Факторы флотируемости ископаемых, связанные с изучением среды

02.08.2018
Эти факторы необходимо рассматривать с двух точек зрения: подбора среды применительно к требованиям каждого компонента рабочей смеси и исправления качества поступающей в пульпу воды путем видоизменения его от дополнительного ввода реагентов с таким расчетом, чтобы общее количество среды (жидкой части пульпы) было наиболее благоприятным для флотации.

1. Среда, как известно, оказывает специфическое влияние на процесс флотации. Положительное действие среды зависит не только от химических свойств реагентов, которые мы вводим в пульпу (их кислотность, щелочность, условия растворимости и другие реакции), но и от свойств самой руды, а также от свойств жидкой фазы, из чего в основном и состоит сама среда.

Свойства воды, применяемой при флотации, должны отвечать определенным химическим и физическим условиям. Вода должна, по возможности, не содержать взвешенных частиц, т. е. она должна быть чистой и, кроме того, не должна содержать в растворенном состоянии таких химических веществ, которые могут реагировать с рудой или с прибавляемыми реагентами и этим препятствовать флотации.

Вода, которая берется из моховых болот, т. е. загрязненная гумусовыми веществами, вообще не годится для флотации, так как гумусовые кислоты являются чрезвычайно сильными флотационными ядами. Вода, содержащая илистые частицы, попавшие во время сильных дождей с поверхности земли, должна быть очищена путем фильтрования и других приемов. Если в воде присутствуют в большом количестве соли, способствующие ее жесткости, или растворимые соли тяжелых металлов, то нормальный ход флотации, особенно в щелочной среде, нарушается. Поэтому при флотации с помощью жирных кислот соли, способствующие жесткости воды (прежде всего соли кальция и магния), должны быть удалены из нее, что достигается применением обыкновенных методов технической очистки. Если в воде находятся растворенные соли тяжелых металлов, например железа или марганца, то их можно обезвредить путем прибавления извести, соды или едкого натра. При этом образуются нерастворимые гидраты окисей этих металлов.

Использование морской или соленой воды для флотации. Для обогатительных фабрик, построенных на берегу моря или в солончаковых степях, где недостаточно пресной воды, очень важным является вопрос возможности применения для флотации морской воды. Морская вода в общем годится для флотационного процесса и имеются примеры ее использования. Так, на фабрике Блек Джек Майн, Авалон, остров Каталина, в Калифорнии, флотация свинцово-цинковой руды велась на морской воде. Точно так же морская вода применяется у компании Минера де-Токопилля, в северном Чили, при флотации медной руды. Реакция морской воды слегка щелочная и при анализе на фенолфталеин ее pH равно 8.

Если пропускать воздух в пневматических флотационных машинах через чистую морскую воду, то образуется сильная пена, иногда высотой в несколько сантиметров, но эта пена не может поднимать частицы минералов. По-видимому, причиной образования этой пены являются остатки органических веществ в морской воде, являющиеся результатом гниения водорослей, и морская вода обладает способностью удерживать значительное время воздух во взвешенном состоянии. Оба эти обстоятельства в некотором отношении способствуют флотации. На ксантат и сосновое масло морская вода не оказывает никакого влияния, но аэрофлот и другие производные крезола дают худшую пену в морской воде. Известь не оказывает никакого вредного влияния на флотацию в морской воде; прибавление ее обычно желательно, так как ее присутствие уменьшает коррозию металлических частей машин. Это корродирующее действие морской воды на металлические части является существенным недостатком, на который надо обращать внимание в случае применения этой воды на фабриках; медные части приходится менять чаще (через каждые два года). Особенно стойким против действия морской воды оказалось железо, содержащее минимальное количество марганца.

2. Среда, как жидкая часть пульпы. Экспериментальный подбор среды является существенным фактором флотации. Среда во флотации делится на три типа:

а) нейтральная — самая выгодная для процесса, если ее не надо специально приготовлять путем нейтрализации добавочными реагентами;

б) щелочная, которая за последнее время, например в области флотации цветных руд, сделалась стандартной, так как она обеспечила применяемым реагентам (главным образом органическим солям — ксантаты и др.) наилучшее действие;

в) кислая, применявшаяся ранее во флотации цветных руд, когда основными коллекторами являлись продукты перегонки дерева или каменноугольной смолы, действовавшие более эффективно при кислой среде. Ее большое производственное неудобство заключалось в том, что при большой кислотности пульпы как аппаратуру, так и вспомогательные части приходилось делать в той или иной мере кислотоупорными.

Современным мерилом кислотности или щелочности пульпы служит измерение водородных ионов или pH пульпы.

Пример 93. Разберем по табл. 50 влияние среды на первичную флотацию пробы Щигровской магнетитовой руды KMA. Флотация велась при рабочей смеси: фракция перегонки березовой смолы 300—340° С, 1,5—2,0 кг/т и скипидарное масло около 0,1 кг/т. Щелочная среда обеспечивалась содой (1 кг/т), а кислая — соляной кислотой (1 кг/т).

Несмотря на близость показателей, все же очевидно, что при относительном равенстве содержаний железа в промпродукте и хвостах и при почти одинаковом сливе, судя по Ксел, следует считать нейтральную среду за основную, а близкой к ней принять щелочную среду.

Пример 93а. Разберем сравнительный подбор фактора щелочной среды, образуемой различными щелочами для флотации двух проб сернистой джезказганской медной руды.

Таким образом, лучшие результаты для данной руды получаются с применением соды. Известь понижает качество концентрата, а едкие щелочи (калиевая лучше натровой) дают большее извлечение. Однако, учитывая экономику, можно за щелочь принять соду или известь, если не остановиться на нейтральной среде.

Пример 94. Разберем подбор расхода щелочи соды для той же руды, что и в примере 93.

Как видим, расход 2,0-2,5 кг/т следует принять за норму, если преследовать цель максимального извлечения; если же стремиться к оптимальному содержанию меди в концентрате, го следует остановиться на расходе 1,2 кг/т (K0 и Kсел максимум).

3. Процент твердого и разбавление пульпы. Разбавлением (разжижением) пульпы называется отношение веса жидкости (ж) к весу твердых частиц (т):

Иногда считают это разбавление, как отношение веса твердого к весу жидкости или т:ж. Однако, на практике удобнее знать не отношение ж:т, а наличие в данной пульпе процента твердого, определяемого по следующей формуле:

где S — процент твердого.

Так как твердое принимается за единицу (по условию), то имеем:

Пусть мы имеем пульпу, в которой жидкое к твердому относится, как 4 :1 (например на 2 я воды приходится 0,5 кг руды):

считая практически вес 1 л воды равным 1 кг.

Подставляя это отношение в формулу (51), имеем:

Так как обозначения через ж:т и процента твердого наиболее часто встречаются в литературе, то приведем в табл. 53 наиболее обычные эквиваленты этих величин.

Иногда разжиженность пульпы относят к единице пульпы — 1 л, считая, что в нем помимо воды содержится определенное количество твердого вещества, выраженное в граммах, или, как говорят, r/л, т. е. столько-то грамм твердого в литре пульпы.

Определение пульпы через удельный вес (плотность пульпы) не является достаточно удобным на практике, если неизвестен точно в данной пробе удельный вес руды, что обычно сопряжено с рядом дополнительных операций по определению удельных весов, ввиду некоторых колебаний при прохождении пульпы по схеме через разные флотационные машины.

На практике для более быстрого определения процента твердого обычно пользуются замерами плотности пульпы и по таблицам определяют числовое значение процента твердого.

Процент твердого, как фактор, подбирается экспериментально, и вопрос о поддержании его в определенных точках схемы постоянным оказывает большое влияние на весь ход процесса флотации. Практически нас интересует процент твердого пульпы, в первую очередь с точки зрения производительности используемой аппаратуры, так как таковая определяется по весу твердых частиц, прошедших через аппарат в единицу времени. Отсюда стремление практиков к применению более густых пульп.

Пример 95. Флотационная машина при разбавлении пульпы 180 г/л может переработать около 300 т/24 часа или 12,5 т/час. Эта же машина может пропустить около 500 т/24 часа или 20 т/час пульпы при разбавлении 300 г/л, т. е. производительность увеличилась в 1,67 раза.

Предел уменьшения разжиженности пульпы зависит от того, что при флотации очень густых пульп содержание металла в концентратах значительно падает, хотя иногда извлечение металла заметно поднимается.

Разжижение пульпы в современной флотации обычно применяется в пределах 2:1 до 6:1 при средних цифрах 3:1—4:1, что дает пределы для процента твердого порядка 33—14%.

Годэн применяет для измерения состояния пульпы отношение объема жидкости к объему твердых частиц, которое он называет консистенцией пульпы. Последняя по величине всегда больше разжижения пульпы и с физической точки зрения более показательна. На практике она варьирует в пределах 13:1 до 4:1.

Пример 96. Приведем, но Годэну, цифровые выражения консистенций пульпы для некоторых руд.

Для однотипных руд консистенция пульпы, по-видимому, изменяется в узких пределах и на ее величину оказывает влияние то или иное различие свойств минералогических компонентов.

Так, можно предполагать, что наличие в руде твердых частиц пустой породы, дающих при измельчении зернистый (песчанистый) материал, допускает применение более густых пульп, тогда как присутствие хлопьевидных или слоистых частиц пустой породы обусловливает использование более жидких пульп.

Вопрос всестороннего изучения свойств и подбора эффективного разбавления пульпы еще не разрешен окончательно. Помимо преимуществ введения во флотацию густой пульпы для увеличения производительности аппаратуры, это обеспечивает экономию в расходе воды, реагентов, особенно пенообразователей и реагентов, обеспечивающих определенное рН среды. С другой стороны, при густой пульпе механически увеличивается нагрузка твердых частиц на пузырьки пены, что обычно вызывает загрязнение ее минералами пустой породы или промпродуктом.

Пример 97. Разберем по табл. 55 флотацию искусственной смеси из 10% свинцового блеска с 90% свежераздробленного гранита с терпинеолом (1 капля) и амиловым ксантатом из расчета 25 г/т, при разной разжиженности пульпы, и ее влияние на качество продуктов.

Можно рекомендовать при первичных флотациях использование более густых пульп, а при очистных флотациях — более разжиженных пульп.

Таким образом, контроль и поддержание необходимой плотности пульпы в схеме флотации должны в основном увязать режим работы не только флотационных машин, но и классификаторов и промежуточных сгустителей, если таковые должны быть введены в цепь аппаратов.

Пример 98. Разберем подбор процента твердого в пульпе при флотации мелочи для Узловской ЦОФ.

Для наглядности построим на фиг. 28 кривые K0, K0' и Kсел, после чего увидим, что имеется два максимума пульпы для процента твердого пульны: один при 16%, более эффективный, и второй — при 22% твердого, менее эффективный, один из которых и можно считать нормальным.

Таким образом, разбавление пульпы 1:4 является основным, так как при нем Ксел для концентрата (сравнивая с хвостами) максимальный, а для пром-продукта — минимальный.

Пример 99. Разберем подбор величины разбавления пульпы для флотации турланской свинцовой окисленной руды.

4. Температура пульпы. Относительно влияния, которое оказывает температура на различные минералы при флотации, существует небольшое количество исследований. Обычно повышение температуры пульпы улучшает всплывание всех находящихся в пульпе частиц минералов. Расход реагентов при более нагретой пульпе меньше и продолжительность флотации короче (по опытам И. Гуте, И. Губер-Пану продолжительность флотации при 40° С вдвое короче, нежели при 6°). Однако, повышение температуры не всегда улучшает флотацию минералов избирательно, а часто относится ко всем находящимся в пульпе частицам твердых веществ.

В некоторых случаях повышение температуры оказывает вредное влияние на флотацию, особенно при обогащении таких руд, которые содержат минералы, легко окисляющиеся при повышенной температуре.

Только в немногих случаях применение при флотации повышенной температуры дало на практике улучшение этого процесса. Главным образом это имеет место тогда, когда в качестве собирателей применяют жирные кислоты, а также на некоторых фабриках, где производится селективная флотация руд, содержащих свинцовый блеск и цинковую обманку или медный и железный колчеданы. В большинстве случаев флотация производится без искусственного повышения температуры, так как получаемые при этом преимущества очень часто являются выгоднее и компенсируют неудобства, связанными с нагревом пульпы.

Особенно заметно благоприятное влияние повышения температуры при флотации апатита, плавикового шпата, марганцевых и ряда других минералов, которые всплывают в пену при воздействии жирных кислот. Это действие, по-видимому, объясняется тем, что при температуре, лежащей выше точки плавления твердых жирных кислот, наступает лучшее диспергирование их, а следовательно, и лучшее воздействие их как собирателей.

На свинцово-цинковых фабриках производят флотацию свинцового блеска при нормальной температуре, а цинковой обманки иногда при повышенной температуре. При этом достигается повышение содержания цинка в цинковом концентрате — увеличение извлечения цинка и сокращение времени флотации. Хотя подобное же улучшение флотации при повышенной температуре было замечено и при обогащении свинцового блеска, но применения такого повышения в данном случае избегают, так как скорость окисления свинцового блеска с повышением температуры значительно увеличивается, вследствие чего может возникнуть ухудшение способности его переходить в пену, что особенно возможно при продолжительной флотации.

Применение повышенной температуры при очистной флотации свинцового блеска было осуществлено на практике например на фабрике Тимбер Бьют Милл. Ho при этом нужно обращать внимание на то, чтобы эта флотация происходила возможно быстрее, во избежание окисления свинцового блеска. Кроме того, нужно применять наиболее сильные, быстродействующие собиратели.

Таким же образом можно производить флотацию при разделении медного колчедана от железа. Так как пирит по сравнению с халькопиритом окисляется значительно легче, то при повышении температуры разница в степени окисляемости еще более усиливается, а отсюда различие в содержании этих минералов при флотации увеличивается.

Как видно из всего оказанного, при повышении температуры можно наблюдать два противоположных друг другу воздействия на флотацию: ускоряющее и замедляющее. Поэтому для всякой руды нужно опытным путем определять лучшие температурные условия флотации.

На практике благоприятное воздействие повышенной температуры на флотацию нередко замечается во время жарких летних месяцев, когда получаются лучшие результаты обогащения.

Обыкновенно повышение температуры при флотации на фабриках колеблется от 20 до 50° С. Нагревание пульпы производится путем непосредственного пропускания через змеевики в главном баке отработанного пара или использованием нагретой воды от других установок.

Наконец, в наших условиях вопрос желательности повышения температуры мог бы возникнуть при применении вязких густых масел или при применении смеси органических реагентов, выпадающих из раствора при понижении температуры (например Т —Т).

Учитывая условия работы не только жаркого климата в летнее время (например районы Узбекистана и т. п.), но и заполярного круга, и работы в зимнее время в северной и средней полосе России, подбор фактора температуры пульпы должен быть произведен достаточно тщательно. Поэтому, как минимум, необходимо подвергнуть изучению следующие температуры пульп: 4° С — для условий зимней работы на холодной воде, 10—15° С — для нормальной температуры пульпы в условиях отапливаемой фабрики, 20—25° С в условиях работы на теплой воде в летнее время (без подогрева) и около 40° С в условиях работы с искусственным подогревом воды.

Пример 100. Разберем на фиг. 29 кривые коэффициентов флотации для серии опытов по подбору температуры для флотации криворожских гематитовых кварцитов. Из общего расположения кривых видно, что нормальная температура является наиболее подходящей, повышение же температуры до 25° С увеличивает интенсивность скорости и особенно эффективности флотации при понижении Ксел.

За последнее время в некоторых случаях взамен повышения температуры пульпы применяют растворители для реагентов, обеспечивающие их использование при флотации в более подвижном виде, давая легкую агитируемость с необходимым контактом всех компонентов пульпы.

Во всяком случае, вопрос влияния растворителей для вязких реагентов по сравнению с повышением температуры при флотации является еще недостаточно изученным.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: