Обогащение твердых отходов флотацией

Флотация – процесс обогащения, основанный на различиях физико-химических свойств различных минералов, обусловливающих избирательную способность отдельных минеральных зерен закрепляться на поверхности раздела жидкость - газ.

Наиболее важным для флотации свойством является смачиваемость поверхности минералов водой, т. е. способность образовывать устойчивую гидратную оболочку. По смачиваемости водой поверхности твердые тела классифицируются на несмачиваемые – гидрофобные и хорошо смачиваемые водой – гидрофильные.

При флотации гидрофобные частицы прилипают к поверхности пузырьков воздуха, пропускаемого через пульпу, и выносятся ими на поверхность пульпы, образуя слои минерализованной пены (концентрат). Гидрофильные частицы практически не прилипают к воздушным пузырькам или образуют с ними очень непрочный контакт. Они остаются в пульпе во взвешенном состоянии и удаляются в отходы (хвосты) флотации.

Закрепление частиц на пузырьках воздуха тем прочнее, чем меньше гидратные оболочки частиц и больше поверхность контакта пузырька и частицы.

Смачиваемость поверхностей флотируемых частиц, а также прочность их закрепления на пузырьках воздуха можно изменять воздействием определенных веществ, называемых флотационными реагентами.

Для осуществления процесса флотации необходимы следующие условия:

1) различная смачиваемость смеси твердых частиц пульпы;

2) содержание в пульпе необходимого количества флотационных реагентов;

8) высокая степень аэрации пульпы, то есть подача в пульпу достаточного количества воздушных пузырьков;

4) достаточная плотность пульпы для обеспечения максимально возможного соприкосновения твердых частиц с воздушными пузырьками и относительно свободного всплывания минерализованных (нагруженных) пузырьков;

5) масса твёрдых частиц (гидрофобных), не превышающая подъемную силу пузырьков;

6) высокая подъемная сила пузырьков (преимущество крупных пузырьков) и достаточная устойчивость в процессе всплывания и образования пены на поверхности пульпы (преимущество мелких пузырьков).

В практике флотации подвергают шламы, обычно крупностью менее 0,5 мм.

Во флотационной машине процесс флотации включает следующие стадии:

1) насыщение пузырьками воздуха исходной пульпы (аэрация) и неинтенсивное перемешивание;

2) минерализация воздушных пузырьков с образованием агрегатов: минеральная частица-воздух;

3) всплывание воздушно-минеральных агрегатов с образованием на поверхности пульпы минерализованной пены;

4) разгрузка продуктов флотации – механический съем пены и выпуск из машины несфлотированного остатка.

Современные флотационные машины делятся на: механические, в которых перемешивание пульпы, засасывание воздуха и его диспергирование производятся вращающимся импеллером; пневмомеханические, в которых воздух подается от воздуходувки, а его диспергирование и перемешивание пульпы осуществляется импеллером; пневматические, в которых перемешивание и аэрация пульпы производится сжатым воздухом.

Основными факторами, влияющими на эффективность разделения материалов флотационным способом, являются: минеральный состав полезных компонентов и примесей материала, крупность и гранулометрический состав питания флотации, температура пульпы, схема флотации. Такие факторы, как продолжительность флотации, плотность пульпы, степень аэрации и конструктивные особенности машин влияют не только на эффективность обогащения, но и на производительность машин по твердому материалу.

Производительность по пульпе механических и пневмомеханических машин (м³/ч) определяют по формуле:

Q=60·V_кnk/t_ф(R+1/ρ_т), (5.15)

где V_к – объем одной флотационной камеры, м³; n – число камер в машине; k – отношение полезного объема камеры к геометрическому (0,65-0,85); t_ф – время флотации, мин; R – отношение жидкого к твердому в пульпе по массе, R=Ж:T; ρ_т – плотность твердой фазы пульпы, кг/м³.