книги из ГПНТБ / Глембоцкий В.А. Флотация учебник

Современная характерная технологическая схема флотационного

ных машин, в 1947 г. — 36 и в 1957 г. — 126; за последние два года прирост производительности флотационных установок составил около 3 млн. т угля в год. В ФРГ в 1952 г. работало более тридцати многокамерных флотационных машин.

Для флотации применяют машины механического типа. Схемы обогащения — обычно простые. В Англии производится выделение из шлама крупных частиц (на вибрационных грохотах), перемеши­ вание подрешетного продукта с реагентами и основная флотация. Реагенты перед подачей подогреваются до 70—90° С. На фабрике «Чемпион» № 1 Питсбургской угольной компании в качестве реаген­ тов применяют: дегтярную смолу (300 г/т) и керосин (100 г/т), сме­ шанные заранее, и низкотемпературную смолу (с сильными пенообразующими свойствами) — 400 г/т. Из угля зольностью 14,7% получают концентрат зольностью 7,3% и хвосты зольностью 78%; содержание серы снижают с 2,8 до 2,2%.

303

На фабрике «Тамакава» (США) предварительно выделяют из про­ цесса тонкие шламы. Для сгущения (с одновременным обесшламливанием) хвостов основной флотации и других продуктов на фабрике установлены сгустители. Удаление тонких шламов позволяет флоти­ ровать плотную пульпу. Во флотационные машины подается доба­

в контактный чан, а остальная часть подается тремя порциями — во вторую, третью и четвертую камеры. Продолжительность пере­ мешивания с реагентами 13 мин, время флотации 6 мин. На данной фабрике флотируют труднообогатимые угли зольностью 3 0 % . Золь­ ность полученного первого концентрата 13%, второго 2 4 % , зольность отходов 70,7% .

ВАппалачском бассейне на 28 установках с успехом применяют флотационные машины «Фагергрен». На фабрике «Глоргетон Клайнинг плант» (Огайо) применяют раздельную флотацию слива и песков гидроциклонов, при различных расходах реагентов и аэрации пульпы. Здесь принесло пользу уменьшение высоты камер машины «Фагергрен» на 300 мм.

ВФРГ для флотации применяют в 75% случаев в качестве ре­ агентов каменноугольные масла, подогреваемые до 70—90° С и в ряде случаев масла, предварительно эмульгируемые в воде.

Характерным направлением в развитии флотации углей за рубе­ жом является применение флотации с перемасливанием, называемой

в США керосиновой флотацией, а в ФРГ — процессом конвер толь.

В США керосиновая флотация применяется для обогащения круп­ нозернистого материала ( — 1,6 мм) при больших расходах керосина (2—3 кг/т). Уголь омасливается керосином, флокулируется и фло­ тируется с образованием плотной агрегатной пены, обезвоживаемой в шнеке с решетчатым днищем (чем устраняется операция фильтро­ вания или центрифугирования). Первая промышленная установка пущена в 1947 г. при шахте «Бесси», где из угля зольностью 18—20% получают концентрат зольностью 8% и хвосты зольностью 56—

путем мелкие окисленные угли флотируются гораздо хуже, чем при

некоторое количество мелких воздушных пузырьков, попадающих в пульпу при перемешивании. В результате флокулы имеют плот­ ность меньше единицы и они после добавления воды и перемешивания всплывают, образуя слой концентрата. Считается, что большой рас­ ход масла не особенно удорожает процесс, так как после дальнейшей термической переработки угля при этом увеличивается выход ценных продуктов.

304

Указанные процессы на отечественных фабриках не приме­ няются, так как они не имеют преимуществ перед обычной флота­ цией.

§ 2. Флотация графита

Графитовые руды, в зависимости от структуры графита, делятся на чешуйчатые, плотнокристаллические и скрытокристаллические. Наибольшую ценность представляют первые, в которых графит нахо­

жат большое количество (до 60—70%) графита, листочки которого гораздо мельче (менее ОД мм), чем в предыдущем случае, и ориен­

Характеристика графитовых руд главных отечественных место­ рождений приведена в табл. 37.

Природная гидрофобность графита зависит от его строения и из­ меняется в зависимости от примесей и окисленности поверхности. Чешуйчатая форма графита и относительно небольшая его плотность наряду с природной гидрофобностью позволяют флотировать круп­ ные частицы.

Обычно при флотации графита в качестве собирателя применяется керосин в количестве 0,2—2,5 кг/т (в зависимости от особенностей руд) и пенообразователь типа соснового масла [248].

Загрязнение концентрата пустой породой может являться след­ ствием ряда причин. Прежде всего имеют место мельчайшие включе­ ния посторонних минералов в чешуйки. Затем при взаимотрении графита и пустой породы в мельницах поверхность частиц последней замазывается высокопластичным графитом и приобретает флота-, ционную активность. Кроме того, пустая порода может флотиро­

М. А. Эйгелес цредполагает, что это связано с наличием в плотнокристаллических рудах некоторого количества (до 15—25%) мед­ ленно флотирующегося скрытокристаллического графита, который требует весьма тонкого измельчения. В скрытокристаллических рудах обычно содержатся органические вещества, оказывающие подавляющее действие на флотацию графита. При флотации руд этого типа обычно не удается получить отвальных хвостов; отходы флота­ ции используются как низкосортный литейный графит.

Ввиду многообразия требований, предъявляемых различными отраслями промышленности (литейной, керамической, электротех­ нической) к графитовым концентратам, кондиции на флотационные концентраты весьма различны. Требуемое содержание золы ко­ леблется от 5 до 18%, иногда нормируется содержание примесей (серы и др.) и летучих веществ. В ряде случаев нормируется круп­ ность чешуек, вследствие чего флотационные концентраты подвер­ гаются рассеву.

306

Схемы флотации на зарубежных графитообогатительных фабри­ ках мало отличаются от изложенных выше. Отмечается, что выделе­ ние графита в основной флотации в грубый концентрат не предста­ вляет труда. Однако при доизмельчении этого концентрата графит закрепляется на зернах пустой породы в виде примазок и активи­ рует их, чем значительно снижается эффективность перечистных флотации.

Типичной является фабрика «Америкен Графит К 0 » (США), которая перерабатывает руду, состоящую из кварцевых сланцев, содержащих чешуйчатый графит. Содержание углерода составляет: в исходном материале 5,5%, в концентрате 86,5%. Извлечение угле­

§ 3. Флотация самородной серы

По минералогическому составу серные руды основных изученных и эксплуатируемых месторождений делятся на следующие типы:

1.Песчанистые — песчаники, цементированные серой, проник­ шей в трещины.

2.Мергелистые — мергели с тонкозернистыми включениями серы

впустотах и трещинах; иногда присутствуют кристаллики кальцита

3.Известковые — осерненные известняки с меньшим количеством гипса и кварца.

4.Гипсовые — тонкозернистая сера пропитывает гипсовую по­ роду; присутствуют также мергель и кальцит.

5.Кальцитовые — состоящие из глины, мергеля, серы, кристал­ лического кальцита и известняка. В большом количестве присут­ ствуют битумы.

Самородная сера в виде «комовой серы» производится на оте­ чественных предприятиях флотацией руд с последующей плавкой концентратов в автоклавах при возвращении хвостов плавки во флотацию.

Несмотря на высокую природную гидрофобность серы и относи­ тельно крупную ее кристаллизацию, флотация руд самородной серы сопряжена с известными трудностями. Пустая порода, содержащая значительное количество битумов, обладает некоторой флотационной активностью и переходит частично в концентрат. Присутствие боль­ шого количества тонкодисперсных глинистых шламов также, ухуд­ шает флотацию, как и наличие легкорастворяющегося в воде гипса. Для лучшего осуществления автоклавной плавки следует стремиться к получению крупнозернистого концентрата.

При флотации серных руд применяется сочетание реагентов с аполярными молекулами (осветительный керосин или трансформа­ торное масло) и реагентов с гетерополярными молекулами (скипидар,

сосновое масло). Регуляторами флотации могут быть пирофосфат натрия, сода с жидким стеклом. Они пептизируют тонкие шламы и подавляют флотацию битумизированной пустой породы. Последнее осуществляется не только обычным путем (закреплением гидрофиль­ ных молекул реагентов на минеральных зернах), но и экстракцией этими реагентами битумов с поверхности зерен пустой породы. Регуляторы, особенно пирофосфат натрия, обеспечивают извлечение по 5 0 % серы в очень богатые концентраты (содержащие 96—97,5% серы), которые могут быть использованы без последующей автоклав­ ной плавки.

При флотации руд самородной серы применяют флотационные машины механического типа. Их производительность составляет при­ мерно 1 т/м 3 - ч . На одной из фабрик многие годы для флотации успешно применяли мелкие пневматические машины патрубочного типа.

Плотность пульпы обычно составляет в основной флотации 25% твердого, в перечистных 17—20%.

На наиболее крупной отечественной Роздольской обогатительной фабрике перерабатываются серные руды Роздольского и Подорожненского месторождений. Основным минералом пустой породы в ру­ дах этих месторождений является кальцит. В небольшом количестве присутствуют минералы глин.

Руды Роздольского месторождения отличаются более крупной вкрапленностью серы (0,1—0,3 мм), руды Подорожненского место­ рождения более тонковкрапленны (основная часть зерен серы имеет размер менее 0,1 мм). Зерна серы в руде Подорожненского место­ рождения в значительной степени загрязнены пелитоморфными включениями кальцита.

Руды перерабатываются по однотипной схеме, включающей из­ мельчение до 0,25 мм, основную, контрольную и две перечистные операции флотации (рис. 115). Готовый концентрат поступает на сгущение и далее подвергается автоклавной плавке. Хвосты плавки охлаждаются и сгущаются, затем флотируются с направлением вто­ ричного концентрата в общий цикл автоклавной плавки.

Хвосты флотации классифицируются по крупности. Хвосты круп­ ностью + 0 , 0 7 4 мм обезвоживают и используют в сельском хозяйстве для подкисления почв. Извлечение серы при флотации достигает 93% . Флотационный и автоклавный процессы работают на оборотном

флотирует также и уголь). Кроме того, применяется керосин и тринатрийфосфат (в качестве пептизатора шламов). На обогатительной фабрике «Нарбонна» концентрат основной флотации, в котором вся

308

сера сфлокулирована в комочки, подают на грохот. Надрешетиьтй продукт крупностью + 0 , 2 мм является конечным концентратом, а подрешетный продукт подвергается вторичной флотации. На не­ которых фабриках применяется подогрев пульпы до 60° С.

Рис. 115. Схема флотации самородной серы на Роздольской фабрике

Очень оригинальный процесс флотации кварца, кальцита .и им подобных минералов в среде жидкой (расплавленной) серы разрабо­ тан В. М. Борисовым. В качестве транспортирующей и собирающей частицы минералов фазы применены капельки воды. Физико-хими­ ческие особенности этого процесса изложены в литературе [16].

309

Т а б л и ц а 38

Технологические показатели флотации руд самородной серы на зарубежных фабриках

§ 4. Флотация талька

Высокая природная гидрофобность талька зависит от слоистой структуры его кристаллической решетки, напоминающей структуру решетки графита. При промышленном использовании талька в каче­ стве наполнителя при производстве бумаги, резины нормируется содержание в нем железа, карбонатов и других соединений, а также белизна талька.

Способ флотационного обогащения талькомагнезитового камня был впервые разработан в СССР в 1930 г. и применяется в настоящее время у нас и за рубежом (США, Африка).

В состав талькового камня входит около 50% талька, 4 0 % магне­ зита и небольшое количество хлорита, магнезита и хромита.

Флотируемость талька значительно выше, чем других минералов данных руд, причем чешуйчатые разности флотируются лучше, чем плотные. Хотя мелкие частицы талька флотируются одним пено­ образователем, для флотации всех частиц, так же как и при флотации каменных углей, необходимо совместное применение пенообразова­ телей и аполярных реагентов (керосина и др.). Особые трудности представляет флотация окисленного талька, частицы которого по­ крыты пленками окислов железа. Применение небольших количеств серной кислоты для снижения рН пульпы до 6,0—6,5 улучшает избирательность флотации талька.

На Шабровской тальковой флотационной фабрике (рис. 116) измельчение руды перед флотацией [248] производится до содержа­ ния 95,6% класса —0,15 мм. Расход реагентов: соснового масла 95 г/т, керосина 200 г/т, рН среды 6,3 (табл. 39).

Жидкое стекло и другие регуляторы флотации улучшают качество концентрата, подавляя тонкодисперсные глинистые частицы и окислы железа.

310

Хвосты тальковой флотации представляют собой обогащенный магнезитом продукт. Для выделения из него кондиционного магне­ зита последний может быть подвергнут флотации жирными кис­ лотами.

На фабрике «Штерн-Магнезит тальк К°» (США) отмечена различ­ ная флотируемость отдельных модификаций талька. Листоватый

Измельченная

/

1

Магнезитовый

концентрат

Рис. 116. Схема флотации талько-магнезитовой руды

тальк очень гидрофобен и хорошо флотируется сосновым маслом. Тальк волокнистой модификации менее гидрофобен, для его (флота­ ции требуется применение собирателей катионного типа.

311

Г л а в а I I

ФЛОТАЦИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

К благородным металлам относятся золото, серебро и металлы платиновой группы. Они содержатся в рудах и россыпях в самород­ ном состоянии и в виде химических соединений — теллуридов (зо­ лото, серебро) и сульфидов (серебро, металлы платиновой группы). Распространенной формой нахождения благородных металлов являются их тончайшие вкрапления в других сульфидных минера­ лах — пирите, арсенопирите и др. Иногда сульфиды благородных металлов образуют твердые растворы в других сульфидных минера­ лах (например, сульфид палладия в никелевом минерале пентландите).

В настоящее время флотации подвергается 2 / 3 руд, поступающих на отечественные золотоизвлекательные фабрики. Как правило, флотация применяется в сочетании с другими технологическими про­ цессами — цианированием, гидрометаллургией и др. Только с по­ мощью флотации можно рентабельно извлекать золото из убогих руд, содержащих 1—2 г/т золота. В этих случаях флотацией осуще­ ствляется первичная концентрация золота перед цианированием или плавкой. В других случаях флотация позволяет комплексно использовать руды с извлечением из них кроме золота других ценных компонентов (меди, серебра, свинца, барита, урана, теллура и др.). Иногда флотация позволяет удалить из руды вредные для последу­ ющего цианирования компоненты — медные и сурьмяные минералы, графитистые сланцы и др. Применение флотации после цианирования позволяет доизвлекать теллуриды золота, золотосодержащий пирит [84].

Наиболее исследованы флотационные свойства золота с чистой поверхностью. Такое золото флотирует несколько труднее сульфид­ ных минералов, но все я^е хорошо извлекается такими собирателями, как ксантогенаты (особенно бутиловый), дитиофосфаты, меркаптаны, мыла жирных кислот. И. Н. Плаксиным с сотрудниками устано­ влено, что для адсорбции ксантогената необходимо предварительное, относительно небольшое взаимодействие золота с кислородом, рас­ творенным в воде. При этом адсорбция кислорода вызывает иониза­ цию поверхностного слоя атомов золота, поглощая электроны, осво­ бождающиеся при этом. Электронографическими и оптическими методами установлено, что толщина адсорбционного слоя кислорода достигает 30 А.

В первый момент контакта поверхности золота, активированной кислородом, с ксантогенатом происходит их химическое взаимодей­ ствие с образованием труднорастворимого в воде ксантогената зо­ лота. Затем скорость адсорбции снижается. Здесь уже образуются другие соединения, в которых золота меньше, чем в ксантогенате золота. Это объясняется предположительно образованием диксантогенида. При обычных флотационных концентрациях ксантогената

12