Факторы, влияющие на процесс флотации

 

         Процесс флотации отличается большой сложностью из-за оби­лия взаимосвязанных различных факторов, влияющих на его про­текание и результаты. Влияние факторов на результаты флотации неодинаково. В каждом конкретном случае любой из них может играть решающую роль. Поэтому все они должны быть исследо­ваны, отрегулированы, и поддерживаться в оптимальных пределах.

  Характеристика угля. К основным свойствам углей, влияющим на процесс флотации, относятся: стадия метаморфизма, петрогра­фический состав, окисленность, гранулометрический состав, обогатимость и состав минеральных примесей.

Стадия метаморфизма зависит от геологического воз­раста угля. При прочих равных условиях угли средней степени углефикации марок Ж, К, ОС флотируются лучше, чем молодые угли марок Д и Г и старые марок Т и А.

   Петрографический состав. Компоненты угля, облада­ющие блестящей поверхностью (витринит), хорошо флотируются. Компоненты угля с матовой поверхностью имеют среднюю сте­пень флотируемости, плохо флотируются частицы фюзинита, содержащие вкрапления минеральных примесей.

   Окисленность угля ухудшает процесс флотации. Это объ­ясняется увеличением на поверхности частиц числа кислородсо­держащих групп, которые усиливают гидрофильность частиц.

         Гранулометрический состав. Угли не должны содер­жать частицы крупнее 0,5 мм, так как они легко отрываются от пузырьков воздуха и попадают в отходы. Попытки сократить по­тери угля с отходами приводят к неоправданно высоким расходам реагентов.

Содержание в пульпе тонких шламов крупностью 0—0,1 мм ухудшает процесс флотации, так как при этом образуется обиль­ная и устойчивая пена, снижается скорость флотации, уменьша­ется производительность флотационных машин. Тонкие шламы покрывают поверхность частиц и пузырьков воздуха и затрудняют флотацию более крупных частиц. Для устранения вредного влия­ния тонких шламов рекомендуется флотировать более разбавлен­ные пульпы.

    Фракционный состав. При высоком содержании проме­жуточных фракций и их высокой зольности практически невоз­можно получить два кондиционных продукта — концентрат и от­ходы. Промежуточные фракции трудно флотируются. В отдельных случаях целесообразно выделять дополнительный продукт флота­ции, представленный промежуточными фракциями зольностью 30—35%, что усложняет технологические схемы.

  Минеральные.примеси (кремнезем, глинозем, оксиды железа и кальция) во флотируемых углях находятся в виде срост­ков с углем. Неоднородность поверхности частиц затрудняет за­крепление реагента и прилипание пузырьков воздуха на частицах угля. Поэтому флотационная активность угольных частиц с ярко выраженной неоднородной поверхностью снижается.

      Характеристика флотационной пульпы.         

Плотность пульпы определяется отношением массы твердого к массе воды Т:Ж или содержанием твердого в пульпе.

Оптимальное содержание твердого в питании при флотации углей марок К, Ж, ОС составляет 120—180 г/л, газовых углей с большим содержанием глинистых частиц 100—120 г/л (р = 5 – 10).

Плотность пульпы зависит от зольности исходных шламов. При зольности питания более 18% рекомендуется уменьшать содержа­ние твердого в пульпе.

   При флотации разбавленных пульп получается концентрат лучшего качества, но производительность машин по твердому сни­жается. Флотация разбавленных пульп рекомендуется при значи­тельном содержании тонких шламов и полной регенерации обо­ротной воды.                                                                                                                               Температура пульпы.      Подогрев пульпы до 27—30 ° С по­ложительно влияет на процесс флотации. Повышение температуры пульпы уменьшает вязкость не только пульпы, но и реагентов, по­вышает их растворимость и степень эмульгирования, а также уве­личивает скорость флотации и улучшает ее качественно-количест­венные показатели. При этом производительность флотационных машин увеличивается на 15—20%.

   Реагентный режим.              Под реагентным режимом флотации пони­мают номенклатуру реагентов, их расход, порядок и место подачи в процесс, время контакта реагентов с пульпой. Реагентный режим на фабрике устанавливается режимной картой.

При флотации углей обычно применяют два флотационных реагента — собиратель и п енообразовател ь. Это более эффективно, чем использование одного реагента, обладающего одновременно собирательными и пенообразующими свойствами. Чем слабее дей­ствие пенообразователя, тем требуется больший расход собира­теля (до определенного предела).

       Расход реагентов зависит от стадии метаморфизма, пе­трографического состава угля, свойств реагентов, крупности ма­териала и плотности пульпы. Малометаморфизованные угли тре­буют большего расхода реагентов, чем угли средней стадии метаморфизма. Повышенного расхода реагентов требуют окислен­ные угли и угли с большим содержанием примесей и тонких шламов. При флотации в разбавленных пульпах расход реагентов также увеличивается.

  Расход собирателя колеблется в широких пределах - от 600 до 1500 г/т, пенообразователя — от 20 до 200 г/т. Избыток реагентов приводит к образованию обильной и малоподвижной пены, в которую выносятся тонкие частицы породы. Недостаток реаген­тов приводит к нарушению процесса флотации и потерям угля в отходах.

             Подача реагентов может быть единовременной и дроб­ной.

Дробную подачу реагентов применяют для повышения эффек­тивности флотации. При этом часть реагентов подают в пульпу перед флотацией, а часть — в камеру флотационных машин. Дроб­ность подачи реагентов подбирают в каждом конкретном случае в зависимости от характеристики флотируемого угля, режима и фронта флотации.

Однако чрезмерная дробная дозировка реагентов может ока­заться вредной, так как может привести к уменьшению скорости флотации и производительности флотационных машин.

Для повышения эффективности флотации угля поступающую пульпу необходимо тщательно перемешивать с реагентами в спе­циальных аппаратах (контактных чанах). В эти аппараты обычно подают 50—70% собирателя и 25—50% пенообразователя. Коли­чественное распределение подачи реагентов зависит от флотаци­онной активности углей. В некоторых случаях в подготовительные аппараты рекомендуется подавать не менее 70—75% общего рас­хода реагентов, а в других — только собиратель, пенообразова­тель же подавать в одну или две камеры флотационной машины. Иногда для поднятия в пену крупных угольных частиц пенообра­зователь подают только в последние камеры машины. В этом случае флотацию основной части пульпы проводят с помощью только собирателя, что повышает его расход.

При подаче реагентов в процесс в виде аэрозоля место ввода их в пульпу не оказывает значительного влияния на процесс фло­тации. Установлено, что существует оптимум дисперсности аэро­золя, при котором капельки имеют размер примерно 3 мкм.

. Время взаимодействия реагентов с угольными частичками умень­шается при применении их в виде эмульсий. Эмульгирование реа­гентов производят в специальных аппаратах — эмульгаторах.

Конструктивные особенности флотационных машин влияют на аэрированность пульпы, интенсивность ее перемешивания, накап­ливание и удаление пены, время флотации, производительность машин.

  Аэрированность пульпы (насыщенность пузырьками воздуха) оказывает большое влияние на производительность и технологические показатели. Ее обычно выражают через коэф­фициент аэрации а — отношение расхода воздуха, поступаю­щего в камеру, к расходу пульпы:

                                             a=Q»/Q_n,

где Q_B и Q_n — расход соответственно воздуха и пульпы, м³/ч.

Аэрированность пульпы также характеризуют степенью аэрации, показывающей, какую часть объема пульпы в машине занимает воздух.

. Чем больше частота вращения импеллера, тем выше степень аэрации. Аэрированность пульпы в машине при определенной частоте вра­щения импеллера зависит от величины аэрационных зазоров, про­изводительности по пульпе и содержания в ней твердого.

В современных флотационных машинах механического типа удельный расход воздуха составляет 1—1,3 м³/(мин-м³).

Максимальный размер пузырьков воздуха в механических ма­шинах колеблется от 0,8 до 1 мм и зависит от конструкции аэра­тора, качества и расхода пенообразователя.

.   Интенсивность перемешивания пульпы в машине повышается с увеличением частоты вращения импеллера. Однако она не должна быть чрезмерно высокой, так как это может при­вести к отрыву крупнозернистых частиц от воздушных пузырьков и выпадению их в отходы или полному нарушению флотацион­ного процесса.

   Недостаточная аэрация пульпы приводит к снижению производительности машины и ухудшению качества продуктов флота­ции. При чрезмерной аэрации происходит бурление пульпы и на­рушение процесса.

   Скорость и условия удаления пены из флотацион­ных машин влияют на производительность машин и качественно-количественные показатели флотации. Должно быть соблюдено определенное соответствие скорости образования пенного слоя и скорости его удаления.

    Неполное удаление пены снижает производительность машины, а быстрое удаление всего пенного слоя увеличивает зольность концентрата. При оп­тимальном удалении пены на поверхности пульпы должен оста­ваться подпенный слой высотой не менее 10 мм.

  Временем флотации называют длительность пребывания пульпы в машине. Этот показатель устанавливают опытным путем для каждого типа угля в зависимости от флотируемости угля, со­става реагентов, их дозировки, режима процесса и требуемого

качества продуктов флотации. Обычно время флотации состав­ляет 5 — 9 мин.

При определении производительности флотационных машин для производственных условий время флотации увеличивают примерно в 3 раза по сравнению с лабораторными данными.