книги / Флотационные реагенты

должны подвергаться дальнейшей переработке либо использоваться в сово­ купности с другими флотореагентами.

Многочисленные лабораторные опыты, а также промышленные испыта­ ния флотооксидатов глубокой степени окисления показали несомненную целесообразность их промышленного внедрения. Высокая эффективность флотореагентов этого типа обусловлена проявлением синергетического эффекта в результате совместного действия карбоновых кислот, вторичных спиртов, эфиров и предельных углеводородов на процесс флотации.

Состав и соотношение отдельных компонентов флотооксидатов могут регулироваться в широких пределах как в процессе окисления, так и после­ дующей обработкой. Тем самым открывается широкая возможность созда­ ния флотореагентов с заранее заданными свойствами применительно к конкретному типу руд.

Специальные исследования показали, что традиционно используемые ха­ рактеристики оксидатов, такие, как кислотное и эфирное число, содержа­ ние карбоновых кислот и т.д., не в полной мере отражают их истинные фло­ тационные свойства. В связи с этим стоит задача по разработке дополни­ тельных методов оценки качества флотооксидатов, необходимых для веде­ ния целенаправленного синтеза. Такие методы должны учитывать, с одной стороны, суммарный гидрофобизирующий эффект от всех компонентов оксидата, с другой —их пенообразующие свойства.

Повышение эффективности использования реагентов-собирателей также возможно за счет улучшения процесса кондиционирования. В последние го­ ды в этом направлении достигнуты определенные успехи: значительно по­ высились результаты кондиционирования за счет интенсификации процесса путем воздействия ультразвука, электрическими, электрохимическими и другими факторами.

В настоящее время наибольшее распространение в качестве кондиционе­ ров на обогатительных фабриках получили флотационные машины. Весьма перспективным с точки зрения ускоренного внедрения на производстве представляется повышение эффективности процесса кондиционирования на базе существующих конструкций за счет их усовершенствования и внедре­ ния систем регулирования. С целью снижения расхода реагентов при конди­ ционировании была разработана система регулирования, в которой снижает­ ся расход реагентов за счет повышения точности измерения расхода пульпы, поступившей на кондиционирование.

Это достигается в результате того, что в качестве расходомера применен питатель пульпы, выполненный в виде сегнерова колеса с улиткообразными течками, и устройство для регистрации частоты вращения. Известно, что частота вращения устройства типа сегнерова колеса пропорциональна объемному расходу пульпы, поступившей на кондиционирование.

На рисунке приведена разработанная система регулирования [7]. Внутри контактного чана 3 расположен импеллер 7, закрепленный по валу 2. Он сочленен с электродвигателем 8, установленным снаружи контактного ча­ на 2, при этом вал 2 и питатель пульпы 15 установлены соосно, но друг с другом не связаны; реагентный питатель 5 соединен трубопроводом 6 с пи­ тателем пульпы 75, а трубопровод 10 расположен над питателем 15 и пред­ назначен для подачи пульпы на кондиционирование.

Снаружи питателя 75 установлен тахогенератор 9, кинематически связан-

Система регулирования процесса кондиционирования пульпы с реагентами

ный с последним. На трубопроводе 10 установлен плотномер 11. Вычисли­ тельное устройство 12 через сравнивающее устройство 13 электрически свя­ зано с регулятором 4, воздействующим на реагентный питатель 5. Разгрузка пульпы после кондиционирования осуществляется через патрубок 14, рас*' положенный в нижней части контактного чана 3.

Разработанная система функционирует следующим образом. В питатель 15 по трубопроводу 10 на кондиционирование поступает пульпа, плотность которой измеряется плотномером 11. Поступившая в питатель пульпа через улиткообразные течки 7 разгружается в контактный чан. При этом питатель пульпы приводится во вращение, причем частота вращения питателя пульпы пропорциональна расходу пульпы. Частота вращения питателя пульпы изме­ ряется с помощью тахогенератора 9, сигнал с которого подается на вычис­ лительное устройство 12, на вход которого поступает также сигнал с плотно­ мера 11, пропорциональный плотности поступающей пульпы.

В вычислительном устройстве сигналы перемножаются и на выходе вы­ числительного устройства появляется сигнал, соответствующий объему твердого, поступившего в контактный чан. Сигнал с вычислительного устройства сравнивается в сравнивающем устройстве 13 с заданием. Сигнал разбаланса со сравнивающего устройства воздействует на регулятор 4, ко­ торый, воздействуя на реагентный питатель, обеспечивает подачу требуемо­ го количества реагентов по трубопроводу 6 в питатель пульпы.

Таким образом, применение питателя пульпы, выполненного в виде сегнерова колеса с улиткообразными течками, и тахогенератора в качестве объемного расходомера позволяет повысить точность измерения расхода твердого, поступившего на кондиционирование. За счет этого достигается более точное дозирование реагентов (собирателя, пенообразователя и др.) при кондиционировании пульпы, что снижает их расход и соответственно затраты на них. При этом необходимо учесть, что разработанная система не

требует каких-либо нестандартных элементов, а внедрение ее можно осу­ ществить в сжатые сроки и без существенных затрат. Новизна разработан­ ной системы регулирования подтверждается авторским свидетельством [7].

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Ашимов М.А., КаджарА.Ш., Исмаилова К Б . и др. Синтез фпотореагентов окисле­ нием деароматизированной нафты. - Азерб. хим. журн., 1972, № 2, с. 122-123.

2.Веселов В.В., Оречкин Д.Б. Получение синтетических жирозаменителей из глу-

бокогидрированных нефтяных фракций. - Химия и хим. технология, 1960, № 6,

с.1086-1090.

3.Куколев Я.Б., Калакуцкий Б.Т., Сорокин А.Ф. и др. Флотационный реагент на

основе окисления технических нефтяных продуктов. - Кокс и химия, 1974, № 6,

с.5-8.

4.Алейников Н.А., Афанасьева Н.В. Анализ высокомолекулярных оксидатов и их флотационные свойства. - Химия и хим. технология топлив и масел, 1961, № 1, с. 6167.

5. А.с. 697197 (СССР) Собиратель для флотации несульфидных руд / Малин­ ский И.С., Герман ТЛ., Сысоева Э.Б. и др. Заявл. 14.04.78, № 2606903/22-03; Опубл.

вБ.И., 1979, № 42, МКИ ВОЗ Ш/02.

6.Ратобыльская ЛД., Малинская И.С., Юркова Л А . и др. Совершенствование реа­ гентных режимов флотации фосфорсодержащих руд. -Т р . Гос. НИИ горн.-хим. сырья Министерства удобрений СССР, 1977, вып. 38, с. 54-63.

7.А.с. № 1084075 (СССР). Устройство для регулирования процессов кондициони­ рования пульпы с реагентами / Иоффе В.М., Полонский С.Б., Леонов С.Б. Заявл. 12.05.83, № 3538522/03; Опубл.в Б.И., 1984, № 13; МКИ ВОЗ 1/24.

УДК 622.765.57:622.345

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОТАЦИИ ТОНКИХ ЧАСТИЦ

С ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ СЕЛЕКТИВНОЙ ФЛОКУЛЯЦИЕЙ

В.П. Кузнецов, М.Л. Волова, Е.И. Любимова, Л.М. Шишкова

Анализ экспериментальных данных по флотации различных минераль­ ных комплексов показывает, что низкая эффективность флотации тонких частиц и нарушение селекции в значительной мере определяются процесса­ ми гетерокоагуляции в рудной пульпе. Для устранения вредного влияния тонких частиц и повышения извлечения ценных компонентов из тонкой части рудного комплекса необходима разработка условий физико-хими­ ческого диспергирования пульпы, при которых частицы крупностью 10 мкм и менее будут обособлены друг от друга в пульпе. При этом воз­ можно селективное взаимодействие собирателей и флокулянтов с мине­ ралами различной природы.

Коагуляция пульпы определяется рядом факторов, основными явля­ ются: концентрация и природа электролитов в суспензии, дисперность частиц, их форма, обменные процессы на поверхности частиц и др. Необ­ ходимым условием для устранения коагуляции частиц является удаление

зз

из пульпы продуктов растворения минералов, т.е. кондиционирование ее по ионному составу. Оно может идти несколькими путями: связывание ионов металлов в труднорастворимые соединения, удаление ионов метал­ лов из пульпы в результате обменной сорбции на ионитах и др. [1 , 2 ].

Исследования проведены на двух минеральных комплексах —оловян­ ном шламовом продукте и криолитсодержащей руде.

ФЛОТАЦИЯ КАССИТЕРИТА ИЗ ШЛАМОВ

В оловянных шламовых продуктах олово представлено касситеритом, основные минералы — полевой шпат, кварц, турмалин и др. Содержание олова — 0,9%. Гранулометрическая характеристика шламовых продуктов приведена в табл. 1 .

Исследованиями и практикой флотации касситерита из шламов показа­ но, что наиболее эффективно взаимодействие собирателей (аспарал, фло- тол-7,9) с его поверхностью происходит в кислых и слабокислых средах, т.е. в условиях повышенной растворимости рудного комплекса, что вызы­ вает сильную коагуляцию частиц и нарушение селекции при большом со­ держании частиц крупностью —10 мкм в пульпе. Поэтому в схемы флота­ ции включается предварительное тонкое обесшламливание [3].

Основой разработанного нами способа физико-химического дисперги­ рования является удаление из пульпы ионов многовалентных металлов и одновременное регулирование значения рН, которые достигаются обмен­

тов-диспергаторов на шламовую пульпу и становится возможным селек­ тивное взаимодействие собирателя с минералами различной природы.

На рис. 1 показано влияние катионита на изменение значений рН пульпы, остаточную концентрацию кальция в жидкой фазе и выход класса - 1 0 мкм. После обработки пульпы катионитом значение рН снижается, соответствен­ но снижается остаточная концентрация кальция в жидкой фазе. Введение

Рис. 1. Влияние концентрации Н2 50ц и.КУ-2-8 на изменение рН пульпы (1, 3), выход

левая кислота и др.) и собирателей (аспарал, флотол-7,9) существенно изменяет агрегативное состояние суспензий.

На рис. 2 показано влияние аспарала, флотола-7,9 и жидкого стекла на выход класса —10 мкм. После обработки пульпы катионитом оба собира­ теля эффективно диспергируют пульпу —при концентрации собирателей 50—100 мг/л степень дисперсности приближается к максимальной. При совместном введении регуляторов и собирателя высокая степень дисперс­ ности, приближающаяся к максимальной, достигается при меньшей кон­ центрации собирателя. Если рН среды создается кислотой, степень дисперс­ ности пульпы в присутствии-собирателей приближается к нулю.

Из приведенных данных и анализа реагентных режимов, используемых при флотации шламов, следует, что необходимость в предварительном удалении наиболее тонкой части шламов обусловлена тем, что реагентные режимы, основанные на создании рН кислотами, не обеспечивают физико­ химического диспергирования шламовых суспензий.

При флотации необесшламленной пульпы в условиях, когда аспарал не проявляет диспергирующего действия (рН создается Н2304), селек­ ции нет. После обработки пульпы катионитом эффективность флотации возрастает, регуляторы — жидкое стекло, сульфит-спиртовая барда, ща­ велевая кислота (табл. 2). Извлечение 8п в пенный продукт второй пере­ чистки составляет 65—71,2% при коэффициенте обогащения (К.О.) 6,5—

9,1.

Флотация шламов пробы 2 , имеющих близкий минеральный состав и содержащих более высокое-количество класса —10 мкм (41,3%), про­ ходит в разработанных условиях неэффективно. Извлечение олова состав­ ляет только 16,9%.

Эффективность флотации может быть повышена путем предваритель­ ного селективного агрегирования частиц. С этой целью изучено влияние

обработки пульпы КУ-2-8, рН = 4,5

Р и с. 4. Влияние рН на извлечение криолита при различных расходах реагентов Расход реагентов, мг/л: аспарал — 30 (/) ; аспарал —30 и синтанол —10 (2)

смеси технических изоспиртов фракции С1 2- С 16 на агрегативное состоя­ ние суспензий и флотацию шламов. По данным С.И. Полькина и др., изо­ спирты способствуют повышению извлечения касситерита [4].

Флокулирующее действие изоспиртов было изучено на мономинеральных суспензиях касситерита (крупность —20 мкм) и шламовом продукте (проба 2). При значении рН 2—5 в отсутствие собирателя скорость полного осаждения частиц, равная 3,5 см/мин, практически не изменяется после введения изоспиртов. Если суспензия предварительно обработана аспаралом, наблюдается сильное агрегирование частиц, скорость осаждения агре­ гатов существенно возрастает и составляет 15—20 см/мин.

На рис. 3 показано влияние изоспиртов на выход класса —10 мкм после обработки шламовой пульпы пробы 2 катионитом и щавелевой кислотой. В отсутствие собирателя введение изоспирта приводит к резкому уменьше­ нию выхода класса - 1 0 мкм, т.е. происходит неселективное агрегирование частиц. Если пульпа дополнительно обработана аспаралом, диспергирующее действие щавелевой кислоты и аспарала сохраняется в присутствии изо-

Т а б л и ц а 2 Результаты флотации шламов пробы 1 в присутствии регуляторов после обработки

спиртов; по-видимому, агрегирование тонких частиц в этих условиях про­ исходит с определенной селективностью.

Введение изоспиртов во флотацию резко повышает извлечение касси­ терита из шламов пробы 2 после предварительной обработки пульпы катионитом (табл. 3). При введении изоспиртов в пульпу в условиях, когда необходимое значение рН создается серной кислотой и пульпа скоагулирована, селекции при флотации нет. При концентрации изоспиртов 25—50 мг/л при существенном росте извлечения 8п качество пенного про­ дукта основной флотации остается на одном и том же уровне, что подтвервдает селективность агрегирования частиц. После двух перечисток пенного продукта содержание в концентрате составляет 5,6- 6,5% при извлечении 73,3—71,2% от исходного продукта (проба 2). В табл. 4 показано извле­ чение олова в концентрат из классов различной крупности. Доля класса —20 мкм по извлечению касситерита из пробы 2 после предварительной флокуляции частиц составляет 31,1%.

Таким образом, проведенными исследованиями показана возможность селективной флотации касситерита из шламовых продуктов, содержащих большое количество частиц —10 мкм.

Исследования по разработке способа флотации природного криолита проведены на рудах, содержащих 2,9-3,9% криолита. Основные минера­ лы — полевой шпат, кварц, амфиболы и др. После измельчения основная масса криолита сосредоточивается в классе -0,074 мм (более 70%).

Криолит флотируется рядом собирателей (олеиновая кислота, талловое масло, ТЖК и др.), но наиболее селективно криолит из биминеральной смеси с микроклином флотируется аспаралом в сочетании с ОП-7 либо синтанолом. Практически полное извлечение криолита наблюдается при введении 10-20 мг/л синтанола (рН 10,3).

Имеются две области значений рН, в которых происходит эффективная флотация криолита (рис. 4). В кислой среде (рН < 5) для эффективной флотации достаточна обработка пульпы только одним аспаралом. В щелоч­ ной среде (рН > 8 ,5 ) флотация наблюдается при совместном введении аспарала и синтанола. Минимум извлечения, наблюдаемый в среде, близкой к нейтральной, по-видимому, определяется изменением характера пенообразования. Аналогично синтанолу влияние ОП-7 и технических спиртов на флотацию криолита.

При разработке реагентного режима флотации выбрана щелочная среда. Устранение коагуляции частиц достигнуто предварительным связыванием кальция, магния и других ионов в труднорастворимые соединения содой и едким натром. Жидкое стекло обеспечивает необходимую дисперсность пульпы и депрессию минералов пустой породы при флотации аспаралом.

В табл. 5 показано влияние реагентов на результаты флотации руды. При флотации одним аспаралом извлечение криолита в концентрат не­ значительно - 21,6%. Дополнительное введение ОП-7 приводит к сущест­ венному росту извлечения криолита. Лучшие результаты получены при введении технических спиртов фракции С1 2 —1Схб, что определяется их

селективным флокулирующим действием.

В табл. 6 приведен седиментационный анализ концентрата первой пере-

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АКТИВАЦИИ МИНЕРАЛОВ ГИДРОФИЛЬНЫМИ ИОНАМИ

Р.Л. Попов

Давно замечено, что представители широкого класса неорганических

соли фосфорных кислот, серная кислота, известь и др.), при определенных, обычно малых, расходах проявляют активирующее действие по отношению к полезным компонентам, которое не может быть объяснено с позиций химических превращений.

Логично предположить, что механизм активирующего действия гидро­ фильных веществ связан с их водоотнимающими свойствами [1 , 2 ] и, как следствие, с перестройкой структуры гидратных оболочек, в кото­ рые многие неорганические ионы (а прежде всего ионы с высокой подвиж­ ностью и высокой удельной потенциальной энергией) попадают благодаря поверхностным силам электростатического притяжения минеральных частиц и где количество таких ионов даже при небольших концентрациях сравнимо с количеством молекул воды.

Водоотнимающие свойства гидрофильных веществ могут быть оценены с помощью структурно-чувствительных параметров, причем наиболее удобно для этой цели использовать термодинамическую величину —энтро­ пийную составляющую А8п Г.А. Крестова [3], рассчитанную для большин­ ства ионов. Она в зависимости от характера действия иона на структуру воды может быть положительной (отрицательная гидратация по О.Я. Са­ мойлову [4]) и отрицательной (положительная гидратация).

Используя принцип аддитивности, мы рассчитали суммарные величины БД5„ для растворимых веществ, которые могут находиться в жидкой фазе пульпы, и разделили эти вещества с точки зрения влияния на структу­ ру воды на пять групп [единица измерения кДж/ (град • моль)]

Ыа2С03, Н2804, Мп804, Ыа2НР04, 2п804, Мв304);.

сильно укрепляющие, Б А Бп менее -500 (Иа3Р04, РеС13, А12 (3 0 4) 3) . Это подтверждается результатами измерения вязкости растворов ряда электролитов капиллярным методом на приборе Оствальда (рис. 1) и экспе­ риментальными данными, полученными методомЯМР (рис. 2 поданным [5]). Технические многокомпонентные воды, судя по их солевому составу, содержат в основном положительно гидратирующиеся ионы натрия, каль­ ция, магния, сульфата (из отрицательно гидратирующихся обычно присутстуют ионы хлора и калия). Поэтому ионный состав жидкой фазы пульпы действует на структуру воды укрепляюще. Для оценки этого действия