Брагина В.И., Брагин В.И. Флотационные методы обогащения. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

Пена хрупкая, быстро разрушающается в машине, снижает извлечение.

А слишком устойчивая – не транспортабельна, плохо перекачивается насоса-

ми. Попадая в сгуститель образует пленку, полезный компонент теряется со

сливом сгустителя.

С чрезвычайно устойчивой пеной можно бороться следующими спосо-

бами:

1. Орошением водой в желобах, однако если с водой захватывается воз-

дух, то объем пены увеличивается.

2. Применением предельных углеводородов типа керосин, трансформа-

торное масло. Эти вещества вытесняют с межфазной границы ПАВ или обра-

зуют вторую жидкую фазу на границе жидкость-воздух. Поверхностное натя-

жение (σ) станет постоянным, так как керосин не является ПАВ.

3. Использованием электролитов ( возможно слияние пузырьков).

4. Применением органических веществ (например, СЦЩ).

5. Гашением пены другой пеной, образованной другим вспенивателем

(противоположного знака).

6. Использованием ультразвука.

7. Применением горячего пара.

8. Использованием вакуума.

9. Применением различных механических устройств и аппаратов.

В т о р и ч н о е о б о г а щ е н и е к о н ц е н т р а т о в в п е н н о м

с л о е

Содержание флотируемого минерала по высоте пенного слоя значи-

тельно изменяется. Верхние слои пены содержат меньшее количество частиц

пустой породы, чем нижние, так как они выпадают из пены как менее прочно

прикрепленные к пузырькам и увлекаемые стекающими потоками воды.

Поэтому верхние слои пенного слоя содержат наиболее чистый концентрат.

Если снимать только верхнюю часть пены, то содержание флотируемого ми-

нерала в концентрате будет максимальным.

Флотационная пена должна удерживать всплывшие с пузырьками ча-

стицы флотируемых минералов. Опытами установлено, что значительная

часть сфлотированного материала (около половины) выпадает из пены обрат-

но в пульпу, в результате чего резко замедляется флотация и снижается из-

влечение. В пене должно происходить дополнительное обогащение концен-

трата вследствие избирательного выпадения частиц пустой породы. Пена не

должна слишком быстро разрушаться и не должна быть слишком устойчивой.

Недостаточная устойчивость пены приводит к снижению извлечения ценных

минералов в концентрат вследствие разрушения пены прямо в камере, так как

пеногон не успевает сбросить ее в желоб. Чрезмерная устойчивость пены за-

трудняет транспортировку, снижает селективность перечистных операций,

ухудшает процесс сгущения, приводит к механическим потерям со сливом

сгустителей. Оптимальные свойства пены создаются правильным подбором

вспенивателя и его расхода, что достигается путем постановки опытов с при-

менением различных расходов различных вспенивателей. Такие опыты сум-

марно оценивают все свойства пенообразователя.

Для изучения свойств пенообразователя (изменение объема и устойчи-

вости пены) применяют два метода: статический и динамический.

С т а т и ч е с к и й м е т о д заключается в наблюдении за скоростью

разрушения пены в заданных условиях. Для этой цели в лабораторной флота-

ционной машине или в стакане с мешалкой создают пену и наблюдают время

ее разрушения.

Д и н а м и ч е с к и й м е т о д заключается в измерении объема и вре-

мени существования пены. Сильные пенообразователи создают устойчивую и

обильную пену и применяются при флотации крупных частиц, а слабые при

селективной флотации.

Оборудование и материалы

Установка динамического метода изучения свойств пены,пенообразова-

тели,мерные цылиндры,приемники для продуктов обогащения,

секундомер,флотационная машина механического типа с объемом камеры 75

см

Методика проведения опытов

1.Устойчивость пены определить динамическим методом для пенооб-

разователей, выданных преподавателем.

2.Взаимосвязь устойчивости пены с показателями флотации устанавить

путем проведения флотационных опытов во флотомашине механического

типа при постоянной концентрации собирателя и значения рН.

3.Определение устойчивости пены осуществить на установке (рис. 8.3),

которая состоит из стеклянной трубки 1, соединенной резиновым кольцом 11

с фильтром 2. Фильтр вставлен в пробку, закрывающую колбу 3. В колбу 3 по

резиновой трубке 4 поступает воздух из бутыли 5, вытесняемый водой, посту-

пающей из напорной бутыли 7 по резиновой трубке 8. В напорную бутыль

вода поступает по резиновому шлангу из водопровода, избыток воды сливает-

ся в раковину по трубке 6. Трубка 4 состоит из двух частей, соединенных

тройником 9 с манометром 10. Все соединения должны быть плотными, что

достигается с помощью вакуумной замазки.

Опыт провести следующим образом: открыть водопроводный кран так,

чтобы во время опыта был перелив воды из напорной бутыли в раковину, за-

тем открыть зажим на трубке 8 и вода из напорной бутыли начинает посту-

пать в бутыль 5, вытесняя из нее воздух в колбу 3. Когда давление в колбе 3

станет достаточным, взять 5мл заранее приготовленного раствора пенооб-

разователя определенной концентрации и влить в трубку1. Когда давление

воздуха в колбе, отмечаемое манометром, поднимется до необходимой при

данной пористости фильтра величины, воздух начинает проходить через

фильтр и через раствор, и в трубке 1 начинается пенообразование. Слой пены

начинает подниматься и достигает определенной высоты, которая затем оста-

ется постоянной. Отметить высоту столба пены, давление по манометру и

расход воздуха в литрах в минуту. Расход воздуха определить по расходу

воды. Для этого налив пенообразователь в трубку 1, пустить секундомер, ко-

торый останавливают в конце опыта, и измерить объем воды в бутыли 5. За-

тем открыть пробку и вылить воду из бутыли 5 в мерный цилиндр. Зная

объем воды Q (в литрах), поступающей в бутыль 5 за время t (в минутах), рав-

ное количеству воздуха, прошедшего через трубку 1, определить расход воз-

духа V (л/мин):

V = ------ , л/мин (8.3)

В опытах при сравнении отдельных пенообразователей расход воздуха

должен быть одинаковым.

Когда уровень пены достигает постоянного значения, трубку 4 разъ-

единяют, одновременно пустить секундомер и наблюдать за разрушением

пены. Когда вся пена разрушится и появится поверхность чистой воды, снова

засечь время секундомером и определить устойчивость пены или продолжи-

тельность жизни пены в секундах. Опыт повторить с различными концентра-

циями пенообразователей, которые подлежат сравнению. Результаты опытов

записать в таблицу 8.1.

4.Флотационные опыты провести на чистых минералах в одной после-

довательности:

поочередно перемешать минерал с реагентами (без подачи воздуха) при

заполнении камеры пульпой на 1/3 ее объема;

открыть воздух;

долить камеру водой с рН, при котором вести флотацию, до сливного

порога;

включить пеносъемник и вести флотацию до истощения пены;

во время флотации уровень пульпы в камере поддерживать постоянным

путем подачи воды с рН, при котором ведут флотацию;

выключить флотомашину и пеносъемник, закрыть воздух;

разгрузить материал из камеры в приемник;

продукты опыта маркировать и поставить сушить;

камеру и пеносъемник обмыть и приступить к проведению следующего

опыта.

Результаты занести в табл. 8.2.

Таблица 8.1

Результаты опытов

Пенооб-

разова-

тель

Концен-

трация, мг/л

Избы-

точное давле-

ние, мм вод-

ного столба

Расход воз-

духа,

л/мин

Характеристика пены

максим.

высота

слоя пены,

мм

время об-

разо

вания,

сек

время раз-

рушения,

сек

Рис. 8.3. Прибор для определения устойчивости пены:

1 – стеклянная трубка; 2 – фильтр; 3 – колба; 4 – резиновая трубка; 5 – бутыль;

6 – трубка; 7 – напорная бутыль; 8 – резиновая трубка; 9 – тройник; 10 – манометр;

11 – резиновое кольцо; 10 – стеклянная трубка; 13 – зажим; 14 – пробка

Таблица 8.2

Результаты опытов

Продукт

Выход,

Извлечение, %

Концентрация

пенообразова-

теля, мг/л

Постоянные

условия

опытов

г %

Пенный

Камерный

Исходный ма-

териал

Меры безопасности

1. Работать в халате.

2. При работе флотомашины нельзя снимать ограждение привода им-

пеллера.

3. При включенном электродвигателе нельзя изменять число оборотов

импеллера.

4. При обрыве ремня клиноременной передачи привода импеллера

необходимо выключить двигатель, а затем проводить работу по сшивке ремня

или его замене.

5. Соблюдать все правила работы с реагентами (см. работы 1 и 3).

Оформление работы

1. Дать краткое описание хода работы, рассчитать в каждом опыте для

всех продуктов выход и извлечение металла.

2. Привести полученные результаты в виде таблицы.

3. Сопоставить результаты опытов по флотации с измерениями

устойчивости и объема пены.

4. Сделать выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. С какой целью используются пенообразователи?

2. Какие пенообразователи лучше применять при флотации крупных,

мелких частиц и в цикле селекции?

3. Чем объясняется экстремальный характер зависимости устойчивости

пены от концентрации пенообразователя?

4. Как снизить объем и устойчивость пены?

5. Как определить оптимальный расход пенообразователя?

6. Какими свойствами должна обладать хорошая пена?

Литература

1.Абрамов А.А. Переработка, обогащение и комплексное

использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и

аппараты [Текст]: Т.1. Учебник для вузов/А.А. Абрамов. М.: МГГУ,

2004.С.322−332.

2. Абрамов А.А. Переработка, обогащение и комплексное

использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и

аппараты [Текст]: Т.1. Учебник для вузов/А.А. Абрамов. М.: МГГУ, 2001.С.

339−349.

3. Абрамов А.А. Переработка,обогащение и комплексное

использование твердых полезных ископаемых.Технология обогащения

полезных ископаемыхМГГУ [Текст]: Т. 2.Учебник для ВУЗов /А.А. Абрамов.

М.: МГГУ, 2004.С.114 −150.

4. Абрамов А.А. Технология переработки и обогащения руд цветных

металлов [Текст]: Книга 2 Т. 3 Учебное пособие для ВУЗов / А.А. Абрамов.

М.: МГТУ, 2005.С.100−122.

Лабораторная работа 9

ФЛОТАЦИЯ СУЛЬФИДНОЙ Cu-Pb-Zn РУДЫ

Ц е л ь р а б о т ы: изучить технологию флотации Cu-Pb-Zn

сульфидной руды и провести флотацию.

Теоретическое введение

Сульфидные руды являются одним из главных объектов флотационного

обогащения.

Ввиду высокой природной флотируемости сульфидных минералов, их

эффективной флотации с применением сульфгидрильных собирателей

сульфидные руды представляют наиболее благоприятный для флотационного

процесса вид минерального сырья.

Вместе с тем, проблема флотации сульфидных руд осложняется рядом

особенностей.

Почти каждый из минералов должен быть выделен в отдельный

концентрат. В то время как перевод любого из сульфидов в пенный

флотационный продукт осуществляется достаточно просто, разделение

сульфидов друг от друга является во многих случаях сложной задачей.

Наиболее эффективными собирателями для флотации сульфидов

являются сульфгидрильные реагенты и особенно ксантогенаты. Они

обеспечивают отделение сульфидов от несульфидных минералов и минералов

пустой породы, представленных силикатами и окислами, а также

соединениями с щелочно-земельными катионами, но не проявляют

избирательности по отношению к каким-либо отдельным сульфидам.

Поэтому при флотации сульфидных руд широко применяются разнообразные

реагенты – регуляторы подавляющего и активирующего действия, а также

регуляторы среды, что обеспечивает разделение сульфидов разных

минералов.

Особенностью сульфидных руд, оказывающей значительное

воздействие на их флотацию, является сильное влияние кислорода на

поверхность сульфидов, их взаимодействие с собирателями и регуляторами и

их последующее флотационное поведение.

Если незначительное окисление сульфидов необходимо для их

успешной флотации, то наиболее или менее значительное окисление

вызывает осложнения в технологии и снижает эффективность флотации.

Тонкая вкрапленность и прорастание минералов сульфидных руд

обуславливает применение довольно сложных схем.

Учитывая высокие и близкие флотационные свойства сульфидных

минералов меди, свинца и цинка и их резкие отличия в этом отношении от

породообразующих минералов, для медно-свинцово-цинковых руд наиболее

часто применяют коллективно-селективную схему флотации.

В зависимости от особенностей руды может использоваться схема

прямой селективной или частично коллективной флотации.

Свинцово-цинковые и медно-свинцово-цинковые руды. При флотации

данных руд приходится решать задачи селекции галенита и сфалерита, а

также галенита и медных сульфидов. Во многих случаях (когда в руде

содержится медь) необходимо еще и выделение медного концентрата, причем

наиболее рациональным методом, здесь обычно является первоначальное

объединение галенита и медных сульфидов в общем концентрате, который

затем подвергается селекции. Если содержание меди в руде невелико и

выделять её в отдельный концентрат (по условиям металлургического

передела) невыгодно, целесообразно имеющуюся в руде медь выводить в

свинцовый концентрат. То же следует сказать и о пирите, который при

небольших его количествах обычно переводят в свинцовый концентрат,

особенно если с пиритом ассоциированы благородные металлы. При наличии

в руде свободного золота, оно обычно выделяется на аппаратах

гравитационного обогащения (отсадочные машины, шлюзы, ловушки). Кроме

сульфидов в рассматриваемых рудах иногда присутствует значительное

количество барита, который выделяют флотацией из хвостов сульфидной

флотации с применением оксигидрильных собирателей. Схемы флотации

могут быть схемами коллективной флотации с последующей селекцией

коллективных (свинцово-цинковых или свинцово-медно-цинковых)

концентратов или схемами последовательного выделения сульфидов в

мономинеральные концентраты. Могут быть и промежуточные варианты.

Все, что говорилось о стадиальной флотации ранее, применимо и к данным

рудам.

Ввиду высокой флотируемости PbS и, как правило, его более низкого

содержания в рудах, чем ZnS, обычно при прямой селективной флотации

сначала флотируют PbS при депрессированной ZnS. Затем введением

реагентов активаторов восстанавливают флотируемость цинковой обманки и

ведут цинковую флотацию.

К числу наиболее важных методов селективной флотации свинцово-

цинковых руд можно отнести:

1. М е т о д Ш е р и д а н а – Г р и з в о л д а, основанный на

применении для депрессии цинковой обманки цианида (или цианида и

цинкового купороса) в щелочной среде, активации ZnS медными солями

(после свинцовой флотации) и проведении цинковой флотации. Этот метод

наиболее универсален и распространен в практике. Для флотации как PbS, так

и ZnS применяют сульфгидрильные собиратели (особенно ксантогенаты или

их сочетания). Для свинцовой флотации, как правило, используют более

слабые, а для цинковой – более сильные собиратели (или более высокие

расходы реагента). Для получения кондиционных по железу цинковых

концентратов цинковую флотацию обычно ведут в известково-щелочной

среде (вводя известь как в основную, так и в перечистные операции). В

свинцовом цикле ввиду депрессирующего действия извести на галенит она

менее предпочтительна, чем сода для создания щелочной среды.

Недостатком метода Шеридана-Гризволда является возможность

заметных потерь золота растворением его в цианиде. Поэтому золото

стараются извлечь в циклах измельчения. Для улавливания растворенного

золота иногда применяют активированный древесный уголь, поглощающий

золото из раствора и флотирующийся в свинцовый концентрат. Другим

недостатком метода являются неблагоприятные условия перехода медных

сульфидов (особенно халькопирита) и пирита в свинцовый концентрат, так

как эти минералы депрессируются цианидом. Имеет значение и токсичность

цианида, хотя расход его невелик (0,04−0,2 кг/т). Расход цинкового купороса

обычно составляет 0,12−0,5 кг/т, медного купороса – 0,4−0,8 кг/т,

ксантогената – 20−40 г/т в свинцовом цикле и 50–60 г/т в цинковом. Расход

извести 1−4 кг/т, пенообразователя – до 100 г/т и выше. Кроме ксантогенатов

применяют также аэрофлоты, вместо цианида – технический продукт

цианплав, содержащий около 50% цианида.

Несмотря на указанные недостатки, метод Шериада–Гризволда широко

используется, обеспечивая высокую селекцию. Например,на фабриках

«Алмалыкская», «Тетюхинская», «Буггеру», «Мамели», «Миргалимсайская»,

«Монт Агриксо» и другие [5]. В редких случаях вместо цианида с цинковым

купоросом можно применять для депрессии один цинковый купорос (когда в

руде содержится малоактивная цинковая обманка).

2. М е т о д Г е л л ь с т р а н д а (применение сернистого натрия для

депрессии цинкового сульфида). Этот метод дает хорошие результаты далеко

не всегда и иногда вызывает частичный переход PbS в хвосты свинцовой

флотации. В.А. Малиновский и Г.А. Фридман предложили метод коллоидных

поглотителей (свежеосажденная коллоидная взвесь гидроокиси цинка и

сернистого цинка, поглощающих из пульпы ионы меди).

3. М е т о д П а л л а н ч а, основанный на применении для депрессии

цинковой обманки сульфита натрия Na

, гипосульфита Na

или (по

патенту Бредфорда) сернистого газа SO

(во всех случаях совместно с

цинковым купоросом). Этот метод длительное время с успехом применялся

на Салаирской обогатительной фабрике (расход гипосульфита 0,4, цинкового

купороса − 0,5 и медного купороса − 0,2 кг/т). Здесь (как и при методе

Гелльстранда) после депрессии ZnS и флотации галенита активируют

медными солями ZnS и ведут цинковую флотацию. По методу Палланча

золото не растворяется и создаются более благоприятные условия для

перехода меди и части пирита в свинцовый концентрат, однако метод не

такого широкого применения, как метод Шеридана, так как далеко не для

всех руд обеспечивает высокие показатели селекции ZnS и PbS.

В тех случаях, когда осуществляется коллективная свинцово-цинковая

флотация с последующей селекцией коллективного концентрата, могут быть

применены два принципиально различных метода:

4. М е т о д с е л е к ц и и к о л л е к т и в н о г о к о н ц е н т р а т а с

п р и м е н е н и е м р е а г е н т о в, селективно депрессирующих один из

сульфидов (ZnS или PbS). При депрессии цинка цианидом метод практически

не отличается от описанного выше метода Шеридана-Гризволда, но его

осуществление затруднено наличием собирателя, аккумулированного

галенитом и сфалеритом. Ввиду этого коллективную флотацию ведут при

относительно малых расходах собирателя, что иногда приводит к потерям

металла в хвостах. Для вывода избытка собирателя применяют сгущение и

фильтрацию коллективного концентрата или активированный уголь,

поглощающий собиратель. Все эти приемы, однако, не всегда эффективны и

экономичны.

5. С е л е к т и в н о е р а з д е л е н и е к о л л е к т и в н о г о к о н

ц е н т р а т а п о м е т о д у А. С. К о н е в а и Л. Б. Д е б р и в н о й

основано на обработке коллективного концентрата раствором сернистого

натрия, который десорбирует с поверхности сульфидов собиратель,

переходящий в жидкую фазу пульпы, откуда он может быть выведен из

процесса вместе с десорбентом фильтрацией (или декантацией и сгущением).

Таким методом можно десорбировать собиратели практически любого класса.

Преимуществом метода является возможность проведения коллетивной

флотации с высоким расходом собирателя, гарантирующим минимальные

потери в хвостах. Необходимость сгущения, промывки и других

дополнительных операций и возможность повторного закрепления

собирателя на сульфидах при понижении его концентрации в процессе

промывки являются недостатками метода. После десорбции коллективный

концентрат подвергают селекции одним из известных методов.

Селекция свинцово–медных концентратов является операцией, часто

встречающейся при флотации полиметаллических руд, содержащих кроме

свинца и цинка некоторое количество медных минералов. Наиболее часто

применяется один из следующих методов селекции свинцово–медных

концентратов:

а) д е п р е с с и я м е д н ы х с у л ь ф и д о в ц и а н и д о м и ф л о

т а ц и я г а л е н и т а (камерный продукт является концентратом). Этот

метод, согласно М.М. Полякову, является наиболее надежным, особенно

когда совместно с цианидом применяют сульфит натрия.

При высоком содержании меди, представленной к тому же вторичными

сульфидами, может быть применен метод, рекомендованный Ю.И.

Еропкиным, основанный на введении в медно-свинцовый концентрат

цианида и цинкового купороса в соотношении, отвечающих образованию

Zn(CN)

(при рН=9,5–10,5, образованном содой), активно депрессирующего

вторичные сульфиды меди. Считается, что данный метод является наиболее

эффективным при подавлении вторичных сульфидов меди;

б) д е п р е с с и я г а л е н и т а х р о м п и к о м и ф л о т а

ц и я м е д н ы х с у л ь ф и д о в. Этот метод осуществим при

сравнительно небольших расходах хромпика, но эффективен лишь тогда,

когда медь представлена первичными сульфидами. Перед применением этих

методов можно также использовать десорбцию собирателей сернистым

натрием. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки.

Цианидный метод имеет все достоинства и недостатки, присущие методу

Шеридана. Хромпиковый метод свободен от многих недостатков цианидного

метода, но возможная область его применения уже.

Вообще при преобладании медных минералов их выгодно

депрессировать, а флотировать свинец. При преобладании свинца больше

преимуществ на стороне хромпикового метода.

Весьма прогрессивным является метод А.С. Конева и К.Г. Бакинова,

основанный на эффектной депресии галенита (в том числе и активированного

медью и не депрессируемого хромпиком) сочетанием железного купороса и

ионов SO

−

. Халькопирит при этом флотируется полностью.

Оборудование и материалы

Флотомашина 240ФЛ, Сu-Pb-Zn руда,реагенты,бюретки, приемники

для продуктов обогащения.

Методика проведения опытов

1. Каждая бригада ведет работу на своей руде и реагентном режиме,

выданном преподавателем.

2. Каждый опыт проводить в порядке, описанном в работе 4 и согласно

схеме флотации руды.

3. Продукты опыта маркировать и поставить сушить, затем разделать и

сдают на химический анализ.

Меры безопасности

1. Необходимо соблюдать все правила работы с реагентами и

флотомашинами (см. работу 1 и 3).

Оформление работы

1. Дать краткое описание работы и схемы флотации руды с указанием

точек подачи и расхода реагентов.