Процессы и аппараты обогащения. Флотация презентация

ОСНОВЫ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Лекция 5 Процессы и аппараты обогащения Флотация

Флотация Единственный производительный процесс обогащения тонковкрапленных руд Флотация позволяет выделить из полезных ископаемых свыше 100 минералов. С ее применением связано получение в промышленных масштабах примерно 70 % химических элементов Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Процесс извлечения твердых минеральных частиц (реже жидких) из тонкодисперсных трехфазных систем, основан на различиях разделяемых частиц по смачиванию водой. Плохо смачиваемые водой (гидрофобные) частицы при столкновении с воздушными пузырьками концентрируются на поверхности раздела фаз Ж- Г и выводятся из пульпы в пену.

Принцип флотации основан на свойстве поверхности

Флотация Положительные моменты

Подготовка руды к флотации Измельчение до минус 0,1 мм Разбавление водой до содержания твердого (% тв.) – 25-40 %

Фазы при флотации Твердая (поверхность минерала, осадок и т.д.) Жидкая (вода, реже «масло-вода», эмульсия,) Газовая (воздух, кислород, азот, углекислый газ и др.)

Виды флотации Масляная «Г-М-Т» Пленочная «Г-Ж-Т» Пенная «Г-Ж-Т»

Мера смачиваемости

Состояние поверхности минералов в воде Аполярные, тальк и сульфиды

Требования к собирателям Технологическая эффективность Низкая токсичность (3,4 класс) Промышленное производство Доступная стоимость

Традиционные широко используемые собиратели При флотации сульфидов

Ксантогенаты Ксантогенаты

ROH + KOH + CS2 = ROCSSK Диссоциация ROCSSK (ROCSS)- + K+ Окисление 2ROCSSK - 2e (ROCSS)-2 + 2K+

Подавители Механизмы действия Вытеснение собирателя (ПР) - Na2S Окисление или восстановление поверхности минералов (кислород O2, Fe3+, NaOCl; сернистый Na2S, NaHS) Растворение (цианид NaCN) Гидрофилизация без вытеснения собирателя (КМЦ, крахмал, Na2SiO3)

Активаторы Соли меди для повышения вероятности закрепления ионогенных собирателей (CuSO4) Кислоты (H2SO4, HF) Кремнефтористый натрий (Na2SiF6)

Модификаторы сульфидных руд Сернистый натрий - Na2S Гидросульфид натрия NaHS Бисульфит натрия NaHSO3 Натрий персульфат, натрий пероксидсульфат Na2S2O8 Тиосульфат натрия Na2S2O3 Метабисульфит натрия Na2S2O5 Сернистый газ SO2 МФТК – низкомолекулярный депрессор сульфидов меди и пирита на основе тиокарбаминовой кислоты Модифицированный КМЦ

Модификаторы несульфидных руд Жидкое стекло Na2SiO3 Крахмал КМЦ Полифосфаты

Активные центры на поверхности Активными центрами являются анионы, катионы, атомы с ненасыщенными валентными связями, которые возникают при образовании поверхности и которые стремятся компенсировать избыток энергии Активными центрами поверхности являются также макро- и микродефекты кристаллической структуры твердых тел. Макродефекты - микротрещины и микропоры, а также межкристаллические границы зерен; микродефекты - это нарушение стехиометрического состава кристаллов, а также нарушение в периодичности расположения атомов в кристаллической решетке (линейные и винтовые дислокации). Поверхностные соединения образуются в результате конкуренции молекул воды с ионами и молекулами флотореагентов за активные центры

Успех элементарного акта флотации зависит от Присутствия на минерале 2-х форм сорбции Создание условий достижения точки нулевого заряда поверхности (ТНЗ), когда электрокинетический потенциал поверхности (ЭКП) равен нулю, а величина свободной поверхностной энергии максимальна.

Собиратели для несульфидных минералов и руд Олеиновая кислота или олеат натрия – OlNa С17Н33СООNa Заменители олеиновой кислоты – таловые масла, синтетические жирные кислоты С12-С18 ненасыщенные карбоновые кислоты и их мыла Алкилсульфаты, алкилсульфонаты – ROSO3; RSO3 Производные фосфорных кислот Катионные собиратели

Пенообразователь Повышает дисперсность газовой фазы Препятствует коалесценции пузырьков Снижает скорость подъема пузырька – увеличивает вероятность столкновения Увеличивает прочность пузырька и устойчивость пены при подъеме Собирательное действие пенообразователей

Способы насыщения воздухом Специальными устройствами (механические, пневмомеханические, пневматические флотомашины) Перепад давлений (напорная) Разрежение (вакуумная) Электролиз (электрофлотация)

Классификация флотационных машин механические, пневмомеханические пневматические напорные флотаторы электрофлотаторы

механическая (а), пневмомеханическая (б) и пневматическая флотомашина (в)

Операции флотации Основная Контрольная Перечистная

Межцикловая флотация

Типизация руд, минералов М.А. Эйгелеса по флотационным группам Природногидрофобные – графит, угли, самородная сера, тальк (Mg3Si4O10(OH)2)  Руды сульфидных минералов тяжелых цветных металлов и самородные металлы – галенит PbS, сульфиды меди Cu2S, CuS, сфалерит ZnS, золото, серебро, платиноиды, самородная медь и др. Смешанные и окисленные руды тяжелых цветных металлов – азурит Cu3(СО3)2(ОН)2, малахит Cu2CO3(OH)2, церуссит PbCO3 и др. Несульфидные руды с полярными солеобразными минералами с щелочноземельными катионами (Ca, Ba, Sr) – кальцит CaCO3, шеелит CaWO4, повелит CaMoO4 , апатит Са5[PO4]3(F, Cl, ОН), флюорит CaF2, барит BaSO4и др. Руды, содержащие оксидные минералы черных металлов (железо, марганец, хром) и цветных редких металлов (касситерит SnO2, ильменит FeTiO3, рутил TiO2и др.) Руды, содержащие силикаты и алюмосиликаты (берилл Al2[Be3(Si6O18)], сподумен LiAl(Si2O6), породные минералы) Руды, содержащие растворимые соли (галит NaCl, сильвин KCl)

Сульфидные руды Сульфидные минералы - основной источник меди и других тяжелых цветных металлов

Основные медные минералы

Комбинированные технологии (метод Мостовича)

Полярные несульфиды Оксиды (Fe2O3, FeTiO3, MnO2, лопарит (Na,Ce,Ca,Sr,Th)(Ti,Nb,Fe)O3 Солеобразующие (CaF2, CaCO3, Ca5(PO4)3F …) Силикаты и кварц (цирконий ZrSiO4 ,  сподумен LiAl(Si2O6), лепидолит KLi1.5Al1.5(Si3AlO10)(F,OH)2, SiO2)

Реагентные режимы несульфидных руд Регуляторы среды (кислоты (серная H2SO4, плавиковая HF), щелочи (сода Na2CO3)) Модификаторы (кислоты, кремнефтористый натрий Na2SiF6, щавелевая кислота H2C2O4, КМЦ, крахмал, сернистый Na2S натрий…) Оксигидрильные собиратели (карбоновые кислоты R-COOH и их мыла R-COONa (олеат, таловые масла, СЖК), алкилсульфаты R-OSO3, алкилфосфаты, Аспарал Ф R –( COO, NH, OSO3)

Особенности использования производных карбоновых кислот Мицелообразование – растворимость олеиновой кислоты 20 мг/л (7,1·10-5 моль/л) и рКа = 4,7 Олеат натрия 309 мг/л (1,1·10-3 моль/л) при 50 0С Температура флотации не менее 16 0С Повышенное пенообразование

Плавиковая кислота HF активирует

Высокотемпературные воздействия Обжиг для разрушения кальцита, Восстановительная сульфидизация, Декрипитация – растрескивание минералов при их нагревании и быстром охлаждении.

Десорбция с применением пропарки сульфиды

Флотация Железные руды