Обогащение руд

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

полезный ископаемое руда

Руды, добываемые из недр земли, часто не удовлетворяют требованиям металлургического производства не только по крупности, но и в первую очередь по содержанию основного металла и вредных примесей, а потому нуждаются в обогащении.

Под обогащением руд понимают процесс обработки полезных ископаемых, целью которого является повышение содержания полезного компонента путем отделения рудного минерала от пустой породы или отделения одного ценного минерала от другого. В результате обогащения получают готовый продукт - концентрат, более богатый по содержанию определенного металла, чем исходная руда, и остаточный продукт - хвосты, более бедный, чем исходная руда. Все применяемые на практике способы обогащения руд основаны на использовании различий в физических и физико-химических свойствах слагающих руду минералов. При хорошей размываемости водой применяют промывку, при различной плотности - гравитационное обогащение, при магнитной восприимчивости - магнитное обогащение, на использовании различных физико-химических поверхностых свойств основана флотация. Выбирая оптимальный способ обогащения, оценивают также экономическую эффективность того или иного способа.

В развитии теории флотации сыграли важную роль работы рус. физикохимика - И.С. Громека, впервые сформулировавшего в конце 19 в. основные положения процесса смачивания, и Л.Г. Гурвича, разработавшего в начале 20 в. положения о гидрофобности и гидрофильности. Существенное влияние на развитие современной теории флотации оказали труды А. Годена, А. Таггарта (США), И. Уорка (Австралия), сов. учёных П.А. Ребиндера, А.Н. Фрумкина, И.Н. Плаксина, Б.В. Дерягина и др.

Благодаря флотации вовлекаются в промышленное производство месторождения тонко вкрапленных руд и обеспечивается комплексное использование полезных ископаемых. Фабрики выпускают до пяти видов концентратов. В ряде случаев хвосты флотации не являются отходами, а используются в качестве стройматериалов, удобрений для сельского хозяйства и в др. целях. Внедряется использование оборотной воды, что снижает загрязнение водоёмов.

1. Теоретическая основа

Флотация (франц. flottation, от flotter - плавать) - процесс разделения мелких твёрдых частиц (главным образом минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Применяя флотационные реагенты, можно искусственно изменять смачиваемость минеральной поверхности. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц. При флотации пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым водой частицам и поднимают их к поверхности, образуя минерализованную пену, а гидрофильные частицы не прилипают к пузырькам и остаются в объеме пульпы.

Флотационный метод обогащения заключается в разделении компонентов измельченной руды, основанный на различной способности их удерживаться на границе раздела фаз в жидкой среде. На основе изучения минералого-петрографического состава обогащаемого полезного ископаемого выбирают схему флотации, реагентный режим и степень измельчения, которые обеспечивают достаточно полное разделение минералов. Лучше всего при флотации разделяются зёрна размером 0,1-0,04 мм. Более мелкие частицы разделяются хуже, а частицы мельче 5 мк ухудшают флотацию более крупных частиц. Отрицательное действие частиц микронных размеров уменьшается специфическими реагентами. Крупные (1-3 мм) частицы при флотации отрываются от пузырьков и не флотируются. Поэтому для флотации крупных частиц (0,5-5 мм) разработаны способы пенной сепарации, при которых пульпа подаётся на слой пены, удерживающей только гидрофобизированные частицы. С той же целью созданы флотационные машины кипящего слоя с восходящими потоками аэрированной жидкости. Это - гораздо более производительные процессы, чем масляная и плёночная флотации. На флотацию влияют ионный состав жидкой фазы пульпы, растворённые в ней газы (особенно кислород), температура, плотность пульпы.

Флотация является ведущим процессом при обогащении руд цветных металлов. Различают три основных вида флотации - пленочную, масляную и пенную.

При пленочной флотации, разделение минералов происходит на плоской поверхности раздела фаз вода-воздух. При этом измельченная руда, подлежащая разделению, насыпается с небольшой высоты на поверхность воды. Не смачиваемые частицы остаются на поверхности и выделяются во флотационный продукт, смачиваемые переходят в водную фазу. Из-за низкой производительности этот процесс не получил широкого применения. Однако эффект пленочной флотации используется при флотогравитационном способе получения крупнозернистого хлористого калия.

Масляная флотация заключается в избирательном смачивании частиц минерала диспергированным в воде жидким маслом. Образующиеся при этом агрегаты частиц, заключенные в масляные оболочки, всплывают на поверхность пульпы. Вследствие незначительной подъемной силы капли масла могут нести лишь небольшой груз частиц, а расход масла при этом очень велик. Поэтому масляная флотация не получила промышленного распространения.

При пенной флотации пульпа насыщается пузырьками газа, обычно воздуха. Флотирующиеся частицы (гидрофобные) закрепляются на пузырьках и выносятся ими на поверхности пульпы, образуя слой минерализованной пены. Гидрофильные частицы остаются в пульпе. В зависимости от способна насыщения пульпы пузырьками газа пенная флотация подразделяется:

- на обычную пенную флотацию, где в качестве газа используется воздух, причем аэрация пульпы обеспечивается или засасыванием воздуха из атмосферы и диспергированием его в пульпе специальными механическими аэраторами, или же вдуванием в пульпу сжатого воздуха.

- вакуум-флотацию, где аэрация пульпы осуществляется за счет выделения воздуха из раствора (согласно закону Генри), так как находящаяся под атмосферным давлением вода содержит некоторое количество растворенного воздуха.

- химическую флотацию, или газовую флотацию, где пузырьки газа образуются в результате химического взаимодействия. Например, к руде, содержащей кальций или магнезит, добавляют серную кислоту или кислую соль. При этом на выделяющихся пузырьках углекислого газа флотируются не смачиваемые минералы.

- флотацию кипячением, где процесс идет за счет образующихся пузырьков пара и пузырьков выделяющегося растворенного газа. Этот процесс применялся некоторое время для обогащения графитовых руд.

Для проведения пенной флотации производят измельчение руды до крупности 0,5-1,0 мм в случае природно гидрофобных неметаллических полезных ископаемых с небольшой плотностью (сера, уголь, тальк) и до 0,1-0,2 мм для руд металлов. Для создания и усиления разницы в гидратированности разделяемых минералов и придания пене достаточной устойчивости к пульпе добавляются флотационные реагенты. Затем пульпа поступает во флотационные машины. Образование флотационных агрегатов (частиц и пузырьков воздуха) происходит при столкновении минералов с пузырьками воздуха, вводимого в пульпу, а также при возникновении на частицах пузырьков газов, выделяющихся из раствора.

Агрегаты, состоящие из пузырька воздуха и одной или нескольких частиц минерала, относительно устойчивы. Следовательно, при флотации система переходит из менее устойчивого состояния в более устойчивое. Потенциальная энергия частицы пропорциональна ее весу или объему d3 (d- длина ребра куба). Поверхностная энергия частицы пропорциональна величине ее поверхности d2. При уменьшении размера частиц величина ее потенциальной энергии будет падать быстрее, чем величина поверхностной энергии. Например, при уменьшении диаметра частицы в 10 раз потенциальная энергия уменьшается в 1000 раз, а поверхностная только в 100. Поэтому можно всегда взять столь малую частицу, для которой поверхностная энергия будет намного больше потенциальной. В этом случае потенциальной энергией можно пренебречь. При флотации свободная энергия является поверхностной энергией на границе раздела фаз: твердое тело - газ, твердое тело - жидкость, жидкость- газ. Поверхность раздела двух фаз обладает свободной поверхностной энергией. Согласно второму закону термодинамики всякий процесс протекает в сторону уменьшения свободной энергии системы самопроизвольно. Поэтому и при флотации свободная энергия системы уменьшается. Величина этой энергии зависит от площади меж фазовой поверхности и величины удельной поверхностной энергии, которая является специфической константой, определяемой свойствами соприкасающихся фаз. Поверхностная энергия возникает в том случае, когда силы, действующие на молекулы поверхностного слоя со стороны молекул первой фазы, не равны силам, действующим со стороны молекул второй фазы. Свободная энергия молекулы, "поднятой" в поверхностный слой, аналогична потенциальной энергии тела, поднятого на известную высоту: если при подъеме тела затрачивается работа против сил земного притяжения, то при «подъеме» в поверхностный слой - работа против равнодействующей силы молекулярного притяжения. Так как молекулярные силы имеют небольшой радиус действия, то поверхностной энергией обладают молекулы, находящиеся в очень тонком поверхностном слое, толщина которого лишь немного превышает размеры одной-двух молекул. На перемещение молекулы в объеме ниже этого слоя уже не требуется затраты работы против сил молекулярного притяжения, так как равнодействующая всех сил равна нулю. Величина удельной поверхности зависит от величины различия между полярностями соприкасающихся фаз: чем больше это различие, тем больше удельная поверхностная энергия на границе фаз. Например, поверхностная энергия на границе раздела двух полярных фаз и на границе раздела двух неполярных фаз будет малой величиной, а на границе раздела полярной и неполярной фаз - большой. Мерой полярности фазы могут служить такие ее свойства, как диэлектрическая постоянная, дипольный момент молекул, внутреннее давление и другие, так называемые молекулярные свойства фазы. Газы, и в частности воздух, имеют низкую диэлектрическую постоянную на границе, поэтому на границе раздела воздуха с разными жидкостями удельная поверхностная энергия будет более высокой для жидкости с большими диэлектрическими постоянными. Изменение поверхностной энергии системы при элементарном акте флотации, отнесенное к единице площади контакта газ-твердое, называется показателем флотируемости. Видно, что чем больше, т.е. чем гидрофобнее материал, тем лучше идет флотация, так как больше убыль свободной энергии системы. Таким образом флотация, как и всякий процесс обогащения основана на различиях между свойствами разделяемых минералов, в данном случае - на разнице в удельных поверхностных энергиях. Отсюда и вытекают некоторые особенности флотационного процесса.

Первая особенность заключается в том, что в отличие от других методов обогащения, не существует принципиальных ограничений ее использования для разделения любых минералов. Если гравитационными процессами нельзя разделять минералы с одинаковыми или близкими удельными весами, а магнитной сепарацией нельзя обогащать руды, в которых минералы имеют одинаковую или близкую магнитную восприимчивость, то флотация принципиально применима для обогащения любых полезных ископаемых.

а) Удельная поверхностная энергия минералов зависит как от их химического состава, так и от строения решетки минералов. Поскольку различные минералы обязательно отличаются один от другого или составом, или строением решетки, то они должны отличаться и по величине поверхностной энергии на границах раздела минерал - газ и минерал - жидкость.

б) Если различие в удельных поверхностных энергиях недостаточно для хорошего разделения минералов, то его можно увеличить нанесением на поверхность минералов тончайших покрытий с помощью реагентов. Например покрытие поверхности сульфидных частиц пленкой ксантогената плотностью 15-30% от сплошного мономолекулярного слоя резко меняет их поверхностную энергию. При использовании других процессов различия между свойствами минералов (например разницу в удельных весах разделяемых минералов или разницу в магнитной восприимчивости) нельзя увеличить простыми и дешевыми средствами. Практика подтверждает положение с принципиальной возможности применения флотации для разделения любых минералов.

Вторая особенность - возможность применения его только для разделения мелких частиц, у которых потенциальная энергия значительно меньше поверхностной. Обычной пенной флотацией полезные минералы с плотностью больше 5 г/см3 практически не флотируются при крупности зерен, превышающей 0.2-0.3 мм. Минералы с малой плотностью (каменный уголь, самородная сера) при пенной флотации могут флотироваться при крупности до 0.6 мм. В специальных флотационных процессах крупность флотируемого материала может быть значительно повышена. Так, при обогащении калийных сильвинитовых руд крупность частиц крупно зернистого концентрата находится в пределах от 0.3 до 0.8 мм.

Совокупность и последовательность операций переработки отражают на графических схемах обогащения. В зависимости от назначения, схемы могут быть качественными, количественными, водно-шламовыми и т.п. Кроме указанных схем, обычно составляют схемы цепей аппаратов. В качественной схеме обогащение изображается движением руды и продуктов обогащения последовательно по операциям, указываются некоторые данные о качественных изменениях руды и продуктов обогащения, например крупности. Схема дает представление о стадиях процесса, количестве операций, концентратов и контрольных перечисток хвостов, о виде процесса, способе обработки промпродуктов и количестве конечных продуктов обогащения. Если на качественной схеме указать количество перерабатываемой руды, получаемых на отдельных операциях продуктов и содержание в них ценных компонентов, то такая схема уже будет называется количественной, или качественно- количественной. Выход продуктов по операциям определяют в процентах от исходной руды, или в т/сут. и в т/ч. Если в схеме имеются данные о количестве воды на отдельных операциях и в продуктах обогащения, о количестве добавляемой воды, то схема называется водно-шламовой.

2. Способ флотации благородных металлов

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к флотационному выделению благородных металлов и сульфидных минералов с ассоциированными благородными металлами из измельченного сырья, и может быть использовано при флотационном обогащении сульфидных медно-никелевых руд и промпродуктов, а также других руд и продуктов, содержащих благородные металлы. Способ включает кондиционирование измельченной пульпы при комнатной температуре в присутствии дополнительного собирателя драгоценных металлов, введение основного собирателя, вспенивателя и выделение благородных металлов в пенный продукт. В качестве дополнительного собирателя используют термоморфный полимер, полученный на основе изопропилакриламида и N-акрилоксисуццинимида, к молекуле которого присоединена функциональная группа, способная к образованию прочного комплексного соединения с благородными металлами. Пульпу после кондиционирования с дополнительным собирателем нагревают до температуры 33-40°С. Технический результат - повышение селективности выделения ценных компонентов из продуктов во флотационный концентрат и снижение потерь ценных компонентов с общими хвостами. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Известен способ коллективной флотации сульфидов, содержащих благородные металлы, из полиметаллических железосодержащих материалов, в котором в качестве дополнительного к основному сульфгидрильному собирателю используют нефтеорганический маслорастворимый серосодержащий реагент - сульфокислоты или сульфонаты щелочноземельных металлов в виде присадок к смазочным маслам, либо в составе содержащих их нефтепродуктов, а также в составе отработанных автомобильных масел. Указанный серосодержащий реагент подают в процесс единовременно - в голову флотации. Недостатком данного способа является сложность введения нерастворимых в воде реагентов в пульпу, а также их неселективность вследствие присущего им свойства образовывать гидрофобные пленки как на поверхности благородных металлов, так и на поверхности полиметаллических сульфидов [1].

Наиболее близким по технической сущности, по совокупности признаков и достигаемому результату является способ обогащения малосульфидных медно-никелевых руд, содержащих металлы платиновой группы, в котором маслорастворимые сульфонаты щелочноземельных металлов вводят в пульпу в виде водных эмульсий при массовом соотношении маслорастворимых сульфонатов щелочноземельных металлов к сульфгидрильному собирателю в каждой стадии флотации, равном (0,0005-0,0035):1. Недостатком данного способа флотации является недостаточно высокое извлечение платиноидов в концентраты и значительные потери их с общими хвостами.

Целью изобретения является селективное выделение ценных компонентов, например платиноидов и платиносодержащих сульфидов из продуктов во флотационный концентрат и сокращение безвозвратных потерь ценных компонентов с общими хвостами при использовании в качестве дополнительного собирателя термоморфного полимера.

Указанная цель достигается тем, что в способе флотации сульфидных руд, содержащих благородные металлы, включающем введение нефтеорганического маслорастворимого серосодержащего реагента, кондиционирование пульпы при комнатной температуре с дополнительным собирателем благородных металлов, нагрев пульпы до 33-40°С, введение основного собирателя и вспенивателя, последующее выделение образовавшихся при нагревании твердых гидрофобных частиц полимера-носителя с закрепившимися на них ценными компонентами в пенный продукт флотации, согласно изобретению в качестве дополнительного собирателя используют водорастворимый (при комнатной температуре) термоморфный полимер, к молекуле которого присоединена функциональная группа, способная образовывать прочное комплексное соединение с ценными компонентами.

При нагревании пульпы, содержащей термоморфный полимер, происходит изменение структуры полимера, что приводит к изменению его агрегатного состояния и образованию новой фазы, а также к изменению параметров гидрофильности/гидрофобности молекулы, в результате чего образуются твердые гидрофобные частички. Селективность полимера обеспечивается за счет присоединения к его молекуле функциональной комплексообразующей группы. Химическое взаимодействие минеральных частиц благородных металлов или минералов-носителей благородных металлов с функциональными группами, присоединенными к молекуле водорастворимого термоморфного полимера, и дальнейший перевод полимера при нагревании пульпы в твердое состояние обеспечивает снижение потерь ценных компонентов с хвостами флотации.

Примеры осуществления способа.

Эксперименты проводили в лабораторных условиях на пробе богатой медно-никелевой руды, содержащей 5,86% меди, 2,84% никеля, 1,79 г/т платины и 11,42 г/т палладия.

Пример 1 - реализация способа-прототипа (опыт 1 в таблице).

Навеску руды измельчали до крупности 67% класса - 0,04 мм. Полученную пульпу кондиционировали в течение 20 минут с бутиловым аэрофлотом (10 г/т), добавляли бисульфит натрия (100 г/т) и флотировали минералы меди. Измельченную пульпу, содержащую хвосты медной флотации, перемешивали при комнатной температуре с нефтеорганическим маслорастворимым серосодержащим реагентом при расходе 30 г/т, вводили диметилдитиокарбамат (100 г/т) и основной собиратель - ксантогенат (10 г/т), добавляли вспениватель и флотировали никель-пирротиновый концентрат.

Пример 2 - предлагаемый способ (опыты 2-4 в таблице).

Навеску руды измельчали до крупности 67% класса - 0,04 мм. Полученную пульпу кондиционировали в течение 20 минут с бутиловым аэрофлотом (10 г/т), добавляли бисульфит натрия (100 г/т) и флотировали минералы меди. Измельченную пульпу, содержащую хвосты медной флотации, перемешивали при комнатной температуре с нефтеорганическим маслорастворимым серосодержащим реагентом (расход 10 г/т) и дополнительным собирателем благородных металлов: в опыте 2 с термоморфным полимером ТМПА (функциональная группа тиоамина) при расходе 20 г/т; в опыте 3 с термоморфным полимером ТМПМ (функциональная группа аминосульфида) при расходе 20 г/т; в опыте 4 с термоморфным полимером ТМПФ (функциональная группа фосфина) при расходе 20 г/т. После кондиционирования пульпу нагревали до температуры 33-40°С, вводили диметилдитиокарбамат (100 г/т) и основной собиратель - ксантогенат (10 г/т), добавляли вспениватель и флотировали никель-пирротиновый концентрат.

1. Способ флотации благородных металлов, включающий кондиционирование измельченной пульпы при комнатной температуре в присутствии дополнительного собирателя драгоценных металлов, введение основного собирателя, вспенивателя и выделение благородных металлов в пенный продукт флотации, отличающийся тем, что в качестве дополнительного собирателя драгоценных металлов используют термоморфный полимер, полученный на основе изопропилакриламида и N-акрилоксисуццинимида, к молекуле которого присоединена функциональная группа, способная к образованию прочного комплексного соединения с благородными металлами, при этом пульпу после кондиционирования с дополнительным собирателем нагревают до температуры 33-40°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве функциональной группы к молекуле полимера присоединены соединения, содержащие группу фосфина, алкил- или ариламина, тиоамина, аминосульфида, роданина, азороданина, аминогуанидина, тиогидантоина, тиазола, гидразона, тиомочевины или тиосемикарбазида.

3. Флотореагенты

Гидрофобность (гидрофильность) минералов регулируется с помощью специальных реагентов, которые сорбируются на поверхности раздела твердое тело - жидкость и жидкость - воздух (газ). флотореагенты - соединения органического и неорганического происхождения, - применяются для регулирования и управления процессом флотации. В зависимости от роли, выполняемой при флотации флотореагенты делятся на три большие группы: собиратели, пенообразователи (вспениватели) и модификаторы.

Собиратели - это реагенты, которые образуют на поверхности минерала гидрофобную пленку и делают поверхность несмачиваемой. Таким образом они увеличивают скорость прилипания частиц к пузырьку, т. е. повышают их флотируемость. К собирателям относятся органические соединения - природные жиры, содержащие олеиновые и другие кислоты, ксантогенат калия или натрия и другие. Для флотации сильвинитовых руд применяют амины. Собиратели подразделяются на:

- Неионогенные (константа диссоциации меньше, т. е. они малорастворимые) к ним относятся соединения, которые не содержат полярных групп, не диссоциируют на ионы и труднорастворимы в воде: аполярные собиратели, высшие жирные спирты, т. е. те у которых имеет место физическая, а не химическая сорбция. При флотации руд цветных металлов наиболее широко применяют керосин, трансформаторное масло, машиное и индустриальное масла.

- Ионогенные (константа диссоциации больше). Ионогенные собиратели представляют собой органические соединения, имеющие гетерополярное строение молекулы, одна часть которой является полярной, а другая - аполярной. По типу полярных групп ионогенные собиратели подразделяются на:

Анионные - такие, у которых углеводородный радикал входит в анион, отвечающий за гидрофобизацию поверхности минерала. Они в свою очередь подразделяются на:

Сульфгидрильные, к которым относятся ксантогенаты, меркаптаны, дитиофосфаты и т. д. область применения - флотация сульфидов и окисленных минералов цветных металлов, а так же благородных самородных металлов.

Оксигидрильные - жирные кислоты и их мыла, алкилсульфаты. Они используются при флотации несульфидных минералов.

Катионные - у которых углеводородный радикал входит в катион. К ним относятся амины и четверичные аммонивые основания.

Амфотерные - к ним относятся гидроксамовые кислоты ИМ-50.

Вспениватели - это гетерополярные органические соединения, которые адсорбируясь на границе раздела жидкость - газ и тело - жидкость, тем самым сохраняют поверхность раздела газ - жидкость, препятствуя коалесценции пузырьков, и повышают прочность пены. Т. е. вспениватели добавляются для получения устойчивых пузырьков воздуха. Представителями класса вспенивателей являются спирты, фенол, крезол и другие.

Модификаторы - неорганические и органические соединения, способные изменять флотируемость минералов за счет регулирования действия собирателей и влиять на взаимодействие поверхности минералов с водой и реагентами. Так как действие регуляторов при флотации очень сложно и разнообразно, принято эту группу флотореагентов разделять на три подгруппы:

Депрессоры (подавители) - уменьшают или полностью прекращают адсорбцию собирателей на поверхности минералов, предотвращая тем самым его флотацию. Их применяют при наличии в руде нескольких минералов и необходимости выделения в пенный продукт только некоторых. В качестве депрессоров применяются соли, щелочи и кислоты. Наиболее употребимы цианистый калий, цинковый купорос, известь. Существует несколько способов подавления флотации минералов:

1 повышение гидратации поверхности может быть достигнуто обработкой ее реагентами, образующими малорастворимые гидрофильные соединения;

2 предотвращение активации солями тяжелых и щелочноземельных металлов достигается в результате связывания катионов в малорастворимые и комплексные соединения, гидроксиды, карбонаты, фосфаты и др. соединения на поверхности;

3 защита поверхности минерала от действия собирателей;

4 разрушение пленки собирателя на минеральной поверхности может быть достигнуто термическим и химическим путем (пропаркой или переводом поверхностных соединений в более растворимые соединения);

5 растворение активирующей пленки (например, цианид дезактивирует поверхность сфалетита от ионов меди).

Активаторы - реагенты, способствующие закреплению собирателя на поверхности некоторых минералов (образующие активную пленку). Эти минералы флотируются только после того, как образовалась пленка. Т. е. используются в том случае, когда минералы депрессированны или когда природная флотируемость самих минералов недостаточна. Может состоять в химической очистке минералов от депрессирующих пленок, т. е. активаторы способны нейтрализовать действие депрессоров. Наиболее распространенными являются медный купорос, серная кислота и сернистый натрий. Активация также происходит в результате ионного обмена, например, активация сфалетита катионами меди.

Реагенты - регуляторы процесса применяются для улучшения факторов, способствующих флотации. Регуляторы вводятся в пульпу, изменяя среду, делая ее щелочной или кислотной, что способствует более эффективному воздействию активаторов или депрессоров на поверхности минералов.

Флотационные реагенты дозируют в технологический процесс в виде водных растворов - суспензий, эмульсий, реже в виде газовой фазы (SO2). Некоторые твердые реагенты обладают ограниченной растворимостью в воде, например известь. Для подачи ее в технологический процесс готовят не раствор, а суспензию, т.е. взвесь частиц твердого в воде (известковое молоко). При необходимости дозирования плохо растворяющихся в воде реагентов (керосин, олеиновая кислота и др.) готовят эмульсию, т.е. взвесь реагентов в воде.

Ко всем флотореагентам предъявляются следующие требования:

1 избирательность действия

2 стандартность качества

3 дешевизна

4 недефицитность

5 удобство в перемещении (экологичность - с точки зрения охраны окружающей среды, очень важное требование; хорошая растворимость в воде, устойчивость при хранении, отсутствие запаха).

4. Флотомашины

Измельченная до необходимой крупности, обеспечивающей наиболее полное раскрытие сростков, руда подвергается флотации в аппаратах, называемых флотационными машинами. Широкое использование флотации для обогащения полезных ископаемых привело к созданию различных конструкций флотационных машин, обладающих высокой производительностью. Применяемые в практике флотационные машины классифицируются в зависимости от способа аэрации пульпы воздухом и способа перемешивания пульпы, и подразделяют на три большие группы:

1) механические; в механических флотомашинах воздух засасывается в пульпу импеллером через полую трубу. Распределение воздуха по всему объему пульпы и перемешивание ее осуществляется тем же импеллером.

2) пневмомеханические; в пневмомеханических флотомашинах воздух засасывается вращающимся импеллером и, кроме того, дополнительно подается в пульпу под давлением 0,015…0,02 МПа по специальным воздухо-водным трубам.

3) пневматические; в пневматических флотомашинах аэрация пульпы осуществляется только сжатым воздухом под давлением 0,025…0,03 МПа, подаваемым от воздуходувок.

Во всех флотомашинах последовательно происходит засасывание или подача пульпы во флотационную камеру, диспергирование воздуха на мелкие пузырьки, прилипание гидрофобных частиц к пузырькам и всплывание их в виде минерализованной пены, разгрузка пенного продукта ( концентрата ) и хвостов. Работа всех флотационных машин характеризуется степенью аэрации, которая определяет скорость флотации и ее эффективность. Размер пузырьков воздуха изменяется в широких пределах и зависит главным образом от типа флотомашины. Так в механических и пневмомеханических размер пузырьков составляет 0,6…1,5 мм, а в пневматических 2,5…4 мм. Объемное содержание воздуха в хорошо аэрированной пульпе составляет 20-30%.

Механические флотомашины конструкции института Механобр. получили наиболее широкое распространение. Эта машина представляет собой ряд сдвоенных прямоугольных камер, из которых первая - всасывающая, вторая - прямоточная. Импеллер, являющийся диском с радиальными лопатками, вращаясь, обеспечивает засасывание воздуха. Вал вращается внутри трубы, к расширенной части которой крепится диск с отверстиями. Для внутрикамерной циркуляции пульпы служит также отверстие в стакане, которое может перекрываться заслонкой. Исходная пульпа поступает в аэратор по трубе, пенный продукт разгружается пеносъемником в сборный желоб, а камерный продукт (хвосты) переливается через камеру.

Для многих процессов обогащения применяют пневматические машины. Например, флотационная пневматическая машина ФП-100. Машины такого типа применяют для обогащения некоторых руд цветных металлов, угля, солей и других полезных ископаемых. Машина представляет собой вертикальную цилиндрическую камеру с коническим основанием, имеющим угол наклона до50°. В нижней конической части по оси машины устанавливается аэратор из листовой резины, а сверху крепится основной трубчатый аэратор. Он представляет собой набор перфорированных эластичных трубок, через которые подается аэрационный воздух. Аэратор этой конструкции обеспечивает хорошее диспергирование воздуха в пульпе и поддержание твердой фазы во взвешенном состоянии при одновременном энергичном перемешивании фаз. Загрузка машины осуществляется в верхней ее части через штуцер. При расчете флотационных машин определяют время флотации т, необходимое для обеспечения заданной степени извлечения х флотируемого минерала. Эту величину получают опытным путем или интегрированием кинетического уравнения флотации:

U =dx/dv= kN

где U--скорость флотации; N--число пузырьков воздуха, проходящих через пульпу в единицу времени; v - вероятность устойчивого закрепления частиц минерала на пузырьках; k--константа скорости процесса, зависящая от свойств флотируемого материала.

Производительность пневматических машин Q (м3/ч) определяют по формуле:

Q=60 L S k / (R+1),

где L -- длина машины, м; S -- площадь живого сечения камеры машины, м2; k -- коэффициент, учитывающий изменение объема пульпы вследствие насыщения ее воздухом и снижения уровня пульпы в машине (k=0,7(0,8); R--отношение жидкого к твердому в пульпе;

Производительность механических и пневмомеханических машин находят по формуле:

Q=60 vknk / (R+l/),

где vk - объем флотационной камеры, м3; п--число камер в машине.

Наибольшее распространение в операциях основной и контрольной флотации получили машины пневмомеханического типа. Принудительна подача воздуха позволяет снизить скорость импеллера до 6..7 м/с. Для подачи воздуха внутрь вала в его нижней части имеются три отверстия. Воздух поступает в коллектор, расположенный вдоль задней стенки машины, далее по трубам через отверстия проходит внутрь вала. Пневмомеханические машины относятся к типу прямоточных, поэтому при компоновке машины из нескольких камер предусматривается всасывающая камера механической машины через каждые шесть прямоточных камер. Преимущества пневмомеханических машин:

1 большая скорость флотации

2 большая производительность

3 удельный расход электроэнергии на 1 м3 воздуха значительно меньше удельного расхода электроэнергии на 1 м3 воздуха, засасываемого импеллером механической флотомашины.

4 скорость процесса выше на 30…40 %

5 расход электроэнергии ниже на 30…40 %

Заключение

Расширение сырьевой базы горно-добывающих предприятий в настоящее время происходит в основном за счет разведки и освоения месторождений бедных, труднообогатимых руд, так как богатые месторождения практически уже отработанны. В этих условиях необходимо совершенствовать и оптимизировать существующие технологии обогащения на основе современных тенденций их развития, достижений отечественной и зарубежной обогатительной науки и техники. Технологические и рехнико-экономические показатели зависят от очень многих факторов, к основным относятся: вещественный состав руды, реагентный режим, технологическая схема флотации, плотность и температура пульпы, химический состав воды, время флотации и конструкция флотомашины. Режим флотации, реагентный режим, процесс и время флотации, а так же использование той или иной флотомашины для каждой руды подбирается индивидуально, с учетом ее состава и минеральной формы. Снижение содержания металлов в рудах требует увеличения объема переработки руд для получения того же количества концентратов, а также определило основные направления совершенствования и разработки технологий обогащения и конструкций флотомашин. Что создает непростую задачу для следующих поколений металлургов.

Список литературы

1. Р.В. Коржова «Сырьевая база обогащения руд».

2. В.Г. Воскобойников «Общая металлургия».

3. Металлургический словарь.

4. Патент РФ 210095, кл ВОЗd1/02.

5. Патент РФ 2241545, кл ВОЗD1/02.

Размещено на Allbest.ru