Флотационные реагенты и их действие при флотации

Флотационные процессы на поверхностях раздела твердое — жидкость и твердое — газ

Разделение минералов на поверхности раздела жидкость — жидкость

Разделение минералов на поверхности раздела жидкость — газ

Разновидности флотационных процессов разделения минералов

Разделение минералов, происходящее на плоской поверх­ности раздела вода — воздух, получило название пленочной фло­тации. Исходная смесь флотирующихся и нефлотирующихся частиц при этом подается на водную поверхность сверху. Фло­тирующиеся частицы удерживаются на поверхности и пере­носятся потоком к месту разгрузки концентрата, а нефлоти­рующиеся — тонут и удаляются в виде хвостов. Принцип пле­ночной флотации использован в настоящее время при флотогравитационном способе обогащения, широко применяемом в схемах доводки редкометалльных концентратов.

При пенной флотации флотирующиеся частицы закрепля­ются на пузырьках, образуемых в пульпе, и выносятся ими на ее поверхность, образуя слой минерализованной пены. В зави­симости от способа насыщения пульпы пузырьками газа пен­ная флотация подразделяется на несколько разновидностей.

При обычной пенной флотации, используемой в настоящее время практически на всех флотационных фабриках, газом является засасываемый или подаваемый под давлением воз­дух, который диспергируется в пульпе на мелкие пузырьки раз­личными устройствами.

При вакуумной флотации аэрацию пульпы обеспечивают при выделении воздуха из раствора. Процесс используется для обогащения коксующихся углей и перспективен для фло­тации тонких шламов других полезных ископаемых. Анало­гичный процесс флотации можно получить, если сначала вода насыщается воздухом под повышенным давлением, а затем при атмосферном давлении происходит выделение пузырьков. Такая флотация с повышенным давлением (компрессионная фло­тация) используется для очистки воды от тонких капелек неф­ти, которые закрепляются на поверхности выделяющихся пу­зырьков и всплывают вместе с ними на поверхности очистно­го сооружения.

Принцип компрессионной флотации получил развитие и используется в настоящее время в процессе адгезионной сепа­рации для извлечения гидрофобных частиц, осадков и веществ из шахтных, сточных или оборотных вод в результате адгезии их на поверхности выделяющихся из раствора пузырьков газа и отделения образующихся флотационных комплексов от объе­ма жидкости или пульпы.

При химической (газовой) флотации пузырьки газа обра­зуются при химическом взаимодействии, например, между за­гружаемой в пульпу кислотой и карбонатами пустой породы. В этом случае флотирующиеся минералы закрепляются на вы­деляющихся пузырьках углекислоты. Процесс в течение ряда лет применялся в Австралии для переработки отвалов — хво­стов отсадки, содержащих сфалерит.

При электрофлотации используется межфазовая поверх­ность образующихся при электролизе воды пузырьков водоро­да или кислорода, крупность которых легко регулируется из­менением силы тока. Процесс может быть использован для фло­тации мелких или весьма мелких частиц, например алмаза, а также при осуществлении так называемой ионной флотации и ее разновидностей (пенного фракционирования, флотации гидрофобных и гидрофобизированных осадков, флотоэкстракции), ког­да поверхность раздела жидкость — газ используется для из­влечения из растворов ионов и молекул органических соеди­нений или продуктов их взаимодействия с ионами или молеку­лами неорганических соединений.

При пенной сепарации исходная пульпа, предварительно об­работанная реагентами, подается на пену или аэрированную жидкость. Флотирующиеся частицы удаляются с пеной, а не­флотирующиеся — проходят сквозь пену под действием силы тяжести и разгружаются в виде камерного продукта. Процесс пенной сепарации предложен в СССР (в 1961 г.) В.А. Малинов­ским и используется в настоящее время для флотационного обогащения крупноизмельченных фосфоритовых, калийных, алмазсодержащих и других типов минерального сырья.

Флотационные явления на границе раздела жидкость — газ лежат в основе процесса гидрообеспыливания. Вэтом случае через запыленный воздух движутся капельки воды. При стол­кновении частичек пыли с каплями воды флотирующиеся ча­стицы закрепляются на поверхности капель (т. е. на межфазо­вой поверхности раздела жидкость — газ), а нефлотирующи­еся частицы будут переходить внутрь капель (т. е. в жидкую фазу).

На различной способности минералов закрепляться на поверхности раздела вода — масло основан процесс масляной флотации. Сталкиваясь с каплями диспергированного в пуль­пе масла и закрепляясь на них, флотирующиеся частицы бу­дут удерживаться на поверхности раздела масло — вода, а не­флотирующиеся частицы останутся в пульпе. Если плотность масла меньше единицы, то капельки вместе с закрепившимися частицами всплывают на поверхность пульпы, образуя слой минерализованного масла, который затем удаляется. Если бе­рется масло высокой плотности и загружается в небольшом количестве, то образующиеся минерализованные гранулы опу­скаются на дно, а нефлотирующиеся зерна выносятся наверх восходящим потоком воды. Флотационный процесс в таком исполнении применяется, например, для обогащения коксую­щихся углей и называется грануляционным.

Поверхность раздела жир — вода используется в промыш­ленных условиях для улавливания алмазов в процессе обо­гащения на жировых поверхностях. На поверхность, по кото­рой течет содержащая алмазы пульпа, или на барабан нано­сится слой вязкого жира, алмазы закрепляются на поверхно­сти раздела жир — вода, а пустая порода сносится потоком пульпы.

В процессе флотации при автоклавной плавке серных кон­центратов используется способность частиц пустой породы закрепляться на поверхности капель воды, находящихся внут­ри расплава серы, т. е. на поверхности раздела вода — расплав серы. Так как удельный вес нагруженных капелек воды мень­ше удельного веса расплава серы, то они поднимаются на по­верхность расплавленной серы, вынося с собой пустую поро­ду, в результате чего достигается очистка серы от загрязняю­щих ее минеральных примесей.

Флотация на поверхности раздела твердое — жидкость ре­ализуется в так называемой флотации с носителем, когда для повышения извлечения тонких гидрофобных частиц в пульпу добавляют хорошо извлекаемые крупные частицы, на поверх­ности которых они закрепляются и с которыми флотируются в пену. В качестве флотационного процесса на поверхности раздела твердое — вода можно рассматривать также коагуля­цию (слипание) минеральных частиц в пульпе, широко ис­пользуемую в технике для осветления шламовых вод. Роль твердой фазы в данном случае играют слипшиеся минераль­ные частицы. Аналогично явление слипания твердых частиц в аэрозолях и дымах можно рассматривать как процесс их за­крепления на поверхности раздела газ — твердое. Роль твер­дой фазы здесь играют взвешенные частички пыли, а газооб­разной — воздух или дымовой газ.