Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Теоретическое введение





9.1. С.И. Митрофанов, Л.А. Барский, В.Д. Самыгин. Исследование полезных ископаемых на обогатимость. – М.: Недра, 1974.

9.2. С.П. Артюшин. Сборник задач по обогащению углей. – М.: Недра, 1979.

9.3. Т.Р. Фоменко, В.С. Бутовецкий, Е..М. Погарцева. Исследование углей на обогатимость. – М.: Недра, 1978.

9.4. В.Н. Шохин, А.Г. Лопатин. Гравитационные методы обогащения. – М.: Недра, 1980.

9.5. Н.Г. Бедрань. Обогащение углей. – М.: Недра, 1988.

Цель работы

1.1. Изучить устройство и принцип работы лабораторной флотационной машины.

1.2. Изучить методику проведения флотационных опытов и определения качественно-количественных показателей флотации.

1.3. Изучить методику определения величины рН среды при флотации и ее влияние на флотируемость сульфидных минералов.

 

Теоретическое введение

Флотация – наиболее совершенный метод обогащения полезных ископаемых. Более 90% добываемых руд цветных металлов, значительная часть руд редких, благородных, черных металлов и неметаллических полезных ископаемых, углей обогащается флотацией.

Флотационный метод обогащения полезных ископаемых осно­ван на различии физико-химических свойств поверхности минералов, выражающемся в различной способности минералов смачиваться водой и закрепляться на междуфазовой границе раздела жидкость – газ. Частицу минерала, закрепившуюся на междуфазовой поверхности, называют флотирующей­ся, незакрепившуюся – нефлотирующейся.

Разделение минералов методом флотации осуществляется во флотационной пульпе, которая представляет собой гетерогенную систему, включающую несколько фаз: твердую, жидкую и газообраз­ную. Роль газообразной фазы выполняют воздушные пузырьки, рас­пределенные по всему объему пульпы и непрерывно всплывающие на ее поверхность с образованием пенного слоя. Основываясь на внешних признаках, флотацию можно определить как ме­тод разделения минералов, основанный на их различной способ­ности закрепляться на поверхности всплывающих пузырьков в вод­ной среде. При этом флотирующиеся минералы, выносимые воздуш­ными пузырьками на поверхность пульпы, могут быть выделены в виде пенного продукта.

Способность минералов закрепляться на границе раздела жидкость – газ определяется свойством смачиваемости. Критерием, или мерой смачиваемости поверхности твердого тела при соприкосновении трех несмещающихся фаз – твердой (Т), жидкой (Ж) и газообразной (Г), является равновесный краевой угол qp, образованный поверхностью раздела двух фаз с поверхностью третьей и всегда измеряемый через жидкую фазу. Чем меньше смачиваемость минерала водой, тем больше степень гидрофобности его поверхности, больше угол qp и выше прочность закрепления на воздушных пузырьках. Величина краевого угла определяется соотношением значений удельной свободной поверхности энергии на границах раздела «минерал – вода» и «минерал – газ», что выражается в соотношении поверхностного натяжения т-ж и (рис. 1):

cos qp = (sт-г - sт-ж)/sж-г (1)

 

Рис. 1. Схема действия поверхностных сил при смачивании поверхности твердого тела водой:

а) поверхность гидрофильная, т.е. смачивается водой, , ;

б) поверхность гидрофобная, , .

 

Величина свободной поверхностной энергии на границе минерала с водой и воздухом зависит от его химического состава и строения кристаллической решетки и для различных минералов в силу их природных отличий имеет разную величину. По этой причине флотация в отличие от других методов обогащения является процессом универсальным, так как нет принципиальных ограничений в отношении возможности ее применения для разделения любых минеральных комплексов. Универсальность флотационного процесса обеспечивается еще и тем, что если естественное различие в удельных поверхностных энергиях у разделяемых минералов невелико или недостаточно для их эффективного разделения, то оно может быть значительно увеличено применением специальных реагентов, избирательное закрепление которых на поверхности определенных минералов резко изменяет их поверхностную энергию и флотационные свойства в заданном направлении. Практика обогащения полезных ископаемых подтверждает универсальный характер и высокую эффективность флотационного метода разде­ления минералов.

Эффективность флотационного разделения минералов в наи­большей мере определяется рациональным подбором флотационных реагентов, подаваемых в процесс, оптимальным соотношением их концентраций в жидкой фазе пульпы, последовательностью дозирования и временем контактирования с минералами. Современная классифика­ция предусматривает разделение флотореагентов в зависимости от их назначения при флотации на следующие группы:

- пенообразователи – органические поверхностно-активные соединения гетерополярного строения, предназначенные для предотвращения слияния пузырьков воздуха, увеличения их количества в пульпе и повышения прочности пены;

- собиратели, действие которых направлено на снижение сма­чиваемости (повышение гидрофобности) поверхности минералов, извлекаемых в пенный продукт, и, соответственно, усиление их флотируемости. Собиратели представляют собой органические вещества, имеющие в своем составе две группировки – полярную и неполярную. По­лярная часть молекулы, или ион собирателя, обеспечивает его химическое закрепление на минеральной поверхности. Неполярная часть (углеводородный радикал) создает на минерале гидрофобный слой. Также в качестве собирателей используются вещества, не имеющие гетерополярной структуры и представляющие собой углеводородные аполярные жидкости;

- депрессоры предназначены для снижения флотируемости опре­деленных минералов, например, минералов породы. Их действие связано с усилением смачиваемости (гидрофилизации) поверхности минералов путем химического замещения собирателя или растворения его сое­динений на поверхности минералов и образования поверхностного слоя, активно притягивающего молекулы воды. В качестве депрессоров применяются как неорганические, так и органические соединения – кислоты, щелочи, соли поливалентных металлов, декстрины, танины, карбоксиметилцеллюлозу и др.;

- активаторы – реагенты, способствующие закреплению соби­рателя на поверхности извлекаемого минерала. В качестве активаторов применяют в основном неорганические кислоты и соли;

- регуляторы среды, назначение которых состоит в регулиро­вании ионного состава жидкой фазы пульпы с целью изменения активности взаимодействия собирателей, депрессоров и актива­торов с минералами. К реагентам-регуляторам среды относятся щелочи (NaOH, Ca(OH)2), сода (Na2CO3) и кислоты (серная H2SO4, соляная HCl, плавиковая HF и др.).

Известно, что ионное произведение воды при данной темпе­ратуре есть величина постоянная:

КН2О = [H+]×[OH-] = const = 10-14. (2)

При добавлении в пульпу щелочи или кислоты изменяется величина и соотношение концентрации ионов водорода и гидроксила. Показателем щелочности пульпы служит величина рН:

рН = - lg [H+]. (3)

Изменение рН влияет на концентрацию катионов металлов в пульпе, на степень диссоциации (соотношение концентраций ионной и молекулярной формы) собирателей и депрессоров, на заряд минеральной поверхности, степень ее гидратированности и актив­ность взаимодействия с флотореагентами. Так, например, при ис­пользовании в качестве собирателей анионоактивных реагентов увеличение рН может приводить к снижению величины адсорбции собирателя и ослаблению его флотационного действия вследствие усиления конкуренции со стороны гидроксильных анионов. Поэтому поддержание оптимальной щелочности пульпы имеет большое значение при флотации полезных ископаемых.

 






Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 298. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия