1.Введение

В связи с уменьшением запасов концентрированного сырья и с внедрением безотходных технологий обогащение и очистка полезных ископаемых от приме­сей приобретают всё более важное народнохозяйственное значение.

Методы обогащения минерального сырья весьма разнообразны и основаны на различии свойств компонентов, входящих в состав сырья. В качестве физико-химических параметров, используемых при разделении минерального сырья ис­пользуют:

• прочность;

• плотность;

• магнитную проницаемость;

• электропроводимость;

• смачиваемость поверхности жидкостями;

• температуру плавления;

• растворимость и т.п.

К методам обогащения, используемым в процессе разделения минералов, можно отнести:

• классификация;

• гравитационное;

• электромагнитное;

• флотационное.

При обогащении минерального сырья получают, как правило, два про­дукта.

Обогащённый продукт, в котором концентрируется полезный компонент, называется концентратом, а отходы с низким содержанием полезного компо­нента называются хвостами.

Выход концентрата - это отношение количества полученного концентрата к массе исходного сырья выраженное в долях единицы или в процентах:

_к=( а/в) 100, % где, (1)

а- вес концентрата, в гр;

в- вес исходной навески, гр.

Степень извлечения - это отношение количества полезного компонента, содержащегося в концентрате, к его количеству в исходном сырье, выраженное в долях единицы или в процентах (2)

где,

а- вес концентрата, гр;

- степень извлечения, %;

в- вес навески, гр;

- содержание полезного компонента в концентрате, %;

- содержание полезного компонента в сырье, %.

Степень концентрации, или степень обогащения показывают, во сколько раз повысилось содержание полезного компонента, в результате обогащения и представляют собой соотношение процентного (или долевого) содержания полезного компонента в концентрате и сырье.

СК= /, где (3)

СК - степень концентрации, или степень обогащения;

- содержание полезного компонента в концентрате, %;

- содержание полезного компонента в сырье, %.

1.1.Теоретические основы процесса флотации

Флотация основана на различной ( избирательной) смачиваемости зерен отдельных минералов и горных пород водой.

Для усиления или ослабления смачиваемости минералов водой при флотации используются флотореагенты.

В зависимости от физико-химических свойств минералов используют различные виды реагентов собирателей.

При обогащении гидрофобных минералов и горных пород (уголь, графит, сера и т.п.) в качестве реагентов используют аполярные масла:

• технический керосин;

• дизельное топливо;

• ААР-1;

• нефрас А- 330/150 и др.

Групповой химический состав этих реагентов представлен углеводородами различного строения.

При адсорбции реагентов собирателей на поверхности минералов или горных пород, они образуют адсорбционный слой повышающий гидрофобность минеральной поверхности. В связи с этим гидрофобные частицы прилипают к пузырькам пропускаемого через пульпу воздуха и подымаются на поверхность в виде минерализованной пены. Эта пена удаляется из флотомашины, направляется на фильтрацию для удаления влаги и последующую сушку с получением полезного компонента - концентрата.

Гидрофильные частицы, на которых не адсорбируется реагент собиратель остаются в объёме пульпы и отправляются в отходы.

При флотации окисленных минералов - карбонатов, силикатов, а также сульфидов в качестве реагентов собирателей используют поверхностно-активные вещества (ПАВ) с различными полярными группами:

• ксантогенаты;

• олеиновая кислота (С₁₇Н₃₃СООН);

• нафтеновые кислоты.

Для повышения аэрации пульпы (насыщения пульпы воздушными пузырьками) при флотации используются различные реагенты вспениватели (пенообразователи). В качестве реагентов вспенивателей используют ПАВ с различными полярными группами:

• спирты, алифатического и циклического строения (С₆-С₁₂);

• сульфоксиды- метилгексилсульфоксид;

• эфиры;

• алкилзамещенные 1,3-диоксаны (С₆-С₁₂);

• алкилзамещенные 1,3-диокса-2-силакцилогены;

Из технических продуктов нефтехимии и переработки нефти в качестве реагентов пенообразователей используют:

• кубовые остатки производства бутилового спирта (КОБС) - представляющего собой смесь спиртов, эфиров, кетонов и альдегидов алифатического строения;

• Т-80 - смесь диоксановых и терановых спиртов;

• сосновое или пихтовое масло - смесь спиртов.

Для повышения эффективности и селективности процесса флотации применяют реагенты регуляторы (активаторы и подавители).

В качестве регуляторов, оказывающих влияние на рН среды используют щелочи, кислоты, различные электролиты.

Для повышения избираемости смачивания различных минералов используют активаторы.

Расход флотореагентов, в зависимости от обогащаемого минерального сырья, изменяется от нескольких килограмм (1- 4 кг) на тонну сырья. Расход реагентов вспенивателей не превышает 100 - 150 г/т сырья.

Для флотации минерального сырья используются флотационные машины различного типа:

• механического типа (механическое засасывание воздуха в пульпу)

• пневматического типа (воздух в пульпу поступает от компрессора)

• колонного типа с пневматическим насыщением пульпы воздухом

• вакуумного типа (насыщение воздухом пульпы осуществляется за счет понижения давления в пульпе)

Широкое использование получили флотационные машины механического типа системы « Механобр ».

Флотация представляет собой сложный комплекс физико - химических явлений и описывается кинетическим уравнением:

dx/dt=K·xⁿ, где

 - скорость флотации; х - степень извлечения; t - время флотации; К - константа процесса флотации; n - показатель порядка уравнения (1 - 6).

Эффективность флотации зависит от характеристики исходного сырья и слагающих его минералов, их количественного соотношения.

На флотацию минералов оказывают влияние также крупность флотируемого минерала, вкрапление полезного минерала в горную породу, от соотношения твёрдой и жидкой фазы в пульпе (Т:Ж = 1:5 до 1:3), от рН - пульпы.

Большое влияние на показатели процесса флотации оказывает реагентный режим:

• ассортимент реагентов;

• расход реагентов;

• порядок подачи реагентов в процесс;

Скорость флотации  зависит от числа пузырьков (N) воздуха, проходящих через пульпу в единицу времени и вероятности  устойчивого закрепления гидрофобных частиц минералов на пузырьках:

 (5).

Широкое промышленное применение процесса флотации обусловлено тем, что с использованием комплекса реагентов можно разделять и обогащать практически любое сырьё, а при помощи многократной селективной флотации комплексного минерального сырья можно последовательно получать целый набор концентратов с различными ценными компонентами.