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

Подождите немного. Документ загружается.

4.1.3. Пневмомеханические флотационные машины

Пневмомеханические флотационные машины – это машины, в камере

которых аэрацию и перемешивание пульпы осуществляет аэратор, питаемый

с жатым воздухом от внешнего источника. Машины изготавливаются с каме-

рами объемом от 1 до 100 м

. Пневмомеханические флотационные машины

изображены на рисунках 4.3. – 4.6.

Рис.4.3. Пневмомеханическая

флотационная машина с

пальцевым аэратором:

1 – камера;

2 – импеллер, по окружности

которого стержни;

3 – полый вал

Рис. 4.4. Флотационная маши-

на Денвер ДР:

1 – импеллер;

2 – статор;

3 – труба для рециркуляции;

4 – камера;

5 – воздушная труба

111

Рис.4.5. Пневмомеханиче-

ская машина с коническим

аэратором:

1 – камера;

2 – конический аэратор;

3 – полый вал

Рис.4.6. Пневмомеханическая

флотационная машина Мини-

мет:

1 – полый вал;

2 – стержни;

3 – диски;

4 – отверстия для циркуляции;

5 – отверстия для воздуха

Как было указано выше, крупность воздушных пузырьков измеряется в

широких пределах и зависит от типа машины. Самые крупные пузырьки (диа-

метром 2.5–4 мм) дают пневмомеханические машины.

Лекция 17

План лекции:

1. Пневматические флотационные машины [1 с.571-574, 2 с.325-327, 3

с.216-221]

2. Расчет флотационных машин [1 с.589-593, 2 с.338-340, 3 с.326-327]

3. Основные факторы, влияющие на эффективность работы флотацион-

ных машин и области их применения [1 с.577-585, 2 с.329-336]

4. Перспективы и направления дальнейшего развития флотационного

обогащения полезных ископаемых [1 с.629-632, 2 с.358-360]

112

4.1.4. Пневматические флотационные машины

Пневматические флотационные машины – это машины, в которых аэра-

ция и перемешивание пульпы осуществляется сжатым воздухом, подаваемым

от внешнего источника. Пневматические флотационные машины изображены

на рисунке 4.7.

Рис.4.7. Пневматические флотационные машины: а – колонная; б – ФП-40:

1- корпус; 2 – питание; 3 – жолоб для пенного продукта;

4 – аэратор; 5 – вспомогательный аэратор;

6 – разгрузочное устройство хвостов; 7 – брызгала.

Достоинства этих машин:

– меньше турбулентность;

113

– больше частота столкновения частиц с пузырьками;

– выпадение механически захваченных частиц породы в пульпу.

К группе флотационных машин с изменяемым давлением относятся ва-

куумные и компрессионные флотационные машины.

В вакуумных флотационных машинах пульпа, предварительно обрабо-

танная реагентами и насыщенная воздухом, поступает в вакуумную камеру, в

которой (вследствие снижения давления над пульпой) на поверхности гидро-

фобных частиц выделяются пузырьки растворенного воздуха, приводя к их

флотации. Гидрофильные частицы осаждаются на дно камеры и разгружают-

ся в сборник хвостов. Вакуумная флотация применяется в основном для раз-

деления тонких шламов.

В компрессионных машинах флотация осуществляется в результате вы-

деления очень мелких пузырьков при снижении давления над пульпой. Перед

подачей в машину пульпа насыщается сжатым воздухом при избыточном дав-

лении (3–4) 10

Па, а затем подается в ванну машин, в которой при падении

давления над пульпой до атмосферного растворенные газы выделяются в

виде микропузырьков непосредственно на поверхности частиц. Компрессион-

ные машины широко применяют для флотационной очистки сточных вод

промышленных предприятий.

В электрофлотационных машинах (рис. 4.8.) аэрация пульпы осуще-

ствляется за счет электролиза воды. При электролизе выделяются очень мел-

кие пузырьки (0,05 – 0,2 мм) водорода и кислорода, обеспечивающие эффек-

тивную флотацию тонких взвесей и хлопьев. Применение электрофлотацион-

ных машин является эффективным для ионной флотации и очистки сточных

вод. Затраты электроэнергии составляют 0,3 – 0,4 кВт∙ч/м

очищаемой жидко-

сти.

Рис.4.8. Электрическая флотационная ма-

шина:

1 – выпрямитель; 2– электроды;

3 – труба для исходного питания;

4 – пеносъемник;

5 – патрубок для отвода очищенной воды

114

4.1.5. Расчет флотационных машин

Производительность машины, в основном, функция времени флотации,

которая определяется экспериментальным путем.

Отсюда выбор машины (механические и пневмомеъханические) при

производительности по твердому Q т/сут, отношение Ж:Т=R и плотности – δ,

заключается в определении необходимого объема машин, обеспечивающего

продолжительность флотации.

Минутный объем руды:

6024

⋅⋅

, м

Минутный объем воды:

6024

⋅

Необходимый объем машины:

( )

tVVV

где t время флотации,мин.

V – объем пульпы:













RQV

, м

/сут

Необходимое число камер:

⋅⋅

⋅

1440

Для механических k=0,65 – 0.75.

Для пневматических рассчитывается длина флотомашины:

115

1440

⋅⋅

⋅

где S – площадь поперечного сечения флотомашины.

Минутный дебит для механических машин в пределах 1,2 – 2, для пнев-

момеханических машин 2 – 3 геометрического объема камеры.

Для аэролифтных 5 – 8 м

/мин.

4.1.6. Основные факторы, влияющие на эффективность работы

флотационных машин

на эффективность работы флотационных машин оказывает влияние:

– аэрированность пульпы(зависит от типа машины);

– дисперсность воздушных пузырьков (зависит от типа машины и типов

вспенивателя);

– равномерность распределения пузырьков (зависит от типа машины);

– плотность пульпы;

– крупность флотируемого материала;

– скорость потока пульпы;

– интенсивность съема пены.

4.2. ПЕРСПЕКТИВЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ

ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Основные направления развития процесса флотации:

1. Расширение фундаментальных прикладных исследований по техно-

лого-минералогической оценке природных и техногенных месторождений.

2. Расширение исследований по разработке теории флотации.

3. Создание и внедрение нового оборудования.

4. Разработка теории и технологии формирования отходов горнометал-

лургического производства техногенных месторождений, новых методов кон-

диционирования водной и газообразовой фаз.

5. Развитие теории и технологии флотации (развитие теории окисления

сульфидных минералов, кинетика флотации сульфидных минералов), созда-

ния новых процессов, аппаратов и реагентов направленного действия.

6. Развитие комбинированных технологий переработки различных ти-

пов руд, включающих помимо флотации кучное, сорбционное выщелачива-

ние, а так же пиро– и гидрометаллургические процессы.

116

7. Исследования по влиянию аэрации тонкоизмельченных минералов с

использованием воздуха, выделяемого из раствора.

8. Моделирование технологических процессов и оценка их результатов

для целей оптимизации с учетом нужд комплексного использования природ-

ного минерального сырья.

9. Развитие теории и создание большеобъемных высокоэффективных

колонных флотоаппаратов.

10. Создание экологического мониторинга флотационного процесса по

переработке минерального сырья.

11. Разработка комплексных технологий очистки сточных вод и техно-

генных растворов с использованием природных и модифицированных синте-

тических сорбентов, а так же интенсификация процессов очистки с примене-

нием коагулянтов и других реагентов.

12. Создание информационной базы данных по новым технологиям,

процессам, аппаратам и реагентам, обеспечивающим повышение техническо-

го уровня и эффективности, комплексной переработки минерального сырья.

Дальнейшее развитие флотационного процесса обусловлено возрастаю-

щими потребностями народного хозяйства в минеральном сырье, комплекс-

ности его использования, в то время как руды беднеют, а состав и строение их

усложняется (все больше появляется труднообогатительных руд).

Для получения высоких показателей обогащения, повышения комплекс-

ности использования сырья необходимо создание новых экологически без-

опасных технологий вскрытия и комплексной переработки труднообогати-

мых руд и техногенных месторождений, в том числе шламов, образующихся

при обогащении руд, углей, отходов тепловых электростанций и шлаков ме-

таллургических предприятий.

Большую роль может сыграть интенсификация флотационного процес-

са:

• Химическая обработка воды, пульпы, реагентов.

• Термическая обработка руды.

• Ультразвуковая обработка руды, пульпы.

Особое внимание будет уделено созданию новых реагентов (направлен-

ный синтез).

117

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

Лекция 1

1.Какова роль флотации в обогащения полезных ископаемых?

2. Чем обусловлено широкое применение флотационного процесса?

3.Какие основные этапы развития флотационного процесса?

4.Какие существуют способы флотации?

5. Какой вклад отечественных ученных и инженеров в развитие теории и

практики флотации?

6.Что представляет собой процесс пенной флотации?

6.Что представляет собой процесс пленочной флотации?

7.Что представляет собой процесс масляной флотации?

8.Что представляет собой процесс ионной флотации?

9.Что представляет собой процесс вакуумной флотации?

10.Что представляет собой процесс «флотация твердой стенкой»?

Лекция 2

1.Какое строение молекулы воды?

2.Что такое «гидратация»?

3. Что представляет собой «газовая фаза»?

4.Что понимается под структурой минералов?

5. Что понимается под изоморфизмом?

6.Что понимается под изоморфными веществами?

7. На какие группы делятся минералы по своим флотационным свойствам?

8.Какой бывает характер ненасыщенных связей на поверхности минерала?

9.Что означает понятие «гидрофильная» поверхность?

10.Что означает понятие «гидрофобная» поверхность?

Лекция 3

1.Что понимается под двойным электрическим слоем?

2. Что понимается под слоем Штерна?

3. Что понимается под слоем Гюи?

4. Что понимается под ξ- потенциалом?

5. Что понимается под термодинамическим (полным, электрохимическим)

потенциалом E?

6. Как замеряется ξ- потенциал?

7. Что дает представление о строении двойного электрического слоя?

8.Имеются ли в кристаллической решетке нарушения стехиометрического со-

става элементов?

9.Что означает преобладание электроотрицательных дефектов?

10. Что означает преобладание электроположительных дефектов?

118

Лекция 4

1.Что понимается под адсорбцией?

2.О чем говорит отрицательная адсорбция?

3.Где находится адсорбируемое вещество в случае положительной адсорб-

ции?

4. .Что понимается под краевым углом смачивания?

5.Каким углом характеризуется гидрофильная поверхность?

6. Каким углом характеризуется гидрофобная поверхность?

7. .Что понимается под гистерезисом смачивания?

8.Какое влияние оказывает на флотацию гистерезис смачивания?

9. Что понимается под показателем флотируемости?

10.Что понимается под энергией активации?

Лекция 5

1.Где больше вероятность возникновения пузырька в объеме пульпы или на

поверхности твердого?

2. Влияет ли величина краевого угла смачивания на вероятность возникнове-

ния пузырька на твердой поверхности?

3.Влияет ли собиратель на ли величину краевого угла смачивания?

4. Влияет ли депрессор на ли величину краевого угла смачивания?

5. Влияет ли регулятор рН пульпы на ли величину краевого угла смачивания?

6.Как влияет собиратель на вероятность возникновения пузырька на твердой

поверхности?

7. Как влияет депрессор на вероятность возникновения пузырька на твердой

поверхности?

8. Как влияет регулятор рН пульпы на вероятность возникновения пузырька

на твердой поверхности?

9.Какую роль играет при флотации маленький пузырёк, выделяющийся из

пульпы на твердой поверхности?

10.Какие известны типы моделей флотации?

Лекция 6

1.Что представляют из себя собиратели?

2 Что представляют из себя депрессоры?

3. Что представляют из себя активаторы?

4. Что представляют из себя пенообразователи?

5.Что представляют из себя регуляторы рН пульпы?

6.Какие бывают формы закрепления реагентов?

7. . Что понимается под физической адсорбцией?

8. . Что понимается под химической адсорбцией?

9. . Что понимается под обменной адсорбцией?

119

10. . Что понимается под активированной адсорбцией?

Лекция 7

1.Какие вещества являются собирателями?

2.На какие типы делятся собиратели?

3.Из каких частей состоит молекула ионогенного собирателя?

4.Какую роль играет солидофильная группа?

5. Какую роль играет углеводородный радикал?

6.Какие вы знаете сульфгидрильные собиратели?

7.Какие минералы флотируются ксантогенатом?

8.Какие расходы ксантогената?

9.При каком рН действие ксантогената наиболее эффективно?

10.Почему в кислой среде ксантогенат не используется?

Лекция 8

1.Какие реагенты относятся к оксигидрильным собирателям?

2.Какие реагенты являются заменителями олеиновой кислоты?

3.Какой механизм действия оксигидрильных собирателей?

4.При каком рН действие оксигидрильных собирателей наиболее эффектив-

но?

5.Что происходит с олеатом натрия в кислой среде?

6.Что образуется на поверхности кальцита после подачи в пульпу олеата на-

трия?

7.Какие расходы ТЖК?

8. Какие расходы КОС?

9.Какие расходы КОК?

10.Для флотации каких руд используется ИМ-50?

Лекция 9

1.Какие реагенты относятся к катионным собирателям?

2.Какие отличительные особенности катионных собирателей?

3.В какой форме закрепляется катионный собиратель на поверхности минера-

ла?

4.Какие могут быть причины адсорбции иона катионного собирателя на по-

верхности минерала?

5. Как меняется активность катионных собирателей с удлинением длины уг-

леводородных радикалов?

6.На какие группы можно разделить минералы

по флотируемости катионными собирателями?

7.Какой расход катионных собирателей и ПДК в сточных водах с числом ато-

мов углерода (С

7-9

8.Какие собиратели относятся к аполярным?

9.Для каких руд и минералов используются аполярные собиратели?

120