ТЕХНОЛОГИЯ ФЛОТАЦИИ. СХЕМЫ ФЛОТАЦИИ

На процесс пенной флотации оказывают влияние многие факторы. Рассмотрим кратко влияние наиболее значимых из них. Минералогический состав и свойства полезного ископаемого являются факторами, определяющими степень предварительного измельчения руды, расход и номенклатуру флотационных реагентов, выбор оптимальной технологической схемы флотационного обогащения.

Крупность частиц полезного ископаемого, поступающего на флотационное обогащение, определяется необходимостью достаточного раскрытия минеральных зерен, плотностью и гидрофобностью минералов. Неметаллические полезные ископаемые могут успешно флотироваться в крупности до 1 мм, плотные рудные минералы флотируются при меньшей крупности. Крупность частиц оценивается содержанием в твердой фазе пульпы класса –0,071 мм (–200 меш). Руды многих цветных металлов вследствие тонкого взаимного прорастания минералов требуют измельчения, обеспечивающего содержание класса –0,071 мм до 90-95 %, что достигается использованием двух- и трехстадиального измельчения руды перед флотацией и доизмельчением продуктов флотационного обогащения «внутри» флотационной схемы. Следует учитывать, что частицы крупностью менее 0,01 мм флотируются неселективно, и избыточное их содержание ухудшает технологические показатели процесса.

Плотность пульпы (содержание твердого в пульпе) определяет степень извлечения в пену флотируемого минерала и содержание извлекаемого компонента в концентрате. Для плотных пульп извлечение выше, для менее плотных пульп выше содержание ценного компонента в концентрате. Основную и контрольную флотации, например, сульфидных руд производят обычно при содержании твердого 30-40 %, перечистные операции, где необходимо получение концентрата высокого качества, – при содержании твердого 10-25 %.

Реагентный режим определяет перечень применяемых флотационных реагентов, их расход и порядок подачи в процесс. Обычно реагенты (в случае их использования во флотационном процессе) подаются в следующем порядке: регуляторы среды, депрессоры или активаторы, собиратели и пенообразователи. Регуляторы среды обычно подаются в мельницу; депрессоры (активаторы) – в мельницу или слив классифицирующих аппаратов; собиратели – в контактные чаны или зумпфы насосов, перекачивающих продукты обогащения, или в первые камеры флотомашин; пенообразователи – в первые камеры флотомашин. Жидкие растворимые реагенты подают в виде 1-5 % растворов, расход реагентов отсчитывают в граммах сухого реагента на одну тонну исходной руды. Подача реагента может быть сосредоточенной, когда реагент подается в какую-либо одну точку процесса, либо дробной, когда реагент распределяется по всему фронту флотации.

Продолжительность флотации определяет содержание и извлечение флотируемого компонента в концентрат. Зависимости извлечения компонента в концентрат и содержания компонента в концентрате от продолжительности флотации приведены на рис. 6.9. Данные зависимости показывают, что увеличение продолжительности флотации сверх некоторого предела не приводит к существенному повышению извлечения, но приводит к снижению качества концентрата. Продолжительность флотации всегда определяется экспериментально, исходя из технологических требований и экономических факторов.

Степень аэрации пульпы измеряется в литрах воздуха в минуту на 1 м² зеркала пульпы в машине. Аэрация должна быть равномерной по всему объему флотационной машины. Чрезмерная аэрация пульпы может привести к усилению процесса коалесценции пузырьков и, соответственно, ухудшению результатов флотации, так как увеличивается вероятность отрыва минеральной частицы от крупного пузырька, всплывающего с большой скоростью. Избыточная аэрация пульпы уменьшает производительность флотомашины.

Ионный состав жидкой фазы пульпы в значительной степени может определять процесс взаимодействия реагентов с минералами. Вода, используемая при флотации (в подавляющем большинстве случаев, оборотная), содержит большое количество так называемых «неизбежных» ионов (Cl^–, SO₄^2–, HCO₃^–, CO₃^2–, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) природного происхождения. Кроме того, вода содержит кислород, углекислый газ, молекулярный сероводород. В процессе измельчения и классификации руды вода дополнительно насыщается ионами Cu²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺ и др.

Для уменьшения влияния «неизбежных» ионов (полностью исключить их влияние невозможно) используют соответствующие реагенты (соду, известь, щелочи), переводящие многие ионы в неактивную форму.

Технология флотационного процесса предполагает использование различных вариантов технологических схем флотации в зависимости от состава и свойств минерального сырья. Для характеристики технологических схем флотации принята специальная терминология.

Прямая флотация – процесс флотационного разделения, при котором ценный компонент переводится в пенный продукт. При обратной флотации в пенный продукт переводятся породные минералы, а ценный компонент концентрируется в камерном продукте. (Бывают случаи, когда оба продукта являются концентратами, например, при селекции медно-цинковых коллективных концентратов).

Основной флотацией называется начальная операция флотационной схемы, в которой предварительно разделяются определенные группы минералов. Например, в пенный продукт переводятся ценные минералы, а в камерном остаются породные; или в пенном продукте концентрируются минералы, содержащие одни ценные компоненты, а в камерном – другие ценные компоненты. В основной операции, как правило, невозможно получение кондиционных по качеству концентратов и отвальных хвостов (отходов).

Перечистной флотацией (или перечисткой) называют операции, в которых подвергают повторной флотации концентраты предыдущих операций флотации для повышения их качества.

Контрольной флотацией называют операции флотации хвостов предыдущих операций (чаще всего – основной флотации) для доизвлечения ценных компонентов из них.

Циклом флотации называется совокупность операций, характеризуемых каким-либо единым признаком, например ценным компонентом (медный цикл, цинковый цикл), и в котором обязательно получают один или несколько конечных продуктов.

Стадией флотации называют совокупность операций, происходящих при неизменной крупности твердой фазы пульпы. К этим операциям относятся непосредственно различные операции флотации, операции измельчения, классификации и т. д. Первая стадия флотации осуществляется на предварительно измельченной руде, последующие стадии – после доизмельчения каких-либо продуктов флотации предыдущей стадии (концентратов, хвостов, промпродуктов).

Порядок выделения ценных компонентов из руды при флотационном методе обогащения может быть различным. При коллективной флотации в общий концентрат выделяют одновременно несколько ценных компонентов, а в дальнейшем производят их разделение (селекцию). Селективная флотация предполагает последовательное получение концентратов различных компонентов, причем обычно вначале выделяют наиболее легкофлотируемые минералы, затем труднофлотируемые. Во многих случаях применяют коллективно-селективные схемы флотации, согласно которым вначале получают коллективный концентрат, содержащий несколько ценных компонентов, а затем из него получают концентраты каждого компонента в отдельности. Применение коллективно-селективной флотации позволяет существенно упростить технологическую схему и уменьшить «фронт флотации», т. е. сократить количество флотомашин, необходимых для осуществления процесса.

На рис. 6.10, а приведена принципиальная схема селективной флотации свинцово-цинково-баритовой руды, а на рис. 6.10, б – принципиальная схема коллективно-селективной флотации медно-цинково-пиритной руды.

Рис. 6.10. Принципиальные схемы флотации

На принципиальных схемах каждый цикл флотации изображается в виде одной операции, на подробных качественно-количественных схемах каждый цикл «разворачивается» в технологическую схему с основными, перечистными и контрольными флотациями, операциями измельчения, классификации и т. п.