Продолжительность контакта пульпы с реагентами собирателями

Обновлено: 28.09.2022

Операция агитация производится в контактных чанах. Они применяются для осуществления контакта минеральных частиц с реагентами в течение необходимого времени, что повышает эффективность действия реагентов. В контактные чаны подаются, в основном, активаторы, собиратели. Расчет необходимого объема контактных чанов производится по требуемому времени контакта пульпы с реагентом:

где - количество пульпы, поступающее на контактирование, ;

- требуемое время контакта пульпы с реагентом, равное 3-5 ;

- отношение объема пульпы в чане при его работе к геометрическому объему чана, .

Затем, исходя из условий наиболее рациональной компоновки оборудования, принимают количество чанов и определяют их объем.

Чаны для агитации с Кх ,Ca(OH)2 .

Принимаем к установке два чана КЧ-25 для агитации перед межцикловой флотацией и перед медной головкой.

Реагентное отделение.

Хорошими собирателями всех сульфидов меди являются ксантогенаты.

При флотации данного типа руд, целесообразно, в первую очередь флотировать вторичные сульфиды меди.

Выбор типа и расхода реагентов зависит от принятой технологической схемы флотации и производится на основе данных работы действующих фабрик или результатов промышленных испытаний. При выборе типа реагента следует учитывать, что флотационные реагенты должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) иметь постоянный состав;

2) быть нетоксичными;

3) хорошо растворяться в воде;

4) действовать селективно;

5) быть эффективными;

6) иметь невысокую стоимость.

Бутиловый ксантогенат – С4Н9ОCSSK

Ксантогенаты - гетерополярные сульфгидрильные собиратели.

Бутиловый ксантогенат калия обладает высокой флотационной активностью и гидрофобизирующим действием. Собиратель всех сульфидных минералов.

Ксантогенаты получают при взаимодействии сероуглерода, спирта и щелочи по реакции:

где R–углеродный радикал.

Ксантогенаты щелочных металлов – кристаллические вещества желтого цвета со специфическим запахом, обусловленным следами меркаптанов, хорошо растворяются в воде.

Все ксантогенаты – горючие вещества, пылевоздушные смеси их взрывоопасны.

Гидролиз ксантогената не желателен, так как продукты его распада не обладают коллектирующими свойствами. Скорость гидролиза, а следовательно и скорость разложения ксантогената, выше в кислой пульпе, чем в щелочной. Поэтому флотацию ксантогенатом желательно вести в щелочной среде. Взаимодействие ксантогената с поверхностью минералов происходит за счет химической адсорбции с образованием поверхностных соединений - ксантогенатов металлов:

ROCSSK ↔ ROCSS - + К + .

Закрепление ROCSS - на поверхности происходит в результате
взаимодействия его с катионами поверхности.

Механизм действия состоит в следующем: ксантогенат относится к гетерополярным анионным собирателям. Его молекула диссоциирует на ионы:

Рис.2.12. Схема строения гетерополярной молекулы реагента собирателя

Флотоактивным ионом является анион, состоящий из солидофильной группы, обеспечивающей избирательное прочное закрепление флотоактивного иона на поверхности минерала, и углеводородного радикала, обеспечивающего гидрофобизацию поверхности. Флотоактивный ион ксантогената закрепляется с образованием поверхностных соединений, взаимодействуя с катионами поверхности. Образуются ксантогенаты металлов (KxMe).

Рис.2.13 Схема характера закрепления гетерополярной молекулы реагента-собирателя на поверхности минерала

Прочность закрепления определяется растворимостью ксантогената металла. Чем легче растворяется ксантогенат металла, тем менее прочнее ксантогенат закрепляется на поверхности. Ионы ксантогената могут вытесняться с поверхности ионами S, ОН, SH. Ксантогенаты не обладают вспенивающими свойствами. Для закрепления ксантогената необходимо частичное, незначительное окисление поверхности сульфидов. На свежее обнаженной поверхности сульфидов ксантогенат не закрепляется.

Особенности: Kx – ядовит, не обладает вспенивающими свойствами. Под влиянием влаги или углекислоты воздуха, а так же в кислой среде разлагается с выделением сероуглерода. Он тяжелее воздуха и может скапливаться в нижних слоях помещения. Действие паров Кх аналогично действию сероуглерода.

Способ применения: Применяется в виде водных растворов. Применяется только в щелочной среде. Перспективным является применение сочетания различных Кх, это обуславливается различием поверхностных свойств отдельных участков минерала.

Известь – Ca(OH)2

Применяется в виде суспензии в воде (известковое молоко).

Является реагентом-регулятором среды. Изменяет величину pH, это обуславливается тем, что – каждый минерал флотируется наиболее эффективно при определенном значении pH.

Известью депрессируют пирит, галенит и при большой щелочности (рН=9-11 и более) все сульфиды.

Негашеная известь получается обжигом известняка:

Гашенная известь – самый дешевый реагент, получают из негашеной извести по реакции:

CaO – негашеная известь;

Ca (OH) 2 – известковое молоко.

Реагенты – регуляторы pH среды влияют на флотацию: изменяя форму нахождения собирателей в воде (ионную и молекулярную), выводя из воды нежелательные ионы, пептизируя (или коагулируя) тонкие шламы, а также путем непосредственной адсорбции ионов H + и OH - на минералах. Ионы H + и OH -, адсорбируясь на минерале, влияют на устойчивость гидратных слоев и, следовательно, могут изменять гидратированность поверхности минерала.

Адсорбция ионов H + и OH - может происходить как в отсутствии, так и в присутствии собирателя, поскольку собиратель и эти ионы могут закрепляться на разных участках поверхности минерала. Ионы H + и OH - могут влиять на закрепление собирателя и даже вытеснять его с поверхности минерала. Ионы H + и OH - закрепляются во внутренней или внешней обкладках двойного электрического слоя, изменяя электрическое состояние поверхности минерала и тем самым влиять на закрепление ионов собирателя в диффузионном слое или непосредственно на поверхности.

Флотомасло Т-80 (пенообразователь)

Состав: смесь кислотосодержащих соединений с преобладание диоксиновых спиртов и низким содержанием метилбутандиола.

Основная характеристика: легкоподвижная жидкость, хорошо растворимая в воде, фенолов не содержит и имеет температуру замерзания – 50 о С.

Расход и точки подачи реагентов

Технологическ-ие операции Процент твердого в пульпе, % Расходы реагентов
Свободный СаО, г/м 3 Собиратель, Кх, г/т Вспениватель, Т-80, г/т
1 ст. измельчения
2 ст. измельчения
Межцикловая флотация по ходу проц.
Cu “головка”
Основная Cu флотация по ходу проц.
1 Cu перечистка
Контрольная Cu флотация
ИТОГО

Механизм действия: за счет адсорбции пенообразователей на оболочке пузырька на ней образуется гидратный слой, который предает механическую жесткость. Т-80 препятствует коалисценции, уменьшает скорость подъема пузырьков.

Особенности: является универсальным пенообразователем. Низкая стоимость. Но дороже, чем Т-66. Реагент малотоксичен. Температура вспышки 91 о С, температура кипения 175 о С.

Получение и способ применения: является побочным продуктом при производстве диметил-диоксана. Активной частью является диаксановые и пирановые спирты. Пороговая концентрация по запаху 2,9 мг/м 3 .

В таблице 2.15. приведены расходы реагентов по данным действующей фабрики

Назначением флотационных реагентов является направ­ленное изменение поверхностной энергии на границе раздела этих фаз с целью изменения показателя флотируемости разде­ляемых минералов, числа и размера пузырьков воздуха, проч­ности пены. Прогресс в области флотационного обогащения в значительной мере определяется совершенствованием реагент-ного режима, улучшением способов использования флотаци­онных реагентов, разработкой и внедрением новых эффектив­ных реагентов и их сочетаний.

Флотационные реагенты могут быть органическими или неорганическими соединениями, а также их растворами или смесями. Современная классификация предусматривает раз­деление флотационных реагентов в зависимости от их роли при флотации на следующие группы:

пенообразователи, представляющие собой различные гетерополярные органические соединения, которые за счет их ад­сорбции на поверхности раздела жидкость — газ облегчают дис­пергирование воздуха на мелкие пузырьки, препятствуют их слиянию и повышают прочность пены. В качестве реагентов-пенообразователей наиболее широко применяются гетерополярные поверхностно-активные веще­ства, содержащие полярную (водоактивную) и неполярную (воздушно-активную) части. Вещества такого типа способны адсорбироваться на границе раздела вода — воздух, ориентируясь своей полярной группой к воде, а неполярной — к воздушной фазе.

Молекулы пенообразователей содержат обычно один углеводородный радикал и одну или небольшое число полярных групп. Используемые на практике пенообра­зователи содержат, как правило, от 5 до 12 атомов углерода в цепи, а их растворимость составляет обычно 0,2 — 5,0 г/л.

Адсорбция пенообразователей на границе раздела жид­кость — газ позволяет изменять коалесцентную способность (слияние) воздушных пузырьков и степень их дисперсности в пульпе, скорость подъема пузырьков, структурно-механические свойства оболочек воздушных пузырьков и прочность пены.

собиратели, представляющие собой органические веще­ства, способные закрепиться на поверхности извлекаемых ми­нералов и резко увеличить их флотируемость. Собиратели применяются для гидрофобизации поверхности минералов, поэтому в состав их молекул в обязатель­ном порядке входят аполярные группы атомов. Если молеку­лы собирателя состоят только из углеводородов, то такие со­биратели называются аполярными, неполярными, или «углево­дородными маслами».

Гораздо чаще при флотации используют гетерополярные собиратели, молекулы которых кроме углеводородного ради­кала алифатического или реже циклического ряда, т. е. аполярной (или неполярной) части, имеют и полярную группу. Полярная группа собирателя определяет его химические свой­ства и способность закрепляться на полярных минералах, по­этому она называется еще солидофильной или функциональной группой. Классификация основных групп собирателей, наиболее широко используемых при флотации различных типов минерального сырья, приведена на рис. 8.3.


Рис. 8.3. Классификация основных групп собирателей

депрессоры, или подавители, к которым относят реаген­ты, понижающие флотируемость тех минералов, извлечение которых в пенный продукт нежелательно в данной операции. Применение реагентов-депрессоров является основным средством получения максимальной селективности при фло­тационном разделении минералов с близкими свойствами.

Если для эффективной флотации минералов необходимо соблюдение двух условий: гидрофобизации поверхности, на­пример, за счет погашения некомпенсированных валентно­стей минеральной поверхности собирателем, и возможности закрепления на гидрофобизированной подкладке микрока­пель физически сорбированного собирателя, то для подавления их флотации — несоблюдение хотя бы одного из этих ус­ловий. В качестве реагентов-депрессоров на практике наиболее широ­ко используются щелочи, цианиды, сернокислый цинк, серни­стый натрий, сернистая кислота и ее соли, смесь сернокислого железа и сульфита натрия, двухромовокислые соли, жидкое стек­ло, некоторые органические высокомолекулярные и другие со­единения. Основной трудностью при выборе депрессирующих реагентов является их недостаточная избирательность по от­ношению к разделяемым минералам.

Основные механизмы депрессирующего действия реаген­тов можно свести к следующим.

Механизм 1. Растворение поверхностных соединений со­бирателя и создание условий, препятствующих закреплению со­бирателя на поверхности минерала. Примером такого меха­низма является депрессирующее действие цианистых солей на флотацию сульфидов меди или активированного медным ку­поросом сфалерита. При отсутствии депрессора собиратель закрепляется на их поверхности, что можно изобразить схема­тически (рис. 10.8, а). Добавка в пульпу цианистых солей при­водит к разрушению ксантогенатных соединений меди вслед­ствие образования прочных медно-цианистых комплексных ио­нов Сu(СN) , Сu(СN) , Сu(СN) . В результате этого обнажается гидрофильная поверхность самого минерала и его способность флотироваться утрачива­ется.

Механизм 2. Вытеснение ионов собирателя ионами де­прессора, образующими с ионами минерала труднорастворимое гидрофильное соединение. Примером такого механизма явля­ется депрессирующее действие гидроксильных (ОН - ) и суль­фидных (S 2- ) ионов, конкурирующих с ионами собирателя (Кх - ) и замещающих их на поверхности (рис. 10.8, б).

Механизм 3. Повышение степени гидрофильности ми­неральной поверхности без вытеснения собирателя. Энергети­ческая неоднородность минеральной поверхности вызывает неравномерное распределение собирателя по ней. Средняя гидрофобность, например сульфидной поверхности, будет оп­ределяться гидрофобностью участков, покрытых собирателем (МеαКхβ), и гидрофобностью чистой поверхности (МеαSxОy), не занятой собирателем. При добавке депрессора (Аn р- ) он может закрепляться на свободных участках поверхности, рез­ко увеличивая степень их гидрофильности (рис. 10.8, в). Это приводит к увеличению средней гидрофильности по­верхности без вытеснения собирателя, флотируемость мине­рала ухудшается. Примером такого механизма является депрессирующее действие бихроматов, хроматов и фосфатов, ферри- и ферроцианидов.

Механизм 4. Закрепление на поверхности депрессируемо-го минерала гидрофильных неорганических или органических ча­стиц. Тонкодисперсные и коллоидные частицы всегда значи­тельно больше ионов или молекул собирателя. Закрепляясь на свободных от собирателя участках поверхности, они перекры­вают гидрофобизирующее действие собирателя (рис. 10.8, г). Образование контакта между пузырьком и частичкой и ее флотация поэтому становятся невозможными. По такому ме­ханизму могут депрессировать флотацию минералов цинко­вый купорос, жидкое стекло, осадки продуктов взаимодейст­вия реагентов, высокомолекулярные органические вещества.

В качестве органических депрессоров используют соедине­ния, в которых практически отсутствуют гидрофобные угле­водородные радикалы, но имеется большое количество по­лярных групп, способных прочно удерживать по несколько молекул воды. Из всех органических депрессоров в промыш­ленности наиболее широко применяются реагенты, относящи­еся к группам неионогенных и ионогенных анионных депрес­соров (при расходе 50—400 г/т).

активаторы, к которым относят реагенты, способст­вующие закреплению собирателя на поверхности, гидрофобизации ее и флотации извлекаемого минерала. В качестве реагентов-активаторов применяют, как прави­ло, неорганические соединения: кислоты, щелочи, соли ще­лочноземельных и тяжелых металлов, комплексообразующие соединения и т. д. Реаген­ты-активаторы, вызывают:

• химическую очистку поверхности минералов от депрессирующих пленок и обнажение элементов кристаллической решетки, способных к взаимодействию с собирателем;

• хемосорбцию ионов на поверхности, которые становят­ся центрами закрепления собирателя;

• гетерогенную химическую реакцию, приводящую к об­разованию объемных пленок, поверхность которых является благоприятной для образования необходимого сорбционного покрытия собирателя.

Примером активирующего действия реагентов путем хи­мической очистки поверхности минералов является активиру­ющее действие кислот. Например, серная кислота активирует флотацию окисленных пиритных руд. После добавки кислоты гидрофильные окислен­ные соединения железа будут растворяться, обнажая сульфид­ную поверхность, взаимодействие ксантогената с которой при­ведет к образованию необходимого состава сорбционного слоя собирателя, обеспечивающего эффективную флотацию мине­рала. Растворение поверхностных пленок кислотами повыша­ет флотируемость берилла, касситерита, ильменита, вольфра­мита, флюорита и других минералов оксигидрильными соби­рателями. Активирующим действием по такому же механизму при флотации с оксигидрильными собирателями могут обла­дать также щелочи и комплексообразующие соединения (циани­ды, фосфаты, фториды и др.).

Наиболее известными примерами активирующего дейст­вия реагентов путем хемосорбции ионов на поверхности являются активация силикатных минералов (кварц) солями щелоземельных (кальций, барий и др.) и тяжелых (свинца, меди, железа и др.) металлов.

Примером активирующего действия реагентов путем ге­терогенной химической реакции является образование объем­ных сульфидных пленок на поверхности окисленных минера­лов свинца, меди и цинка под действием сульфидизаторов, в качестве которых могут применяться любые растворимые сер­нистые и гидросернистые соединения щелочных и щелочно­земельных металлов и аммония: Nа2S, NаНS, К2S, КНS, СаS, ВаS. На фабриках наиболее широко ис­пользуется Nа2S — наиболее дешевый и доступный.

Без предварительной сульфидизации окисленные сульф­гидрильными собирателями минералы свинца, меди и цинка практически не флотируются, несмотря на значительную плот­ность сорбции химически закрепившегося собирателя на их поверхности.

регуляторы среды, ккоторым относят реагенты, использующиеся для создания оптималь­ных условий действия собирателей, депрессоров и активаторов с минералами при флотации. Это достигается главным образом путем изменения рН среды и регулированием ионного состава пульпы - удалением из жидкой фазы пульпы так называемых «нежелатель­ных» ионов, регулированием значений окислительно-восста­новительного потенциала пульпы и процессов диспергации и коагуляции тонких шламов. В качестве реагентов-регуляторов среды используются неорганические и органические соединения, многие из которых применяются также в качестве активато­ров или депрессоров флотации минералов.

Регулирование рН пульпыможет оказать существенное вли­яние на состояние минеральной поверхности и собирателя в растворе, вызвать осаждение одних и растворение других компонентов, присутствующих в пульпе, усилить или ослабить конкуренцию между ионами жидкой фазы пульпы и собира­телем за место на поверхности минерала. Поэтому регулиро­вание концентрации водородных (или гидроксильных) ионов в пульпе является одним из главных средств повышения селективности процесса флотационного извлечения минералов из руд.

Для регулирования значений рН используют обычно наи­более дешевые щелочи и кислоты. Из щелочей наибольшее распространение получили известь и сода; гораздо реже при­меняется едкий натр. Для создания кислой или нейтрализации щелочной среды применяется обычно серная кислота.

Удаление из жидкой фазы пульпы «нежелательных» ионов. К ним в первую очередь относятся ионы, уменьшающие кон­центрацию собирателя в пульпе, ионы, депрессирующие фло­тируемые минералы, и ионы, активирующие флотацию депрессируемых минералов.

Ионы, уменьшающие концентрацию собирателя в пульпе. Если в качестве собирателя используются, например, карбо-новые кислоты, то к «нежелательным» ионам относятся соли щелочноземельных и тяжелых металлов, образующих с соби­рателем осадки труднорастворимых соединений (мыл) и умень­шающих тем самым его концентрацию в пульпе. Загрузка та­ких регуляторов среды, как сода или фосфатные соединения, позволяет связать «нежелательные» ионы и перевести их в осадок.

Ионы, депрессирующие флотируемые минералы. К таким ионам относятся, например, сульфидные ионы, избыточная кон­центрация которых наблюдается в пульпе после сульфидиза-ции окисленных цинковых минералов перед их флотацией и после осуществления десорбции собирателя с поверхности ми­нералов коллективного концентрата перед его разделением. Нейтрализация депрессирующего действия избытка ионов се­ры достигается добавками солей тяжелых металлов, использу­емых в данном случае в качестве регуляторов среды.

Ионы, активирующие флотацию депрессируемых минералов. Например, ионы меди нежелательны при свинцовой флота­ции свинцово-цинковых руд, так как они активируют сфале­рит. Для связывания их применяют цианиды или в неболь­шом количестве сернистый натрий. Для нейтрализации акти­вирующего действия солей щелочноземельных металлов на минералы пустой породы при флотации с оксигидрильными собирателями применяют соду, фосфатные соединения, жид­кое стекло.

Регулирование окислительно-восстановительного потенци­ала пульпы. Окислительно-восстановительный потенциал (Еh-потенциал) пульпы может оказать существенное влияние на со­стояние поверхности минералов, скорость протекания реак­ций окисления-восстановления (например, в системе ксантогенат-диксантогенид) на поверхности сульфидных минералов, соотношение окисленных и восстановленных форм реагента в объеме пульпы. Еh-потенциал пульпы может регулироваться загрузкой окислителей (например, перекиси водорода, перманганата и др.) или восстановителей (сульфита, тиосульфата и др.), электрохимической обработкой пульпы или ее аэрацией.

Регулирование процессов диспергации и коагуляции шламов. Во флотационных пульпах часто наблюдаются коагуляция тонких шламов и их налипание на более крупные частицы. Налипание как гидрофильных, так и гидрофобных шламов приводит к депрессии флотации крупных частиц. Гидрофиль­ные частицы предотвращают разрыв гидратной прослойки между частицей и пузырьком, а гидрофобные, закрепляясь на пузырьке, отрываются при подъеме пузырька от крупных частиц, оставляя их в пульпе.

Коагуляция тонких частиц в большинстве случаев являет­ся неселективной. При этом слипаются шламистые частицы раз­личных минералов, приводя к образованию «искусственных» сростков и нарушению селективности флотации тонких частиц.

Для предупреждения неселективной коагуляции и нали­пания тонких частиц на крупные применяются реагенты, по­лучившие название диспергаторов. В качестве диспергаторов обычно применяются жидкое стекло, фосфаты, крахмал, сер­нистый натрий и некоторые другие реагенты.

Депрессоры, активаторы и регуляторы среды часто отно­сят к одной группе и называют модификаторами, поскольку один и тот же реагент может выполнять различную роль при флотации.

Ко всем флотационным реагентам предъявляются следую­щие требования: селективность действия, стандартность каче­ства, дешевизна и недефицитность, удобство в применении (ус­тойчивость при хранении, легкая растворимость в воде, отсут­ствие неприятного запаха и т. д.).

Направленное изменение поверхностной энергии раздела фаз под действием флотационных реагентов достигается в результате их химических взаимодействий в объеме жидкой фазы и адсорбции на поверхности, возможность протекания которых зависит от природы и состояния межфазной поверх­ности и реагентов в пульпе.

Под реагентным режимом флотации подразумевают ассортимент применяемых реагентов, их расход, порядок подачи в процесс и продолжительность контакта реагентов с пульпой.

Подача реагентов в процесс происходит в следующей последовательности. Вначале к пульпе добавляются реагенты-регуляторы, изменяющие рН среды, подавители и другие, затем собиратель и в последнюю очередь пенообразователь. Эта общая схема может иметь много разновидностей и уточнений. Так, например, при флотации несульфидных руд жирными кислотами, при активирующем действии ионов железа, получающихся в измельчении, целесообразно добавление соды в мельницы (для перевода железа в малорастворимые гидроокиси). Иногда оказывается полезным добавить жидкое стекло в слив мельниц для пептизации пульпы в классификаторах.

При необходимости длительного контакта с минералами реагенты-регуляторы подают в специальные контактные чаны или в насосы, подающие пульпу в эти чаны (для увеличения продолжительности контакта и лучшего перемешивания реагента).

Для реагентов-собирателей обычно необходим контакт с пульпой в течение нескольких минут, поэтому их подают в контактный чан. Причем необходимо, чтобы компоненты пульпы предварительно прореагировали с реагентами-регуляторами. Поэтому иногда приходится устанавливать дополнительный контактный чан для раздельного контакта пульпы с реагентами-регуляторами и собирателями. При быстром и не особенно избирательном взаимодействии минералов с собирателем целесообразно подавать этот реагент не сразу, а отдельными порциями (так называемая дробная подача реагента). При этом часть реагента (обычно большую) подают в контактный чан, а остальные порции — в отдельные камеры флотационных машин. Если применяют машины механического типа, то добавочные порции реагента следует подавать в пульпу, поступающую на импеллер. Соотношение расхода реагентов в отдельных точках, при котором получаются лучшие результаты, подбирают экспериментально. Примером целесообразной дробной подачи реагентов-собирателей является флотация каменных углей.

Если необходимо воздействие собирателя на свежеобнаженные минеральные грани, реагент подают в мельницу. Иногда при большой скорости взаимодействия собирателей с минералами эти реагенты можно подавать во флотационную машину, не применяя контактного чана.

Реагенты-пенообразователи подают, как правило, после собирателя непосредственно во флотационную машину. Продолжительность их контакта с пульпой обычно составляет 1—2мин.

Для правильного использования реагентов большое значение имеет способ их подготовки перед дозированием. При применении реагентов в виде растворов необходимо подобрать оптимальную концентрацию этих растворов. Слишком разбавленные растворы применять неудобно ввиду их большого объема. Однако нельзя применять и излишне концентрированные растворы, которые трудно дозировать (вследствие высокой вязкости) или доставлять по трубопроводам. Концентрированные растворы жидкого стекла, отлагаясь на стенках реагентопроводов, закупоривают их. Иногда в концентрированных растворах реагенты изменяют свои свойства (например, крахмал и олеат натрия образуют плохо диспергируемые в воде мицеллы).

Следует отметить, что успех флотации определяется в основном не машинами. Главное – это возможность регулировать избирательную смачиваемость минералов водой и воздухом.

В природе немногие минералы обладают природной гидрофобностью. Это графит, сера, тальк, молибденит, их можно легко извлечь, не применяя омасливания.

Несколько труднее флотируются мелкие самородки золота и серебра, уголь. А сульфиды цветных металлов – свинцовый блеск, цинковая обманка, пирит, халькопирит – без специальной обработки еще труднее прилипают к пузырькам воздуха.

Для регулирования взаимодействия частиц с пузырьками газа и придания пене достаточной устойчивости к пульпе добавляются химические вещества - флотационные реагенты.

Для усиления гидрофобностиминералов применяютфлотореагенты,называемые собирателями.

Свойство маслянистых веществ гидрофобизировать некоторые минералы известны с 15 в. из персидских рукописей, в конце 18 – начале 19 вв. собиратели использовались при масляной флотации. Первое промышленное применение собирателей при пенной флотации углей относится к 1920 г. в Испании. В СССР собиратели используются с 1935 г. (Новоенакиевская фабрика).

По химическому составу собиратели – это органические соединения. Подразделяются на аполярные и полярные.

Аполярные – углеводородные жидкости преимущественно нефтяного происхождения (керосин, топливные масла и т.п.), нерастворимые в воде, усиливают природную гидрофобность таких аполярных минералов, как самородная сера, тальк, молибденит, графит, угли, алмаз.

Аполярные собиратели доступнее и дешевле, чем полярные, а их малая растворимость благоприятна для очистки вод и защиты водоемов. Аполярные собиратели составляют более половины применяемых собирателей за счет значительных масштабов флотации углей, а также совместного использования их с полярными собирателями.

Кроме того, существуют еще реагенты-регуляторы. Они применяются для повышения избирательности закрепления собирателей на поверхности определенных минералов, увеличения прочности этого закрепления, снижения расхода собирателя и изменения характера пенообразования.

Когда регулятор действует непосредственно на поверхность минерала, при этом способствует лучшему закреплению на нем собирателя и активирует флотацию, он называется активатором.

Регулятор, затрудняющий взаимодействие минерала с собирателем, называется подавителем или депрессором.

Кроме активаторов и подавителей имеются реагенты, придающие среде определенную щелочность или кислотность, они называются регуляторами среды.

Для того, чтобы увеличить прочность пены применяют флотореагенты, называемые пенообразователями или вспенивателями.

При флотации применяют соответствующий реагентный режим, т.е. определенный ассортимент реагентов, порядок их подачи и расход, что составляет основу флотационного процесса. Обычно в пульпу добавляют регулятор (или регуляторы), затем собиратель и впоследствии пенообразователь. Выдерживается оптимальное время контакта пульпы с каждым реагентом. Во многих случаях действие реагентов комплексное.

Значение выбора правильного времени контакта пульпы с реагентами огромно и часто является решающим в использовании рабочей смеси для данной флотации.

До сего времени не выяснена зависимость между факторами, влияющими на время, необходимое для контакта для большинства минеральных компонентов.

Преимущественное использование селективной флотации всегда ставит перед обогатителем задачу не только обеспечения необходимого контакта коллектора с флотируемой частицей, но и одновременного достижения депрессии не подымаемой в пену частицы. Весьма часто обе операции оканчиваются не одновременно, поэтому их часто растягивают на известный период подготовки пульпы к флотации. Вследствие этого практика выработала метод дозировки части реагентов в цикл тонкого измельчения и в случае особой необходимости стала применять дозировку в контактовые чаны.

Парсонс, указывает, что халькопирит из Манитобы и Квебека весьма легко депрессировался цианидом, а халькопирит из Эниокса и Британии (Британская Колумбия, Канада) — с большим трудом. Изучение условий контакта с реагентами было проделано Ральстоном и Мак-Лакланом и показало, что в разных условиях можно контакт вести в двух направлениях: либо производить обычную агитацию в так называемых агитационных чинах, по типу работы агитационных отделений машин механического типа МС, либо производить эту же операцию с участием воздуха, вплоть до сжатого, в так называемых контактовых чанах.

В случае свинцово-цинковых руд часто требуется только медленная агитация, а для медных руд время контакта является иногда настолько продолжительным, что работа собственно агитационного чана становится непригодной. Поэтому в таких случаях предпочитают вводить воздух, используя более эффективные контактовые чаны. Найдено, что глубокие чаны работают эффективнее, обеспечивая гидростатическое давление на воздушные пузырьки, вследствие чего кислород легче аэрирует пульпу. Низкие и широкие чаны, а также ванны, например Макинтоша, дали отрицательные результаты по обеспечению правильного контакта с реагентами. Этим объясняется то, что в механических машинах агитационные отделения, выполняя роль контактовых чанов для многих руд, не требуют их специальной установки, а для пневматических и пневмо-механических использование контактовых чанов является обычным.

В некоторых случаях является более целесообразным даже отказаться от использования цикла тонкого дробления как периода контакта пульпы с реагентами, а целиком остановиться на надлежаще подобранной работе контактовых чанов.

Основными моментами, которые нужно иметь в виду при использовании контактовых чанов, являются: 1) различное время физической и химической реакции во флотации; 2) неполное перемешивание или эмульсификация реагентов до поступления во флотацию; 3) непостоянство состава исходной руды, влияющее на однообразие состава пульпы и равномерность потребления реагента, и 4) излишние расходы на реагенты вследствие неправильного времени контакта.

Необходимо отметить, что перемешивание с реагентами в условиях боты тонкого измельчения вредно влияет на действие некоторых реагентов вследствие окисления поверхностей зерен избыточным кислородом. Отсутствие регулирования этого момента в мельнице особенно вызывает необходимость использования контактового чана. Кроме того, такой чан, являясь как бы ресивером перед флотацией, стабилизирует надлежащее поведение равномерно поступающей в машину пульпы.

Использование чана с продолжительным контактом дает возможность применить более дешевые, ко медленно действующие реагенты, взамен быстро действующих, но дорогих, чем окупается вся операция. Рациональное использование контакта часто достигается уменьшение-расхода реагента.

В силу сказанного, к контактовому чану можно предъявить следующие требования:

1. Обеспечение правильного времени для физического и химическою взаимодействия пульпы с реагентами.

2. Полное перемешивание и эмульсификация реагентов с пульпой.

3. Малая энергоемкость всей операции.

4. Возможность поддержания циркуляции или агитации удельно тяжелых или плотных пульп.

5. Возможность работы с добавкой воздуха под определенным контролем.

6. Легкость пуска после временной остановки без опоражнивания чана.

7. Разгрузка пульпы во флотации без потери в высоте.

8. Регулирование циркуляции пульпы внутри чана.

9. Солидная и прочная конструкция, обеспечивающая стандартизацию изготовления и управления.

Приборами, наиболее полно отвечающими этим требованиям, служат контактовые чаны Денвер и Рутс. Целям же преимущественно агитационного порядка может служить агитационный чан Геко.

Первые два прибора нашли применение при сульфидизации пульпы с окисленными минералами, при депрессировании или активации отдельных минералов, при дополнительной обработке промпродуктов с целью более полною извлечения, как промежуточные чаны, например между уплотнением и фильтрацией, и даже в качестве зумпфов для оборотной пульпы.

1. Контактовый чан Денвер. Контактовый чан Денвер (фиг. 154) состоит из деревянного или стального чана, внутренней арматуры и фермы с приводным механизмом.


Деревянный чан 12 по высоте ограничивается длиной клепки. Внутренняя арматура состоит из пустотелой не доходящей до дна трубы 9 с рядом расположенных по винтовой линии отверстий 16, регулируя которые можно надлежащим образом подобрать ход оборотных струй 14. К нижней части трубы прикреплена неподвижно покрышка 11, предохраняющая пропеллер 13 от осаждения материала во время остановки и излишних водоворотов в этом месте пульпы, чем уменьшается трение и расход энергии. Правильное укрепление трубы с покрышкой достигается распорными пластинами 17. К верхней или нижней части трубы с одной стороны приделывается желоб 7 или 10 для исходного материала. На фиг. 154 отверстие 10 закрыто пробкой. Подача снизу применяется там, где желательно сэкономить по высоте и облегчить работу насоса или элеватора, но при этом ослабляется часть стенки чана из-за проведения питающей трубы. Подача сверху увеличивает путь и более благоприятна для целей контакта. В целях предохранения дна чана от износа ударяющими струями пульпы на нем имеется футеровочная плита 15. Для разгрузки пульпы со стороны противоположной ее поступлению имеется ряд по вертикали расположенных отверстий 8, позволяющих регулировать количество пульпы в чану и время контакта. Под отверстиями 8 расположен отводящий желоб или труба. Ферма с приводным механизмом состоит из собственно фермы 4 стальной конструкции, на которой укреплен мотор 3 с передачей вращения через текс-роп 2 валу, укрепленному в верхнем 1 и нижнем 5 подшипниках. На конце вала укреплен пропеллер 13 особой конструкции, обеспечивающей наиболее совершенную циркуляцию пульпы в чане, при минимальном расходе энергии. Пропеллер делается из стойкого. к коррозии материала. Труба 9 может с помощью регулировочных болтов б подыматься и опускаться над лопастями. В случае необходимости подачи сжатого воздуха верхнюю часть трубы 9 закрывают, по типу устройства в машине Фаренволда (фиг. 155), резиновым колпаком 18, подавая воздух через трубу 19.

Вкратце процесс происходит следующим образом. Пульпа, поступая по желобу 7 через пустотелую трубу 9, падает на пропеллер 13, откуда в виде вихреобразных струй 14, перемешивается до тех пор, пока не выйдет через отверстие 8 в желоб, совершая ряд оборотных струй через отверстия /б, где по пути ею захватывается воздух и происходит дополнительная аэрация.

Пример 200. Разберем по табл. 111 данные о стандартных размерах чанов Денвер с приводом от мотора, причем размеры A и B (фиг. 155 делаются почти одинаковыми (размер В больше А на 6—8 мм).

где V — объем чана в м3;

Q — производительность по руде в т/сутки, проходящей через данный чан;

t — время контакта в минутах;

vк — объем в м3, небхрдимый для обеспечения суточного контакта. 1 т руды.

Vк/1440 — объем в м3, небходимый для обеспечения контакта 1 г руды в течение 1 мин. (1 440 = 24 час х 60 мин.).

vк зависит от процента твердого в пульпе и уд. веса и определяется по табл. 112, составленной аналогично табл. 97. Уд. вес пульпы выражен весом в 1 л. пульпы в граммах.

Пример 201. Подобрать объем и размер контактового чана для обеспечения контакта в течение 20 мин. при производительности 250 т/сутки для медной руды уд. веса 3,0 и 20% твердого.

По формуле (59) имеем:

На табл. 112 отыскиваем значение uk, для чего находим столбец 3,0 и стоку 20, место пересечения дает uk = 3,925.

По табл. 111 ближайшим большим чаном будет чан с объемом 17,59 м3 и размерами 3,0 X 3,0 м, который и принимается.

При подборе чана по объему с учетом разжиженности пульпы имеем следующее. Пусть время контакта 15 мин.; уд. вес руды %5; разжиженность т:ж = 1:3, производительность по твердому Q = 250 т/сутки. Тогда производительность по жидкому W = 750 т/сутки. Объем пульпы, поступающей в чан в течение 15 мин.:

Определим размеры чана из уравнения V = пD2Y/4, принимая D=Н. Тогда V2H = 4*9/п = 11,5 м2, или D = 3V11,5 = 2,4 м, что согласуется с табл. 111.

Наконец, если бы мы остановились на заранее выбранном чане, напримре 1,8x1,8 м, тогда число потребных чанов определяется как 9 :3,28 = 3,74, или 3 чана, считая, что в табл. 111 дана практическая емкость чана меньшая, чем теоретическая.

2. Контактовый чан Руте (фиг. 156) состоит из деревянного бака 1 с коническим дном, насоса Вильфлея 2 с зумпфом 3 и системы трубопроводов. Пульпа поступает в зумпф и насосом передается по трубопроводу а вверх чана. Чан имеет два выхода слив б, дающий готовый продукт для флотации, причем высота установки этого слива, регулируемого краном, может меняться, и выход для нижнего продукта также регулируемого краном в. Так как через нижний кран пойдет обогащенная более зернистым материалом часть пульпы, то ее, для лучшего обеспечения контакта направляют по трубе г, в виде оборотной струи, в зумпф 3.

Слив б перед поступлением во флотацию проходит зумпф, причем основная масса его непрерывной струей идет во флотацию, часть возвращается как оборотная струя в чан по трубе а. (На чертеже не показан выход готовой пульпы из зумпфа во флотацию.) Для прочистки трубопровода служат добавочная линия с высоким напором воды д и трубка е для дренажа.

Как видим, здесь контакт совершается с помощью многократной циркуляции пульпы через насос и серию трубопроводов, т. е. идея этого прибора взята из практики, где, как например на Карсакпайской фабрике, контакт с реагентом достигается путем прибавления его в зумпф насоса, на участке насос — трубопровод — флотационная машина.

По сравнению с контактовым чаном Денвер, чан Рутс проще по устройству, легче может быть изготовлен на месте и имеет изнашивающимися частями рабочие части насоса и трубопровод г. Для промывки насоса 2 служит кран ж для линии с высоким напором воды.

Операционные расходы сводятся к расходу энергии 0,25—0,5 kWh/т исходного материала. Износ частей в Америке обходится в 0,2—0,5 зол. коп. на т.

Как видим, эти чаны резко отличаются от чанов Денвер величиной установленных моторов и большей высотой самого чана. Чан 0,9х1,83 м является лабораторным.

Пример 203. Подберем размер контактового чана для обеспечения контакта в течение 20 мин., при производительности в 250 т/сутки при плотности пульпы 20% тв.

Для определения служит предложенный фирмой график (фиг. 157), составленный на средний уд. вес руды 2,7. На графике по оси ординат слева отложено произведение Qt— сухих тонн в сутки на время контакта в минутах, а справа — значения Q в т/сутки; по оси абсцисс внизу на установленных участках даны соответствующие размеры чана, а вверху — размер насоса, считаемого по диаметру трубопровода. Пунктирные линии разных процентов твердого пульпы относятся к задаче определения размера чана (внизу), а сплошные — к определению размера насоса (вверху). Таким образом, Qt = 250*20 = 5 000. Проведем горизонталь ab до пересечения с кривой 20% тв.; нулевая ордината точки b даст по ординате Ъс размер чана 2,74х3,66 №.

Для подбора насоса для данных условий берем горизонталь производительности Q (справа) de и проведем ее до пересечения со сплошной кривой процента твердого пульпы 20% тв.; вертикальная линия ef в точке f дает диаметр необходимого трубопровода насоса 102 ми. Подбор насоса производится по существующим формулам, не рассматриваемым здесь.

Таким образом, по табл. 113 мы находим остальные данные о чане: 2,74х3,66 м с трубопроводом для насоса 102 мм, требующим мощности мотора в 10 л. с.

Пример 204. Сравним размер чанов при одинаковых условиях подбора по способу Денвера и Рутса взяв за основу условия примера 203.

причем для vk по табл. 112 берется ближайший уд. вес. равный 2,6.

Таким образом, оба чана будут иметь диаметр 3 м, что показывает на идентичность построения графика и таблицы, отвечающей общей формуле (59).

Пример 205. Разберем агитационный чан Геко (фиг. 158). Такой чан установлен на Карсакпайской фабрике между уплотнителем Дорра и фильтром Оливера с целью поддержания в данном случае во взмученном состоянии сгущенного концентрата перед фильтрацией. Чан аналогичного устройства может служить и для целей агитации пульпы перед флотацией с необходимым контактом с реагентами.

Идея установки агитационных чанов перед фильтрацией принадлежит работникам фирмы Дженераль Инжиниринг K0 (Геко) и была вызвана в начале изменением условий фильтрования при переходе от кислых пульп к щелочным с использованием органических собирателей. Оказалось, что при новых условиях фильтрование на тех же фильтрах стало более эффективным, и число работающих фильтров уменьшилось. Изучение условий фильтрования показало, что рациональнее поддерживать работу фильтра на оптимальных показателях толщины кека и т.п., хотя бы его работа была периодической, чем заставлять его работать непрерывно, но в неэффективных условиях. Вследствие того, что фильтровальная установка стоит значительно дороже, чем установка уплотнителя, и что работа уплотнителя должна быть непрерывной, а фильтровальная может быть периодической, введение в цикл обезвоживания агитационного чана оправдало себя на многих руководящих заграничных фабриках.

Идея использования чана проста, и работает непрерывно, получая сгущенную пульпу из уплотнителя и поддерживая ее во взвешенном состоянии, наполняясь до определенного уровня, после чего пульпа направляется на фильтр для обеспечения его оптимальной работы. При снижении уровня пульпы в чане до определенной отметки поток пульпы на фильтр отсекается и фильтр останавливается, что дает возможность легче производить предупредительный ремонт фильтра и снижает оперативные расходы по фильтрации.

Чан (фиг. 158, 1) делается из деревянных клепок, стягиваемых полосовым или круглым железом со стяжками. Внутри его в дне имеется отверстие 2, закрываемое пробкой 3 и регулируемое от маховичка 4 с нарезкой. Внутри чана вращается мешалка 5 с двумя или более лопастями, с насаженными под углом уголками 6. Мешалка укреплена на квадратном валу 7, приводимом от конической передачи 11 через трансмиссионную передачу. В целях обеспечения эффективности перемешивания мешалка 5 может закрепляться в муфте 8 а различных положениях по высоте, для чего служат блок 9 и направляющие 10.

В табл. 114 сведены некоторые данные о таких чанах. Ввиду простоты устройства изготовление их возможно на любой фабрике.

Читайте также: