Теоретичні основиЗмочуваність – явище взаємодії поверхні мінеральних частинок з молекулами води під впливом неврівноважених сил молекулярного притягання на поверхні мінеральної частинки. Змочуваність залежить від величини вільної поверхневої енергії частинки. При великому запасі вільної поверхневої енергії поверхня частинки добре змочується водою, при малому – погано. За змочуваністю водою поверхні твердих тіл класифікують на незмочувані – гідрофобні і добре змочувані водою – гідрофільні. Сфера застосування. Флотація застосовується для збагачення широкого діапазону руд (більшість руд кольорових та рідкісних металів, апатитових, фосфоритових, графітових, борних та інших руд), вугілля, сірки, флюориту, калійних солей та інших корисних копалин. 8. ПРОЦЕС ФЛОТАЦІЇ: ПРИНЦИП, ОСНОВНІ РІЗНОВИДИ ФЛОТАЦІЇ. ПЛІВКОВА, МАСЛЯНА, ПІННА ФЛОТАЦІЯ. Флотація – один з основних процесів збагачення дрібних корисних копалин, який базується на відмінностях у поверхневих фізико-хімічних властивостях різних мінералів, що обумовлює їх різну змочуваність і вибіркову здатність деяких мінералів до закріплення на поверхні розділу фаз з наступним їх спливанням та нагромадженням на поверхні пульпи. Процес у своєму класичному варіанті ґрунтується на вибірковому спливанні частинок корисної копалини на поверхню разом з бульбашками повітря. Основі способи флотації: Плівкова, масляна, пінна флотація. 1) Пінна флотація – найбільш поширений різновид флотації. Пінна флотація ґрунтується на здатності погано змочуваних водою мінеральних частинок (гідрофобних) прилипати до бульбашок повітря, які виникають при аерації пульпи. Комплекси «мінерал-повітря» спливають на поверхню пульпи, утворюючи пінний продукт. Змочувані водою мінеральні частинки залишаються завислими у пульпі і утворюють камерний продукт. Для підсилення різниці в змочуваності мінеральних частинок пульпа обробляється спеціальними флотаційними реагентами. 2) Масляна флотація - полягає у вибірковому прилипанні гідрофобних частинок до крапель масла, яке подають у пульпу. Комплекси «мінерал-масло», які при цьому утворюються, спливають на поверхню пульпи, оскільки густина цих комплексів менша густини води. На поверхні пульпи ці комплекси утворюють шар гідрофобного продукту. Не змочувані маслами частинки залишаються у пульпі у завислому стані – це камерний продукт. 3) Плівкова флотація – процес розділення мінералів на поверхні води в залежності від змочуваності тонкоподрібнених частинок, що обережно подаються на поверхню води. Тонка плівка, утворена на поверхні води за допомогою флотаційних реаґентів, утримує природно гідрофобні частинки. А гідрофільні – тонуть. Технологія розроблена А.Нібеліусом, США, 1892 р. та А.Мак-Куїстеном, Великобританія, 1904 р. Самостійного значення процес плівкової флотації не має, він застосовується рідко, в основному в процесі флотогравітаційної доводки олов’яних і вольфрамових концентратів. 9. ФЛОТАЦІЙНІ РЕАГЕНТИ: ОСНОВНІ РІЗНОВИДИ ТА ПРИНЦИП ДІЇ. Флотаційними реаґентами називають речовини, що вводяться у пульпу з метою утворення сприятливих умов для розділення мінералів процесом флотації. Залежно від призначення усі флотаційні реаґенти поділяють на 4 групи: збирачі, піноутворювачі, модифікатор, регулятори середовища. 1) Збирачі – речовини, що мають здатність до сорбції на межі розділу фаз «рідина (вода) – тверде (поверхня мінеральної частинки)», внаслідок чого збільшується крайовий кут змочування флотованого мінералу і його гідрофобність. Всі збирачі залежно від структури молекули поділяють на аполярні і гетерополярні. 2) Модифікатори – флотаційні реаґенти, що використовуються для регулювання взаємодії збирача з мінералами з метою збільшення або зменшення гідрофобізації їх поверхні. Використання модифікаторів дозволяє збільшити селективність дії збирача на мінерали і таким чином забезпечує їх чітке розділення при флотації. При введенні у пульпу модифікатора збирач гідрофобізує одні мінерали і не впливає на інші. 3) Регулятори середовища: луги і кислоти (вапно СаО, їдкий натр NaOH, сода Na2CO3, сірчана кислота H2SO4 і ін.) змінюють рН середовища і таким чином впливають на процес флотації. Спінювачі – поверхнево-активні речовини, які концентруються на межі розділу фаз «рідина (вода) – газ (повітря)» і зменшують поверхневий натяг; вони сприяють збереженню повітряних бульбашок у дисперсному стані і перешкоджають їхній коалесценції. При введенні спінювачів у флотаційну пульпу підвищується стабільність і дисперсність пін, а також відбувається збільшення ступеня аерації пульпи за рахунок зниження швидкості підйому бульбашок і накопичення їх у пульпі. 10. ФЛОТАЦІЯ КОРИСНИХ КОПАЛИН. ПРИНЦИП ДІЇ. ОСНОВНІ СУБПРОЦЕСИ. ПРИЗНАЧЕННЯ ФЛОТЕАГЕНТІВ. Кондиціонування вихідної пульпи – обробка пульпи спеціальними реаґентами-збирачами. Мета субпроцесу – зміна змочуваності мінералів при флотації. Здійснюється введенням у пульпу флотаційних реаґентів і її агітацією контактних чанах, апаратах кондиціонування типу “Каскад”, а також баках, флотомашинах, насосах, байпасах та ін. Флотаційні реаґенти впливають на гідратні шари і змінюють їх товщину та стійкість. Тому підготовка мінеральних поверхонь до флотації зводиться до їх обробки певними реаґентами, що приводить до різкого збільшення гідрофобності флотованих частинок і гідрофільності нефлотованих. Аерація пульпи – процес насичення її повітрям, подрібнення повітря, рівномірний розподіл та перемішування в об’ємі рідини. Насичення пульпи повітрям може відбуватись у напірній, всмоктувальній лінії насоса або комбіновано, у власне флотокамері, а також хімічним способом. Таким чином, аерація пульпи при пінній флотації здійснюється безпосереднім введенням до неї повітря і виділенням газів на поверхні твердих частинок. Елементарний акт флотації може бути розподілений на фази: зустріч мінеральних зерен і бульбашок повітря в пульпі, зіткнення, прилипання мінеральних частинок до бульбашок повітря і утворення флотоаґреґатів. Спливання флотоаґреґатів та формування пінного шару –передзавершальна фаза флотаційного процесу. Мінералізована піна утворюється завдяки спливанню і накопиченню флотаційних комплексів на поверхні пульпи. Для формування дрібних повітряних бульбашок, а також для попередження їх коалесценції (злипання) в об’ємі пульпи вводять поверхнево-активні реаґенти-спінювачі, молекули яких адсорбуються на межі розділу «газ-рідина» і зменшують на ній поверхневий натяг. Флотаційними реаґентами називають речовини, що вводяться у пульпу з метою утворення сприятливих умов для розділення мінералів процесом флотації. Залежно від призначення усі флотаційні реаґенти поділяють на 4 групи: збирачі, піноутворювачі, модифікатор, регулятори середовища. 11. ФЛОТАЦІЯ КОРИСНИХ КОПАЛИН. ОСНОВНІ КОНСТРУКЦІЇ ФЛОТОМАШИН. Апарати, в яких здійснюється процес флотації, називаються флотаційними машинами. Призначення флотомашин – створення умов для змішування пульпи з тонкодисперсним повітрям, забезпечення прилипання мінеральних частинок до бульбашок, вилучення утворених комплексів у пінний шар і виділення потрібного продукту з водного середовища. Широке використання флотації для збагачення найрізноманітніших корисних копалин привело до розробки великої кількості конструктивних типів флотаційних машин, основні з них наведені на.
Пневмомеханічна флотаційна машина (рис. б) складається з чотири-, шестикамерних секцій і відрізняється від механічної тим, що аератор 7 має призначенням тільки перемішування пульпи зі стисненим повітрям, яке подається по пустотілому валу 6. Аератор диспергує повітря, але не має здатності засмоктування, тому камери сполучаються між собою через отвори 8 у бокових стінках. У пневмомеханічну машину можуть бути включені механічні камери для підсмоктування продуктів і для прийому пульпи (головна камера). Загальний рівень пульпи у машині підтримується порогом, що встановлений в останній камері.
12. ФЛОТАЦІЯ І ПІННА СЕПАРАЦІЯ: ВИЗНАЧЕННЯ І ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕСІВ. Пінна флотація – найбільш поширений різновид флотації. Пінна флотація ґрунтується на здатності погано змочуваних водою мінеральних частинок (гідрофобних) прилипати до бульбашок повітря, які виникають при аерації пульпи. Комплекси «мінерал-повітря» спливають на поверхню пульпи, утворюючи пінний продукт. Змочувані водою мінеральні частинки залишаються завислими у пульпі і утворюють камерний продукт. Для підсилення різниці в змочуваності мінеральних частинок пульпа обробляється спеціальними флотаційними реаґентами. У процесі пінної флотації оброблені реаґентами частинки виносяться на поверхню води бульбашками повітря, утворюючи пінний шар. Для проведення пінної флотації руду подрібнюють до крупності 0,5-1 мм у випадку природно-гідрофобних неметалічних корисних копалин з невеликою густиною (сірка, вугілля, тальк) і до 0,1-0,2 мм для руд металів. Для створення і посилення різниці в гідратованості мінералів, які розділяють, і надання піні достатньої стійкості до пульпи додаються флотаційні реаґенти. Потім пульпа надходить до флотаційних машин. Утворення флотаційних аґреґатів – аерофлокул відбувається при зіткненні мінералів з бульбашками, які вводяться до пульпи. Пінна сепарація – процес розділення мінеральних частинок за їх змочуваністю при проходженні зверху вниз крізь шар рухомої піни, яка утворюється на поверхні аерованої рідини. Гідрофобні частинки концентруються у верхніх шарах піни, а гідрофільні вимиваються з піни потоком рідини, яка подається з потоком живлення на піну зверху. В піні створюються умови протитечійного руху частинок і бульбашок, що інтенсифікує процес розділення. Пінна сепарація має багато переваг у порівнянні з флотацією (менші тривалість, енерго- та металомісткість, більша крупність флотованих частинок), але великого поширення вона не одержала 13. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ФЛОТАЦІЇ. ПРОЦЕС «СЕЛЕКТИВНА ФЛОКУЛЯЦІЯ – ФЛОТАЦІЯ» 14. ФЛОТАЦІЯ: РІЗНОВИДИ І АНАЛОГИ ПРОЦЕСУ. ПЛІВКОВА, МАСЛЯНА, ПІННА ФЛОТАЦІЯ. МАСЛЯНА АГЛОМЕРАЦІЯ, ГРАНУЛЯЦІЯ. Флотація – один з основних процесів збагачення дрібних корисних копалин, який базується на відмінностях у поверхневих фізико-хімічних властивостях різних мінералів, що обумовлює їх різну змочуваність і вибіркову здатність деяких мінералів до закріплення на поверхні розділу фаз з наступним їх спливанням та нагромадженням на поверхні пульпи. Процес у своєму класичному варіанті ґрунтується на вибірковому спливанні частинок корисної копалини на поверхню разом з бульбашками повітря. Основі способи флотації: Плівкова, масляна, пінна флотація. 1) Пінна флотація – найбільш поширений різновид флотації. Пінна флотація ґрунтується на здатності погано змочуваних водою мінеральних частинок (гідрофобних) прилипати до бульбашок повітря, які виникають при аерації пульпи. Комплекси «мінерал-повітря» спливають на поверхню пульпи, утворюючи пінний продукт. Змочувані водою мінеральні частинки залишаються завислими у пульпі і утворюють камерний продукт. Для підсилення різниці в змочуваності мінеральних частинок пульпа обробляється спеціальними флотаційними реагентами. 2) Масляна флотація - полягає у вибірковому прилипанні гідрофобних частинок до крапель масла, яке подають у пульпу. Комплекси «мінерал-масло», які при цьому утворюються, спливають на поверхню пульпи, оскільки густина цих комплексів менша густини води. На поверхні пульпи ці комплекси утворюють шар гідрофобного продукту. Не змочувані маслами частинки залишаються у пульпі у завислому стані – це камерний продукт. 3) Плівкова флотація – процес розділення мінералів на поверхні води в залежності від змочуваності тонкоподрібнених частинок, що обережно подаються на поверхню води. Тонка плівка, утворена на поверхні води за допомогою флотаційних реаґентів, утримує природно гідрофобні частинки. А гідрофільні – тонуть. Масляна агломерація вугілля — один зі спеціальних процесів збагачення корисних копалин. Застосовується для збагачення, зневоднення і облагороджування тонкодисперсних природно гідрофобних корисних копалин — найчастіше вугілля, в перших апробаціях — для сульфідних руд, крім того, при адгезійному збагаченні золота та алмазів. Продукт масляної агломерації вугілля — вуглемасляний агломерат або гранулят.
|
