Качество сырья и методы его обработки

Для различных технологических процессов требуется сырье определенного качества. Так, например, каменный уголь для коксования должен быть раздроблен до частиц диаметром 3-5 см.

Железный колчедан при обжиге должен быть доведен до пылеобразного состояния.

К методам обработки и подготовки сырья относятся:

• сортировка

• брикетирование

• агломерация

• обогащение и обезвоживание

Сортировка – это разделение сырья на определенные классы.

Способы сортировки:

• грохогения – движение транспортера с вибрацией;

• гидравлический – основан на различной скорости оседания частиц в жидкости;

• измельчение с помощью дробинок, которые бывают молотковые, валковые, шаровые, вибромельница.

Брикетирование – укрупнение: угольную пыль при высоком давлении от 100-200 до 1000 атм подвергают сжатию; получают угольный брикет, иногда при параллельном нагревании.

Если процесс укрупнения частиц идет с помощью термической обработки, т е. спекания, то его называют агломерацией.

Обогащение – это механическая и физико-химическая обработка сырья с целью получения сырья обогащенного ценным компонентом.

Способы обогащения:

• механический – основан на различных физических свойствах материалов (гравитационный и воздушный, грохогения);

• к физико-химическим способам обогащения относятся: флотационное обогащение, амальгамирование, цианизация.

Флотация основана на различной смачиваемости веществ. Флотационное обогащение представляет собой физико-химический процесс разделения компонентов сырья (полезного сырья и пустой породы), основанный на различной смачиваемости водой или другими растворителями. Смачиваемость минералов характеризуется величиной краевого угла смачиваемости (Ө), вдоль границы раздела твердого вещества – жидкость – воздух.

По величине Ө минералы подразделяют: несмачиваемые водой (гидрофобные) Ө>90^о; смачивающиеся водой (гидрофильные) Ө<90^о.

Так как сила поверхностного натяжения стремится выровнять уровень жидкости, то в силу различных углов смачивания частицы гидрофобных материалов всплывают вместе с пузырьками воздуха в виде пены и могут быть собраны с поверхности ванны для флотации. В тоже время частицы гидрофильных материалов погружаются в жидкость.

Таким образом, в результате флотации получают один или несколько флотационных концентратов (концентрат-обогащенная часть сырья) и флотационные хвосты, состоящие преимущественно из пустой породы.

Эффективность флотации определяется рядом факторов, главные из которых:

1. Природа и состав сырья, в том числе разница в смачиваемости полезного компонента и пустой породы.

2. Дисперсность сырья: достаточная скорость и избирательность флотации достигается при некотором оптимальном значении дисперсности частиц, чаще всего 0,1-0,3 мм.

3. Концентрация пульпы, т.е. соотношение в ней твердой и жидкой фазы. Чаще всего колеблется от 1/3 до 1/5.

4. Состав воды: главным образом ее рН и содержание примесей. Чаще всего рН = 7.

5. Ассортимент флотоагентов – вещества, которые увеличивают эффективность флотационного процесса.

Так как минералы, входящие в состав сырья обычно не значительно различаются по смачиваемости, то для увеличения гидрофобности полезного компонента в пульпу вводят коллекторы (собиратели). К ним относят ПАВ, адсорбирующиеся на поверхности частиц и покрывающие ее иономолекулярной гидрофобной пленкой.

Коллекторы обладают избирательным действием, поэтому выбирают их на основе знания состава каждого вида сырья.

Для создания устойчивой пены в пульпу добавляют пенообразователи – это ПАВ, которые образуют на пузырьках воздуха пены адсорбирующую пленку, которая препятствует их смачиванию.

Чаще всего в качестве вспенивателей используют терпеновые спирты, сосновую или еловую живенцу, сосновое масло, каменноугольную смолу, все алифатические спирты, кризолы или алкиларилсульфанаты.

При флотационном обогащении полиметаллических руд в пульпу вводят регуляторы:

Регуляторы увеличивают гидрофобное действие собирателей. В этом случае их называют активаторами, способствуют увеличению гидрофильности и предотвращают адсорбцию собирателя на поверхности минерала. В этом случае они называются подавителями.

Так как флотационные агенты обладают высокой активностью, их количество, вводимое в пульпу очень невелико, в большинстве случаев оно ограничивается 100-200 г/тонну сырья. Лишь иногда доходит до 300-400 г/тонну.

В качестве примера – флотация каменного угля. Этот вид обогащения используется с целью отделения угля от пирита, песка и глины. Уголь плохо смачивается водой и будет всплывать вместе с пузырьками воздуха на поверхность жидкости. Пирит, глина и песок, которые хорошо смачиваются водой, будут опускаться на дно. В качестве флотоагентов используют керосин в количестве 1,5 кг/тонну сырья. В качестве вспенивателя применяют Т66 в количестве 15 кг/куб пульпы