8 Дәріс

Флотациялық байыту әдістері. Флотациондық машиналар мен апараттар. Механикалық және пневматикалық машиналардың құрылысы мен жұмыс істеу принципі. (2 сағ)

Дәріс жоспары:

1.Минералдарды ажыратудың флотациондықәдістерінің әртүрлігі мен мәні

2.Флотациондық реагенттер мен олардың флотациялық әрекеті

3.Флотациондық машиналар мен апараттар

Флотация деп әр түрлі минералды дәндердің сумен сулану мүмкіншілігі бар ұсақ минералды дәндердің пайдалы қазбалардағы сулы ортада негізделгенбайыту процессі. Дәндердің қатаюы флоттық минералдың үстіндегі көпіршік ауасы көбікті флотация келесі процесстер нәтижесінде байқалады:

1. Көпіршік мен минералды бөліктің өзара жақындауы

2. Сұйық қабатының айырылуымен көпіршік арасында және дәнді минералдардың үстіндегі жанасу

3. Бөліктің көпіршігінің қатаюы

Ауа көпіршігіне флоттық минералдың бөліктері жабысу шарты орындалу үшін, әр түрлі органикалық және органикалық емес заттектер қолданылады,олар флотациондық реагенттер атымен танымалы.

Флотациондық реагенттерді флотацияда атқаратын функциясына байланысты келесі топтарға бөлеміз:

1. Коллекторлар немесе жинағыштар

2. Көбікқұраушылар

3. Депроссорлар немесе басушылар

4. Активаторлар

5. Регуляторлар

Қазіргі уақытта қолданылатын флотациондық машиналардағы ауалы көпіршіктер механикалық,пневматикалық және құрамдастырушылар болып бөлінеді.

Минералдардың бөлінуі флотациондық процесстердің түр өзгешілігі мен маңызы

Барша флотациялық процесстер минералдар бөлінуі олардың әр түрлі физика-химиялық қасиеттеріне байланысты негізделген-минералдар энергиясының еркін бетінің салыстырмалы өзгешілік мәні ,олардың фазааралық бетте нықталып орналасуымен анықталады: Сұйық-газ, сұйық-сұйық,қатты –сұйық немесе қатты-газ.Тәжірибе жағдайынд сұйық фаза ретінде су, газ тәріздес фаза ретінде- ауа,қатты фаза ретінде –ажыратылмалы минералдар қолданылады.

Минералдардың дымқылдағыштық беті жанасу фазалардың шекарасындағы энергиясының беттік салыстырмалы мәніне тәуелділігі.

Бөлу үстіндегі минерал қабілеттігі и ауа-су (немесе жалпы жағдайдағы газ-сұйық) және флоттану беріктілігі минерал полярлы дәрежесінен,оның су молекулаларымен (сұйық) және сумен сулану (сұйықтану) энергиясыныңөзара әрекетіне тәуелді.

Гидратация минерал бетінің шығуы,оның су молекулаларымен өзара әрекеттесу энергиясы, адгезии W_а энергиясы,су молекулаларының бір-бірімен өзара әрекеттесу энергиясы, яғни когезии W_к энергиясынан артық болса. W_а / W_к қатынасының мәні артық болса, минералдың сумен сулануы жақсырақ,ал флотациялануы кемиді.

Үш фазаның беті екі фазаның бөліну бетінен жасала отырып, үш фазаның жанасуы (Қ,С,Г) қаттылық бетінің булану шеткі бұрыш тепе-теңдік көлемімен мінезделеді. Өр өрнегімен белгілеп, оны сұйық фаза арқылы өлшеу қажет.

Денелердің әр түрлі дәрежеде қисық бұрыштар сулануы гидрофопты сумен әр түрлі фазалардың жанасу орындары 45 суретте көрсетілген.Үш фазалы түйісуді пайда қылдыратын сызық сулану параметрінде аталады,үш күш осының негізі болып табылады. Еркін беттік энергиямен шекара болу фазалары белгіленеді. Үш фазалы түйісу сызығына күш векторлары әр екі фазалы беттік бөліну түйісуі перпендикулярлы бағытталған .

8.1 сурет Тепе-теңдік дымқылдың өлкелік бұрыш (θ_р), дене (Т), Әр түрлі дәрежелі гидрофобты су (ж) және (г).

Жанасу фазалары үшін тепе-теңдік өлкеліп бұрыш физика-химиялық константа болып табылады және олардың өлшемдеріне тәуелді емес, өзара орналасады. Фазалардан бөлу шекарасында еркін беттік энергиясының мәніне гравитациялық күш әрекеті және басқа факторлар әсер етпейді. Үш фазалы бөлу шекарасында әрекет етуші оның мөлшері тепе-теңдік күш шартымен анықталады.

θ_р =f (δ_г—т, δ_ж—т, δ_г—ж).

Мысалы, өткір өтпелі бұрышқа тепе-теңдік шарт:

δ_г—т  = δ_ж—т + δ_г—ж соs θ_р ,

Осыдан

соs θ_р = δ_г—т- δ_ж—т/ δ_г—ж

Ал өтпес өтпелі бұрышқа тепе-теңдік шарты:

δ_ж—т= δ_г—т+ δ_г—ж соs (180-θ_р)= δ_г—т- δ_г—ж соs θ_р,

Осыдан

соs θ_р= δ_г—т- δ_ж—т/ δ_г—ж

Екі қарастырған жағдайда мына теңдік қолданылады:

θ_р= f( δ_г—т, δ_ж—т, δ _{ж –г})_,

Е₁ - Е₂ = δ _г—ж(S _г—ж- S^, _г—ж)+( δ_ж—т - δ _г—т) S _г—т. аламыз S _г—т өрнегіне бөліп:

белгілеп , алып шығамыз.

8.2-сурет Көпірште бөліктің бекітілуінің бұрыннан соңға дейінгі жүйесі жағдайының сызбасы.

F мөлшері,фазалар бөлуінің бетіне бөлшектердің бекітілуі энергиялық система бетінің өзгертуімен мінезделеді, бөлшек ауданындағы газ қатты-арасындағы байланыс, флотаттану көрсеткіші деп аталады. Жүйесі бірінші жағдайдан екінші жағдайға F > 0 (E₁>E₂ ) шарты орындалса көшеді (ауысады) F мәні қанша үлкен болса, сонша бөлшектер қатаюы сұйық-газ және оның флотация бетінің бөлуінде мүмкіндірек.

Минералды бөлшектердің көпіршікте бекітілуі, көпіршік өлшемдеріне қарағанда кем болып келеді(көбікті,флотация кезінде байқалады) яғни көпіршік деформациясы кем және оны:

деп қабылдауға болады.

Бұл өрнектің белгілену түрі былайша:

Бұдан өтпелі бұрыш қаншалықты үлкен болса сонша флотаттану процесінің көрсеткіші көп болады.

Q_р=0 кезінде F=0.

Әр түрлі флотациондық процестерінің минералдар бөлінуі.

Минерал бөлінуі, жазық бөлу беттегі су-ауада жүретін, таспалы флотация атына ие болады. Шығарылатын қоспа флотаттану және флотацияланылмайтын бөлшектер осыдан сулы бетке үстінен беріледі.

Бөлшекттердің фазалар беткттік бөлігіне бекітілу кезінде беттік энергиясының өзгерісін сипаттайтын F шамасы,қатты аудан бірлігіне ауысқан газ контактісі флотациялану көрсеткіші деп аталады.

Жүйе I күйденв П (46суретке қара) күйге тек, F > 0 шартта(яғни Е₁ > Е₂)ғана ауысады. Неғұрлым F шамасы үлкен болса, соғұрлым газ және оның флотациясында бөлшектер сұйықтың беттік бөлігіне бекітілуі мүмкін. Өлшемдері көпіршік өлшемдерімен салыстырғанда анағұрлым аз болатын минералды бөлшектердің көпіршікке бекітілу кезінде (қарапайым көбікті флотация кезінде бақыланатын), яғни көпіршік деформациясы аз болған жағдайда және қабылдауға болатын:

,

Мына түрде кескіндеу қабылданған:

 

Осыдан шекті бұрыш үлкен болса , соғұрлым флотациялау көрсеткіші жоғары болады. Сонымен қатар  θ_р = 0 кезінде F шамасы нөлге тең.