4.7. Сепарация на основе явления смачиваемости
Физико-химическое свойство селективного смачивания минералов некоторыми жирами, так же как и свойство смачивания самородного золота ртутью, традиционно используется в практике обогащения с целью извлечения из руд или россыпей ценных компонентов, например извлечения алмазов жировыми поверхностями.
Как известно, минералы пустой породы - кварц, известняк, полевые шпаты и пр. - не смачиваются маслами и не прилипают к поверхностям, покрытым слоем жира, в то время как металлы, металлоиды, сплавы металлов, сульфиды, арсениды и некоторые другие вещества смачиваются жирами и прилипают к жирам и жирным поверхностям. Аналогичное явление наблюдается в процессе амальгамации.
На рис.4.36 показано поведение капли ртути на поверхности золота в водной среде. Краевой угол смачивания золота ртутью в первый момент растекания капли близок к 20˚. Пустая порода смывается водой, а золото задерживается, образуя с ртутью амальгаму. Амальгама в полужидком виде представляет собой гетерогенную систему с весьма малой растворимостью металлов в жидкой ртути при обыкновенной температуре. Отжатая амальгама является твердой фазой дисперсной системы.
Рис.4.36. Схема смачивания золота ртутью
Для повышения эффективности прилипания золотинок к поверхности, покрытой слоем ртути, применяются методы так называемой активной амальгации. С этой целью для активизации поверхности металла в пульпу добавляют некоторые реагенты, повышающие смачиваемость золота ртутью, или применяют цинковую амальгаму в слабом растворе серной кислоты. В этом случае амальгамируется не только золото, но даже и платина. Отрицательная поляризация поверхности ртути также представляет собой весьма эффективный способ активной электроамальгамации.
При обработке золотых руд применяются специальные амальгамационные шлюзы, представляющие собой наклонные деревянные столы, аналогичные обычным шлюзам, но с поверхностью, покрытой чистым медным листом, который с одной рабочей стороны покрыт тонким ровным слоем ртути. Медные листы бывают толщиной 2÷3 мм и перед покрытием ртутью тщательно очищаются сначала механически, а затем химически (раствором хлористого аммония или цианидами). На процесс амальгации оказывает влияние состав рудного золота. Лучше всего извлекается чистое золото. Сплавы золота с другими металлами ухудшают смачивание ртутью, следовательно, уменьшается и извлечение. Особенно неблагоприятно для процесса амальгации покрытие золотинок пленками шламов или окислов (золото «в рубашке»).
Снимают золотую амальгаму с листов резиновыми скребками так, чтобы не обнажать медных листов. Амальгаму помещают в эмалированные ендовы, отжимают и затем подвергают выпариванию в ретортах. Ртуть регенерируется.
Прилипание к жировым поверхностям осуществляется на аппаратах различного типа. Простейшим из них является качающийся или неподвижный шлюз, покрытый жиром. Таким методом улавливают алмазы и изумруды из соответствующих россыпей.
Рис.4.37. Барабанный аппарат по обогащению на внутренней
жировой поверхности
На рис.4.37 схематично изображен барабанный аппарат по обогащению на жировых поверхностях. Конический барабан 1 погружен в воду до своей оси 2 и медленно вращается в направлении, указанном стрелкой. Внутренняя поверхность непрерывно смазывается жиром специальным роликовым приспособлением 3. Измельченная и классифицированная руда или россыпной материал загружается в конус через воронку 4 на жировую поверхность. Пустая порода скатывается по наклонной поверхности барабана и удаляется в виде «хвостов» 5. Концентраты, представляющие собой минералы, обладающие селективным сродством к данному жиру, прилипают к поверхности барабана и вместе с ним поднимаются вверх.
Газовые горелки 6 нагревают поверхность барабана с прилипшим концентратом, а затем эту поверхность снаружи обстукивают молоточком 7. Благодаря этому прочность прилипания снижается, частицы концентратов падают в желоб 8 и скатываются в виде готового продукта 9.