Процесс флотации

Флотация является основным технологическим процессом обогащения многих полезных ископаемых. В настоящее время много обогатительных фабрик, на которых флотируют руды цветных, редких и черных металлов, каменные угли, фосфатные руды, серу, полевой шпат, борные руды, плавиковый шпат, калийные соли и другие полезные ископаемые. Для многих руд, особенно руд цветных и редких металлов, нет другого технологического процесса обогащения, который был бы в состоянии конкурировать с флотацией.

Как и всякий процесс обогащения полезных ископаемых, флотация основана на различиях в свойствах разделяемых минералов.

Крупность флотируемых частиц обычно не превышает 0,6 мм, а при особых режимах флотации - нескольких миллиметров.

Флотационная система является гетерогенной, включающей твердую, жидкую и газообразную фазы.

Флотационными процессами называются процессы разделения минералов, основанные на различной способности этих минералов закрепляться на междуфазовой поверхности. Частицу минерала, закрепившуюся на междуфазовой поверхности, называют флотирующейся, не закрепившуюся - не флотирующейся.

Флотация в отличие от других процессов обогащения является процессом универсальным, так как не существует принципиальных ограничений в отношении возможности ее применения для разделения любых минералов.

Универсальность флотационного процесса обеспечивается и тем, что если процесс разделения недостаточно эффективен и недостаточен для эффективного флотационного разделения, то он может быть увеличен с помощью специальных реагентов, называемых флотационными.

Флотационное разделение минералов может быть осуществлено на следующих поверхностях раздела: жидкость - газ, жидкость - жидкость, жидкость - твердое и газ - твердое.

Производительность процесса резко возрастает, если при разделении используют не плоскую поверхность раздела: жидкость - газ, а криволинейную поверхность пузырьков, образуемых в пульпе, как в процессе пенной флотации и различных ее модификациях. В этом случае флотирующиеся частицы закрепляются на пузырьках и выносятся ими на поверхность пульпы, образуя слой минерализованной пены.

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 с помощью различных устройств.

При пенной сепарации исходная пульпа, предварительно обработанная реагентами, подается на пену или аэрированную жидкость. Флотирующиеся частицы удаляются с пеной, а не флотирующиеся проходят сквозь пену под действием силы тяжести и разгружаются в виде камерного продукта. Ее применение оказывается особенно эффективным при обогащении материалов, крупность которых слишком велика для обычной пенной флотации.

Флотационные реагенты могут быть органическими или неорганическими соединениями, а также их растворами или смесями.

Разделение флотационных реагентов на следующие группы происходит в зависимости от их роли при флотации:

а) пенообразователи - облегчают диспергирование воздуха на мелкие пузырьки, препятствуют слиянию пузырьков и повышают прочность пены;

б) собиратели - органические вещества, способные закрепиться на поверхности извлекаемых минералов и резко увеличить их флотируемость;

в) депрессоры или подавители, к которым относятся реагенты, понижающие флотируемость тех минералов, извлечение которых в пенный продукт нежелательно в данной операции;

г) активаторы, к которым относятся реагенты, способствующие закреплению собирателя на поверхности;

д) регуляторы среды, к которым относятся реагенты, влияющие на процессы взаимодействия собирателей, депрессоров и активаторов с минералами. Основное назначение их состоит в регулировании ионного состава пульпы.

Ко всем флотационным реагентам предъявляются следующие требования: селективность действия, стандартность качества, дешевизна и не дефицитность, не токсичность, удобство в применении (устойчивость при хранении, хорошая растворимость в воде, отсутствие неприятного запаха при хранении и применении и так далее).

Под схемой флотации понимают определенную последовательность операций флотации и их сочетание с операциями измельчения и классификации. При разработке и выборе схем флотации учитывают характер и размер вкрапленности полезных минералов, их содержание в руде и флотируемость, наличие и характер шламов, требования к качеству концентратов, необходимость комплексного использования сырья при минимальных затратах на обогащение.

Первая операция флотационного извлечения минералов одного или нескольких металлов называется основной флотацией. В результате ее проведения обычно не удается получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты вследствие близости флотационных свойств разделяемых минералов, недостаточного раскрытия их сростков, несовершенства флотационных аппаратов. Получаемые некондиционные (бедные, грубые) концентраты и богатые хвосты подвергаются, иногда после их до измельчения, повторной флотации. Операция повторной флотации концентрата основной флотации называется перечисткой, а операция повторной флотации хвостов - контрольной. Цель перечистной флотации концентрата - повышение его качества до необходимого по содержанию основных компонентов и загрязняющих примесей. Цель проведения контрольной флотации - получение бедных по отношению к извлекаемым минеральным компонентам хвостов флотации. Число перечистных и контрольных операций зависит от содержания флотируемых компонентов в исходном материале, их флотируемости и требований, предъявляемых к концентрату и хвостам. Число перечистных операций обычно тем больше, чем выше требования к концентрату, ниже содержания извлекаемых минералов в исходном материале и лучше их флотируемость. В противоположных условиях увеличивается число контрольных операций флотации и уменьшается число перечистных.

В большинстве случаев число контрольных операций не превышает двух - трех, а перечистных - двух - четырех.

Совокупность основной, контрольных и перечистных операций называется циклом флотации. В схеме может быть несколько циклов флотации. Они именуются по получаемому в них концентрату: свинцовый, медный, цинковый, медно - свинцовый, медно - цинковый.

Конечными продуктами каждого цикла флотации являются получаемые концентраты и хвосты. Все остальные продукты, циркулирующие внутри схемы, называются промежуточными продуктами или промпродуктами.

Каждый цикл может включать в себя одну или несколько операций до измельчения промпродуктов. Промпродукты обычно возвращаются в предыдущую операцию, но они могут направляться и в другие операции. Во всех случаях промпродукты стремятся подать в ту операцию, в которую поступает материал, примерно с таким же содержанием извлекаемых минералов. В ряде случаев промпродукты перерабатываются в отдельном цикле. Это может быть связано с большим содержанием в них шламов, необходимостью создания особых условий до измельчения и флотации и с рядом других причин.

Слив гидроциклона мельниц поступает через приемный ящик и контактный чан во флотомашину РИФ-16, которая состоит из основной и контрольной машины.

Основная машина состоит из четырех камер. В процессе очистки полезные частицы концентрата образуют пенный продукт, который сливается в карман и подается в первую перечистку флотомашины ФМ — 6,3. Негодные примеси, содержащие минимальное количество концентрата образуют камерный продукт, который подается в контрольную машину, состоящую из четырех камер. В процессе очистки пенный продукт контрольной машины поступает в карман и подается в распределительный ящик, а камерный продукт уходит в отвал.