Общие сведения и классификация процессов флотационного обогащения

Флотационное обогащение (флотация) — это процесс обогащения полезных ископаемых, основанный на избирательном прилипании частиц минералов к поверхности раздела двух фаз; жидкость — газ; жидкость — жидкость и др. В зависимости от участвующих в процессе фаз флотация может быть масляной, пенной, на гидрофобной твердой поверхности, на жировой поверхности.

Пенная флотация — это процесс, при котором гидрофобные частицы прилипают к вводимым в пульпу пузырькам воздуха или газа и поднимаются с ними кверху, образуя пену, а гидрофильные частицы остаются взвешенными в пульпе.

Пленочная флотация — это процесс, при котором гидрофобные частицы, попадая на поверхность движущегося потока воды, остаются на ней, образуя пленку, а гидрофильные частицы тонут.

Масляная флотация — это процесс, при котором гидрофобные частицы прилипают к каплям масла в пульпе и всплывают наверх, а гидрофильные частицы остаются взвешенными в пульпе.

Флотация твердой стенкой — это процесс флотации тонких шламов (-10 мкм) с помощью носителя — гидрофобных частиц флотационной крупности, селективно взаимодействующих с извлекаемыми шламами, при этом образующиеся агрегаты подвергаются обычной пенной флотации.

Ионная флотация — это процесс, предназначенный для извлечения из растворов ионов, образующих при взаимодействии с реагентами-собирателями тонкодисперсные гидрофобные осадки.

Вакуумная флотация — это разновидность процесса флотации с использованием газовых пузырьков, выделяющихся из растворов или суспензий в вакууме.

Электрофлотация — это процесс флотации минерального сырья пузырьками кислорода и водорода, образующимися при электролизе воды.

Флокулярная флотация — это процесс флотации, характеризующийся извлечением частиц в виде флокул, образованных в результате предварительной обработки частиц реагентами.

Пенная сепарация — это разновидность процесса флотации, при котором исходная гетерогенная смесь (суспензия) подается сверху на заранее подготовленный пенный слой без его разрушения.

Флотогравитация — это процесс обогащения минерального сырья, который заключается в сочетании флотационных и гравитационных методов обогащения и при котором смесь минералов, обработанная реагентами, подвергается гравитационному обогащению (на концентрационных столах, отсадочных машинах, суживающихся желобах).

Рис. 10.1 Принципиальная схема процесса флотации:

1 — корпус; 2 — блок перемешивания и аэрации; 3 -пеногон

Рис. 10.2. Схема образования минерализованного комплекса пузырек воздуха — минеральные частицы в пульпе:

1, 2— соответственно аполярная и полярная части молекулы собирателя и пенообразователя

В настоящее время наибольшее распространение получил процесс пенной флотации как наиболее универсальный метод обогащения практически всех типов полезных ископаемых.Флотационный процесс осуществляется в обогатительных аппаратах, называемых флотационными машинами, основными конструктивными элементами которых являются корпус 7, устройство перемешивания и аэрации 2, пеногон 3 (рис. 10.1).Флотация протекает в такой последовательности субпроцессов:

  • во флотационную камеру подается пульпа, представляющая взвесь минеральных частиц в воде;
  • с помощью вводимых в пульпу флотационных реагентов создаются условия для прилипания частиц одних минера, лов к пузырькам воздуха и, наоборот, предотвращается прилипание к пузырькам частиц других минералов;
  • в пульпу подается диспергированный воздух и в ней образуется большое число мелких пузырьков, для стабилизации которых в пульпу подаются реагенты-пенообразователи;
  • минеральные частицы сталкиваются с воздушными пузырьками и закрепляются на них, образуя минерализованный комплекс (рис. 10.2);
  • минерализованные пузырьки всплывают на поверхность пульпы, образуя пенный слой, представляющий собой подвижную среду, состоящую из пузырьков газа, плотно прижатых друг к другу, с минеральной нагрузкой;
  • минерализованная пена удаляется с поверхности пульпы специальными устройствами (пеногонами).

Обычно в пенный слой переходят полезные минералы, а минералы пустой породы остаются в пульпе. В результате получают два продукта: пенный и камерный. Общая эффективность флотации зависит от технологических свойств минерального сырья и эффективности каждого из составляющих субпроцессов.