Tuyển nổi là một quá trình tách chọn lọc các khoáng sản từ hỗn hợp bùn quặng bằng cách sử dụng các chất hoạt động bề mặt hoặc các chất thấm ướt. Quá trình được sử dụng chủ yếu để tách các loại quặng sunfit, cacbonat và các ôxit. Quặng phosphat, apatit, và than cũng được tách bằng công nghệ tuyển nổi.
Sự tiến triển và các kết quả của quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố.Trong đó bao gồm thành phần vật chất ,đặc điểm xâm nhiễm và các tính chất khác của khoáng vật có ích, đặc điểm thành phần độ hạt của pha rắn, mật độ và nhiệt độ của bùn, thành phần của nước, chế độ tuyển, cấu tạo của máy tuyển nổi … giá trị tối ưu của mỗi yếu tố cần phải xác lập và duy trì thường xuyên. Việc làm mất đi dù chỉ là một trong các giá trị tối ưu này có thể ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tuyển nổi.
1. Đặc điểm của khoáng vật có ích đưa vào tuyển.
Tính nổi của quặng được quyết định bởi thành phần vật chất (tính chất của khoáng vật riêng và tỷ lệ định lượng của chúng) đặc điểm cộng sinh của khoáng vật, sự có mặt của chúng trong các tạp chất đồng hình, những thay đổi thứ sinh của các khoáng vật (sự phong hoá , oxyhoá…) ảnh hưởng lớn đến tính tuyển nổi có đặc điểm thành tạo của các khoáng vật, sự biến đổi của chúng trong quá trình khai thác vận chuyển và làm giàu, sự kết hợp của các khoáng vật khác nhau và sự cộng sinh của chúng.
Quặng apatit loại 3 Lào cai là loại quặng phong hoá. Nhìn chung quặng mền , bở rời. Tỷ lệ các hạt mịn nguyên sinh tương đối lớn nhưng bên cạnh đó còn có những phần thô lỏi do phong hoá chưa hoàn toàn được gọi là phần “nửa cứng” có hàm lượng cacbonat tương đối cao. Quặng có chứa khoáng vật apatit Ca5F (PO4)3, thạch anh (SiO2), dolomit [(Ca,Mg)CO3], vật chất than, felspat, muscovit [H2KAl3(SiO4)3].. . và liên tinh apatit với các khoáng vật khác. Trong đó các khoáng vật chứa nhôm, sắt, dolomit là các khoáng vật thường gây khó khăn phức tạp cho công nghệ tuyển.
Trong sản xuất của nhà máy tuyển hiện tại chủ yếu quan tâm đến việc lấy quặng nguyên liệu đưa vào tuyển với hàm lượng P2O5 đạt 15,8 ± 1% theo thiết kế, còn lại bỏ ngỏ vấn đề các tạp chất. Trong khi đó, đây là một yếu tố tương đối quan trọng, ảnh hưởng rất lớn tới hiệu quả tuyển nổi cũng như chất lượng quặng tinh. Một trong những vấn đề trọng tâm của tuyển nổi apatit là việc tuyển tách giữa apatit dolomit và canxit vì các khoáng vật này có tính chất hoá lý gần giống nhau, có cùng cation Ca2+ trên bề mặt cát khai, các ion PO43- và CO32- có kích thước gần như nhau nên chúng có tính nổi giống nhau . Khi hàm lượng canxit và dolomit trong quặng đầu tăng thì làm giảm hàm lượng và thực thu P2O5 trong tinh quặng, làm tăng sự mất mát P2O5 vào quặng thải, hiệu quả tuyển kém. Do đó cần phải nghiên cứu ảnh hưởng của cacbonat đến hiệu quả tuyển nổi. Trong quặng 3 lượng canxit hầu như không có mà chủ yếu cacbonat ở đây là dolomit. Do đó người ta chọn hàm lượng MgO để phản ánh lượng cacbonat có mặt trong quặng apatit loại 3 và trong các sản phẩm tuyển.
Muscovit theo lý thuyết là một trong các khoáng chứa nhôm có tính nổi cao. Vì vậy, trong nhiều trường hợp nó gây cản trở lớn cho việc tuyển nổi các khoáng vật có ích khác. Khi muscovit ở dạng vảy, cực mịn có thể làm mất tính chọn riêng của việc tuyển tách các khoáng vật, làm giảm chất lượng quặng tinh và làm tăng chi phí thuốc tuyển.
Các hydroxit sắt và nhôm trong đới phong hoá bị bở rời, mùn hoá làm tăng hàm lượng slam, các slam này bám dính lên bề mặt các khoáng vật khác trong bùn quặng, phá huỷ tính chọn riêng của tuyển nổi và có thể làm giảm tính nổi của apatit dẫn đến làm tăng sự mất mát apatit vào quặng thải và bẩn quặng tinh.
Như vậy hàm lượng muscovit, các khoáng chứa nhôm, sắt khác được thể hiện qua tổng hàm lượng Al2O3 + Fe2O3 là một yếu tố có ảnh hưởng đến hiệu quả tuyển nổi apatit loại 3.
2. Độ mịn nghiền
Việc nghiền vật liệu trước khi tuyển nổi là cần thiết đối với việc phân chia các liên tinh của các khoáng vật riêng và làm giảm độ lớn của các hạt đến kích thước có khả năng thực hiện quá trình tuyển nổi. Như vậy đặc điểm của độ hạt của vật liệu đầu làm thay đổi tính nổi của các hạt theo độ lớn của chúng và mức độ giải phóng các liên tinh trong chúng. Trong tuyệt đại đa số các trường hợp là không đạt được sự giải phóng hoàn toàn tất cả các liên tinh bởi vì để đạt được yêu cầu đó phải nghiền quá mịn vật liệu. Để quá trình tuyển nổi tiến triển với tốc độ và tính lựa chọn đủ cao cần phải cố gắng đạt đến các đặc tính tối ưu về thành phần độ hạt của vật liệu đưa vào tuyển nổi. Sự có mặt trong bùn tuyển thành phần mùn mịn thường làm xấu đi quá trình tuyển nổi, làm giảm tốc độ và tính lựa chọn của nó, làm tăng chi phí thuốc tuyển. Các hạt quá to trong điều kiện bình thường nổi kém và nằm lại trong bã thải.
3. Mật độ bùn quặng
Một trong các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tuyển nổi là tỉ số pha rắn và lỏng trong bùn (nồng độ bùn quặng). Trong thực tế, bùn có mật độ từ 15 – 40%. Mật độ bùn ảnh hưởng rất đa dạng đến tuyển nổi: Nếu tăng quá mức mật độ bùn sẽ gây khó khăn cho việc thông khí của bùn và việc tuyển nổi các hạt lớn, thúc đẩy sự nổi các hạt mịn của đất đá dẫn đến làm giảm chất lượng quặng tinh. Tuyển nổi trong bùn loãng thường cho phép thu được quặng tinh sạch hơn nhưng thực thu giảm.
4. Thành phần pha lỏng của bùn tuyển nổi
Thành phần của nước có ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi và làm thay đổi pH của nước. Trong nước thường có các ion tạo muối kết tủa với axit béo và xà phòng của chúng làm tăng chi phí thuốc tuyển.
5. Chế độ thuốc tuyển
Chế độ thuốc tuyển bao gồm: Các loại thuốc sử dụng, chi phí của chúng, điểm cấp thuốc, sự phân phối vào các điểm cấp thuốc, thứ tự cấp thuốc, thời gian tiếp xúc của các thuốc với bùn. Chế độ cấp thuốc tuyển được xác định bằng thực nghiệm trong nghiên cứu tính khả tuyển trong từng trường hợp cụ thể.
Theo các kết quả tuyển tại nhà máy tuyển quặng apatit Lào Cai thì hàm lượng các thành phần vật chất của quặng 3 đầu vào thường xuyên biến đổi ảnh hưởng đến kết quả tuyển nổi. Những kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm (tại Viện Hóa công nghiệp Việt Nam và tại nhà máy tuyển quặng apatit Lào Cai ) tuyển các mẫu quặng apatit loại 3 có hàm lượng các thành phần khác nhau và kết quả ứng dụng các kết quả nghiên cứu này vào sản xuất thực tế của nhà máy tuyển.
Hóa học ngày nay
