Проект алмазной обогатительной фабрики

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Специальная часть 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.1. Общие сведения

     Флотационное  обогащение — один из обогатительных процессов разделения минералов или отделения одной группы минералов от другой для дальнейшего экономически целесообразного их применения в народном хозяйстве. Такое разделение основано на использовании различия природных или искусственно созданных свойств минералов.

     Способы флотации. Флотация как процесс обогащения позволяет отделить частицы одних минералов от других за счет селективного прилипания их к поверхности раздела двух фаз — жидкой и газообразной.

     В промышленности широко применяется  пенная флотация — процесс, основанный на прикреплении менее гидрофильных частиц к пузырькам воздуха, пропускаемого снизу через смесь минеральных частиц с водой (пульпу), и выносе этих частиц на поверхность пульпы, где образуется пена. Более гидрофильные частицы при этом остаются взвешенными в пульпе.

     Разновидность пенной флотации — пенная сепарация, при которой пульпа подается на поверхность  пены. Струя пульпы частично пробивает в месте подачи слой пены, однако воздух, проходящий снизу вверх, селективно удерживает и уносит в пену менее гидрофильные частицы, а более гидрофильные, не удерживаясь в пенном и подпенном слоях, падают вниз.

     Находит применение и пленочная флотация, при которой менее гидрофильные частицы, попадая на поверхность потока пульпы, остаются на ней, образуя пленку, а более гидрофильные тонут.

     В настоящее время редко используются процессы масляной флотации и флотации твердой стенкой. В первом случае менее гидрофильные частицы прилипают к каплям масла и всплывают вверх, а более гидрофильные остаются взвешенными в пульпе, во втором — менее гидрофильные частицы прилипают к гидрофобной твердой движущейся поверхности, которая выносит их из пульпы.

     Флотационный  процесс используется также для  извлечения тонкодисперсных гидрофобных осадков, находящихся в растворе или образующихся при взаимодействии ионов раствора с добавляемыми реагентами (ионная флотация).

     Пенная  флотация осуществляется во флотационных машинах, в которых пульпа перемешивается с необходимыми реагентами, причем через пульпу пропускаются воздушные пузырьки. С помощью пузырьков и происходит разделение минеральных частиц.

     Флотационные  машины бывают различных типов в  зависимости от способов перемешивания пульпы, засасывания и диспергирования воздуха.

           Назначение  флотационных реагентов. Большинство минералов в естественном виде хорошо смачивается водой и не обладает способностью к флотации. Вследствие этого главными реагентами, обеспечивающими флотацию минералов, являются реагенты, гидрофовизирующие поверхность минерала. Основное назначение этих реагентов — сорбироваться на поверхности минеральных частиц и снижать их смачиваемость. Эти реагенты называются собирателями. Однако, как правило, действие собирателей недостаточно селективно. Поэтому применяют реагенты, которые регулируют действие собирателей, усиливая его или ослабляя. Реагенты, усиливающие действие собирателей, называются активаторами, а ослабляющие это действие — подавителями (депрессорами) .

     Естественная  флотируемость минералов  и их гидратация. При разрушении твердого тела происходит разрыв связей между молекулами, атомами или ионами и на его поверхности появляются ненасыщенные связи.

     Энергия взаимодействия между твердой поверхностью и окружающими молекулами жидкости определяется характером связей, обнажающихся при раскалывании твердого тела, что, в свою очередь, зависит от его структуры. Поэтому различия в гидрофильности твердых тел обусловливаются характером этих связей или особенностями структуры твердого тела, как было показано Г.С. Стрельциным.

     Естественная  флотируемость свойственна многим органическим соединениям (например, углеводороды) и лишь очень немногим неорганическим соединениям (сера, йод, графит, молибденит, тальк и борная кислота).

     Различный характер связей, обнажающихся при  раскалывании минералов, обусловливает резкие различия в их гидрофильности и флотационных свойствах. Тальк и слюда имеют сходные кристаллические структуры. Эти минералы являются слоистыми силикатами, кристаллы которых состоят из слоев кремнекислородных тетраэдров; но тальк обладает естественной флотируемостью, так как слои тетраэдров у этого минерала соединены слабыми молекулярными связями, а слюда гидрофильна, так как у нее связь между слоями кремнекислородных тетраэдров осуществляется за счет ковалентных и ионных сил.

     5.2 Пневматические флотационные машины

     В пневматических флотационных машинах  пульпа перемешивается подводимым воздухом; съем пены — двусторонний и часто осуществляется самотеком.

     Флотационная  машина с неподвижным пористым днищем "Келлоу", машина "Мак-Интош" с одним или двумя вращающимися у дна роторами, покрытыми пористой тканью или перфорированной резиной, мелкие аэролифтные машины "Форрестер" и "Саусвестерн" широко применялись в 30—40-х годах. В настоящее время эти машины редко устанавливаются на обогатительных фабриках. К их недостаткам относятся забивание пор (особенно при использовании извести) в машинах "Келлоу" и "Мак-Интош", забивание воздухоподводящих трубок песками при отключении воздуха в мелких аэролифтных машинах, трудности при переработке грубозернистого материала, чувствительность к колебаниям плотности пульпы и гранулометрического состава руды.

     Глубокая  аэролифтная машина АФМ 2,5 разработана в СССР и отличается от других конструкцией глубоких аэролифтных машин двусторонним щелевым подводом воздуха. Щелевые аэраторы представляют собой пустотелые металлические коробки, заканчивающиеся сбоку щелевидным обратным клапаном, образованным стенкой коробки и резиновой накладкой и предохраняющим аэратор от забивания. Аэраторы подводят воздух к центральному отсеку (аэролифтной камере) равномерно по всей длине машины. В результате плотность пульпы в центральном отсеке по сравнению с боковыми отсеками снижается, пульпа из боковых отсеков поступает в центральный отсек, смешивается с воздухом и выбрасывается вверх.

     Отбойник  над центральным отсеком направляет пульпу вниз, и она вместе с мелкими  и минерализованными пузырьками под вертикальными перегородками поступает в боковые отсеки. При этом транспортный воздух выходит через отверстия в системе направляющих щитов. Минерализованные пузырьки поднимаются вверх и образуют на поверхности боковых отсеков пену, удаляемую самотеком.

     Аэролифт  машины АФМ 2,5 имеет высокую производительность и обеспечивает интенсивное перемешивание и аэрацию пульпы. Коэффициент использования воздуха по сравнению с мелкими аэролифт-ными машинами увеличен с 5—10 до 25 %.

     Машина  компонуется из отдельных секций длиной 3 м. Глубина ванны 2 м, ширина 2,5 м. Расход воздуха составляет 5-7 м³/мин на 1 м машины при избыточном давлении 25—30 кПА. Выход пенного продукта регулируется накладными планками. Пульпа поступает в машину через приемный карман и разгружается через хвостовой карман, снабженный шибером для регулирования уровня пульпы в ванне.

     Промышленные  испытания машины АФМ 2,5 и машины "Саусвес-терн" на старой Кафанской  фабрике, перерабатывающей медно-пирит-ную  руду, показали экономические преимущества машины АФМ 2,5, на основании чего машина АФМ 2,5 была установлена на новой  Кафанской фабрике.

     Колонная  флотационная машина выпускается фирмой "Колэм Флотейшн" (Канада). Она состоит из трех частей: верхней, центральной и нижней. Обработанная реагентами пульпа поступает в центральную часть колонны и движется навстречу воздушным пузырькам, поднимающимся снизу из специального диспергатора воздуха.

     В качестве диспергатора воздуха, расположенного в нижней части колонны, используются рукава из перфорированной резины или  ткани. Срок службы трубок составляет не менее 0,5 г. Расход воздуха 1,35 м³/мин на 1 м² сечения машины. В верхнюю часть колонны подается чистая вода. Поток воды отмывает механически увлеченные при движении пузырька частицы и способствует получению высококачественных концентратов. Это — важное технологическое достоинство колонной машины. Пульпа разгружается через трубу, снабженную клапаном, с помощью которого автоматически регулируется уровень пульпы в машине.

     На  фабрике 'Таспе" (Канада) в перечистках  молибденового концентрата установлены три колонные машины сечением 1,8 х 1,8, 0,9 х х 0,9, 0,45 х 0,45 м и глубиной 12 м. Три перечистки в колоннах заменили 13 операций, которые проводились в машинах "Денвер Д-Р". Сокращение числа операций достигнуто благодаря лучшему разделению минералов в колонных машинах, при этом извлечение молибдена возросло на 11 %.

     Колонные  машины установлены также на канадских  фабриках "Гибралтар", "Лорнекс", "Хаймонт", "Айленд Коппер" в  молибденовых перечистках цикла  медно-молибденового разделения, на фабрике "Гибралтар", кроме того, — в перечистках медно-молибденового концентрата, на фабрике "Полярис" — в перечистках свинцового и цинкового концентратов.

     В СССР ИОТТ, Гинцветметом и Госгорхимпроектом  разработаны оригинальные конструкции колонных машин. Колонные машины, сконструированные институтом ИОТТ, успешно применяются на фабриках в перечистках сурьмяного концентрата и для доизвлечения цинка из хвостов разделения свинцово-цинкового концентрата. Конструкции колонных машин предложены в США, Великобритании, Польше, Индии и других странах.

     Флотационные  машины чанового типа разработаны в СССР. Камера машины имеет верхнюю цилиндрическую и нижнюю коническую части. В камере расположены два аэратора — основной и вспомогательный. Основной аэратор представляет собой металлический каркас с закрепленными на нем перфорированными резиновыми трубками. Вспомогательный аэратор имеет коническую форму и состоит из металлического каркаса с закрепленными на нем резиновыми кольцами. Он предназначен для пуска машины с питанием за счет подачи в него сжатого воздуха.

     Пульпа  подается в машину в верхней части камеры через центральную трубу и по периферии и движется навстречу пузырькам, образованным при пропускании воздуха через основной аэратор. Пенный продукт разгружается самотеком в кольцевой желоб, камерный продукт — через карман с шибером.

     Технические характеристики пневматических машин  чанового типа приведены в таблице

 
 

     Новая пневматическая флотационная машина создана в ФРГ. Первая особенность машины состоит в том, что диспергирование воздуха и минерализация пузырьков предварительно подготовленными к флотации частицами осуществляются в специальном аэра-ционном реакторе, а отделение минерализованных пузырьков от пульпы, образование пены и удаление концентрата и хвостов происходят во флотационной камере. Другая особенность машины заключается в условиях диспергирования воздуха и минерализации пузырьков в аэра-ционном реакторе.