Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
Загальні відомості про флотаційного поділу МІНЕРАЛІВ
Флотація - процес поділу тонкоподрібнених корисних копалин, що здійснюється у водному середовищі і заснований на відмінності їх здатності, природною або штучно створюваної, смачиваться водою, що визначає виборче прилипання частинок мінералів до поверхні двох фаз.
Флотаційний процес здійснюється найчастіше в трифазній системі, що включає тверду, рідку і газоподібну фази.
З усіх різновидів флотаційного процесу найбільш широке поширення набула пінна флотація, яка заснована на здатності несмачіваемих (гідрофобних) мінералів прилипати до бульбашок повітря, що утворюється в результаті аерації пульпи, і спливати разом з ними на поверхню, утворюючи пінний продукт. Змочувані ж (гідрофільні) мінерали залишаються зваженими в пульпі, утворюючи камерний продукт.
Мінерали, які закріпилися на поверхні повітряних бульбашок, називаються флотируются. незакрепівшіеся - флотуються.
Крупність флотируемого частинок в процесі пінної флотації зазвичай не перевищує 0,15 мм. Для вугілля і калійних солей ця крупність може бути збільшена до 0,5 мм.
Для збільшення природного відмінності смачиваемости поверхні мінералів або для штучного створення такого відмінності мінеральну поверхню обробляють спеціальними речовинами, званими флотацій реагентами. За допомогою підбору флотаційних реагентів можна досягти умов, при яких одні мінерали будуть флотувати, а інші - ні, тобто створити умови для селективного їх поділу.
В даний час флотация широко застосовується для збагачення більшості руд кольорових і рідкісних металів, апатитових, фосфорітових, флюоритових, графітових, баритових і інших руд, а також полеошпатового сировини. Метод флотаційного збагачення застосовується при збагаченні залізних і марганцевих руд. Широка поширеність флотації пояснюється універсальністю процесу, пов'язаної з можливістю поділу практично будь-яких мінералів і можливістю збагачення бідних руд.
Сутність процесу пінної флотації: вихідна пульпа після обробки її флотацій реагентами надходить у флотационную машину, де насичується повітрям у вигляді дрібних повітряних бульбашок. Гідрофобні частинки при зіткненні з бульбашками прилипають до них, створюючи агрегати, що складаються з повітряних бульбашок з закріпилися на них твердими частинками. Агрегати, що мають щільність меншу щільності пульпи, спливають на її поверхню, утворюючи шар мінералізованої піни, яка видаляється з поверхні. Гідрофільні частки до повітряних бульбашок не прилипають, залишаються в обсязі пульпі і утворюють камерний продукт.
Зазвичай в пінний продукт флотації отримують корисний мінерал, а в камерний - мінерали порожньої породи. Такий процес носить назву прямої флотації. В окремих випадках доцільніше в пінний продукт витягувати мінерали порожньої породи, корисні мінерали концентрувати в камерному продукті. Такий процес - зворотна флотація.
Якщо в процесі флотації отримують концентрат, що містить два або більше цінних компонентів (ЦК), таку флотацию називають колективної.
Якщо в процесі флотації послідовно отримують кілька концентратів при утриманні в кожному окремому тільки одного ЦК, то це селективна флотація.
Якщо в процесі флотації спочатку отримують колективний концентрат, а потім з нього виділяють послідовно ЦК в самостійні концентрати, то це колективно-селективна флотація.
ВИЗНАЧЕННЯ, ПОНЯТТЯ флотацій
Флотація - це в загальному вигляді «плавання» або «спливання».
Грунтуючись на зовнішніх ознаках, процес флотації можна було б визначити як спосіб поділу мінералів, при якому одні мінерали спливають на поверхню пульпи, а інші тонуть. Однак таке визначення було б недостатнім. По-перше, воно виходить тільки з зовнішньої сторони процесу і не відображає істоти явищ, що відбуваються при флотації. По-друге, в даний час відомі такі флотаційні процеси, при яких ніякого спливання або плавання частинок немає. Тим часом ці процеси обумовлені тими ж причинами, що і звичайна флотация.
Для правильного визначення поняття «флотационний процес збагачення» слід розглянути істота процесу і встановити основні причини, що викликають його.
Процес флотації заснований на II законі термодинаміки, який має безліч формулювань, пов'язаних між собою. І якщо справедлива одне з формулювань, то і справедливість основних може бути доведена.
При розгляді фізико-хімічних процесів найбільш зручніше такі формулювання цього закону:
1. У всякій системі при постійній температурі і об'ємі мимовільно можуть протікати лише ті процеси, які супроводжуються зменшенням її вільної енергії;
2. Будь-яка система при постійних температурі і обсязі прагне перейти в такий стан, при якому її вільна енергія буде найменшою.
Вільна енергія системи дорівнює максимальній роботі, яку вона може зробити при постійній температурі і об'ємі.
У першій формулюванні йдеться, що процеси можуть протікати мимовільно, але не стверджується, що вони будуть протікати в дійсності.
У другій формулюванні сказано, що система може мимовільно перейти в стан, але не стверджується, що вона обов'язково перейде в нього.
Тому наведені формулювання слід уточнити: будь-яка система при постійних температурі і обсязі мимовільно перейде зі стану, в якому вона має більш високу вільної енергією, в стан, що відповідає більш низької вільної енергії, якщо на шляху переходу немає енергетичних бар'єрів, або якщо системі буде повідомлена енергія , достатня для подолання цих бар'єрів. Ця енергія називається енергією активації.
Для встановлення причин і сутності флотаційного процесу розглянемо можливі положення частинок малих розмірів кубічної форми щодо кордону розділу двох фаз (наприклад: масла і води).
Фаза - частина гетерогенної (різнорідної) системи, відокремлена від інших частин видимою межею розділу і володіє однаковими хімічними і термодинамічними властивостями. До термодинамічних відносять такі властивості речовини, які змінюються при зміні температури і тиску.
Щоб вирішити питання про те, в якому з чотирьох положень буде перебувати частка, треба визначити вільну енергію системи для кожного з цих положень.
Згідно з другим законом термодинаміки частка займе положення, при якому вільна енергія буде найменшою. Вільна енергія даної системи буде складатися з її потенційної енергії, що залежить від висоти центру ваги частинки, і поверхневої енергії системи, також залежить від положення частинки. Поверхнева енергія будь-якої поверхні розділу фаз визначається твором площі цієї поверхні на питому поверхневу енергію. Потенційна енергія частинки пропорційна її вазі або обсягу, тобто пропорційна d 3 (довжина ребра куба). Поверхнева енергія частинки пропорційна її поверхні, тобто d 2. При зменшенні розміру частки величина її потенційної енергії буде падати швидше, ніж величина поверхневої енергії. Наприклад, при зменшенні діаметра частинки в 10 разів потенційна енергія зменшиться в 1000 разів, а поверхнева - в 100 разів. Тому, якою б малою не була поверхнева енергія в порівнянні з потенційною, можна завжди взяти частку таких малих розмірів, для яких поверхнева енергія буде набагато більше потенційної. В цьому випадку потенційної енергією можна знехтувати. Для частинок великих розмірів потенційна енергія буде більше поверхневої, і напрямок процесу буде визначатися зміною потенційної енергії.
Розглянемо випадок, коли частка має настільки малі розміри, що її потенційна енергія дуже мала в порівнянні з поверхневою. При цьому умови зміна потенційної енергії системи буде мало в порівнянні зі зміною поверхневої енергії.
Для запису рівнянь поверхневої енергії в перших чотирьох положеннях застосовні наступні позначення:
d - розмір ребра частинки;
# 963; 1-2 - питома поверхнева енергія на межі поділу 1-2;
# 963; 1-т - питома поверхнева енергія на межі поділу першої фази і твердої частинки;
# 963; 2-т - питома поверхнева енергія на кордоні розділу другої фази і твердої частинки;
Е - поверхнева енергія.
Після вирахування з правих і лівих частин рівності величини і розподілу на d 2 отримаємо наступні рівності:
Оскільки в цих равенствах з значень Е1 -Е4 віднімається постійна величина. і отримані різниці діляться на d 2. то найменше значення Е буде відповідати найменшим значенням лівої, а значить і правої частини цих рівностей. Але величина правих частин рівностей визначається тільки значеннями питомих поверхневих енергій на кордонах дотичних фаз. Таким чином, розгляд питання про вільної поверхневої енергії призводить до висновку, що максимальне значення вільної енергії даної системи при різних положеннях частинок малих розмірів визначається тільки величиною питомих поверхневих енергій на кордоні дотичних фаз.
Згідно з другим законом термодинаміки, система прийде в стан, відповідне мінімальної вільної енергії. Тому положення, яке займе частка малих розмірів по відношенню до положення дотику двох фаз, визначається тільки значеннями питомих поверхневих енергій дотичних фаз.
Якщо для двох частинок різного мінералогічного складу виявиться, що мінімальна вільна енергія системи для однієї частинки буде відповідати одному з перших трьох її положень, а для другої - четвертому положенню, то такі частинки можуть бути розділені, тому що після їхнього зіткнення з межфазовой поверхнею перша частка буде залишатися у поверхні розділу фаз, а друга перейде в нижню фазу і буде перебувати всередині. Такий спосіб поділу називається флотаційним.
Флотаційні процеси - процеси поділу мінералів, засновані на розрізняльної здатності цих мінералів закріплюватися на межфазовой поверхні, яка визначається кордоном в питомих поверхневих енергіях поділюваних мінералів на кордонах з рідкої і газоподібними фазами.
Якщо мінімальне значення поверхневої енергії системи буде відповідати одному з перших трьох положень частинки, то частка називається флотируются. Якщо положення IV, то флотуються.
Таким чином, флотація заснована на відмінностях у властивостях мінералів, що розділяються, тобто на відмінностях в питомих поверхнях на кордоні розділу дотичних фаз.