Флота́ція (від фр. Flottation) — спосіб розділення сумішей твердих дрібних частинок, що належать різним речовинам, а також виділення крапель дисперсної фази з емульсій, заснований на їх різній змочуваності і здатності накопичуватися на поверхні розділу фаз. Флотація можлива тільки при неповному змочуванні поверхні частинок, що виділяються рідиною. Зазвичай це досягається шляхом додавання невеликих кількостей спеціальних речовин — флотореагентів. Продукти флотації: пінний продукт і камерний продукт.
Історія
Перебіг розвитку флотаційного процесу включав: процес англійського винахідника Вільяма Хайнса (1860) відділення сульфідних мінералів з використанням масла (масляна флотація); процес пінної флотації німецьких винахідників братів Бессель (Адольф і Август) для вилучення графіту (1877); процес плівкової флотації американського винахідника Єзекія Бредфорда (1886); Цього ж 1886 року американська винахідниця Керрі Еверсон запатентувала свій варіант процесу флотації із застосуванням реагентів — нафти, а також кислоти або солі, що було значним кроком у еволюції історії процесу. Процес Еверсон було впроваджено у 1889 роцi в штатi Орегон для переробки золотовмiсних руд. Витрати масляного реагенту складали 6-20 мас.%, кислоти i солей — до 1 мас.%. У 1894 роцi для збагачення халькопiритної руди запропоновано процес масляної флотації Робсона (Уельс, Великобританiя).
Першим успішним комерційним процесом флотації вважається процес Ельмора. Це масляна флотація руд, розроблена у 1989—1901 роки, у Великій Британії. Об'єкт переробки — рудна сировина золота, цинку, телуру, сірки, графіту, арсенових сполук, халькопіриту крупністю 0-1 мм. Перший варіант процесу Ельмора було реалізовано на установці продуктивністю 50 т/добу, працюючій на мідній копальні Глесдір (Уельс, Велика Британія). Другий варіант апробовано на установці копальні «Dolcoath» (Скандинавія) продуктивністю до 45 т/добу.
На початку 1900-х років в Австралії Чарльа Вінсент Поттер та приблизно в той же час Гійом Даніель Делтор розробили свій варіант флотації без застосування масляних реагентів, але шляхом генерації газу, утвореного введенням кислоти в целюлозу. Протягом першого десятиліття ХХ століття, Брокен-Гілл (англ. Broken Hill) — унікальне за вмістом свинцю і цинку поліметалічне родовище в Австралії стало центром інновацій, що призвело до вдосконалення процесу флотації багатьма технологами.
У 1902 роцi для збагачення сфалериту, мiдного та сiрчаного колчеданiв запропоновано процес масляної флотації Каттермоля (Великобританiя). Технологія пройшла промислове випробовування на спеціально спроектованій і побудованій збагачувальній фабриці компанії Minerals Separation Ltd, Лондон. Для збагачення вугілля вперше метод масляної флотації «Трент-процес» було розроблено i апробовано в 1920-х роках в США. Процес було застосовано в промислових умовах на рядi вуглезбагачувальних фабрик США. Продуктивнiсть установок досягала 20-24 т/год.
У 1911 році Джеймс М. Гайд, колишній працівник Minerals Separation, Ltd., модифікував процес розділення мінералів флотацією і у 1912 році у шт.. Монтана, встановлено першу велику флотаційну фабрику в Америці. Зауважимо, що весь цей час супроводжувався рядом патентних суперечок щодо застосування, пріоритету та роялті за винаходи різних варіантів флотації.
Флотаційний процес
Флотаційний процес заснований на відмінностях у змочуваності мінералів, які розділяються. Якщо природні розходження в змочуваності мінералів недостатні для флотаційного розділення, вони підсилюються флотаційними реагентами, що селективно впливають на ці мінерали.
Основна і визначальна стадія флотаційного процесу — елементарний акт флотації, який полягає в закріпленні одиничного зерна на поверхні розділу фаз. При пінній флотації використовуються такі фази: вода (рідина), мінерал (тверде) і повітря (газ). Можливість елементарного акту при цьому залежить від властивостей поверхонь розділу «вода — повітря» («рідина — газ») і «вода — мінерал» («рідина — тверде»).
Зміна змочуваності мінералів при їх флотації здійснюється введенням у пульпу флотаційних реагентів. Флотаційні реагенти впливають на гідратні шари і змінюють їхню товщину та стійкість. Тому підготовка мінеральної поверхні до флотації зводиться до подачі визначених реагентів, що приводить до різкого збільшення гідрофобності флотованих частинок і гідрофільності нефлотованих, тобто до збільшення гідрофобно-гідрофільної контрастності флотованої мінеральної сировини.
Області застосування флотації
- Збагачення корисних копалин (руд кольорових металів, рідкісних і розсіяних елементів, вугілля, самородної сірки);
- Розділення мінералів комплексних руд;
- Розділення солей;
- Очищення стічних вод, зокрема для виділення крапель масел і нафтопродуктів.
Види флотації
Сьогодні відомі такі способи флотації:
- плівкова флотація,
- пінна флотація,
- вакуумна флотація,
- компресійна флотація,
- йонна флотація,
- хімічна флотація,
- електрофлотація,
- соляна флотація,
- масляна флотація,
- флотація з носієм,
- пінна сепарація,
- адгезійна сепарація.
Найпоширенішою є пінна флотація, при якій через суміш частинок з водою пропускають дрібні бульбашки повітря, частинки певних мінералів збираються на поверхні розділу фаз «повітря — рідина», прилипають до бульбашок повітря і виносяться з ними на поверхню у складі трифазної піни, яку надалі згущують і фільтрують. Як рідина найчастіше використовується вода, рідше насичені розчини солей (розділення солей, що входять до складу калійних руд) або розплави (збагачення сірки). Цей метод застосовується найширше.
Флотореагенти
Існує декілька типів флотореагентів, що відрізняються принципом дії:
- Збирачі — реагенти, що вибірково сорбуються на поверхні мінералу, який необхідно перевести в пінний продукт, і що додають частинкам гідрофобні властивості. Як збирачі використовують речовини, молекули яких мають дифільну будову: гідрофільна полярна група, яка закріплюється на поверхні частинок, і гідрофобний вуглеводневий ланцюг. Найчастіше збирачі є іонними сполуками; залежно від того, який іон є активним розрізняють збирачі аніонного і катіонного типів. Рідше застосовуються збирачі, що є неполярними сполуками, не здатними до дисоціації. Типовими збирачами є: і — для сульфідних мінералів, натрієві мила і аміни — для несульфідних мінералів, гас — для збагачення вугілля.
Витрата збирачів становить сотні грамів на тонну руди; - Піноутворювачі — призначені для поліпшення диспергування повітря і додання стійкості мінералізованим пінам. Піноутворювачами служать слабкі поверхнево-активні речовини.
Витрата піноутворювачів становить десятки грамів на тонну руди. - Регулятори — реагенти, в результаті вибіркової сорбції яких на поверхні мінералу, останній стає гідрофільним і не здатним до флотації. Як регулятори застосовують солі неорганічних кислот і деякі полімери.
Відомо вже декілька тисяч різних флотореагентів.
Газоподібна фаза флотаційного процесу
Особливе місце у флотаційному процесі займає газоподібна фаза (гази, що входять до складу повітря, і рідше гази, що спеціально вводять у процес як реагенти — кисень, сірчистий газ, сірководень). Найважливіша роль газоподібної фази полягає в транспортуванні мінеральних частинок повітряними бульбашками. Крім того, газоподібна фаза може бути використана і як реагент, у першу чергу це стосується кисню, вуглекислого газу, сірчистого ангідриду, сірководню. Особливо активно у флотаційному процесі гази діють у присутності води. У ряді випадків хімічна дія газів виявляється у формі їхніх сполук з водою (вугільна і сірчана кислоти, які утворюються при реакції сірчистого і вугільного ангідридів з водою).
В об'ємі повітряних бульбашок, крім повітря, містяться ще й пари води, які внаслідок їхнього газоподібного стану слід також віднести до газової фази флотаційного процесу. Водяна пара присутня у повітрі завжди, її вміст залежить від температури повітря. Повітря являє собою природну суміш газів.
У повітрі, розчиненому у воді, вміст кисню складає 34,82 %, а азоту — 65,18 %. Розчинність повітря у воді, а також зміна розчинності залежно від температури і особливо від тиску мають для флотації велике значення. Розчинність газів, які не вступають у хімічну взаємодію з водою, мала, одночасно гази, які активно взаємодіють з водою (вуглекислий і сірчистий гази, сірководень, хлористий водень, аміак та ін.), розчиняються у значних кількостях. При цьому розчинність газів зменшується з підвищенням температури і збільшується з підвищенням тиску. При розчиненні суміші газів (напр., повітря) розчинність кожної складової залежить від її парціального тиску в суміші. У місцях перепаду тисків у флотаційних машинах активно виділяються з розчину повітряні бульбашки. На використанні таких бульбашок базується застосування ежекторних флотаційних машин, а вакуумна флотація — на виділенні розчиненого повітря у вигляді мікробульбашок при зміні тиску.
Закріплені на поверхні мінеральних частинок мікробульбашки, що виділилися з розчину, активують прилипання до частинок крупних бульбашок і зрештою інтенсифікують процес флотації у цілому.
Кисень на відміну від водню, азоту, хлору та інших елементарних газів — парамагнітний. Його незвичайні магнітні властивості тісно пов'язані зі специфічними хімічними властивостями молекули. Кисень є хімічно активним щодо більшості елементів. Це обумовлює багато явищ, що супроводжують флотацію сульфідних мінералів. Також встановлена важлива роль кисню при флотації окиснених мінералів. Особливо важливу роль у процесах за участю кисню відіграє вода, яка виступає в ролі каталізатора. Повітря, розчинене у воді, містить кисню приблизно в 1,5 раза більше, ніж атмосферне повітря. В умовах тихого електричного розряду кисень перетворюється в озон, який має високу хімічну активність. Розчинність озону у воді в 1,5 раза більша, ніж у кисню. Оскільки в атмосферному повітрі вміст озону малий, його підвищена концентрація у воді може мати важливе практичне значення.
Сірчистий газ (сірчистий ангідрид) — газоподібна сполука чотиривалентної сірки з киснем, яка добре розчиняється у воді. У результаті взаємодії з водою утворюється сірчана кислота, яка при взаємодії з розчиненими у воді лугами утворює відповідні сульфіти і бісульфіти. Сірчана кислота та її солі депресують сульфіди цинку, тому її використовують як реагент-депресор при флотації поліметалічних руд.
Вуглекислий газ, розчинений у воді, утворює слабкодисоційовану вугільну кислоту, присутність якої змінює pH середовища. При флотації вугільна кислота взаємодіє з реагентами і змінює їхню флотаційну активність. Взаємодія вугільної кислоти з сірчистим натрієм знижує його активність внаслідок зниження pH.
Сірководень — хімічно активний газ, який добре розчиняється у воді з утворенням слабкодисоційованої кислоти. Сірководень є ефективним сульфідизатором багатьох окиснених мінералів кольорових металів, які важко сульфідизуються. На противагу сірчистому натрію сірководень, розчинений у воді, не утворює гідроксильних йонів, які перешкоджають закріпленню на поверхні мінералів аніонів реагента-збирача. Широкому застосуванню сірководню перешкоджають його токсичність і неприємний запах.
Тверда фаза флотаційного процесу
Характерною особливістю мінералів, пов'язаною з їхнім генезисом і структурою, яка визначає результати їхньої взаємодії з водою і реагентами, є неоднорідність мінеральної поверхні. Основою неоднорідності поверхні є розходження у рівнях вільної поверхневої енергії на різних ділянках поверхні мінералу та гранях одного й того ж кристалу. Адсорбційна активність поверхневих атомів (йонів) мінералу різна і залежить від їхнього положення на поверхні.
Розташування структурних елементів у кристалічних ґратках мінералів рідко відповідає цій класичній картині, яка характеризується послідовним розташуванням у ґратці атомів або йонів (так звані ідеальні кристали). На противагу ідеальним кристалам, для яких характерне правильне розташування і періодичність атомів або йонів, реальні кристали відрізняються рядом відхилень — дефектів кристалічної ґратки (дислокацій).
Рідка фаза флотаційного процесу
Рідка фаза флотаційного процесу представлена водою і вуглеводневими рідинами.
Вода
Флотаційний процес відбувається у водному середовищі. Вода внаслідок своїх специфічних властивостей — великого дипольного моменту, здатності до асоціації власних молекул і утворення водневих зв'язків — є активним учасником взаємодії реагентів з мінералами, а також вступає з ними у безпосередню взаємодію. Згідно із сучасними уявленнями, структура води являє собою динамічну сітчасту систему, «зшиту» водневими зв'язками різної міцності, які з'являються та зникають, постійно змінюючи своє місце розташування. Такі мимовільні зміни структури води мають місце в результаті теплових рухів — осцилюючих і лінійного переносу молекул. Виділяють чотири структурні схеми води:
- нельодоподібна кристалічна або клатратна;
- зруйновані кристалічні ґратки льоду;
- безладно зв'язані молекули води;
- окремі молекули води.
У природі та в умовах виробництва вода в чистому вигляді не зустрічається. Більшість водних систем представлені розчинами, механічними суспензіями, колоїдними системами. При цьому в структуру води впроваджені йони, міцели, агрегати твердих частинок та ін. У результаті цього в розглянутій системі можуть виникати нові взаємодії, наприклад, так звані гідрофобні — між аполярними об'єктами у воді, між молекулами води і йонами, що приводить до зміни (посилення або ослаблення) структурованості води. Хімічна дія води спричиняє дисоціацію багатьох сполук на йони, їхню гідратацію і численні реакції гідролізу. Присутність води часто різко змінює швидкість і напрямок хімічних процесів. У невеликій кількості вода може бути каталізатором деяких хімічних реакцій. Особливістю води є те, що при дисоціації утворюються не гідроксильні й водневі йони, а йони OH− і гідроксонію H3O+. Структура і стійкість гідратних шарів води, яка впливає на змочуваність мінералу, залежить не тільки від природи і енергетичного стану поверхні мінералу, але й від стану води. У зоні температур близьких 0 °C здатність води змочувати окремі мінерали різко знижується.
Особливо це помітно для тих мінералів, які за звичайних умов добре змочуються водою. У твердому стані вода (лід) характеризується максимальною упорядкованістю своїх молекул, тому вважають, що при температурах близьких 0 °C вода протягом визначеного часу зберігає високу впорядкованість своїх молекул. При цьому більша частина енергії цих молекул витрачається на їхню взаємодію між собою, що ослаблює взаємодію молекул води з мінералом. Зниження структурної упорядкованості молекул води можна досягти короткочасною дією ультразвуку. Встановлено, що попередня обробка води магнітним полем покращує селективність, підвищує швидкість і флотаційне вилучення мінералів.
Для практики флотації велике значення має твердість води, тобто кількість розчинних у ній солей кальцію, магнію та інших лужноземельних металів. Твердість, що залежить від вуглекислих солей, називається тимчасовою; сірчанокислі солі спричиняють постійну твердість. Загальна твердість води дорівнює сумі постійної і тимчасової. Солі тимчасової карбонатної твердості виділяють з води додаванням вапна, а солі постійної твердості — додаванням кальцинованої соди.
Вуглеводневі рідини
Крім води у флотаційних системах присутні вуглеводневі рідини (вуглеводні жирного, ароматичного і нафтенового рядів), які використовують як флотаційні реагенти-збирачі аполярного типу. Фізичні та фізико-хімічні властивості вуглеводневих рідин суттєво відрізняються від властивостей води і в багатьох випадках є протилежними. Для флотації найважливішими властивостями вуглеводневих рідин є характер і природа міжмолекулярних сил, в'язкість, поверхневий натяг на межі з водою і повітрям, розчинність у воді, здатність до окиснення.
Поверхневий натяг вуглеводнів на межі з повітрям менший, ніж на межі з водою. Крім того, для різних вуглеводнів нафтенового і жирного рядів поверхневий натяг має значення близько 50×10−3 Вт/м2, а для вуглеводнів ароматичного ряду — (35 ÷ 38)×10−3 Вт/м2. Якщо для більшості вуглеводнів величина поверхневого натягу майже однакова, то це значить, що величина роботи адгезії вуглеводню до мінералу характеризується головним чином величиною крайового кута змочування. Окиснення реагентів. Для флотації має велике значення здатність рідких вуглеводнів окиснюватися на повітрі. Цією здатністю володіють і порівняно великі молекули вуглеводнів, які входять до складу нафтових масел — флотаційних реагентів. У результаті окиснення утворюються нафтенові й жирні кислоти, феноли, оксикислоти і продукти конденсації. Продукти окиснення — це гетерополярні сполуки, здатні хемосорбуватися на мінералах і створювати піну. При їх достатній кількості у вуглеводнях утворюється комбінація аполярних реагентів-збирачів із гетерополярними реагентами. Крім того, у процесі самої флотації, яка супроводжується інтенсивною аерацією пульпи, утворюються сприятливі умови для окиснення вуглеводнів.
В'язкість вуглеводневих реагентів — одна з їх найважливіших характеристик. В'язкість визначається тепловим рухом, розмірами і формою молекул, їх взаємним положенням (упаковкою) і дією молекулярних сил. В'язкість відображає структуру рідин та їхні фізико-хімічні зміни і визначається в основному молекулярними силами зчеплення. Внаслідок цього в'язкість зменшується з ростом температури і збільшується із зростанням тиску. У гомологічному ряду вуглеводнів, спиртів і аліфатичних кислот в'язкість зростає з кожною ланкою CH2. Чим вище розгалуженість аліфатичних вуглеводнів, тим більша їхня в'язкість. В'язкість збільшується в ряду: вуглеводні з нормальними ланцюгами, ароматичні вуглеводні, нафтенові вуглеводні.
Таким чином, в'язкість визначається величиною енергії міжмолекулярної взаємодії. Чим сильніше притягуються одна до одної молекули вуглеводню, тим більше опір їхнього зсуву і, отже, тим більше величина в'язкості. За своєю природою міжмолекулярні сили, які діють у вуглеводневих рідинах, є силами Ван дер Ваальса. Саме величина цих сил і визначає в'язкість вуглеводнів. Усі інші фактори впливають на в'язкість саме через зміну енергії міжмолекулярної взаємодії у вуглеводнях. Крім того, сили Ван дер Ваальса визначають не тільки в'язкість вуглеводнів, але й здатність їх розтікатися по мінеральній поверхні та міцність їхнього закріплення на поверхні мінералу. Таким чином, в'язкість вуглеводнів є одним із факторів гідрофобізуючого ефекту при закріпленні реагенту на мінералах.
Основні чинники, що впливають на результати флотації
Результати флотації залежать від ряду факторів, основними з яких є: речовинний склад корисної копалини, крупність подрібнення руди перед флотацією, густина пульпи, реагентний режим і порядок введення реагентів, інтенсивність аерації і перемішування пульпи, інтенсивність знімання піни, тривалість флотації, температура пульпи, схема флотації, дебіт пульпи, що надходить у флотаційну машину.
- До основних характеристик речовинного складу корисних копалин, які визначають техніко-економічні показники збагачення відносяться: вміст і флотованість цінних компонентів, мінеральний склад, характер вкраплення і зростання мінералів, наявність ізоморфних домішок, вторинні зміни мінералів внаслідок окиснення, вивітрювання і взаємної активації.
Вміст компонента впливає на ступінь його вилучення у відповідний концентрат. За інших рівних умов вилучення зростає зі збільшенням вмісту даного компонента в корисній копалині.
- Мінеральний склад корисної копалини впливає на технологічні показники вилучення кожного компонента і якість отриманих концентратів, що пояснюється такими особливостями корисних копалин:
- кожний метал або елемент у корисної копалині може бути представлений мінералами з різною флотованістю: легкофлотованими, важкофлотованими і не флотованими. Різні групи мінеральних форм вимагають різних реагентних режимів і при їхній одночасній присутності у руді важко забезпечити оптимальні умови флотації для вилучення усіх мінералів. У такому випадку в технологічній схемі звичайно передбачають роздільне флотаційне вилучення мінералів;
- можливість селективної флотації залежить від ступеня близькості фізико-хімічних властивостей розділюваних мінеральних компонентів. Труднощі здійснення селективної флотації зростають при розділенні мінералів з однаковим аніоном або катіоном;
- селективна флотація ускладнюється при наявності в рудах легкофлотованих алюмосилікатів і при значному вмісті шламистих мінералів і порід, які володіють великою поглинальною здатністю по відношенню до флотаційних.
Генезис (умови утворення корисних копалин) визначають будову корисних копалин, характер кристалізації, ізоморфізм, швидкість і ступінь окиснення і електронні властивості мінералів. Генезисом визначається вміст ізоморфної домішки у мінералах. Ізоморфізм є основною причиною наявності у рудах легко- і важкофлотованих різновидів одного й того ж мінералу. Вторинним змінам можуть бути піддані як рудні мінерали, так і мінерали вмісних порід. У процесі направлених вторинних змін відбувається уніфікація поверхневих властивостей різних породних мінералів при зростанні їхнього загального ступеня гідрофобності і утворення великої кількості легкофлотованих шламів. Внаслідок цього зростають труднощі депресії пустої породи, запобігання шкідливому впливу шламів і отримання багатих концентратів.
- Розмір вкраплення корисних мінералів визначає необхідну крупність подрібнення корисних копалин і продуктів їхньої переробки. Необхідна крупність подрібнення корисних копалин і продуктів їхньої переробки повинна задовольняти таким вимогам:
- розміри зерен флотованого мінералу не повинні виходити за визначені границі крупності, за якими неможливе їхнє ефективне закріплення на повітряних бульбашках і власне флотація;
- основна маса флотованих мінералів повинна знаходитись у вільному стані, тобто бути звільненою від зростків з пустою породою (перед колективною флотацією) і від зростків мінералів один з одним (перед селективною флотацією);
- крупність отриманих концентратів повинна відповідати установленим для них вимогам (кондиціям).
- Густина пульпи впливає на техніко-економічні показники: витрати реагентів, продуктивність флотомашин, питомі витрати енергії, води та ін. При густих пульпах витрата реагентів, як правило, знижується. При збільшенні густини пульпи продуктивність флотомашин спочатку зростає до визначеної межі, а потім починає знижуватись. Таким чином, при флотації невигідно мати як дуже густі, так і дуже розріджені пульпи. Оптимальна розрідженість пульпи залежить в основному від крупності і густини флотованої корисної копалини, призначення операції флотації, необхідної якості пінного продукту й інших умов. Зі збільшенням крупності і густини флотованої руди оптимальна густина пульпи зростає. При великому вмісті шламів і малій густині твердої фази живлення флотацію здійснюють у більш рідких пульпах. В операціях основної і контрольної флотації для зниження втрат корисних мінералів у хвостах застосовують густіші пульпи, а у перечисних операціях для підвищення якості — розбавлені пульпи. Звичайно у практиці флотації густина пульпи коливається від 15 до 40 % і встановлюється у кожному конкретному випадку дослідним шляхом.
- Флотація супроводжується фізико-хімічними процесами, швидкість яких залежить від температури середовища. Особливо це помітно при використанні як колектора жирних кислот, які при низьких температурах втрачають свою активність внаслідок переходу у твердий стан. З підвищенням температури поліпшується процес диспергування важкорозчинних збирачів, що є однією з головних причин збільшення швидкості флотації при підігріванні пульпи.
- Склад води, у якій здійснюється процес флотації, дуже суттєво впливає на хід цього процесу. У воді містяться різни йони, які впливають на флотацію і змінюють pH середовища, розчинені гази і різні органічні домішки.
Внаслідок деякої розчинності ряду мінералів вони можуть суттєво змінювати pH пульпи. Зміна концентрації у пульпі розчинених газів, перш за все кисню, який суттєво впливає на процес флотації, може відбуватися як у зв'язку з якістю вихідної води, так і у процесі флотації. У залежності від мінералогічного складу руди при її подрібненні і класифікації відбувається різке зниження концентрації кисню у пульпі. У таких випадках слід застосовувати спеціальну аерацію пульпи для насичення пульпи киснем повітря.
- Аерація пульпи необхідна для створення повітряних бульбашок. В процесі аерації частина повітря розчиняється у рідкій фазі пульпи — у зонах з підвищеним тиском (наприклад, перед лопатками імпелера). У зонах зі зниженим тиском (наприклад, за лопатками імпелера) розчинене повітря виділяється у вигляді дрібніших зародкових бульбашок, які утворюються переважно на поверхні флотованих зерен.
Аерація впливає на швидкість флотації: зі збільшенням аерації швидкість флотації зростає. У механічних машинах аерація залежить від інтенсивності перемішування пульпи (швидкості обертання імпелера). Чим інтенсивніше перемішування, тим більша аерація. Однак сильне перемішування спричиняє збільшення сил відриву частинок від бульбашок повітря і збільшення витрат енергії. Слабке перемішування теж погіршує процес флотації внаслідок осадження крупних частинок на дно камери. Інтенсивність перемішування повинна бути достатньою, щоб перешкоджати випаданню твердих частинок і забезпечувати добру аерацію і рівномірний розподіл частинок і повітряних бульбашок в усьому об'ємі нижньої зони камери. Каким чином, швидкість турбулентних вихорів пульпи при її перемішуванні повинна бути вище критичної.
- Під реагентним режимом розуміють номенклатуру реагентів, їхнє дозування, точки подачі і розподіл кожного реагенту по окремих точках, тривалість контакту реагентів з пульпою. Реагентний режим у кожному конкретному випадку встановлюється експериментально при дослідженні руд на збагачуваність.
- Швидкість флотації залежить від об'єму пульпи, що надходить у флотаційну машину за одиницю часу. При збільшенні потоку пульпи швидкість флотації зростає, а необхідна для отримання визначеного вилучення тривалість флотації зменшується.
Оптимальна тривалість флотації визначається економічними показниками, на практиці вона коливається від 5—10 до 40 хв. У залежності від необхідної тривалості флотації розрізняють легко-, середньо- і важкофлотовані руди з тривалістю флотації 5—15, 15—25 і більше 25 хв., в операціях перечищення концентратів тривалість флотації звичайно не перевищує 10—15 хв.
Схеми флотації
Схема флотації може включати декілька послідовних операцій: основну, перечисну, контрольну.
Основна флотація
Основна флотація — перша операція у кожному циклі, її основна мета — максимально можливе вилучення корисного компоненту. В результаті здійснення операції основної флотації не вдається отримати кондиційний концентрат і відвальні хвости внаслідок близькості флотаційних властивостей розділюваних мінералів, недостатнього розкриття зростків, недосконалості флотаційних апаратів. Тому отримані бідні концентрати і багаті хвости (іноді після додаткового подрібнення) направляють в операцію повторної (перечисної) флотації.
Перечисна флотація
Перечисна флотація — повторна флотація концентрату попередньої операції. Основною метою перечисної флотації є підвищення якості концентрату до кондиційної.
Контрольна флотація
Контрольна флотація — повторна флотація відходів з метою остаточного вилучення корисного компоненту і отримання бідних відвальних хвостів.
Схема флотації будь-якого компоненту звичайно включає основну флотацію, одну або декілька перечисних флотацій концентрату і одну або декілька контрольних флотацій. Число перечисних і контрольних флотацій залежить від якості руди і вимог до концентратів. Якщо вміст корисного компоненту в руді малий, кондиції на вміст корисного компоненту у концентраті високі і мінерал легко флотується, то схеми включають велике число перечисних операцій концентрату (наприклад, для молібденових руд число перечищень концентрату досягає 6—8). При протилежних умовах число перечищень зменшується. У схемах обробки корисних копалин з дуже високим вмістом корисного компоненту (наприклад, вугілля) перечисних операцій може не бути зовсім. Для звичайних умов флотації число перечищень коливається від 2 до 4. Число контрольних операцій, як правило, не перевищує 2—3, але найчастіше схеми включають тільки одну контрольну флотацію.
Класифікація мінералів за флотованістю
Схема флотаційного процесу, характер використовуваних реаґентів і результати збагачення у першу чергу залежать від мінерального складу і фізико-хімічних властивостей поверхні мінералів корисної копалини. Залежно від особливостей умов флотаційного розділення основні мінерали корисних копалин можна розділити на такі групи.
- Аполярні мінерали неметалічних корисних копалин характеризуються високою природною гідрофобністю. До них належать кам'яне вугілля, графіт, алмаз, самородна сірка і тальк. Для флотації мінералів цієї групи використовують нафтові масла, а іноді тільки спінювачі.
- Сульфіди важких металів і самородні метали характеризуються певною природною гідрофобністю і вибірковою здатністю адсорбувати на своїй поверхні сульфгідрильні збирачі (ксантогенати). До цієї групи належать сульфіди заліза, свинцю, міді, цинку, стибію, молібдену, кобальту та інших, а також золото, срібло, платина.
- Окиснені мінерали важких металів представлені карбонатами, сульфатами, гідратами і силікатами міді, свинцю, цинку і змішаних руд. Ці мінерали не мають природної гідрофобності, тому їх флотація можлива жирними кислотами і їх милами або ксантогенатами після попередньої сульфідизації поверхні сульфідом натрію.
- Полярні несульфідні мінерали лужноземельних мінералів мають у складі кристалічних ґраток катіони кальцію, барію, магнію і стронцію. Мінерали цієї групи дуже чутливі до йонного складу пульпи, вони добре флотують при використанні як збирачів жирних кислот і їх мил.
- Оксиди, силікати і алюмосилікати представлені великою групою мінералів, до якої входять кварц, андалузит, діаспор, берил, гематит, каолініт, каситерит, кіаніт, корунд, піролюзит, польові шпати, слюди і ін. Більшість цих мінералів добре флотується з використанням оксигідрильних збирачів, жирних кислот і збирачів катіонного типу.
Близькість флотаційних властивостей різних за складом мінералів визначає складність флотаційних схем і в цілому технології флотаційного збагачення корисних копалин.
Перспективи подальшого розвитку флотаційного процесу
Подальший розвиток флотаційного процесу обумовлений зростаючими потребами господарства країни у мінеральній сировині. Для підвищення ступеня комплексності її використання необхідні подальше удосконалення технології, інтенсифікація флотаційного процесу, застосування нового і модернізованого обладнання, механізація і автоматизація збагачувальних фабрик.
Вирішення цих задач неможливе без подальшого розвитку теоретичних уявлень про флотаційний процес. У галузі теорії флотації спостерігається прагнення перейти від якісних уявлень до кількісних закономірностей. При проведенні досліджень ставляться цілі: знайти закономірності протікання реакцій у процесах гідрофобізації і флотації мінералів ксантогенатами, дитіофосфатами, жирними і алкілкислотами, алкілсульфатами; виконати кількісний опис процесу розриву гідратного прошарку між бульбашками і поверхнею; отримати кількісний опис кінетики процесу флотації. Необхідність переходу від якісних уявлень до кількісних закономірностей обумовлена прагненням розробити теоретично обґрунтовані принципи синтезу нових ефективних флотаційних реагентів, оптимізації і автоматичного регулювання флотаційного процесу.
Дуже важливим є застосування більш точних і об'єктивних методів дослідження флотаційних систем і особливо механізму дії реагентів при флотації. З цією метою перспективним є застосування молекулярної спектроскопії, зокрема ІЧ-спектроскопії для аналізу міжфазних взаємодій «мінерал — реагент», а також ЕПР-спектроскопії для фіксації можливих вільнорадикальних процесів. Крім того, цінну інформацію про взаємодію реагентів з поверхнею мінералу можна одержати, використовуючи метод колориметрії і вибіркової адсорбції, наприклад «метиленовий-голубий». Зміну властивостей реагента-збирача при контакті з мінералом можна зафіксувати, досліджуючи процес інфільтрації реагента в мікропори мінералу. Вплив реагенту на макромолекулярні (надмолекулярні) характеристики мінералу можна зафіксувати рентгеноструктурним аналізом.
З теоретичних методів дослідження найбільш широко використовується термодинамічний. Він застосовується, наприклад, для дослідження реакцій між різними збирачами і йонами металів при різних значеннях pH і в присутності реагентів депресорів; для дослідження стану твердої поверхні при різних значеннях pH і окисно-відновлювального потенціалу розчину; для вивчення механізму дії збирачів при флотації різних мінералів. В результаті термодинамічних досліджень отримано цілий ряд необхідних констант, зроблений висновок про перспективність застосування при флотації сумішей різних збирачів, зроблена об'єктивна оцінка можливого стану поверхні багатьох мінералів, яка суттєво відрізняється від загальноприйнятих уявлень. Термодинамічний метод дослідження необхідний при розробці кількісної фізико-хімічної моделі процесів селективної флотації, яка дозволить докорінно вирішити проблему оптимізації флотації, підвищення техніко-економічних показників роботи збагачувальних фабрик і комплексності використання сировини.
З експериментальних методів дослідження особливої уваги заслуговують методи, що засновані на вимірюванні електрохімічних характеристик поверхні твердого у рідкому середовищі. На відміну від інших методів, вони дозволяють досліджувати безпосередньо поверхню розділу «тверде — рідина», а не поверхню «тверде — газ» (як при звичайній методиці використання радіоактивних ізотопів), «тверде — тверде» або «тверде — органічна рідина» (як при використанні інфрачервоної спектроскопії) або у розчинах розчинника (як при використанні парамагнітного резонансу або інфрачервоної спектроскопії) і т. д. З електрохімічних методів найбільш перспективні методи вимірювання ємності подвійного електричного шару, дзета-потенціалу, вольтамперометрія, метод спаду потенціалу. Наприклад, застосування методу вимірювання ємності подвійного електричного шару при дослідженні кінетики потоншення і розриву гідратного прошарку між бульбашкою і ртуттю у присутності збирача дозволяє врахувати форму закріплення реагентf і, у деякій мірі, його орієнтування на поверхні розділу фаз, простежити кінетику зміни напруги відриву бульбашки при різних значеннях потенціалу поверхні. Цей метод може бути використаний також для визначення закономірностей адсорбції йонних і молекулярних форм збирача.
Застосування вольтамперометрії при лінійному вимірюванні напруги у сукупності зі звичайними методами вимірювання крайового кута і флотації дозволило отримати дані про фізико-хімічний стан флотаційної системи «сульфідний мінерал — сульфгідрильний збирач». У свою чергу, метод спаду потенціалу забезпечує отримання надійних даних про стан поверхні сульфіду, які необхідні для достовірного теоретичного аналізу механізму її взаємодії з флотаційними реагентами. Гірофільність (гідрофобність) матеріалів поряд із традиційними методами вимірювання крайового кута змочування доцільно оцінювати за теплотою змочування. Найбільший ефект при дослідженні досягається при одночасному використанні методів термодинаміки, електрохімії і флотації.
Значний інтерес являють електрохімічні дослідження напівпровідникових матеріалів, оскільки вони дозволяють виявити роль зони просторового заряду сульфідів, концентрації електронів і дірок та їхнього впливу на кінетику і механізм взаємодії реагентів з поверхнею, щільність адсорбції і співвідношення форм сорбції збирача. Результати досліджень підтверджують наявність визначених співвідношень між електронними властивостями, електрохімічними властивостями поверхонь розділу твердої і рідкої фаз, адсорбції збирача і ступенем гідрофобності поверхні. Використання навіть недосконалих моделей дозволяє говорити про можливість цілеспрямованої зміни, наприклад, ступеня дефектності кристалічної ґратки, концентрації електронів, адсорбції реагентів і зрештою флотованості мінералів. Для цього можна скористатися радіаційними методами, ультразвуковою, електрохімічною обробкою і деякими іншими методами фізичної дії на пульпу. Заслуговує уваги використання температурної обробки при розділенні колективних концентратів. Підвищення ефективності селективної флотації у цьому випадку може бути обумовлене різними закономірностями зміни термодинамічних характеристик розділюваних мінералів.
Роботи по флотаційних реагентах спрямовані на вишукування нетоксичних нових, більш селективних збирачів, спінювачів, депресорів і активаторів для різних типів мінеральної сировини, щоб розширити асортимент і підвищити якість застосовуваних реагентів. Перспективним є застосування йонообмінних смол для регулювання йонного складу пульпи.
Остаточною метою удосконалення флотаційних процесів є розробка безвідходної технології, яка забезпечує повне і комплексне використання мінеральної сировини в умовах повного водообігу.
Крім того, останнім часом особлива увага надається екологічній чистоті процесу флотації, яка обумовлюється факторами застосовуваних реагентів і їх ГДК та наявністю і кількістю залишкових масел у відходах флотації, їх розподілом у рідкій і твердій фазі відходів.
Кількість і асортимент сировини, що піддається флотаційному розділенню на окремі складові його компоненти, будуть збільшуватись і поширюватись. Флотація знайде більш широке застосування для розділення промпродуктів металургійного і хімічного виробництва, вилучення цінних компонентів з розведених розчинів, очищення стічних вод, вилучення органічних речовин з рослин і паливних сланців, очищення і сортування насіння, очищення розчинів цукру, виноградних вин, текстильних волокон і вирішення інших виробничих завдань.
Див. також
Джерела
- Гірничий енциклопедичний словник : у 3 т / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2001—2004.
- Смирнов В. О., Білецький В. С. Флотаційні методи збагачення корисних копалин. — Донецьк : Східний видавничий дім, 2010. — 496 с. — .
- Froth Flotation: A Century of Innovation, by Maurice C. Fuerstenau et al. 2007, SME, 891 pp. . Google Books preview
- Білецький В. С., Олійник Т. А., Смирнов В. О., Скляр Л. В. Основи техніки та технології збагачення корисних копалин: навчальний посібник. — К.: Ліра-К 2020. — 634 с.
- Мала гірнича енциклопедія: у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2013. — Т. 3 : С — Я. — 644 с.
Посилання
- Флотація // : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2013. — С. 183.
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Флотація |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Flota ciya vid fr Flottation sposib rozdilennya sumishej tverdih dribnih chastinok sho nalezhat riznim rechovinam a takozh vidilennya krapel dispersnoyi fazi z emulsij zasnovanij na yih riznij zmochuvanosti i zdatnosti nakopichuvatisya na poverhni rozdilu faz Flotaciya mozhliva tilki pri nepovnomu zmochuvanni poverhni chastinok sho vidilyayutsya ridinoyu Zazvichaj ce dosyagayetsya shlyahom dodavannya nevelikih kilkostej specialnih rechovin flotoreagentiv Produkti flotaciyi pinnij produkt i kamernij produkt Flotacijnij ceh na zbagachuvalnij fabrici IstoriyaPerebig rozvitku flotacijnogo procesu vklyuchav proces anglijskogo vinahidnika Vilyama Hajnsa 1860 viddilennya sulfidnih mineraliv z vikoristannyam masla maslyana flotaciya proces pinnoyi flotaciyi nimeckih vinahidnikiv brativ Bessel Adolf i Avgust dlya viluchennya grafitu 1877 proces plivkovoyi flotaciyi amerikanskogo vinahidnika Yezekiya Bredforda 1886 Cogo zh 1886 roku amerikanska vinahidnicya Kerri Everson zapatentuvala svij variant procesu flotaciyi iz zastosuvannyam reagentiv nafti a takozh kisloti abo soli sho bulo znachnim krokom u evolyuciyi istoriyi procesu Proces Everson bulo vprovadzheno u 1889 roci v shtati Oregon dlya pererobki zolotovmisnih rud Vitrati maslyanogo reagentu skladali 6 20 mas kisloti i solej do 1 mas U 1894 roci dlya zbagachennya halkopiritnoyi rudi zaproponovano proces maslyanoyi flotaciyi Robsona Uels Velikobritaniya Pershim uspishnim komercijnim procesom flotaciyi vvazhayetsya proces Elmora Ce maslyana flotaciya rud rozroblena u 1989 1901 roki u Velikij Britaniyi Ob yekt pererobki rudna sirovina zolota cinku teluru sirki grafitu arsenovih spoluk halkopiritu krupnistyu 0 1 mm Pershij variant procesu Elmora bulo realizovano na ustanovci produktivnistyu 50 t dobu pracyuyuchij na midnij kopalni Glesdir Uels Velika Britaniya Drugij variant aprobovano na ustanovci kopalni Dolcoath Skandinaviya produktivnistyu do 45 t dobu Na pochatku 1900 h rokiv v Avstraliyi Charla Vinsent Potter ta priblizno v toj zhe chas Gijom Daniel Deltor rozrobili svij variant flotaciyi bez zastosuvannya maslyanih reagentiv ale shlyahom generaciyi gazu utvorenogo vvedennyam kisloti v celyulozu Protyagom pershogo desyatilittya HH stolittya Broken Gill angl Broken Hill unikalne za vmistom svincyu i cinku polimetalichne rodovishe v Avstraliyi stalo centrom innovacij sho prizvelo do vdoskonalennya procesu flotaciyi bagatma tehnologami U 1902 roci dlya zbagachennya sfaleritu midnogo ta sirchanogo kolchedaniv zaproponovano proces maslyanoyi flotaciyi Kattermolya Velikobritaniya Tehnologiya projshla promislove viprobovuvannya na specialno sproektovanij i pobudovanij zbagachuvalnij fabrici kompaniyi Minerals Separation Ltd London Dlya zbagachennya vugillya vpershe metod maslyanoyi flotaciyi Trent proces bulo rozrobleno i aprobovano v 1920 h rokah v SShA Proces bulo zastosovano v promislovih umovah na ryadi vuglezbagachuvalnih fabrik SShA Produktivnist ustanovok dosyagala 20 24 t god U 1911 roci Dzhejms M Gajd kolishnij pracivnik Minerals Separation Ltd modifikuvav proces rozdilennya mineraliv flotaciyeyu i u 1912 roci u sht Montana vstanovleno pershu veliku flotacijnu fabriku v Americi Zauvazhimo sho ves cej chas suprovodzhuvavsya ryadom patentnih superechok shodo zastosuvannya prioritetu ta royalti za vinahodi riznih variantiv flotaciyi Flotacijnij procesFlotacijnij proces zasnovanij na vidminnostyah u zmochuvanosti mineraliv yaki rozdilyayutsya Yaksho prirodni rozhodzhennya v zmochuvanosti mineraliv nedostatni dlya flotacijnogo rozdilennya voni pidsilyuyutsya flotacijnimi reagentami sho selektivno vplivayut na ci minerali Mashina pinnoyi flotaciyi Osnovna i viznachalna stadiya flotacijnogo procesu elementarnij akt flotaciyi yakij polyagaye v zakriplenni odinichnogo zerna na poverhni rozdilu faz Pri pinnij flotaciyi vikoristovuyutsya taki fazi voda ridina mineral tverde i povitrya gaz Mozhlivist elementarnogo aktu pri comu zalezhit vid vlastivostej poverhon rozdilu voda povitrya ridina gaz i voda mineral ridina tverde Zmina zmochuvanosti mineraliv pri yih flotaciyi zdijsnyuyetsya vvedennyam u pulpu flotacijnih reagentiv Flotacijni reagenti vplivayut na gidratni shari i zminyuyut yihnyu tovshinu ta stijkist Tomu pidgotovka mineralnoyi poverhni do flotaciyi zvoditsya do podachi viznachenih reagentiv sho privodit do rizkogo zbilshennya gidrofobnosti flotovanih chastinok i gidrofilnosti neflotovanih tobto do zbilshennya gidrofobno gidrofilnoyi kontrastnosti flotovanoyi mineralnoyi sirovini Oblasti zastosuvannya flotaciyiZbagachennya korisnih kopalin rud kolorovih metaliv ridkisnih i rozsiyanih elementiv vugillya samorodnoyi sirki Rozdilennya mineraliv kompleksnih rud Rozdilennya solej Ochishennya stichnih vod zokrema dlya vidilennya krapel masel i naftoproduktiv Vidi flotaciyiSogodni vidomi taki sposobi flotaciyi plivkova flotaciya pinna flotaciya vakuumna flotaciya kompresijna flotaciya jonna flotaciya himichna flotaciya elektroflotaciya solyana flotaciya maslyana flotaciya flotaciya z nosiyem pinna separaciya adgezijna separaciya Najposhirenishoyu ye pinna flotaciya pri yakij cherez sumish chastinok z vodoyu propuskayut dribni bulbashki povitrya chastinki pevnih mineraliv zbirayutsya na poverhni rozdilu faz povitrya ridina prilipayut do bulbashok povitrya i vinosyatsya z nimi na poverhnyu u skladi trifaznoyi pini yaku nadali zgushuyut i filtruyut Yak ridina najchastishe vikoristovuyetsya voda ridshe nasicheni rozchini solej rozdilennya solej sho vhodyat do skladu kalijnih rud abo rozplavi zbagachennya sirki Cej metod zastosovuyetsya najshirshe FlotoreagentiDokladnishe Flotacijni reagenti Isnuye dekilka tipiv flotoreagentiv sho vidriznyayutsya principom diyi Zbirachi reagenti sho vibirkovo sorbuyutsya na poverhni mineralu yakij neobhidno perevesti v pinnij produkt i sho dodayut chastinkam gidrofobni vlastivosti Yak zbirachi vikoristovuyut rechovini molekuli yakih mayut difilnu budovu gidrofilna polyarna grupa yaka zakriplyuyetsya na poverhni chastinok i gidrofobnij vuglevodnevij lancyug Najchastishe zbirachi ye ionnimi spolukami zalezhno vid togo yakij ion ye aktivnim rozriznyayut zbirachi anionnogo i kationnogo tipiv Ridshe zastosovuyutsya zbirachi sho ye nepolyarnimi spolukami ne zdatnimi do disociaciyi Tipovimi zbirachami ye i dlya sulfidnih mineraliv natriyevi mila i amini dlya nesulfidnih mineraliv gas dlya zbagachennya vugillya Vitrata zbirachiv stanovit sotni gramiv na tonnu rudi Pinoutvoryuvachi priznacheni dlya polipshennya disperguvannya povitrya i dodannya stijkosti mineralizovanim pinam Pinoutvoryuvachami sluzhat slabki poverhnevo aktivni rechovini Vitrata pinoutvoryuvachiv stanovit desyatki gramiv na tonnu rudi Regulyatori reagenti v rezultati vibirkovoyi sorbciyi yakih na poverhni mineralu ostannij staye gidrofilnim i ne zdatnim do flotaciyi Yak regulyatori zastosovuyut soli neorganichnih kislot i deyaki polimeri Vidomo vzhe dekilka tisyach riznih flotoreagentiv Gazopodibna faza flotacijnogo procesuFlotacijna pina Osoblive misce u flotacijnomu procesi zajmaye gazopodibna faza gazi sho vhodyat do skladu povitrya i ridshe gazi sho specialno vvodyat u proces yak reagenti kisen sirchistij gaz sirkovoden Najvazhlivisha rol gazopodibnoyi fazi polyagaye v transportuvanni mineralnih chastinok povitryanimi bulbashkami Krim togo gazopodibna faza mozhe buti vikoristana i yak reagent u pershu chergu ce stosuyetsya kisnyu vuglekislogo gazu sirchistogo angidridu sirkovodnyu Osoblivo aktivno u flotacijnomu procesi gazi diyut u prisutnosti vodi U ryadi vipadkiv himichna diya gaziv viyavlyayetsya u formi yihnih spoluk z vodoyu vugilna i sirchana kisloti yaki utvoryuyutsya pri reakciyi sirchistogo i vugilnogo angidridiv z vodoyu V ob yemi povitryanih bulbashok krim povitrya mistyatsya she j pari vodi yaki vnaslidok yihnogo gazopodibnogo stanu slid takozh vidnesti do gazovoyi fazi flotacijnogo procesu Vodyana para prisutnya u povitri zavzhdi yiyi vmist zalezhit vid temperaturi povitrya Povitrya yavlyaye soboyu prirodnu sumish gaziv U povitri rozchinenomu u vodi vmist kisnyu skladaye 34 82 a azotu 65 18 Rozchinnist povitrya u vodi a takozh zmina rozchinnosti zalezhno vid temperaturi i osoblivo vid tisku mayut dlya flotaciyi velike znachennya Rozchinnist gaziv yaki ne vstupayut u himichnu vzayemodiyu z vodoyu mala odnochasno gazi yaki aktivno vzayemodiyut z vodoyu vuglekislij i sirchistij gazi sirkovoden hloristij voden amiak ta in rozchinyayutsya u znachnih kilkostyah Pri comu rozchinnist gaziv zmenshuyetsya z pidvishennyam temperaturi i zbilshuyetsya z pidvishennyam tisku Pri rozchinenni sumishi gaziv napr povitrya rozchinnist kozhnoyi skladovoyi zalezhit vid yiyi parcialnogo tisku v sumishi U miscyah perepadu tiskiv u flotacijnih mashinah aktivno vidilyayutsya z rozchinu povitryani bulbashki Na vikoristanni takih bulbashok bazuyetsya zastosuvannya ezhektornih flotacijnih mashin a vakuumna flotaciya na vidilenni rozchinenogo povitrya u viglyadi mikrobulbashok pri zmini tisku Zakripleni na poverhni mineralnih chastinok mikrobulbashki sho vidililisya z rozchinu aktivuyut prilipannya do chastinok krupnih bulbashok i zreshtoyu intensifikuyut proces flotaciyi u cilomu Kisen na vidminu vid vodnyu azotu hloru ta inshih elementarnih gaziv paramagnitnij Jogo nezvichajni magnitni vlastivosti tisno pov yazani zi specifichnimi himichnimi vlastivostyami molekuli Kisen ye himichno aktivnim shodo bilshosti elementiv Ce obumovlyuye bagato yavish sho suprovodzhuyut flotaciyu sulfidnih mineraliv Takozh vstanovlena vazhliva rol kisnyu pri flotaciyi okisnenih mineraliv Osoblivo vazhlivu rol u procesah za uchastyu kisnyu vidigraye voda yaka vistupaye v roli katalizatora Povitrya rozchinene u vodi mistit kisnyu priblizno v 1 5 raza bilshe nizh atmosferne povitrya V umovah tihogo elektrichnogo rozryadu kisen peretvoryuyetsya v ozon yakij maye visoku himichnu aktivnist Rozchinnist ozonu u vodi v 1 5 raza bilsha nizh u kisnyu Oskilki v atmosfernomu povitri vmist ozonu malij jogo pidvishena koncentraciya u vodi mozhe mati vazhlive praktichne znachennya Sirchistij gaz sirchistij angidrid gazopodibna spoluka chotirivalentnoyi sirki z kisnem yaka dobre rozchinyayetsya u vodi U rezultati vzayemodiyi z vodoyu utvoryuyetsya sirchana kislota yaka pri vzayemodiyi z rozchinenimi u vodi lugami utvoryuye vidpovidni sulfiti i bisulfiti Sirchana kislota ta yiyi soli depresuyut sulfidi cinku tomu yiyi vikoristovuyut yak reagent depresor pri flotaciyi polimetalichnih rud Vuglekislij gaz rozchinenij u vodi utvoryuye slabkodisocijovanu vugilnu kislotu prisutnist yakoyi zminyuye pH seredovisha Pri flotaciyi vugilna kislota vzayemodiye z reagentami i zminyuye yihnyu flotacijnu aktivnist Vzayemodiya vugilnoyi kisloti z sirchistim natriyem znizhuye jogo aktivnist vnaslidok znizhennya pH Sirkovoden himichno aktivnij gaz yakij dobre rozchinyayetsya u vodi z utvorennyam slabkodisocijovanoyi kisloti Sirkovoden ye efektivnim sulfidizatorom bagatoh okisnenih mineraliv kolorovih metaliv yaki vazhko sulfidizuyutsya Na protivagu sirchistomu natriyu sirkovoden rozchinenij u vodi ne utvoryuye gidroksilnih joniv yaki pereshkodzhayut zakriplennyu na poverhni mineraliv anioniv reagenta zbiracha Shirokomu zastosuvannyu sirkovodnyu pereshkodzhayut jogo toksichnist i nepriyemnij zapah Tverda faza flotacijnogo procesuHarakternoyu osoblivistyu mineraliv pov yazanoyu z yihnim genezisom i strukturoyu yaka viznachaye rezultati yihnoyi vzayemodiyi z vodoyu i reagentami ye neodnoridnist mineralnoyi poverhni Osnovoyu neodnoridnosti poverhni ye rozhodzhennya u rivnyah vilnoyi poverhnevoyi energiyi na riznih dilyankah poverhni mineralu ta granyah odnogo j togo zh kristalu Adsorbcijna aktivnist poverhnevih atomiv joniv mineralu rizna i zalezhit vid yihnogo polozhennya na poverhni Roztashuvannya strukturnih elementiv u kristalichnih gratkah mineraliv ridko vidpovidaye cij klasichnij kartini yaka harakterizuyetsya poslidovnim roztashuvannyam u gratci atomiv abo joniv tak zvani idealni kristali Na protivagu idealnim kristalam dlya yakih harakterne pravilne roztashuvannya i periodichnist atomiv abo joniv realni kristali vidriznyayutsya ryadom vidhilen defektiv kristalichnoyi gratki dislokacij Ridka faza flotacijnogo procesuRidka faza flotacijnogo procesu predstavlena vodoyu i vuglevodnevimi ridinami Voda Flotacijnij proces vidbuvayetsya u vodnomu seredovishi Voda vnaslidok svoyih specifichnih vlastivostej velikogo dipolnogo momentu zdatnosti do asociaciyi vlasnih molekul i utvorennya vodnevih zv yazkiv ye aktivnim uchasnikom vzayemodiyi reagentiv z mineralami a takozh vstupaye z nimi u bezposerednyu vzayemodiyu Zgidno iz suchasnimi uyavlennyami struktura vodi yavlyaye soboyu dinamichnu sitchastu sistemu zshitu vodnevimi zv yazkami riznoyi micnosti yaki z yavlyayutsya ta znikayut postijno zminyuyuchi svoye misce roztashuvannya Taki mimovilni zmini strukturi vodi mayut misce v rezultati teplovih ruhiv oscilyuyuchih i linijnogo perenosu molekul Vidilyayut chotiri strukturni shemi vodi nelodopodibna kristalichna abo klatratna zrujnovani kristalichni gratki lodu bezladno zv yazani molekuli vodi okremi molekuli vodi U prirodi ta v umovah virobnictva voda v chistomu viglyadi ne zustrichayetsya Bilshist vodnih sistem predstavleni rozchinami mehanichnimi suspenziyami koloyidnimi sistemami Pri comu v strukturu vodi vprovadzheni joni miceli agregati tverdih chastinok ta in U rezultati cogo v rozglyanutij sistemi mozhut vinikati novi vzayemodiyi napriklad tak zvani gidrofobni mizh apolyarnimi ob yektami u vodi mizh molekulami vodi i jonami sho privodit do zmini posilennya abo oslablennya strukturovanosti vodi Himichna diya vodi sprichinyaye disociaciyu bagatoh spoluk na joni yihnyu gidrataciyu i chislenni reakciyi gidrolizu Prisutnist vodi chasto rizko zminyuye shvidkist i napryamok himichnih procesiv U nevelikij kilkosti voda mozhe buti katalizatorom deyakih himichnih reakcij Osoblivistyu vodi ye te sho pri disociaciyi utvoryuyutsya ne gidroksilni j vodnevi joni a joni OH i gidroksoniyu H3O Struktura i stijkist gidratnih shariv vodi yaka vplivaye na zmochuvanist mineralu zalezhit ne tilki vid prirodi i energetichnogo stanu poverhni mineralu ale j vid stanu vodi U zoni temperatur blizkih 0 C zdatnist vodi zmochuvati okremi minerali rizko znizhuyetsya Osoblivo ce pomitno dlya tih mineraliv yaki za zvichajnih umov dobre zmochuyutsya vodoyu U tverdomu stani voda lid harakterizuyetsya maksimalnoyu uporyadkovanistyu svoyih molekul tomu vvazhayut sho pri temperaturah blizkih 0 C voda protyagom viznachenogo chasu zberigaye visoku vporyadkovanist svoyih molekul Pri comu bilsha chastina energiyi cih molekul vitrachayetsya na yihnyu vzayemodiyu mizh soboyu sho oslablyuye vzayemodiyu molekul vodi z mineralom Znizhennya strukturnoyi uporyadkovanosti molekul vodi mozhna dosyagti korotkochasnoyu diyeyu ultrazvuku Vstanovleno sho poperednya obrobka vodi magnitnim polem pokrashuye selektivnist pidvishuye shvidkist i flotacijne viluchennya mineraliv Dlya praktiki flotaciyi velike znachennya maye tverdist vodi tobto kilkist rozchinnih u nij solej kalciyu magniyu ta inshih luzhnozemelnih metaliv Tverdist sho zalezhit vid vuglekislih solej nazivayetsya timchasovoyu sirchanokisli soli sprichinyayut postijnu tverdist Zagalna tverdist vodi dorivnyuye sumi postijnoyi i timchasovoyi Soli timchasovoyi karbonatnoyi tverdosti vidilyayut z vodi dodavannyam vapna a soli postijnoyi tverdosti dodavannyam kalcinovanoyi sodi Vuglevodnevi ridini Krim vodi u flotacijnih sistemah prisutni vuglevodnevi ridini vuglevodni zhirnogo aromatichnogo i naftenovogo ryadiv yaki vikoristovuyut yak flotacijni reagenti zbirachi apolyarnogo tipu Fizichni ta fiziko himichni vlastivosti vuglevodnevih ridin suttyevo vidriznyayutsya vid vlastivostej vodi i v bagatoh vipadkah ye protilezhnimi Dlya flotaciyi najvazhlivishimi vlastivostyami vuglevodnevih ridin ye harakter i priroda mizhmolekulyarnih sil v yazkist poverhnevij natyag na mezhi z vodoyu i povitryam rozchinnist u vodi zdatnist do okisnennya Poverhnevij natyag vuglevodniv na mezhi z povitryam menshij nizh na mezhi z vodoyu Krim togo dlya riznih vuglevodniv naftenovogo i zhirnogo ryadiv poverhnevij natyag maye znachennya blizko 50 10 3 Vt m2 a dlya vuglevodniv aromatichnogo ryadu 35 38 10 3 Vt m2 Yaksho dlya bilshosti vuglevodniv velichina poverhnevogo natyagu majzhe odnakova to ce znachit sho velichina roboti adgeziyi vuglevodnyu do mineralu harakterizuyetsya golovnim chinom velichinoyu krajovogo kuta zmochuvannya Okisnennya reagentiv Dlya flotaciyi maye velike znachennya zdatnist ridkih vuglevodniv okisnyuvatisya na povitri Ciyeyu zdatnistyu volodiyut i porivnyano veliki molekuli vuglevodniv yaki vhodyat do skladu naftovih masel flotacijnih reagentiv U rezultati okisnennya utvoryuyutsya naftenovi j zhirni kisloti fenoli oksikisloti i produkti kondensaciyi Produkti okisnennya ce geteropolyarni spoluki zdatni hemosorbuvatisya na mineralah i stvoryuvati pinu Pri yih dostatnij kilkosti u vuglevodnyah utvoryuyetsya kombinaciya apolyarnih reagentiv zbirachiv iz geteropolyarnimi reagentami Krim togo u procesi samoyi flotaciyi yaka suprovodzhuyetsya intensivnoyu aeraciyeyu pulpi utvoryuyutsya spriyatlivi umovi dlya okisnennya vuglevodniv V yazkist vuglevodnevih reagentiv odna z yih najvazhlivishih harakteristik V yazkist viznachayetsya teplovim ruhom rozmirami i formoyu molekul yih vzayemnim polozhennyam upakovkoyu i diyeyu molekulyarnih sil V yazkist vidobrazhaye strukturu ridin ta yihni fiziko himichni zmini i viznachayetsya v osnovnomu molekulyarnimi silami zcheplennya Vnaslidok cogo v yazkist zmenshuyetsya z rostom temperaturi i zbilshuyetsya iz zrostannyam tisku U gomologichnomu ryadu vuglevodniv spirtiv i alifatichnih kislot v yazkist zrostaye z kozhnoyu lankoyu CH2 Chim vishe rozgaluzhenist alifatichnih vuglevodniv tim bilsha yihnya v yazkist V yazkist zbilshuyetsya v ryadu vuglevodni z normalnimi lancyugami aromatichni vuglevodni naftenovi vuglevodni Takim chinom v yazkist viznachayetsya velichinoyu energiyi mizhmolekulyarnoyi vzayemodiyi Chim silnishe prityaguyutsya odna do odnoyi molekuli vuglevodnyu tim bilshe opir yihnogo zsuvu i otzhe tim bilshe velichina v yazkosti Za svoyeyu prirodoyu mizhmolekulyarni sili yaki diyut u vuglevodnevih ridinah ye silami Van der Vaalsa Same velichina cih sil i viznachaye v yazkist vuglevodniv Usi inshi faktori vplivayut na v yazkist same cherez zminu energiyi mizhmolekulyarnoyi vzayemodiyi u vuglevodnyah Krim togo sili Van der Vaalsa viznachayut ne tilki v yazkist vuglevodniv ale j zdatnist yih roztikatisya po mineralnij poverhni ta micnist yihnogo zakriplennya na poverhni mineralu Takim chinom v yazkist vuglevodniv ye odnim iz faktoriv gidrofobizuyuchogo efektu pri zakriplenni reagentu na mineralah Osnovni chinniki sho vplivayut na rezultati flotaciyiOsnovni chinniki sho vplivayut na rezultati flotaciyi Rezultati flotaciyi zalezhat vid ryadu faktoriv osnovnimi z yakih ye rechovinnij sklad korisnoyi kopalini krupnist podribnennya rudi pered flotaciyeyu gustina pulpi reagentnij rezhim i poryadok vvedennya reagentiv intensivnist aeraciyi i peremishuvannya pulpi intensivnist znimannya pini trivalist flotaciyi temperatura pulpi shema flotaciyi debit pulpi sho nadhodit u flotacijnu mashinu Do osnovnih harakteristik rechovinnogo skladu korisnih kopalin yaki viznachayut tehniko ekonomichni pokazniki zbagachennya vidnosyatsya vmist i flotovanist cinnih komponentiv mineralnij sklad harakter vkraplennya i zrostannya mineraliv nayavnist izomorfnih domishok vtorinni zmini mineraliv vnaslidok okisnennya vivitryuvannya i vzayemnoyi aktivaciyi Vmist komponenta vplivaye na stupin jogo viluchennya u vidpovidnij koncentrat Za inshih rivnih umov viluchennya zrostaye zi zbilshennyam vmistu danogo komponenta v korisnij kopalini Mineralnij sklad korisnoyi kopalini vplivaye na tehnologichni pokazniki viluchennya kozhnogo komponenta i yakist otrimanih koncentrativ sho poyasnyuyetsya takimi osoblivostyami korisnih kopalin kozhnij metal abo element u korisnoyi kopalini mozhe buti predstavlenij mineralami z riznoyu flotovanistyu legkoflotovanimi vazhkoflotovanimi i ne flotovanimi Rizni grupi mineralnih form vimagayut riznih reagentnih rezhimiv i pri yihnij odnochasnij prisutnosti u rudi vazhko zabezpechiti optimalni umovi flotaciyi dlya viluchennya usih mineraliv U takomu vipadku v tehnologichnij shemi zvichajno peredbachayut rozdilne flotacijne viluchennya mineraliv mozhlivist selektivnoyi flotaciyi zalezhit vid stupenya blizkosti fiziko himichnih vlastivostej rozdilyuvanih mineralnih komponentiv Trudnoshi zdijsnennya selektivnoyi flotaciyi zrostayut pri rozdilenni mineraliv z odnakovim anionom abo kationom selektivna flotaciya uskladnyuyetsya pri nayavnosti v rudah legkoflotovanih alyumosilikativ i pri znachnomu vmisti shlamistih mineraliv i porid yaki volodiyut velikoyu poglinalnoyu zdatnistyu po vidnoshennyu do flotacijnih Genezis umovi utvorennya korisnih kopalin viznachayut budovu korisnih kopalin harakter kristalizaciyi izomorfizm shvidkist i stupin okisnennya i elektronni vlastivosti mineraliv Genezisom viznachayetsya vmist izomorfnoyi domishki u mineralah Izomorfizm ye osnovnoyu prichinoyu nayavnosti u rudah legko i vazhkoflotovanih riznovidiv odnogo j togo zh mineralu Vtorinnim zminam mozhut buti piddani yak rudni minerali tak i minerali vmisnih porid U procesi napravlenih vtorinnih zmin vidbuvayetsya unifikaciya poverhnevih vlastivostej riznih porodnih mineraliv pri zrostanni yihnogo zagalnogo stupenya gidrofobnosti i utvorennya velikoyi kilkosti legkoflotovanih shlamiv Vnaslidok cogo zrostayut trudnoshi depresiyi pustoyi porodi zapobigannya shkidlivomu vplivu shlamiv i otrimannya bagatih koncentrativ Rozmir vkraplennya korisnih mineraliv viznachaye neobhidnu krupnist podribnennya korisnih kopalin i produktiv yihnoyi pererobki Neobhidna krupnist podribnennya korisnih kopalin i produktiv yihnoyi pererobki povinna zadovolnyati takim vimogam rozmiri zeren flotovanogo mineralu ne povinni vihoditi za viznacheni granici krupnosti za yakimi nemozhlive yihnye efektivne zakriplennya na povitryanih bulbashkah i vlasne flotaciya osnovna masa flotovanih mineraliv povinna znahoditis u vilnomu stani tobto buti zvilnenoyu vid zrostkiv z pustoyu porodoyu pered kolektivnoyu flotaciyeyu i vid zrostkiv mineraliv odin z odnim pered selektivnoyu flotaciyeyu krupnist otrimanih koncentrativ povinna vidpovidati ustanovlenim dlya nih vimogam kondiciyam Gustina pulpi vplivaye na tehniko ekonomichni pokazniki vitrati reagentiv produktivnist flotomashin pitomi vitrati energiyi vodi ta in Pri gustih pulpah vitrata reagentiv yak pravilo znizhuyetsya Pri zbilshenni gustini pulpi produktivnist flotomashin spochatku zrostaye do viznachenoyi mezhi a potim pochinaye znizhuvatis Takim chinom pri flotaciyi nevigidno mati yak duzhe gusti tak i duzhe rozridzheni pulpi Optimalna rozridzhenist pulpi zalezhit v osnovnomu vid krupnosti i gustini flotovanoyi korisnoyi kopalini priznachennya operaciyi flotaciyi neobhidnoyi yakosti pinnogo produktu j inshih umov Zi zbilshennyam krupnosti i gustini flotovanoyi rudi optimalna gustina pulpi zrostaye Pri velikomu vmisti shlamiv i malij gustini tverdoyi fazi zhivlennya flotaciyu zdijsnyuyut u bilsh ridkih pulpah V operaciyah osnovnoyi i kontrolnoyi flotaciyi dlya znizhennya vtrat korisnih mineraliv u hvostah zastosovuyut gustishi pulpi a u perechisnih operaciyah dlya pidvishennya yakosti rozbavleni pulpi Zvichajno u praktici flotaciyi gustina pulpi kolivayetsya vid 15 do 40 i vstanovlyuyetsya u kozhnomu konkretnomu vipadku doslidnim shlyahom Flotaciya suprovodzhuyetsya fiziko himichnimi procesami shvidkist yakih zalezhit vid temperaturi seredovisha Osoblivo ce pomitno pri vikoristanni yak kolektora zhirnih kislot yaki pri nizkih temperaturah vtrachayut svoyu aktivnist vnaslidok perehodu u tverdij stan Z pidvishennyam temperaturi polipshuyetsya proces disperguvannya vazhkorozchinnih zbirachiv sho ye odniyeyu z golovnih prichin zbilshennya shvidkosti flotaciyi pri pidigrivanni pulpi Sklad vodi u yakij zdijsnyuyetsya proces flotaciyi duzhe suttyevo vplivaye na hid cogo procesu U vodi mistyatsya rizni joni yaki vplivayut na flotaciyu i zminyuyut pH seredovisha rozchineni gazi i rizni organichni domishki Vnaslidok deyakoyi rozchinnosti ryadu mineraliv voni mozhut suttyevo zminyuvati pH pulpi Zmina koncentraciyi u pulpi rozchinenih gaziv persh za vse kisnyu yakij suttyevo vplivaye na proces flotaciyi mozhe vidbuvatisya yak u zv yazku z yakistyu vihidnoyi vodi tak i u procesi flotaciyi U zalezhnosti vid mineralogichnogo skladu rudi pri yiyi podribnenni i klasifikaciyi vidbuvayetsya rizke znizhennya koncentraciyi kisnyu u pulpi U takih vipadkah slid zastosovuvati specialnu aeraciyu pulpi dlya nasichennya pulpi kisnem povitrya Aeraciya pulpi neobhidna dlya stvorennya povitryanih bulbashok V procesi aeraciyi chastina povitrya rozchinyayetsya u ridkij fazi pulpi u zonah z pidvishenim tiskom napriklad pered lopatkami impelera U zonah zi znizhenim tiskom napriklad za lopatkami impelera rozchinene povitrya vidilyayetsya u viglyadi dribnishih zarodkovih bulbashok yaki utvoryuyutsya perevazhno na poverhni flotovanih zeren Aeraciya vplivaye na shvidkist flotaciyi zi zbilshennyam aeraciyi shvidkist flotaciyi zrostaye U mehanichnih mashinah aeraciya zalezhit vid intensivnosti peremishuvannya pulpi shvidkosti obertannya impelera Chim intensivnishe peremishuvannya tim bilsha aeraciya Odnak silne peremishuvannya sprichinyaye zbilshennya sil vidrivu chastinok vid bulbashok povitrya i zbilshennya vitrat energiyi Slabke peremishuvannya tezh pogirshuye proces flotaciyi vnaslidok osadzhennya krupnih chastinok na dno kameri Intensivnist peremishuvannya povinna buti dostatnoyu shob pereshkodzhati vipadannyu tverdih chastinok i zabezpechuvati dobru aeraciyu i rivnomirnij rozpodil chastinok i povitryanih bulbashok v usomu ob yemi nizhnoyi zoni kameri Kakim chinom shvidkist turbulentnih vihoriv pulpi pri yiyi peremishuvanni povinna buti vishe kritichnoyi Pid reagentnim rezhimom rozumiyut nomenklaturu reagentiv yihnye dozuvannya tochki podachi i rozpodil kozhnogo reagentu po okremih tochkah trivalist kontaktu reagentiv z pulpoyu Reagentnij rezhim u kozhnomu konkretnomu vipadku vstanovlyuyetsya eksperimentalno pri doslidzhenni rud na zbagachuvanist Shvidkist flotaciyi zalezhit vid ob yemu pulpi sho nadhodit u flotacijnu mashinu za odinicyu chasu Pri zbilshenni potoku pulpi shvidkist flotaciyi zrostaye a neobhidna dlya otrimannya viznachenogo viluchennya trivalist flotaciyi zmenshuyetsya Optimalna trivalist flotaciyi viznachayetsya ekonomichnimi pokaznikami na praktici vona kolivayetsya vid 5 10 do 40 hv U zalezhnosti vid neobhidnoyi trivalosti flotaciyi rozriznyayut legko seredno i vazhkoflotovani rudi z trivalistyu flotaciyi 5 15 15 25 i bilshe 25 hv v operaciyah perechishennya koncentrativ trivalist flotaciyi zvichajno ne perevishuye 10 15 hv Shemi flotaciyiShema flotaciyi mozhe vklyuchati dekilka poslidovnih operacij osnovnu perechisnu kontrolnu Osnovna flotaciya Osnovna flotaciya persha operaciya u kozhnomu cikli yiyi osnovna meta maksimalno mozhlive viluchennya korisnogo komponentu V rezultati zdijsnennya operaciyi osnovnoyi flotaciyi ne vdayetsya otrimati kondicijnij koncentrat i vidvalni hvosti vnaslidok blizkosti flotacijnih vlastivostej rozdilyuvanih mineraliv nedostatnogo rozkrittya zrostkiv nedoskonalosti flotacijnih aparativ Tomu otrimani bidni koncentrati i bagati hvosti inodi pislya dodatkovogo podribnennya napravlyayut v operaciyu povtornoyi perechisnoyi flotaciyi Perechisna flotaciya Perechisna flotaciya povtorna flotaciya koncentratu poperednoyi operaciyi Osnovnoyu metoyu perechisnoyi flotaciyi ye pidvishennya yakosti koncentratu do kondicijnoyi Kontrolna flotaciya Kontrolna flotaciya povtorna flotaciya vidhodiv z metoyu ostatochnogo viluchennya korisnogo komponentu i otrimannya bidnih vidvalnih hvostiv Shema flotaciyi bud yakogo komponentu zvichajno vklyuchaye osnovnu flotaciyu odnu abo dekilka perechisnih flotacij koncentratu i odnu abo dekilka kontrolnih flotacij Chislo perechisnih i kontrolnih flotacij zalezhit vid yakosti rudi i vimog do koncentrativ Yaksho vmist korisnogo komponentu v rudi malij kondiciyi na vmist korisnogo komponentu u koncentrati visoki i mineral legko flotuyetsya to shemi vklyuchayut velike chislo perechisnih operacij koncentratu napriklad dlya molibdenovih rud chislo perechishen koncentratu dosyagaye 6 8 Pri protilezhnih umovah chislo perechishen zmenshuyetsya U shemah obrobki korisnih kopalin z duzhe visokim vmistom korisnogo komponentu napriklad vugillya perechisnih operacij mozhe ne buti zovsim Dlya zvichajnih umov flotaciyi chislo perechishen kolivayetsya vid 2 do 4 Chislo kontrolnih operacij yak pravilo ne perevishuye 2 3 ale najchastishe shemi vklyuchayut tilki odnu kontrolnu flotaciyu Klasifikaciya mineraliv za flotovanistyuShema flotacijnogo procesu harakter vikoristovuvanih reagentiv i rezultati zbagachennya u pershu chergu zalezhat vid mineralnogo skladu i fiziko himichnih vlastivostej poverhni mineraliv korisnoyi kopalini Zalezhno vid osoblivostej umov flotacijnogo rozdilennya osnovni minerali korisnih kopalin mozhna rozdiliti na taki grupi Apolyarni minerali nemetalichnih korisnih kopalin harakterizuyutsya visokoyu prirodnoyu gidrofobnistyu Do nih nalezhat kam yane vugillya grafit almaz samorodna sirka i talk Dlya flotaciyi mineraliv ciyeyi grupi vikoristovuyut naftovi masla a inodi tilki spinyuvachi Sulfidi vazhkih metaliv i samorodni metali harakterizuyutsya pevnoyu prirodnoyu gidrofobnistyu i vibirkovoyu zdatnistyu adsorbuvati na svoyij poverhni sulfgidrilni zbirachi ksantogenati Do ciyeyi grupi nalezhat sulfidi zaliza svincyu midi cinku stibiyu molibdenu kobaltu ta inshih a takozh zoloto sriblo platina Okisneni minerali vazhkih metaliv predstavleni karbonatami sulfatami gidratami i silikatami midi svincyu cinku i zmishanih rud Ci minerali ne mayut prirodnoyi gidrofobnosti tomu yih flotaciya mozhliva zhirnimi kislotami i yih milami abo ksantogenatami pislya poperednoyi sulfidizaciyi poverhni sulfidom natriyu Polyarni nesulfidni minerali luzhnozemelnih mineraliv mayut u skladi kristalichnih gratok kationi kalciyu bariyu magniyu i stronciyu Minerali ciyeyi grupi duzhe chutlivi do jonnogo skladu pulpi voni dobre flotuyut pri vikoristanni yak zbirachiv zhirnih kislot i yih mil Oksidi silikati i alyumosilikati predstavleni velikoyu grupoyu mineraliv do yakoyi vhodyat kvarc andaluzit diaspor beril gematit kaolinit kasiterit kianit korund pirolyuzit polovi shpati slyudi i in Bilshist cih mineraliv dobre flotuyetsya z vikoristannyam oksigidrilnih zbirachiv zhirnih kislot i zbirachiv kationnogo tipu Blizkist flotacijnih vlastivostej riznih za skladom mineraliv viznachaye skladnist flotacijnih shem i v cilomu tehnologiyi flotacijnogo zbagachennya korisnih kopalin Perspektivi podalshogo rozvitku flotacijnogo procesuLaboratoriya Doneckogo nacionalnogo tehnichnogo universitetu z flotaciyi Kinec HH st Ukrayina Doneck Podalshij rozvitok flotacijnogo procesu obumovlenij zrostayuchimi potrebami gospodarstva krayini u mineralnij sirovini Dlya pidvishennya stupenya kompleksnosti yiyi vikoristannya neobhidni podalshe udoskonalennya tehnologiyi intensifikaciya flotacijnogo procesu zastosuvannya novogo i modernizovanogo obladnannya mehanizaciya i avtomatizaciya zbagachuvalnih fabrik Virishennya cih zadach nemozhlive bez podalshogo rozvitku teoretichnih uyavlen pro flotacijnij proces U galuzi teoriyi flotaciyi sposterigayetsya pragnennya perejti vid yakisnih uyavlen do kilkisnih zakonomirnostej Pri provedenni doslidzhen stavlyatsya cili znajti zakonomirnosti protikannya reakcij u procesah gidrofobizaciyi i flotaciyi mineraliv ksantogenatami ditiofosfatami zhirnimi i alkilkislotami alkilsulfatami vikonati kilkisnij opis procesu rozrivu gidratnogo prosharku mizh bulbashkami i poverhneyu otrimati kilkisnij opis kinetiki procesu flotaciyi Neobhidnist perehodu vid yakisnih uyavlen do kilkisnih zakonomirnostej obumovlena pragnennyam rozrobiti teoretichno obgruntovani principi sintezu novih efektivnih flotacijnih reagentiv optimizaciyi i avtomatichnogo regulyuvannya flotacijnogo procesu Duzhe vazhlivim ye zastosuvannya bilsh tochnih i ob yektivnih metodiv doslidzhennya flotacijnih sistem i osoblivo mehanizmu diyi reagentiv pri flotaciyi Z ciyeyu metoyu perspektivnim ye zastosuvannya molekulyarnoyi spektroskopiyi zokrema ICh spektroskopiyi dlya analizu mizhfaznih vzayemodij mineral reagent a takozh EPR spektroskopiyi dlya fiksaciyi mozhlivih vilnoradikalnih procesiv Krim togo cinnu informaciyu pro vzayemodiyu reagentiv z poverhneyu mineralu mozhna oderzhati vikoristovuyuchi metod kolorimetriyi i vibirkovoyi adsorbciyi napriklad metilenovij golubij Zminu vlastivostej reagenta zbiracha pri kontakti z mineralom mozhna zafiksuvati doslidzhuyuchi proces infiltraciyi reagenta v mikropori mineralu Vpliv reagentu na makromolekulyarni nadmolekulyarni harakteristiki mineralu mozhna zafiksuvati rentgenostrukturnim analizom Z teoretichnih metodiv doslidzhennya najbilsh shiroko vikoristovuyetsya termodinamichnij Vin zastosovuyetsya napriklad dlya doslidzhennya reakcij mizh riznimi zbirachami i jonami metaliv pri riznih znachennyah pH i v prisutnosti reagentiv depresoriv dlya doslidzhennya stanu tverdoyi poverhni pri riznih znachennyah pH i okisno vidnovlyuvalnogo potencialu rozchinu dlya vivchennya mehanizmu diyi zbirachiv pri flotaciyi riznih mineraliv V rezultati termodinamichnih doslidzhen otrimano cilij ryad neobhidnih konstant zroblenij visnovok pro perspektivnist zastosuvannya pri flotaciyi sumishej riznih zbirachiv zroblena ob yektivna ocinka mozhlivogo stanu poverhni bagatoh mineraliv yaka suttyevo vidriznyayetsya vid zagalnoprijnyatih uyavlen Termodinamichnij metod doslidzhennya neobhidnij pri rozrobci kilkisnoyi fiziko himichnoyi modeli procesiv selektivnoyi flotaciyi yaka dozvolit dokorinno virishiti problemu optimizaciyi flotaciyi pidvishennya tehniko ekonomichnih pokaznikiv roboti zbagachuvalnih fabrik i kompleksnosti vikoristannya sirovini Z eksperimentalnih metodiv doslidzhennya osoblivoyi uvagi zaslugovuyut metodi sho zasnovani na vimiryuvanni elektrohimichnih harakteristik poverhni tverdogo u ridkomu seredovishi Na vidminu vid inshih metodiv voni dozvolyayut doslidzhuvati bezposeredno poverhnyu rozdilu tverde ridina a ne poverhnyu tverde gaz yak pri zvichajnij metodici vikoristannya radioaktivnih izotopiv tverde tverde abo tverde organichna ridina yak pri vikoristanni infrachervonoyi spektroskopiyi abo u rozchinah rozchinnika yak pri vikoristanni paramagnitnogo rezonansu abo infrachervonoyi spektroskopiyi i t d Z elektrohimichnih metodiv najbilsh perspektivni metodi vimiryuvannya yemnosti podvijnogo elektrichnogo sharu dzeta potencialu voltamperometriya metod spadu potencialu Napriklad zastosuvannya metodu vimiryuvannya yemnosti podvijnogo elektrichnogo sharu pri doslidzhenni kinetiki potonshennya i rozrivu gidratnogo prosharku mizh bulbashkoyu i rtuttyu u prisutnosti zbiracha dozvolyaye vrahuvati formu zakriplennya reagentf i u deyakij miri jogo oriyentuvannya na poverhni rozdilu faz prostezhiti kinetiku zmini naprugi vidrivu bulbashki pri riznih znachennyah potencialu poverhni Cej metod mozhe buti vikoristanij takozh dlya viznachennya zakonomirnostej adsorbciyi jonnih i molekulyarnih form zbiracha Zastosuvannya voltamperometriyi pri linijnomu vimiryuvanni naprugi u sukupnosti zi zvichajnimi metodami vimiryuvannya krajovogo kuta i flotaciyi dozvolilo otrimati dani pro fiziko himichnij stan flotacijnoyi sistemi sulfidnij mineral sulfgidrilnij zbirach U svoyu chergu metod spadu potencialu zabezpechuye otrimannya nadijnih danih pro stan poverhni sulfidu yaki neobhidni dlya dostovirnogo teoretichnogo analizu mehanizmu yiyi vzayemodiyi z flotacijnimi reagentami Girofilnist gidrofobnist materialiv poryad iz tradicijnimi metodami vimiryuvannya krajovogo kuta zmochuvannya docilno ocinyuvati za teplotoyu zmochuvannya Najbilshij efekt pri doslidzhenni dosyagayetsya pri odnochasnomu vikoristanni metodiv termodinamiki elektrohimiyi i flotaciyi Znachnij interes yavlyayut elektrohimichni doslidzhennya napivprovidnikovih materialiv oskilki voni dozvolyayut viyaviti rol zoni prostorovogo zaryadu sulfidiv koncentraciyi elektroniv i dirok ta yihnogo vplivu na kinetiku i mehanizm vzayemodiyi reagentiv z poverhneyu shilnist adsorbciyi i spivvidnoshennya form sorbciyi zbiracha Rezultati doslidzhen pidtverdzhuyut nayavnist viznachenih spivvidnoshen mizh elektronnimi vlastivostyami elektrohimichnimi vlastivostyami poverhon rozdilu tverdoyi i ridkoyi faz adsorbciyi zbiracha i stupenem gidrofobnosti poverhni Vikoristannya navit nedoskonalih modelej dozvolyaye govoriti pro mozhlivist cilespryamovanoyi zmini napriklad stupenya defektnosti kristalichnoyi gratki koncentraciyi elektroniv adsorbciyi reagentiv i zreshtoyu flotovanosti mineraliv Dlya cogo mozhna skoristatisya radiacijnimi metodami ultrazvukovoyu elektrohimichnoyu obrobkoyu i deyakimi inshimi metodami fizichnoyi diyi na pulpu Zaslugovuye uvagi vikoristannya temperaturnoyi obrobki pri rozdilenni kolektivnih koncentrativ Pidvishennya efektivnosti selektivnoyi flotaciyi u comu vipadku mozhe buti obumovlene riznimi zakonomirnostyami zmini termodinamichnih harakteristik rozdilyuvanih mineraliv Roboti po flotacijnih reagentah spryamovani na vishukuvannya netoksichnih novih bilsh selektivnih zbirachiv spinyuvachiv depresoriv i aktivatoriv dlya riznih tipiv mineralnoyi sirovini shob rozshiriti asortiment i pidvishiti yakist zastosovuvanih reagentiv Perspektivnim ye zastosuvannya jonoobminnih smol dlya regulyuvannya jonnogo skladu pulpi Ostatochnoyu metoyu udoskonalennya flotacijnih procesiv ye rozrobka bezvidhodnoyi tehnologiyi yaka zabezpechuye povne i kompleksne vikoristannya mineralnoyi sirovini v umovah povnogo vodoobigu Krim togo ostannim chasom osobliva uvaga nadayetsya ekologichnij chistoti procesu flotaciyi yaka obumovlyuyetsya faktorami zastosovuvanih reagentiv i yih GDK ta nayavnistyu i kilkistyu zalishkovih masel u vidhodah flotaciyi yih rozpodilom u ridkij i tverdij fazi vidhodiv Kilkist i asortiment sirovini sho piddayetsya flotacijnomu rozdilennyu na okremi skladovi jogo komponenti budut zbilshuvatis i poshiryuvatis Flotaciya znajde bilsh shiroke zastosuvannya dlya rozdilennya promproduktiv metalurgijnogo i himichnogo virobnictva viluchennya cinnih komponentiv z rozvedenih rozchiniv ochishennya stichnih vod viluchennya organichnih rechovin z roslin i palivnih slanciv ochishennya i sortuvannya nasinnya ochishennya rozchiniv cukru vinogradnih vin tekstilnih volokon i virishennya inshih virobnichih zavdan Div takozhFlotacijna mashina Pinna flotaciya Pinna separaciya Maslyana flotaciya Plivkova flotaciya Flotacijna mashina Kondicionuvannya zbagachennya Flotaciya rud Flotaciya vugillya Flotaciya grafitovih rud Flotovanist mineraliv Flotaciya midnih sulfidnih rud Flotaciya tantalo niobiyevih rud Flotaciya midno cinkovih rud Flotaciya midno nikelevih rud Flotaciya svincevih polimetalichnih rud Flotaciya molibdenovih rud Flotaciya zolotovmisnih rud Flotaciya okisnenih i zmishanih rud kolorovih metaliv Flotaciya krupnozernistogo materialu Avtomatizaciya procesu flotaciyi ASK TP zbagachennya vugillya flotaciyeyu Flotacijni vidhodi Flotaciya krupnozernistogo mineralu Gidratnij shar FlotovanistDzherelaGirnichij enciklopedichnij slovnik u 3 t za red V S Bileckogo D Shidnij vidavnichij dim 2001 2004 Smirnov V O Bileckij V S Flotacijni metodi zbagachennya korisnih kopalin Doneck Shidnij vidavnichij dim 2010 496 s ISBN 978 966 317 054 1 Froth Flotation A Century of Innovation by Maurice C Fuerstenau et al 2007 SME 891 pp ISBN 978 0873352529 Google Books preview Bileckij V S Olijnik T A Smirnov V O Sklyar L V Osnovi tehniki ta tehnologiyi zbagachennya korisnih kopalin navchalnij posibnik K Lira K 2020 634 s Mala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Shidnij vidavnichij dim 2013 T 3 S Ya 644 s PosilannyaFlotaciya navch metod posib uklad O G Lanovenko O O Ostapishina Herson PP Vishemirskij V S 2013 S 183 Vikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Flotaciya