Металлургия цветных металлов

Своим полярным концом ион ксантогената закрепляется на сульфидах, а неполярная часть его молекулы обраще­ на в жидкую фазу.

Неполярные вещества гидрофобны: они охотнее кон­ тактируют с воздухом, чем с водой. При встрече частицы минерала, покрытой собирателем, с пузырьком воздуха частица прилипает к пузырьку и выносится им на поверх­ ность пульпы.

Ксантогенаты с различной длиной углеводородной це­ пи— этиловый, бутиловый, амиловый и другие, а также дитиофосфаты и другие собиратели позволяют при фло­ тации извлекать в пену сульфиды и оставлять в пульпе окислы, силикаты, карбонаты и другие минералы пустой породы.

Для флотации достаточно тончайшей пленки собира­ теля на частице сульфида, поэтому расход флотационно­ го реагента невелик, обычно лишь сотни граммов на тон­ ну руды.

Экономному расходованию флотационных реагентов способствует поверхностная активность большинства из них. Эти вещества способны сорбироваться на границе раздела твердой и жидкой фаз, поэтому концентрация их здесь значительно выше, чем в объеме пульпы.

Ксантогенаты реагируют со всеми тяжелыми метал­ лами и действие их на разные сульфидные минералы почти одинаково. Поэтому для разделения сходных ми­ нералов, например сульфидов разных металлов, флотируемость одного из них подавляют действием реагентовдепрессоров.

Депрессоры — обычно растворимые неорганические соединения, способные препятствовать закреплению со­ бирателей на некоторых минералах. Например, для по­ давления флотируемости пирита применяют известь или соду. Другими депрессорами можно подавить флотируемость сфалерита, сохранив флотируемое™ сульфидов меди и галенита.

Чтобы возвратить ранее подавленную флотируемое™ минералу или содействовать более прочному закрепле­ нию собирателя, применяют активаторы. Это также в большинстве неорганические соединения. Например, флотируемое™ сфалерита, подавленную добавленным в пульпу цианистым натрием и сульфатом цинка, можно активировать медным купоросом.

Реагенты-пенообразователи (вспениватели) приме­ няются для образования прочной пены, способной удер­ жать в себе саботированные минералы. Пенообразовате­ лями служат некоторые масла, мыла и смолы, в частно­ сти сосновое масло и креозот. Пенообразователи, по­ добно собирателям, поверхностно активны; они сорби­ руются на границе раздела воды и воздуха — на поверх­ ности пузырьков и делают их прочными.

Действие флотационных реагентов зависит от актив­ ности водородных ионов в пульпе, т. е. от ее кислот­ ности или щелочности. Активность водородных ионов регулируют, добавляя в пульпу реагенты среды — кис­ лоты или щелочи: серную кислоту, известь, соду, едкий натр.

Можно привести следующие ориентировочные данные о расходе разных флотационных реагентов, г/т руды:

Реагенты обычно подают в пульпу до флотации и раз­ мешивают их механическими мешалками в особых кон­ тактных чанах. Иногда реагенты подают во флотацион­ ные машины.

Флотационные машины и схемы флотации

Работа флотационной машины состоит в энергичном перемешивании пульпы с пузырьками воздуха. Однако вместе с тем в машине должны быть созданы необходи­ мые условия для спокойного всплывания пузырьков, на­ груженных частицами минералов, и удаления с поверх­ ности пульпы минерализованной пены.

При современных масштабах производства флотаци­ онные машины работают непрерывно. По способам пере­ мешивания пульпы с воздухом и подачи воздуха они под­ разделяются на механические, пневматические и комби­ нированные. Мы здесь рассмотрим только одну, наиболее ходовую машину механического типа (рис. 18).

Механические флотационные машины имеют ванну из листовой стали, разделенную поперечными перегородка­ ми на ряд камер. Пульпа подается через коробку 1 по трубе 2 в первую камеру машины, где попадает на быст-

с лопатками из твердой стали, вращающееся со скоро­ стью 275—600 об/мин и засасывающее при этом воздух из трубы 5 через отверстие 6. Пульпа, перемешанная с мелкими пузырьками воздуха, поднимается в зону спо­ койного отстаивания, находящуюся выше решетки 8. Из первой камеры пульпа поступает в промежуточную ко­ робку через порог 9 и последовательно проходит все ка­ меры машины. Из последней камеры непрерывно выпу­ скается пульпа хвостов.

Всплывающий в камерах пенный продукт сбрасыва­ ется лопатками пеногона 7 в желоб. При необходимости повторной флотации (перечистки) пенного продукта его направляют в желоб 10, откуда он возвращается в выде­ ленные для этой цели камеры машины по трубам И-

Иногда продукты первой флотации доизмельчают, чтобы дополнительно разрушить сростки минералов и достигнуть лучшего их разделения.

Обезвоживание продуктов обогащения

Концентраты и хвосты получаются в виде пульп с раз­ ным отношением ж : т — не менее 4—5 единиц. а то и еще более разбавленные.

Обезвоживание проводят последовательно тремя спо­ собами: сгущением (отстаиванием), фильтроваНием и сушкой. Сгущение — наиболее дешевый способ, но °но может понизить содержание жидкого в пульпе только до 40—50%. После фильтрования во влажном остатке (ке_ ке) иногда остается всего 10% влаги. Влажность кека зависит от свойств твердых частиц и их размеровНаи­ более полное обезвоживание достигается сушкой, однако сушка — самый дорогой способ обезвоживания, fpe6 yioщий затрат топлива.

Для сгущения пульпу отстаивают в чанах-сгус,Гителях (рис. 19). Осветленную жидкость называют верхнем сли‘ вом (сокращенно ВС), а осадок — сгущенным РР°ДУК' том или нижним сливом (НС). -

Крупные частицы твердого оседают из пульпп1 быст­ рее мелких. Для ускорения оседания тонких части1* иног­ да применяют укрупняющие добавки — флокуля^оР*31 и коагуляторы: например известь, клей, синтетически® °Р‘

гапические вещества. Мелкие частицы укрупняются при этом в результате взаимного сцепления.

Сгустители —это цилиндрические чаны из дерева или железобетона диаметром до 1 0 0 м> имеющие в центре пи­ тательную воронку, в которую непрерывно подается ис-

Рис. 19. Сгустители:

а — с центральным валом; б — с краевым приводом; 1 — загрузочная воронка; 2 — сливной желоб для ВС; 3 — воронка для НС1; 4 — фер­

ходная пульпа, заполняющая чан до уровня желоба, проходящего по краю чана. В желоб непрерывно стекает осветленный верхний слив.

Твердые частицы оседают на коническое днище сгу­ стителя. В центре днища находится воронка с патруб­ ком, на фланцах которого установлены задвижки и гра­ дуированные насадки. Далее НС по трубам поступает в промежуточный чан, откуда насосом подается по на­ значению. Для передвижения осевшего материала от

краев к центру днища служит устройство, состоящее из вала с крестовиной, на которой косо посажены лопатко­ образные гребки. Вращение вала со скоростью одного оборота в 2 — 8 мин не препятствует отстаиванию, а греб­ ки перемещают при этом осевший материал к централь­ ному отверстию днища — к месту его непрерывной раз­ грузки. В больших сгустителях диаметром более 15—18 м центральный вал часто заменяют неподвижной колонной, а крестовину — фермой. Ферма передвигается вокруг колонны на каретке, катящейся по краю сгустителя.

Производительность сгустителей измеряется пло­ щадью днища, необходимой для перевода в нижний слив 1 ттвердого в сутки [м2/ (т • сутки)]. Величина этого по­ казателя изменяется в широких пределах в зависимости от свойств пульпы. Например, при сгущении пульпы

1,2—1,7 м2/ (т • сутки).

Фильтрование пульп основано на продавливании жидкости через пористую перегородку, не пропускаю­ щую твердых частиц. Фильтрующими материалами слу­ жат хлопчатобумажные и шерстяные ткани, а также тка­ ни из стеклянного и синтетического волокна.

Скорость фильтрования и связанная с ней производи­ тельность фильтра зависят от разности давлений и по­ тери напора в порах осадка и ткани. С увеличением тол­ щины слоя осадка фильтрование замедляется, замедля­ ется оно также и при засорении пор частицами осадка.

Промышленные фильтры подразделяются на вакуумфильтры, в которых разность давлений создается за счет вакуума в приемнике фильтрата, и фильтр-прессы, рабо­ тающие под внешним давлением на пульпу. В этой главе описаны только наиболее употребительные вакуумфильтры.

Барабанный вакуум-фильтр (рис. 20) представляет собой горизонтально установленный на цапфах полый барабан из штампованной сетки, покрытой фильтро­ вальной тканью. Ткань удерживается спиралью из про­ волоки. Внутри барабан разделен на несколько сектор­ ных камер, соединенных трубами с распределительным золотником, поочередно подключающим камеры при вращении барабана то к вакуумной линии, то к линии подачи сжатого воздуха.

ленная под углом 1— 2 град, к горизонту. Двумя гладки­ ми бандажами труба опирается на ролики, обоймы кото­ рых закреплены на фундаменте. Зубчатый обод трубы приводится в зацепление с ведущей шестерней редуктор­ ного привода от электромотора, труба вращается со ско­ ростью 3— 8 об/мин. Внутри трубы укреплены радиаль­ ные или иные полки, чтобы материал пересыпался при ее вращении. Сырой материал непрерывно загружается ме­ ханизированным питателем в приподнятый конец трубы и от вращения ее постепенно перемещается, пересыпаясь по полкам, к противоположному ее концу. Навстречу ма­ териалу движутся горячие газы, образующиеся при сжи­ гании топлива (принцип противотока). Следовательно, остатки влаги удаляются под действием наиболее горя­ чих и сухих газов.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите металлы:

а) наиболее электропроводные; б) применяемые для изготовления аккумуляторов;

в) входящие в антифрикционные сплавы; г) входящие в состав бронз, латуней и типографских

сплавов.

2 . Какие элементы сопутствуют в рудах меди, нике­ лю, свинцу, цинку?

Cd, Со, Pt, Bi, Au, Ag, S, Si, Fe.

3.Какие способы преимущественно применяются для обогащения руд тяжелых металлов?

Гравитация, магнитная сепарация, флотация, обога­ щение в тяжелых средах.

4.Какие вещества служат при флотации собирателя­ ми, вспенивателями, депрессорами, активаторами, ре­ агентами среды?

Серная кислота, сосновое масло, ксантогенаты, ще­ лочь креозот, известь.