Введение. Основы теории минерализации воздушных пузырьков при флотации.
Введение. Исторические сведения о процессе флотации. Основы теории минерализации воздушных пузырьков при флотации. Взаимодействие в двухфазных системах. Свойства поверхности раздела фаз. Взаимодействие минерала с жидкостью. Гистерезис смачивания и образование флотационного комплекса. Элементарный акт флотации, вероятность столкновения частички с пузырьком. Термодинамический анализ процесса закрепления частичек на поверхности пузырька, вероятность удержания на поверхности пузырька. Кинетика образования комплекса «минерал-пузырёк».
Методические указания
При изучении данной темы следует осознать сущность, главные особенности и классификацию флотационных процессов обогащения, в общем, и пенной флотации в частности, основные направления применения флотации. Обратить внимание и ознакомиться с основной терминологией и историей становления и развития процесса флотации.
Для правильного уяснения теоретических вопросов процесса флотации, в частности, того основного явления, которое принято называть элементарным актом флотации (образование комплекса «минеральная частица – воздушный пузырек») необходимо ознакомиться с характеристикой поверхностей раздела фаз, участвующих в элементарном акте флотации. Особое внимание необходимо обратить на следующие положения: свойства поверхности раздела вода-воздух, свободная энергия поверхности раздела и размер капиллярного давления в середине пузырей; гидратные слои, их свойства и структура на поверхности пузырьков. Уметь характеризовать влияние полярности соприкасающихся фаз на значение удельной поверхностной энергии пределы их разделения. Усвоить особенности флотационного разделения минералов на поверхности раздела фаз «твёрдое - газ», а также свойств поверхности раздела фаз «воздух-вода». Изменение полярности поверхности на границе раздела фаз «твёрдое - газ» и «воздух-вода». При изучении физических основ флотации обратить внимание на факторы, влияющие на минерализацию пузырьков и пенную флотацию частиц, и главные факторы, определяющие возможность флотации. Нужно знать эти факторы и уметь анализировать направления их воздействия: скорость следования, количество, формы и размеры, плотность частиц, плотность среды и вероятность столкновения частиц с пузырьками, гидродинамические параметры процесса, свойства поверхности пузырьков и частиц, а особенно, вероятность образования флотационного комплекса.
Для применения теоретических знаний в дальнейшей практической деятельности надо уяснить особенности флотации частиц различной крупности, знать необходимый размер пузырьков при пенной флотации, обратить внимание на формулу скорости флотации по Белоглазову.
Вопросы для самоконтроля
1. Назовите область применения флотации, как метода обогащения.
2. Какие вам известны методы обогащения?
3. Назовите известные вам виды флотации.
4. Какие фазы участвуют в процессе флотации?
5. Какие свойства твердой поверхности являются определяющими в процессе флотации?
6. Как связаны между собой свободная энергия поверхности раздела вода-воздух и величина капиллярного давления внутри пузырьков?
7. Раскройте перспективы использования методов флотации.
8. Какое значение процесса флотации в народном хозяйстве страны?
9. От чего зависят свойства поверхности раздела «минерал-вода»?
10. Дать определение «поверхностное натяжение».
11. Как влияют гидратные слои на свойства поверхности воздушных пузырьков?
12. Что можно определить по значению краевого угла смачивания?
13. Как ведут себя неуравновешенные силы?
14. Как меняется поверхностное натяжение с ростом температуры?
15. Что называется смачиваемостью?
16. Какая количественная величина характеризует смачиваемость?
17. Что показывает формула Фрейндлиха?
Флотационные реагенты
Литература: [1], c. 47-148, 179-187; [2], c. 77-78, 88-94, 109-203.
Классификация флотационных реагентов. Закрепление частичек на поверхности пузырьков, технология процесса. Классификация собирателей, механизм их действия и область использования. Особенности совместного использования реагентов разных типов. Слои химических соединений на поверхности минералов. Область использования катионных и оксигидрильных собирателей. Факторы, влияющие на действие собирателей, их классификация и эффективность. Механизм действия реагентов- депрессоров. Факторы, влияющие на действие депрессоров. Вспениватели, механизм их действия. Особенности флотации крупных частичек. Влияние минеральных примесей на флотацию. Особенности современных исследований флотации.
Методические указания
При изучении данной темы следует обратить на общую классификацию флотационных реагентов, на состояние флотационных реагентов в жидкой фазе пульпы и основные формы закрепления их на поверхности раздела фаз. Знать классификацию действующих сил, возникающих при закреплении реагентов на минеральной поверхности. Изучить поверхностно- активные и поверхностно - инактивные вещества и их применение. Объяснить хемосорбцию ионов и молекул и её разновидности. Необходимо усвоить следующие основные положения: строение молекул и классификацию собирателей, влияние длины аполярной цепи собирателя на прочность его сорбции, зависимость действия гетерополярных собирателей от характера полярной группы, длины и строения углеводородной цепи. Для каждого из типов собирателей надо знать несколько основных типовых реагентов, используемых в практике флотации.
Обратить внимание на особенности снижение селективного действия собирателя при увеличении длины цепи его. С увеличением длины углеводородной цепи уменьшается растворимость ксантогенатов, а их флотационная активность и гидрофобизирующее действие повышается.
Усвоить механизмы действия и область применения гетерополярных собирателей, анионных реагентов оксигидрильного и сульфгидрильного типа; механизмы действия и область применения гетерополярных собирателей: катионных реагентов. Выяснить особенности аполярных реагентов, механизм действия и область применения их во время флотации, основные факторы, определяющие эффективность их действия, причины использования в соединении с гетерополярными собирателями.
Необходимо ознакомиться с механизмом действия депрессоров во время флотации, обратить внимание на их назначение и основные механизмы процессов, происходящие в пульпе при наличии этих реагентов. Следует знать действие щелочей при депрессии, закономерности влияния рН на форму нахождения ксантогената в пульпе во время флотации сульфидных минералов и особенности депрессирующего действия сульфидных ионов.
Изучить пенообразователи и механизм их действия, обратить внимание на назначение, состав и физико-химические свойства этих веществ.
Усвоить назначение и основные механизмы действия регуляторов среды и пептизаторов, ознакомиться с номенклатурой реагентов этого типа.
Возрастающее значение флотационных методов обогащения в настоящее время обусловлено вовлечением в переработку бедных, тонковкрапленных и труднообогатимых руд и углей, что является необходимостью комплексного и более полного их использования. Изучение действия реагентов-регуляторов во время флотации следует начинать с назначения и основных механизмов действия реагентов-модификаторов, которые активируют минералы, для этого следует познакомиться с действием:
- кислот, щелочей, комплексообразующих соединений, используемых для химической очистки поверхности минералов;
- солей щелочноземельных и тяжелых металлов, которые способствуют хемосорбции ионов на поверхности;
- сульфидизаторов – веществ, способных образовывать объемные сульфидные пленки.
Вопросы для самоконтроля
1. Как классифицируют реагенты по назначению?
2. Какие силы обуславливают взаимодействие реагентов с минералами?
3. Как зависит поверхностное натяжение от адсорбции реагента?
4. Назовите формы закрепления реагентов на поверхности минералов.
5. Какие составные части классификации флотационных реагентов?
6.Чем отличается пенообразователь от собирателя?
7. Когда собиратель выполняет функции пенообразователя и наоборот?
8. Как распределяются реагенты по классам?
9. На какие группы делят флотационные реагенты?
10. Какие вещества называют собирателями?
11. Дать краткую классификацию собирателей.
12. На какой адсорбции действуют ионогенные собиратели?
13. На какой адсорбции действуют неионогенные собиратели?
14. Привести примеры собирателей с неопределённым химическим составом.
15. Написать формулы собирателей с неопределённым химическим составом.
16. Какие особенности строения молекул катионного и анионного типов.
17. Какое назначение пенообразователей?
18. Чем представлены полярные группы реагентов-пенообразователей?
19. В чем состоит сущность действия реагентов-активаторов при флотации?
20. Назовите механизмы действия депрессоров.
21. В чем заключается механизм регуляторов среды?
2. ФЛОТАЦИОННЫЕ МАШИНЫ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Флотационное оборудование
Литература: [1], с. 303 -340; [2], с. 294 -341.
Классификация флотационных машин. Процесс диспергирования воздуха в машине. Требования к современным флотационных машин. Механические и современные пневмомеханические флотомашины, их принцип действия и эксплуатация. Диспергирования воздуха в флотационных машинах. Аэрация пульпы во флотационных машинах. Пневматические флотационные машины, их действие и эксплуатация. Схемы пневматических машин. Преимущества использования колонных флотомашин. Пневмогидравлические флотационные машины, их действие и эксплуатация. Факторы, определяющие действие машин пневмогидравлических флотационных машин.
Методические указания
При изучении данной темы следует изучить классификации флотационных машин по различным конструктивным признакам, способам аэрации и технологическому назначению. Флотационные машины по способу аэрации делят на следующие группы: механические, пневмомеханические, пневматические, пневмогидравлические, электрофлотационные, флотационные машины с изменяемым давлением, комбинированные.
При изучении флотационных машин и аппаратов необходимо остановиться на классификации современных машин и требований, предъявляемых к ним, изучить конструктивные особенности машин механического, пневматического и пневмомеханического типов. Надо обратить внимание на методику выбора, расчета и основные направления совершенствования флотационных машин.В зависимости от способа продвижения пульпы из предыдущей камеры в последующую флотационные машины подразделяются на камерные, прямоточные камерные или камерно – прямоточные. Необходимо изучить конструкции и принцип действия флотационных машин. Рассмотрим особенности конструкции механической флотационной машины (рис. 1), которая состоит из последовательного ряда двухкамерных секций. По конструкции они отличаются наличием в первой секции загрузочного кармана, а в последней - разгрузочного. Каждая секция состоит из всасывающей и прямоточной камер. В центральной части каждой из них (внутри трубы) размещен вал с импеллером, при вращении
которого пульпа засасывается в камеру и перемешивается.
При этом пульпа эжектирует атмосферный воздух и насыщается им. Импеллером выбрасывает в камеру пульпо - воздушную смесь, в результате ее турбулизации создается большое количество мелких пузырьков. В камере при встрече с пузырьками, обработанными реагентами, частицы закрепляются на них и образуют комплекс «минеральная частица - воздушный пузырек». Минерализованные пузырьки всплывают на поверхность пульпы и создают пенный слой. Пенный продукт (обычно концентрат) удаляется пеносъёмником (с одной или двух сторон) и направляется на обезвоживание или перечистку.
Несфлотированный материал перемещается в следующую камеру, где процесс флотации продолжается.
Необходимо уметь произвести расчёт основных параметров флотационной машины и их количества. Производительность флотационной машины определяется по формуле Q= 
т/ч. Количество флотационных машин находим по формуле: і= 
ед.
Производительность флотационной машины по пульпе: Wп= 
м3/ч.
Количество засасываемого воздуха во флотационную машину: а= 
.
В этих формулах: Wn - производительность по пульпе, м3/ч; К- коэффициент, учитывающий аэрацию пульпы, К=0,65-0,70; n – число камер; V-объём одной камеры, м3; τ –время флотации, мин; р- отношение твердого к жидкому; Q1-производительность, т/ч; V1 - количество засасываемого воздуха, м3/ч; δ – плотность шлама, кг/м3.
Вопросы для самоконтроля
1. Как распределяются флотационные машины по характеру движения пульпы?
2. Раскрыть классификацию флотационных машин по способу аэрации.
3. Дать классификацию флотационных машин по конструкции корпуса.
4. Указать, от чего зависит эффективность процесса флотации?
5. За счет чего осуществляется аэрация пульпы во флотационных машинах?
6 . Какой фактор способствует процессу флотации?
7. От чего зависит диспергирования воздуха в пневмомеханических флотационных машинах?
8. От чего зависит вибрация в пневмомеханических флотационных машинах?
9. Раскрыть сущность пенной флотации.
10. Какие конструктивные особенности флотационной машины ФПМ?
11. Дать классификацию пневмомеханических флотационных машин.
12. Чем отличается флотационные машины МФУ-12 и МФУ-25?
13. Раскрыть сущность расчёта производительности флотомашин.
14. Какие флотационные машины применяются для флотации угля?
Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 161; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!