Распределение операций флотации по камерам флотационных машин.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 28Следующая ⇒

Очень редко в практике флотации удается получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты в одну операцию. По своему назначению различают операции флотации: основную; контрольную; перечистную .

Основная флотация – первая операция флотации, в результате которой получают черновой концентрат и хвосты. Контрольная флотация – операция флотации хвостов, полученных в основной флотации с целью дополнительного извлечения полезного минерала из них. Перечистная флотация (перечистка) – операция повторной флотации черновых концентратов для повышения их качества.

Рисунок 2.3 - Распределение операций флотации во флотационной машине

В зависимости от последовательности выделения ценных компонентов бывают схемы: коллективно-селективной флотации; селективной флотации. При коллективной флотации флотируются все ценные компоненты, обладающие одинаковой флотируемостью. При селективной флотации ценные компоненты выделяются последовательно в самостоятельный концентрат. Распределение операций флотации по камерам флотационных машин показано на рисунке 2.3.

Классификация и назначение флотационных реагентов

Химические вещества, вводимые во флотационную пульпу для управления флотационным процессом, обеспечения высокой избирательности флотации различных минералов, повышения прочности воздушных пузырьков и стабилизации процесса флотации, называются флотационными реагентами. Путем подбора специальных реагентов можно искусственно изменить поверхностные свойства минералов, а именно их смачиваемость. По своему назначению флотационные реагенты делятся на пять основных групп: собиратели (коллекторы); пенообразователи; депрессоры (подавители); активаторы; регуляторы среды.

Собиратели. Собиратели – это органические вещества, избирательно концентрирующиеся на поверхности извлекаемых минеральных частиц, гидрофобизирующие их поверхность и способствующие прилипанию их к воздушным пузырькам. Большинство реагентов-собирателей - это аполярные и гетерополярные (т.е. содержащие полярную и аполярную группы) поверхностно-активные органические вещества, способные закрепиться на поверхности извлекаемых минералов и резко увеличить их флотируемость. Аполярные вещества химически малоактивны, плохо растворяются в воде и не смачиваются ею, обладают незначительной поверхностной энергией и не распадаются в воде на ионы. К ним относятся минеральные масла, жиры и другие органические соединения. Вещества, в состав которых одновременно входят полярная группа и аполярная углеводородная цепь, называются гетерополярными.

Рисунок 2.4 - Строение гетерополярной молекулы

В пульпе молекулы собирателя строго ориентируются своей полярной группой к минералу, аполярным (гидрофобным) радикалом - в водную фазу. При растворении гетерополярного соединения в воде его молекулы стремятся к границе раздела фаз, где концентрация их больше, чем в объеме раствора. Гетерополярные молекулы ориентируются на границе раздела жидкость-газ так, что полярные группы их направлены в воду, аполярные углеводородные радикалы – в газовую фазу. Это объясняется тем, что аполярная группа почти не имеет сродства с водой и выталкивается в газовую фазу. Молекулы ПАВ за счет полярной группы, наоборот, имеют сродство к более полярной фазе – воде.

По типу гидрофильных групп поверхностно - активные вещества принято делить на ионогенные и неионогенные. Ионогенные вещества диссоциируют в воде на ионы, одни из которых обладают адсорбционной активностью, другие – адсорбционно неактивны. Если адсорбционно-активными являются анионы, то такие ПАВ называются анионными или анионо-активными, в противоположном случае – катионными или катионо-активными. Если анионные ПАВ - это органические кислоты и соли, то катионные – основания, обычно амины различной степени замещения и их соли.

Наиболее широкое применение получили ионогенные анионные собиратели, являющиеся органическими производными угольной, фосфорной, серной и соответствующих им тиокислот, а также алкилгидраксамовые кислоты и их соли. В зависимости от состава солидофильной группы (–СОО-) анионные реагенты подразделяются на сульфгидрильные (на основе двухвалентной серы) и оксигидрильные (на основе органических кислот и сульфокислот). Из собирателей сульфгидрильного типа наиболее широко применяются ксантогенаты и дитиофосфаты (аэрофлоты).

Группа ксантогенатов (соли ксантогеновой кислоты) имеют общую формулу:

где R – углеводородный радикал (аполярная группа) -OCSS – полярная группа.

Примеры: C₂H₅OCSSK – этиловый ксантогенат калия, C₃H₇OCSSK – пропиловый ксантогенат калия, C₄H₉OCSSK – бутиловый ксантогенат калия и др. Область применения: флотация сульфидных минералов меди, свинца, цинка, сурьмы, молибдена и самородных металлов (золото, серебро, платина) .

Группа дитиофосфатов (аэрофлоты), являющиеся солями дитиофосфатных кислот, имеют общую формулу:

Пример: бутиловый аэрофлот

Область применения: при флотации сульфидных цинковых и медных минералов с минимальным содержанием пирита.

Оксигидрильные собиратели разделяются на две группы: карбоксильные (органические кислоты жирного ряда) и сульфоксильные (мыла). Общая формула карбоксильных собирателей:

R-COOH

Мыла жирных кислот, общая формула:

R-COOMe

Примеры: - олеиновая кислота С₁₇Н₃₃СООН, олеат натрия C₁₇H₃₃COONa, пальмитиновая кислота C₁₅H₃₁COOH, стеариновая кислота C₁₇H₃₅COOH.

Используются также нафтеновые кислоты, мылонафты, таловое масло, синтетические жирные кислоты. Область применения: высокоэффективные собиратели для флотации несульфидных минералов (фосфатных, кальциевых и др.) или апатит-, шеелит-, флюорит-содержащих руд.

Алкилгидроксамовые кислоты и их соли, известны, как реагент ИМ-50. Общая формула: R-C(=O)N(R )-OM, где R представляет собой линейный или разветвленный C₂-C₁₈алкил, R представляет собой Н и М представляет собой водород и неионное поверхностно-активное вещество

Область применения: используются при флотации титана, ниобия, тантала, олова.

Собиратели, являющиеся производными серной кислоты, представлены алкилсульфатами и алкилсульфонатами, в состав аниона которых входят группы сульфокислоты.

Общая формула

Катионные собиратели - это реагенты, в которых гидрофобизирующим ионом является катион (положительно заряженный ион), применяются реже анионных. Они называются аминами, так как являются производными аммиака или аммония. Общая формула: R-NH₂ Область применения – применяются при флотации силикатных минералов: кварца, полевого шпата, слюд, литиевых и бериллиевых руд.

Неионогенные (аполярные) собиратели, не диссоциирующие на ионы. К ним относятся: керосин, трансформаторное, машинное и нефтяные масла, смолы, продукты перегонки угля, торфа. Применяются обычно в сочетании с другими собирателями – жирнокислотными или ксантогенатами. Флотируют минералы с хорошей природной гидрофобностью: молибденит, уголь, серу, графит, алмазы, а также карбонаты, окислы, сульфиды.

Пенообразователи. Гетерополярные ПАВ вещества, слаборастворимые в воде, способные адсорбироваться на границе вода-воздух таким образом, что аполярная группа направлена в воздух, а полярная в воду. Такая адсорбция препятствует коалесценции, т.е. слипанию воздушных пузырьков и позволяет сохранить их длительное время в дисперсном состоянии. Например: Пузырьки d=0,8 мм при диспергировании 1 м³ воздуха могут сфлотировать приблизительно 840 кг галенита крупностью 30 мкм. Примеры вспенивателей: спирты (ОПСБ – окись пропилена спирт бутиловый; ОПСМ – окись пропилена спирт метиловый); фенолы; крезол; терпениол (C₁₀H₁₇OH); сосновое, пихтовое, эвкалиптовое масла; тяжелые пиридиновые основания. Наиболее эффективными являются соединения, имеющие в своем составе одну из полярных групп: гидроксил -OH; карбоксил -COOH; карбонил =C-O; аминогруппа -NH₂; сульфо-группа SO₂O. Радикал R должен иметь не менее 6 атомов углерода.

Депрессоры. Реагенты, предотвращающие закрепление собирателей, повышающие гидрофильность поверхности минералов называют депрессорами. Депрессоры должны действовать избирательно, т. е ухудшать флотационные свойства лишь тех минералов, которые не должны флотироваться в данном технологическом процессе. Механизм депрессирующего действия реагентов реализуется несколькими способами:

- за счет образования на поверхности минерала трудно растворимой гидрофильной пленки;

- благодаря вытеснению с поверхности минерала собирателя, адсорбированного ранее;

- связывающим действием активатора и собирателя, которые уже не будут выполнять свои функции.

Широко применяемые депрессоры:

-вещества органической природы: крахмал, желатин, декстрин, клей, КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза);

- неорганические вещества: известь, цианиды, кремнефтористый натрий Na₂SiF₆, хромат и бихромат калия, тиосульфат Na₂S₂O₃ (увеличение гидрофильности цинка, меди, пирита), силикат натрия Na₂SiO₃ (жидкое стекло).

Активаторы. Реагенты-активаторы образуют пленки на минералах, легко адсорбирующие собиратель или способствующие более прочному закреплению собирателя. Примеры: Ксантогенаты не способны взаимодействовать с окисленными минералами (ZnCO₃ – смитсонит, PbCO₃ – церуссит), поэтому с целью их сульфидизации применяются активатор сернистый натрий Na₂S. В результате на минерале образуется пленка сульфида металла, на которой хорошо закрепляется ксантогенат :

PbCO₃ + Na₂S =>PbS + Na₂CO₃

Рисунок 2.5 - Активация PbCO₃

Активация может произойти, наоборот, за счет растворения гидрофильных пленок. Примеры: Поверхность пирита (FeS₂) покрыта вторичной гидрофильной пленкой Fe(OH)₂. При действии на минерал кислотой пленка растворяется и свежая новая поверхность минерала эффективно взаимодействует с собирателем.

Рисунок 2.6 - Активация FeS₂ с удалением Fe(OH)₂

Реагенты активаторы: - медный купорос CuSO₄ и др. соли тяжелых металлов (Pb, Fe); - сернистый натрий Na₂S; - кислоты и щелочи (H₂SO₄, HF).

Регуляторы среды. Регуляторы среды применяются для изменения щелочности среды, в которой происходит флотация минералов. Флотация любого минерала происходит при определенном значении рН и для получения технологических показателей необходимо строго поддерживать заданное значение концентрации ионов водорода.

pH = - lg [H⁺];

K= [H⁺][OH^-]/[H₂O]

При изменении величины рН изменяются свойства и растворимость не только флотационных реагентов, но и самих минералов. В качестве регуляторов применяются: кислоты (H₂SO₄), щелочи (известь, NaOH), кальцинированная сода (Na₂CO₃) – в результате гидролиза Na₂CO₃ ее растворы приобретают щелочной характер, но рН не превышает 11 (обычно ее применяют для создания рН=7–10).

Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 385; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!