Кенді флотациялау
Түсті металдардың өндірілген рудалары әдетте нашар және олардың көпшілігі бос жыныстар болып табылады. Кенді байытудың негізгі әдістерінің бірі флотация болып табылады. Әдіс бөлшектердің суланғыштығындағы айырмашылыққа негізделген.
Флотация – минералды байыту әдістерінің бірі, ол элементтердің меншікті беттік энергиялардың айырмашылығына байланысты фаза аралық бетінде (екі орта арасындағы интерфейс) ұсталу қабілетінің әртүрлі болуына негізделген. Осындай ерекше қасиеттеріне байланысты минералды элементтердің бөлшектері екі түрге бөлінеді:
- Гидрофобты бөлшектер - сумен нашар суланатын бөлшектер, яғни олар онымен жанасудан аулақ болады. Гидрофобты қасиеттердің көрінуінің мысалы ретінде ағаш жапырақтарында немесе шөпте жиналған судың мінез-құлқы табылады (1-сурет). Су дөңгеленген пішінді алады және қозғалыссыз қалады, яғни ол әдеттегідей таралмайды. Дәл осындай жағдай ұсақтау және ұнтақтау процестерінен өткен минералдар мен рудалардың бөлшектерімен де болады. Көбінесе сұйық ерітінділерде кездесетін бұл бөлшектер жер бетіне қалқып шығу және энергиясын азайту үшін ауа молекулаларымен немесе басқа газдармен қосылуға тырысып, өздерінің гидрофобтық қасиеттерін көрсетеді.
- Гидрофильді – ерітінділер мен суспензияларда сумен жақсы суланатын бөлшектер.
Осылайша, гидрофобты бөлшектер жер бетіне қалқып шығу үшін ауа молекулаларымен, дәлірек айтқанда, ауа көпіршіктерімен байланысуға бейім - бұл қасиет минералды компоненттерді бөлуде қолданылады. Дегенмен, ауа көпіршіктеріне жабысу гидрофобты бөлшектердің артық энергиядан арылуға болатын жалғыз процесс емес. Әртүрлі майлардың ұқсас қасиеттері бар. Бір стақан суға құйылған май бетіне қалқып шығады, өйткені мұнай да гидрофобты қосылыс.
Флотация әдісімен кенді байыту
Флотация әдістері кен құрамдастарын бөлу үшін жасалған интерфейс түрі бойынша сараланады. Олар:
- Мұнай флотациясы. Ұсақталған руданы мұнаймен және сумен араластыру сумен нашар суланатын сульфидті минералдардың жер бетіне қалқып шығуын тудырады.
- Көбікті флотация . Бөлшектердің және судың қоспасы арқылы ауа көпіршіктері өтетін флотация, содан кейін бетінде қалқымалы компоненттермен қаныққан көбік пайда болады. Содан кейін бұл көбік сұйықтықтан бөлініп, содан кейін кептіріледі.
Көбікті флотацияны жүргізу үшін кенді 0,1-0,2 мм-ге дейін ұсақтау керек.
Дегенмен, барлық бағалы кен құрамдастары өндіру үшін жеткілікті гидрофобтылыққа ие емес. Керісінше, ганг элементтері бағалы кен компоненттеріне қарағанда айқын гидрофобтылыққа ие болуы мүмкін. Осы мақсатта реагенттер деп аталатын арнайы химиялық қосылыстар бар. Реагенттер – бөлшектердің гидрофобты/гидрофильдік қасиеттерін арттыратын немесе төмендететін заттар. Реагенттер қасиеттеріне қарай келесі категорияларға бөлінеді:
- Коллекторлар – металдың бетінде сорбцияланатын, ерітіндіден алынуы керек (көбікке айналатын) заттар.
- Реттегіштер керісінше әсер етеді және керісінше жеке бөлшектердің гидрофильдік қасиеттерін арттырады, нәтижесінде соңғылары флотацияға қабілетсіз болып қалады.
- Көбік түзетін заттар минералданған көбіктердің тұрақтылығын қамтамасыз етеді.
- Активтендіруші реактивтер минералдар бетіне коллекторларды бекітуге қолайлы жағдай туғызатын реагенттер.
- Депрессиялық реагенттер – коллекторлар арқылы минералды гидрофобизациялауды болдырмау үшін қолданылатын реагенттер. Олар флотациялық қасиеттері ұқсас минералдарды бөлу кезінде флотацияның селективтілігін арттыруға арналған.
Флотациялық реагенттер қымбат шикізат болып табылады. Флотация процесінің реагенттік режимін автоматты басқару үшін нақты уақыт режимінде пульпадағы әртүрлі элементтердің сандық құрамын анықтау қажет. Бұл тапсырмалар үшін пульпа құбырындағы Ca-дан U элементтерінің концентрациясын анықтауға қабілетті ARP-1C ағынының рентгендік флуоресценциялық анализаторы қолданылады .
Флотациялық процестер әртүрлі элементтердің кендерін байытуда өте маңызды рөл атқарады. Көбік флотациясының ең жоғары тиімділігі бар, сондықтан ол ең кең таралған.
Флотациялық байыту алдында кенді арнайы диірмендерде ұсақтайды, кенді бағалы кен бөлшектері мен бос жыныстардан тұратын шихтаға айналдырады. Жоғары сапалы флотация үшін пайдалы қазбалардың жеткілікті толық бөлінуін қамтамасыз ететін ұсақтау дәрежесін таңдау қажет. Өлшемдері 0,1-0,04 мм түйіршіктер флотация әдісімен жақсы бөлінеді. Ұсақ бөлшектер нашар бөлінеді, ал 5 микроннан кіші бөлшектер үлкенірек бөлшектердің флотациясын нашарлатады. Микрон өлшемді бөлшектердің жағымсыз әсері арнайы реагенттермен азаяды. Ірі (1-3 мм) бөлшектер флотация кезінде көпіршіктерден үзіліп кетеді және қалқымайды.
Флотацияның бірінші кезеңінде ұсақталған кенді араластырғыш камерада сумен араластырып, целлюлоза (судағы кен бөлшектері мен бос жыныстардың қоспасы) түзеді. Бұл ретте камераға бос жынысты емес, тек бағалы кен бөлшектерін суландыратын флотациялық реагент қосылады.
Содан кейін целлюлоза флотациялық машинаға түседі, оған ауа сорғы арқылы беріледі.
Қалқыған кезде ауа көпіршіктері бағалы кен дәндері мен бағалы тау жыныстарының түйіршіктеріне кездеседі. Флотациялық реагент қабатымен жабылған бағалы кеннің бір бөлшегі ауа көпіршігімен кездескенде, су реагентті ылғалдандырмай, бөлшектің бетінен домалап шығады және бөлшек көпіршікке жақындайды (бекітіледі).
Бос жыныстардың дәндері сумен суланған және оларға жабыспайды. Ауа көпіршіктері бағалы кенмен бірге қалқып, бағалы кенмен көбік түзеді. Қатты бөлшектер мен ауа көпіршіктерінен (немесе кез келген газдан) тұратын агрегат аэрофлокула деп аталады .
Содан кейін целлюлоза тұндырғышқа түседі, онда кен қалдықтарының бөлшектері шөгеді, ал бағалы кені бар көбік қабылдау бункеріне өтеді. Онда ауа көпіршіктері жарылып, бағалы кен түбіне шөгеді.
Флотация суды органикалық заттардан (май, май), бактериялардан, майда дисперсті тұз шөгінділерінен және т.б. тазарту үшін де қолданылады. Бұл байыту түрі сонымен қатар тамақ, химия және басқа салаларда өнеркәсіптік ағынды суларды тазарту, шөгуді тездету, қатты заттарды бөлу үшін қолданылады. суспензиялар мен эмульгирлеуші заттар және т.б.
Флотация әдісі келесі жолдармен үнемі жетілдіріліп отырады:
- флотациялық реагенттердің жаңа түрлерін синтездеу;
- флотациялық машиналарды жобалау;
- ауаны басқа газдармен (оттегі, азот) ауыстыру;
- флотациялық целлюлозаның сұйық фазасының параметрлерін бақылау жүйелерін енгізу.
Флотация өнеркәсіптік өндірісте майда таралған кен орындарын пайдалануға мүмкіндік береді және пайдалы қазбаларды кешенді пайдалануды қамтамасыз етеді.
