada umumnya, bijih digiling hingga ukuran 70 hingga 80 persen melewati 74 mikron sebelum memasuki kumpulan yang lebih kasar. Pada pabrik pirit yang mengandung emas, sirkuit yang sama dapat digunakan untuk memproduksi konsentrat sulfida dalam jumlah besar, yang kemudian digiling ulang agar emas dapat dicuci dengan sianida. Langkah-langkah prosesnya terlihat serupa, namun skema reagen dan waktu tinggalnya sangat berbeda.

Peralatan Flotasi dan Jenis Mesin

Peralatan flotasi berkisar dari sel laboratorium kecil hingga tangki industri dengan volume di atas 300 meter kubik. Klasifikasi dasarnya berdasarkan metode pasokan udara: mesin self-aerasi mekanis dan mesin inflasi udara.

Mesin aerasi sendiri

Mesin seperti mesin flotasi tipe BF tergolong mesin self-aerasi karena impeller menarik udara ke dalam pulp saat berputar. Sel-sel ini umum ditemukan pada tanaman berukuran sedang dan kecil, terutama jika sistem udara bertekanan terpisah tidak tersedia.

Mesin Flotasi BF Self Aerating untuk Tanaman Kecil dan Menengah Sel pengaduk mekanis yang menarik udara secara alami dengan impeler kerucut ganda tertutup, ideal untuk lokasi tanpa udara bertekanan. Ini menggabungkan hisap dan flotasi untuk menyederhanakan pengaturan sirkuit. Lihat Produk →

Mesin inflasi udara

Sel inflasi udara seperti tipe XCF dan KYF menggunakan pasokan udara eksternal, memberikan kontrol independen terhadap aerasi dan agitasi. Tipe XCF dan KYF sering digabungkan dalam satu bank: satu sel XCF di kepala bank berfungsi sebagai tangki pengisap, sedangkan sisanya adalah sel inflasi udara. Hal ini menghilangkan kebutuhan akan pompa lumpur di antara tahap flotasi.

Kombinasi Mesin Flotasi Inflasi Udara XCF/KYF Menggunakan pasokan udara eksternal untuk kontrol aerasi independen, dan memasangkan sel hisap XCF dengan sel aliran langsung KYF untuk menghilangkan pompa lumpur antar tahap. Cocok untuk sirkuit menengah dan besar. Lihat Produk →

Mesin flotasi besar

Sel flotasi besar telah mengubah keekonomian pengolahan bijih kadar rendah. Sebuah sel besar dapat menggantikan beberapa sel kecil, sehingga mengurangi konsumsi energi, luas lantai, dan pekerjaan pemeliharaan. Persyaratan utamanya adalah sistem dispersi udara yang stabil dan desain pelepasan buih yang bekerja di kedalaman.

Impeler, kedalaman tangki, desain kerucut buih, dan katup pengatur udara harus sesuai dengan kepadatan pulp dan distribusi ukuran partikel umpan.

Reagen Flotasi Digunakan di Sirkuit Komersial

Kimia reagen mengubah permukaan mineral sehingga proses flotasi dapat membedakan partikel yang terlihat mirip dengan pemisahan gravitasi. Tabel di bawah mencantumkan tiga jenis reagen utama.

Skema reagen praktis untuk bijih tembaga-seng dimulai dengan kapur untuk menekan pirit, kemudian pengumpul tembaga untuk mengapungkan kalkopirit sementara seng ditahan. Setelah tembaga dihilangkan, tembaga sulfat ditambahkan untuk mengaktifkan sfalerit, dan pengumpul diberi dosis lagi untuk mengapungkan seng. Siklus yang sama diulangi dalam tahap yang lebih bersih dengan kepadatan pulp yang lebih rendah dan buih yang lebih lembut.

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pemulihan Flotasi

Banyak variabel yang menentukan apakah instalasi flotasi mencapai target pemulihannya. Operator biasanya memantau keenam hal ini.

• Ukuran partikel: partikel kasar menjadi berat dan lepas dari gelembung; partikel yang sangat halus tidak menyentuh permukaan gelembung. Kisaran ukuran menengah memberikan pemulihan terbaik.
• Kepadatan pulp: bubur kertas yang terlalu tebal mengurangi kualitas buih; pulp yang terlalu tipis meningkatkan konsumsi air dan energi.
• Dosis reagen: pemberian dosis yang rendah akan meninggalkan nilai dalam tailing; dosis berlebihan menurunkan kadar konsentrat.
• Tingkat aerasi: menyesuaikan luas permukaan gelembung; kecepatan udara yang terlalu tinggi dapat menghancurkan buih.
• pH dan potensi pulp: flotasi sulfida standar dijalankan dalam pulp alkali untuk melindungi film kolektor dan menekan mineral besi.
• Waktu tinggal: jika pulp meninggalkan sel terlalu cepat, mineral yang mengambang lambat akan hilang; jika dibiarkan terlalu lama, gangue terbawa ke dalam konsentrat.

Bagan di bawah menunjukkan hubungan khas antara ukuran partikel dan perolehan flotasi untuk bijih sulfida.

Nilai pastinya berbeda-beda antar bijih, namun bentuk kurvanya konsisten di pabrik logam dasar. Jika penurunan pemulihan terjadi pada sisi kasar, tanaman biasanya meningkatkan dosis pengumpul atau kedalaman buih. Jika tetesannya halus, tanaman mungkin memerlukan flokulan, pengumpul yang lebih kuat, atau desain sel yang berbeda.

Memilih Peralatan Flotasi untuk Proyek Nyata

Memilih mesin flotasi yang tepat untuk pabrik baru atau peningkatannya merupakan proses bertahap. Tonase umpan yang direncanakan menentukan total volume sel. Mineralogi bijih menentukan skema reagen dan jumlah tahap pembersihan. Ukuran partikel umpan dan kadar konsentrat yang diperlukan menentukan jenis dan kedalaman sel.

Salah satu contoh yang relevan adalah proyek reformasi teknis flotasi pada operasi seng 3.000 t/h di Industri Seng Yunnan Jinding. Di pabrik tersebut, sel-sel yang ada tidak dapat memulihkan sphalerit yang cukup halus, dan solusinya adalah mengubah konfigurasi mesin daripada membangun kembali bagian penggilingan. Garis besar proyek ini menjelaskan bagaimana pengaturan flotasi yang baru meningkatkan pemulihan sekaligus menjaga kadar konsentrat dalam persyaratan smelter. Di pabrik peleburan dan tembaga dengan tonase tinggi, jenis analisis yang sama biasanya menghasilkan mesin flotasi berukuran besar, yang mengurangi jumlah sel dan konsumsi energi.

Mesin Flotasi Berkapasitas Besar untuk Pabrik Bertonase Tinggi Direkayasa untuk menangani umpan bijih berukuran besar dan meningkatkan pemulihan sekaligus menghemat energi dan ruang lantai. Ditawarkan dalam ukuran hingga 200m³, sel-sel ini sesuai dengan operasi bijih tembaga, fosfat, dan tahan api. Lihat Produk →

Untuk pabrik yang mengolah batuan fosfat, kalium atau bijih tahan api, logika pemilihan yang sama berlaku, namun beban buih dan stabilitas reagen menjadi lebih penting. Mesin harus menahan buih cukup lama agar tahap pembersihan dapat berfungsi, dan bentuk sel harus mampu menangani viskositas yang lebih tinggi dari beberapa pulp mineral.

Pertanyaan Yang Sering Diajukan Tentang Flotasi

Untuk apa flotasi buih di pertambangan?

Flotasi buih digunakan untuk memisahkan mineral berharga dari gangue setelah digiling. Hal ini diterapkan terutama pada bijih sulfida tembaga, seng, timbal dan nikel, tetapi juga pada emas, molibdenum, fosfat, fluorit dan kalium.

Bisakah flotasi digunakan untuk bahan non-mineral?

Ya. Prinsip yang sama digunakan untuk menghilangkan tinta pada kertas daur ulang, untuk memisahkan campuran plastik, dan untuk menghilangkan partikel yang mengandung logam berat dari tanah yang terkontaminasi. Dalam pengolahan air, flotasi udara terlarut digunakan untuk menghilangkan minyak, lemak dan padatan tersuspensi.

Apa perbedaan antara flotasi dan sedimentasi?

Sedimentasi memisahkan partikel berdasarkan kepadatannya dan membiarkan material mengendap di bawah pengaruh gravitasi. Flotasi dipisahkan oleh hidrofobisitas permukaan dan membawa partikel ke atas dengan gelembung udara. Oleh karena itu, flotasi dapat memisahkan partikel yang memiliki kepadatan hampir sama tetapi kimia permukaannya berbeda.

Apa sebenarnya fungsi mesin flotasi?

Mesin flotasi mencampur pulp, menyebarkan udara ke dalam gelembung-gelembung kecil, dan menjaga lapisan buih cukup stabil untuk dikumpulkan. Mekanisme impeler dan geometri tangki menentukan kisaran ukuran partikel yang dapat ditangani alat berat secara efisien.

Mengapa ukuran partikel sangat penting dalam flotasi?

Partikel kasar terlalu berat untuk gelembung, dan partikel halus tidak cukup sering bertumbukan dengan gelembung. Setiap bijih memiliki kisaran ukuran optimal dengan perolehan tertinggi; bergerak di luar kisaran tersebut akan menurunkan pemulihan meskipun resep reagennya benar.