u_lectures

91

- газ так, что полярные группы их направлены в воду, а аполярные углеводородные радикалы – в газовую фазу. Это объясняется тем, что аполярная группа почти не имеет сродства с водой и выталкивается в газовую фазу. Молекулы ПАВ за счет полярной группы, наоборот, имеют сродство к более полярной фазе – воде.

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

Наиболее широкое применение получили ионогенные анионные собиратели, являющиеся органическими производными угольной, фосфорной, серной и соответствующих им тиокислот, а также алкилгидраксамовые кислоты и их соли. В зависимости от состава солидофильной группы анионные реагенты подразделяются на сульфгидрильные (на основе двухвалентной серы) и оксигидрильные (на основе органических кислоит и сульфокислот).

Из собирателей сульфгидрильного типа наиболее широко применяются ксантогенаты и дитиофосфаты (аэрофлоты).

Группа ксантогенатов (соли ксантогеновой кислоты) имеют общую фор-

мулу:

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

Примеры:

-C2H5OCSSK – этиловый ксантогенат калия,

-C3H7OCSSK – пропиловый ксантогенат калия,

-C4H9OCSSK – бутиловый ксантогенат калия и др.

Область применения – флотация сульфидных минералов, меди, свинца, цинка, сурьмы, молибдена и самородных металлов (золото, серебро, платина).

Группа дитиофосфатов (аэрофлоты), являющиеся солями дитиофосфат-

92

ных кислот, имеют общую формулу:

Примеры: бутиловый аэрофлот

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

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

Общая формула карбоксильных собирателей:

R-COOH

Мыла жирных кислот - общая формула:

R-COOMe

Примеры:

-олеиновая кислота С17Н33СООН,

-олеат натрия C17H33COONa,

-пальмитиновая кислота C15H31COOH,

-стеариновая кислота C17H35COOH.

Используются также нафтеновые кислоты, мылонафты, таловое масло, синтетические жирные кислоты

Область применения – высокоэффективные собиратели для флотации несульфидных минералов (фосфатных, кальциевых и др.) или апатит, шеелит,

93

флюоритсодержащих руд.

Алкилгидроксамовые кислоты и их соли, известны, как реагент ИМ-50. Общая формула:

O

R-C

NH-ONa

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

Собиратели, производные серной кислоты, представлены алкилсульфатами и алкилсульфонатами, в состав аниона которых входят следующие группы.

- сульфокислоты, общая формула

R O

S

HO O

- алкилсульфаты, общая формула

R-O O

S

MeO O

Катионные собиратели - это реагенты, в которых гидрофобизирующим ионом является катион (положительно заряженный ион), применяются реже анионных.

Они называются аминами, так как являются производными аммиака или аммония.

Общая формула:

R-NH2

Область применения – применяются при флотации силикатных минералов: кварца, полевого шпата, слюд, литиевых и бериллиевых руд.

Неионогенные (Аполярные) собиратели, не диссоциирующие на ионы. К ним относятся: керосин, трансформаторное, машинное и нефтяные масла, смо-

94

лы, продукты перегонки угля, торфа.

Применяются обычно в сочетании с другими собирателями – жирнокислотными или ксантогенатами.

Флотируют минералы с хорошей природной гидрофобностью: молибденит, уголь, серу, графит, алмазы, а также карбонаты, окислы сульфиды.

12.3 Пенообразователи

Гетерополярные ПАВ вещества, слаборастворимые в воде, способные адсорбироватся на границе вода-воздух таким образом, что аполярная группа направлена в воздух, а полярная в воду (рис. 12.2).

Рис. 12.2 Адсорбция пенообразователя

Такая адсорбция препятствует коалесценции, т.е. слипанию воздушных пузырьков и позволяет сохранить их длительное время в дисперсном состоянии.

Например:

Пузырьки d=0,8 мм при диспергировании 1 м3 воздуха могут сфлотировать приблизительно 840 кг галенита крупностью 30 мкм.

Примеры вспенивателей:

-спирты (ОПСБ – окись пропилена спирт бутиловый; ОПСМ – окись пропилена спирт метиловый);

-фенолы;

-крезол;

-терпениол (C10H17OH);

-сосновое, пихтовое, эвкалиптовое масла;

-тяжелые пиридиновые основания.

Наиболее эффективными являются соединения, имеющие в своем составе одну из полярных групп:

95

-гидроксил -OH;

-карбоксил -COOH;

-карбонил =C-O;

-аминогруппа NH2;

-сульфогруппа SO2O.

Радикал R должен иметь не менее 6 атомов углерода.

12.4 Депрессоры

Реагенты, предотвращающие закрепление собирателей, повышающие гидрофильность поверхности минералов называют депрессорами.

Депрессоры должны действовать избирательно, т. е ухудшать флотационные свойства лишь тех минералов, которые не должны флотироваться в данном технологическом процессе.

Механизм депрессирующего действия реагентов может быть:

-за счет образования на поверхности минерала труднорастворимой гидрофильной пленки;

-за счет вытеснения с поверхности минерала собирателя, адсорбированного ранее;

-может связывать действие реагента активатора и собирателя, которые уже не будут выполнять свои функции.

Наиболее широко применяемые депрессоры - это

-органические: крахмал, желатин, декстрин, клей, КМЦ – карбоксилметил целлюлоза;

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

12.5 Активаторы

Реагенты-активаторы образуют пленки на минералах легко адсорбирующие собиратель или способствующие более прочному закреплению собирателя.

Примеры:

Ксантогенаты не способны взаимодействовать с окисленными минералами (ZnCO3 – смитсонит, PbCO3 – церуссит) поэтому с целью их сульфидизации применяются активатор сернистый натрий Na2S. В результате на минерале образуется пленка сульфида металла, на которой хорошо закрепляется ксантоге-

нат (рис. 12.3):

97

Флотация любого минерала происходит при определенном значении рН и для получения технологических показателей необходимо строго поддерживать заданное значение концентрации ионов водорода.

При изменении величины рН изменяются свойства и растворимость не только флотационных реагентов, но и самих минералов.

В качестве регуляторов применяются:

-щелочи (известь, NaOH),

-кислоты (H2SO4),

-кальцинированная сода (Na2CO3) – в результате гидролиза Na2CO3 ее растворы приобретают щелочной характер, но рН не превышает 11 (обычно ее применяют для создания рН=7-10).

98

Лекция 13. ФЛОТАЦИОННЫЕ МАШИНЫ

План лекции 13.1 Классификация флотационных машин

13.2Машины механического типа

13.3Пневмомеханические машины

13.4Пневматические машины

13.1 Классификация флотационных машин

После измельчения до необходимой крупности и обработки флотационными реагентами руда подвергается флотации в аппаратах, называемых флотационными машинами.

Во флотационных машинах частицы минералов сталкиваются с пузырьками воздуха. Гидрофобные частицы прилипают к ним и выносятся на поверхность пульпы в виде минерализованной пены, которая самотеком или пеносъемниками удаляется в желоб для пенного продукта (концентрата). Гидрофильные минералы пустой породы остаются в камере и удалаются через хвостовое отверстиемашины.

Флотационные машины должны обеспечивать:

-непрерывную равномерную подачу исходной пульпы и разгрузку пенного и камерного продуктов;

-интенсивное перемешивание пульпы для поддержания минеральных частиц во взвешенном состоянии и их контактирования с воздушными пузырьками;

-оптимальную аэрацию пульпы и диспергирование воздуха на мелкие пузырьки с равномерным их распределением по всему объему камеры;

-создание спокойной зоны пенообразования на поверхности пульпы. Флотационные машины должны быть высокопроизводительными, быть

простыми в устройстве, иметь малоизнашивающиеся части и детали, занимать небольшую площадь, иметь небольшой расход энергии.

Флотационные машины классифицируют в зависимости от способа аэрации пульпы, т. е. от способа насыщения пульпы воздухом и способа перемешивания пульпы. По этому признаку машины разделяются на:

-механические;

-пневматические;

-пневмомеханические.

99

13.2Машины механического типа

Вмеханических флотационных машинах аэрация пульпы осуществляется засасыванием воздуха из атмосферы мешалками различных конструкций. Эти машины представляют собой аппараты, у которых насыщение пульпы воздухом

иперемешивание пульпы в камере осуществляет аэратор с вращающимся импеллером, всасывая необходимый для флотации воздух непосредственно из атмосферы. Основная масса воздушных пузырьков, образующаяся при этом, имеет диаметр 0,6 – 1 мм.

Ниболее широкое распространение получили механические флотацион-

ные машины конструкции «Механобр» (рис. 13.1).

Флотационная машина состоит из камеры вместимостью от 0,16 до 6,3 м3. Обозначается ФМР – 6,3 где: ФМР – флотационная машина рудная; 6,3 – объем камеры.

Рис. 13.1 Механическая флотационная машина конструкции «Механобр»

1 - приемный карман; 2 – центральная труба; 3 – труба для засоса воздуха; 4 – шкив привода; 5 – подводящая труба; 6 – импеллер; 7 – блок аэратора; 8 – камера; 9 – диск статора;

10 – направляющие статора; 11 – вал.

Блок аэратора (рис. 13.2) состоит из вертикального вала с импеллером. Вал вращается внутри трубы.

100

Лопатки

статора

Ротор

Рис. 13.2 Конструкция блока аэратора (вид снизу)

Данные машины отличаются большой производительностью Q = 0,15 – 12 м3/мин.

Назначение импеллера:

При вращении ротора (импеллера) поток пульпы засасывает воздух, поступающий по центральной трубе. Лопатки импеллера перемешивают пульпу и воздух. Пульповоздушная смесь выбрасывается на лопатки статора.

Назначение статора:

Статор увеличивает количество засасываемого воздуха и способствует лучшей диспергации его. Отводящими лопатками отводит пульпу от импеллера вглубь камеры без образования завихрений и увеличивает расход воздуха в машине в 2-2,5 раза.

Статор предохраняет машину от заиливания.

Данная машина собирается из двухкамерных секций: первая – всасывающая, вторая – прямоточная.

Может собираться из звеньев или из всасывающей и нескольких прямоточных.

По конструктивным параметрам она находится на уровне лучших зарубежных образцов.

Преимущества машин механического типа:

-просты в обслуживании,

-просты в ремонте,

-просты в регулировке;

-весь приводной механизм с импеллером и статором собран в один блок, который быстро может быть заменен другим;

-применение радиального импеллера позволяет увеличить количество засасываемого воздуха в 2-4 раза без увеличения мощности электродвигателя;