Определение и подсчет результатов флотации

В результате постановки любого опыта или серии таковых, в виде прямого ответа мы получаем числовые, количественные зависимости, связывающие выхода, содержания полезного металла и извлечения в продуктах, вычисляемых по известным формулам, приведенным в приложении.

Однако, учитывая допустимую неточность определения металла в химических анализах, вызывающих расхождение по содержанию его в исходном материале по исходной пробе и по опыту, непосредственное пользование этими величинами не всегда является наглядным и удобным, поэтому нами введен метод использования следующих шести коэффициентов, применение которых дает более наглядный метод сравнения полученных результатов разных опытов.

Допустим, что результаты флотации с получением двух конечных продуктов — концентрата и хвостов, продолжавшейся t минут, представлены в общем виде в табл. 34; тогда путем определенных коэффициентов можно оттенить некоторые условия режима флотации.

В случае химического контроля продуктов обогащения по полезному элементу: В>а и 0<а — имеем случай положительной флотации, например рудная флотация, контролируемая по меди и т. п.

В случае химического контроля продуктов по неполезному элементу: В<а и 0>а — имеем случай отрицательной флотации, например угольная флотация, контролируемая по золе и т. п.

Коэффициент сокращения Kв обозначает, из скольких тонн сырой руды или исходного материала получается 1 т данного продукта. Он получается от деления 100% на процент выхода определяемого продукта флотации:

Коэффициент обогащения K0 обозначает, во сколько раз повысилось или понизилось содержание данного элемента в полученном продукте. Он получается от деления процентного содержания данного элемента в данном продукте на процентное содержание его в исходном материале по опыту:

Так как содержание данного элемента в исходном материале получается, как сумма произведений выхода на содержание элемента по каждому продукту опыта, то ошибка химанализов иногда дает заметную разницу в содержании исходного по опыту, против непосредственного анализа исходного материала. Сравнение же абсолютных значений содержания элемента в двух продуктах разных опытов, где в одном случае имело место, быть может, некоторое (допустимое химическими анализами) снижение, а в другом, наоборот, некоторое преувеличение против истинного содержания элемента в продукте, сильно затрудняет фактическую оценку этих продуктов, только судя по анализам. Наоборот, отнесение их к коэффициенту обогащаемости позволяет удобно их сравнивать.

В самом деле, в большинстве случаев в опыте является ценным учесть, в какой степени произошло за данную операцию обогащение или обеднение каждого продукта: во сколько раз он стал богаче или беднее против исходного материала. Поэтому ошибка, внесенная химиками в анализы продуктов опыта при этом методе учета, до известной степени нивелируется.

Коэффициент селективности Ксел или разность К означает разность между двумя любыми Kо продуктов:

Подставляя значение Kо из формулы (36) и (37), имеем (для рудной флотации):

Обычно нас больше всего интересует Ксел между концентратами и хвостами, как конечными продуктами. Чем больше Ксел за один опыт, тем скорее можно достигнуть необходимого разделения компонентов между собой, т. е. тем меньше будет число перефлотаций.

Эти три коэффициента могут характеризовать любую обогатительную операцию, где мы ведем контроль по содержанию элемента, группы их или минералов.

Во флотационном процессе мы имеем при переходе части материала в пену и в связи с таким разделением компонентов еще два коэффициента, характеризующих процесс с точки зрения скорости его протекания, а при этом также и эффективности его протекания.

Таким образом, здесь мы рассматриваем процесс с точки зрения его проявления в единицу времени.

Коэффициент скорости Kск обозначает, сколько процентов выхода перешло в среднем в единицу времени (минуту) в пенный продукт. Он получается от деления процентов выхода любого сфлотировавшегося с пеной продукта на число минут, в течение которых данный продукт снимался:

Этим коэффициентом мы оцениваем быстроту перехода в пену материала за единицу времени.

Коэффициент эффективности К обозначает, сколько процентов извлеченного элемента перешло в среднем в единицу времени (минуту) в данный, полученный с пеной, продукт. Он получается от деления числа процентов извлечения элемента на число минут, в течение которых данный продукт снимался:

Kэ характеризует пенообразование с точки зрения качества пены по элементу, т. е. указывает, в какой степени минерализация ее была по качеству высока, богата полезным компонентом( а не вообще пена была загружена какими-то компонентами данной руды).

Коэффициент эффективности дает указание, в какой степени данная операция оказалась вообще эффективной и стоит ли ее удерживать в общей схеме обогащения

Коэффициент минерализации Kм обозначает отношение перешедшего в пену количества (w) жидкого к весу (s) твердого (практически вода определяется количеством куб. сантиметров, без поправок на температуру).

Этот коэффициент дает отношение плотности пены в смысле отношения жидкого к твердому, что важно знать при выборе правильного ухода за флотационным аппаратом (разгрузка пены, поддержание уровня пульпы, добавка воды за счет уходящей с пеной), а также для регулировки ж: т и скорости питания во всей флотационной схеме. Экспериментально он определяется соответствующими весами. Если е — вес приемника с пеной, g — вес пустого приемника, s — вес сухого продукта, w — вес воды, находящейся в пене, тогда имеем:

Таким образом, увеличение значения Km указывает на получение более жидкой пены, а малые значения — на сухую пену, причем эти значения будут >1.

Поэтому, пользуясь этими коэффициентами, как было уже частично показано на ряде примеров, возможно полнее и эффективнее оценить полученные результаты и вывести наиболее рациональное суждение о их ценности и целесообразности.

Данные опыта в обработанном виде, с участием коэффициентов флотируемости представлены в табл. 35:

Проф. Годэн предложил несколько иной метод учета, сводящийся к оценке полученных результатов флотации с помощью индекса селективности (selectivity index).

Пример 76. Допустим, что две свинцовые руды дают при флотации одинаковое извлечение, например 92% свинца, и одинаковое содержание свинца, например 60%. в концентрате. Если одна руда дает содержание свинца в исходной руде 5%, а вторая —10%, то очевидно, что обогащаемость первой руды выше второй. Однако, по приведенным данным трудно судить о том, насколько такая обогащаемость выше у первой руды. Пусть эти руды дают концентраты соответственно с 60 и 72% свинца, при извлечениях в 93% и 92% соответственно. В этом случае почти невозможно выяснить, какая из руд дала лучшее разделение, тем более, что при этом обычно совершенно не учитывается, насколько из концентрата удаляется неполезная часть компонентов. Между тем, такой учет должен дать определенное суждение о качестве полученной концентрации продукта.

Допустим, что извлечение в концентрате по свинцу 92%, а обеднение по пустой породе — 95%, т. е. извлечение по пустой породе в концентрате 5%, а потери свинца в хвостах — 8%. Для правильного суждения о полученном разделении минералов в одинаковой степени важны как относительная флотируемость, так и относительная удаляемость полезных и неполезных компонентов в полученном концентрате. Таким образом, степень извлечение (извлекаемость) свинца можно выразить отношением 92:8, а степень извлечения пустой породы — 5:95. Отношение этих величин может служить мерилом разделения свинца и пустой породы в концентрате и хвостах и называется индексом селективности — S1, являющимся средним геометрическим, т. е. в нашем примере

Пример 77. Пусть в табл. 36 даны результаты флотации медной руды:

тогда S1 = V92,5*98/7,5*2 = 24,6; однако, не прибегая к вычислению извлечений по каждому компоненту, можно индекс селективности также вычислить и по содержанию обоих компонентов в продуктах. Тогда

что лежит в пределах точности подсчета данных табл. 36.

Применение индекса селективности позволяет производить прямое сравнение работы ряда фабрик, обрабатывающих различные руды или руды с различными пропорциями одних и тех же минералов. С помощью индекса селективности можно сравнивать также эффективность действия флотационных реагентов на разных фабриках.

Вообще говоря, для обогащения было бы лучше выражать S1 через минералы, а не через элементы, как это обычно до сих пор делается. Во всяком случае можно считать, что применение индекса селективности совместно с обычными данными флотации (выход, содержание и извлечение) будет облегчать правильные выводы о характере полученных флотационных результатов.

Необходимо отметить, что ввиду недостаточного применения в литературе индекса селективности, его значения еще не вполне освоены. Кроме того, следует отметить, что для индекса селективности обязательно необходимо производить химические анализы не по одному элементу, а по двум для каждой группы, например свинец — нерастворимый остаток (примерно отвечающий содержанию минералов пустой породы), свинец — цинк, медь — железо и т. д. Так как химические анализы, как было указано выше, страдают обычно некоторой неточностью и сильно удорожают работу, то ограничиваться только ими может оказаться недостаточным для полного и быстрого освещения результатов флотации.

Поэтому, не отрицая рациональности в особых случаях использования индекса селективности, все же применение предложенных коэфициентов флотации, по нашему мнению, более всесторонне и полно дает оценку полученных результатов флотации.

Наконец, необходимо указать еще на индекс Даймонда, называемый им «эффективностью обогащения», применяемый при получении нескольких концентратов (считая хвосты за концентрат пустой породы) и являющийся среднеарифметической различных извлечений в соответствующих концентратах.

Пусть Ис — извлечение свинца в свинцовом концентрате, Иц — извлечение цинка в цинковом концентрате, Иж — извлечение железа в железном концентрате, Ип — извлечение пустой породы в хвостах; тогда эффективность обогащения Mэ будет:

Очевидно, что Mэ является лишь частным случаем характеристики полученного флотацией флотационного эффекта по извлечениям в разных концентратах и также не может дать больше, чем применяемые нами коэффициенты флотации.

В заключение необходимо подчеркнуть, что любые факторы флотации, будучи получены, например, при первичной флотации, будут приложимы только к этой стации флотации и при переходе от первичной флотации к любой очистной или перечистной могут потребовать каждый раз самостоятельного нового подбора их, что понятно из того соображения, что весь режим флотации в новой стадии может совершенно измениться. Вот почему такую проверку необходимо рекомендовать делать при нормальном изучении всесторонней флотируемости данного полезного ископаемого.