История развития флотационных методов обогащения

ФЛОТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ

Конспект лекций

Рекомендовано Инновационно-методическим управлением СФУ

в качестве учебного пособия

Красноярск

ИПК СФУ

УДК 622.765.

ББК 33.4

Б 87

Рецензенты:

Брагина В.И

Б87 Флотационные методы обогащения: конспект лекций для студентов специальности 130405.65 «Обогащение полезных ископаемых» / В.И. Брагина, В.И.Брагин – Красноярск: ИПК СФУ,2010. –123 с.

ISBN

В конспекте лекций рассмотрены теоретические основы процесса флотации, флотационные реагенты и механизм их действия.

Описаны конструкции флотационных машин.

Рассмотрены технологии и практика флотации с учетом комплексного

использования руд и углей.

Показаны перспективы и направления дальнейшего развития флотационного обогащения полезных ископаемых.

УДК 622.765.

ББК 33.4

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

ISBN Сибирский федеральный

университет, 2010

Содержание

Введение. 4

Лекция 1. 4

Лекция 2. 8

Лекция 3. 15

Лекция 4. 20

Лекция 5. 28

Лекция 6. 33

Лекция 7. 37

Лекция 8. 43

Лекция 9. 46

Лекция 10. 50

Лекция 11. 57

Лекция 12. 68

Лекция 13. 80

Лекция 14. 90

Лекция 15. 93

Лекция 16. 102

Лекция 17. 110

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.. 115

РЕКОМЕНДУЕМЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 121

Введение

Лекция 1

План лекции: _

1. Роль флотации в обогащении полезных ископаемых [1 с.3, 2 с.5]

2. История развития флотационных методов обогащения [3 с.9-13]

3. Вклад отечественных ученых и инженеров в развитие теории и практики флотации [1 с.17, 2 с.3, 3 с.14-15]

4. Классификация процессов флотации [1 с.5-14, 2 с.9-11]

Роль флотации в обогащении

Флотация− основной процесс обогащения полезных ископаемых. Она применяется при обогащении 95% добываемых руд цветных металлов, а не металлических (фосфориты, графит, тальк, мелкие классы угля) − почти 100%.

Такое широкое применение этого процесса объясняется тем, что флотация позволяет извлекать ценные компоненты наиболее полно и комплексно при необходимом качестве концентратов, а также обогащать тонко вкрапленные, бедные и те руды, которые не могут быть переработаны другими процессами.

В настоящее время только в России работают сотни обогатительных фабрик, на которых флотируют руды цветных, редких, черных металлов, каменные угли, фосфатные руды, серу, полевой шпат, борные руды, калийные соли и другие полезные ископаемые.

Для многих руд, особенно руд цветных и редких металлов, нет другого технологического процесса обогащения, который был бы в состоянии конкурировать с флотацией.

Флотация способствует решению ряда важных народно-хозяйственных проблем, к числу которых относятся:

1. Проблема расширения минеральных ресурсов. До открытия флотационного процесса в эксплуатацию вовлекались месторождения только богатых мономинеральных и полиминеральных крупновкрапленных руд, поддающихся обогащению другими нефлотационными методами. Флотация позволила вовлечь в эксплуатацию месторождения бедных, тонковкрапленных комплексных руд, что значительно расширило промышленные ресурсы минерального сырья.

2. Проблема комплексного использования руд. До применения флотации, например, из полиметаллических руд удавалось получать только коллективные концентраты, поскольку полезные минералы, обладающие близкими физическими свойствами, нельзя было разделить гравитационными, магнитными и другими нефлотационными процессами обогащения полезных ископаемых. Получаемые коллективные концентраты обычно были непригодны для эффективного металлургического передела, поэтому при их переработке некоторые металлы и элементы терялись и полного использования всех ценных компонентов руды не достигалось.

При обогащении ряда руд и особенно руд редких металлов, в которых полезные минералы или часть их по удельному весу и магнитным свойствам часто близки к минералам пустой породы, флотация является практически единственным приемлемым способом разделения минералов и извлечения каждого из них в соответствующий концентрат и тем самым повышения комплексности использования минерального сырья.

3. Проблема обогащения шламов. При обогащении тонковкрапленных ископаемых гравитационными процессами часть полезных минералов и пустой породы переизмельчается и переходит в шламы. До появления флотации эти шламы не могли перерабатываться и поэтому они направлялись в хвосты, или использовались в необогащенном виде. Применение флотации для переработки шламов гравитационного обогащения позволило улучшить комплексное использование оловянных руд, ценных и дефицитных коксующихся углей и другого сырья.

Применение флотационного процесса непрерывно расширяется. По количеству и разнообразию перерабатываемого сырья флотация занимает первое место среди других технологических процессов обогащения. Кроме того, флотацию широко применяют в металлургии (например, для флотационного разделения файнштейна, отделения криолита от частиц угля и алюминия), химическом производстве (например, для разделения хлористого аммония и бикарбоната натрия), биологии (например, для разделения различных видов бактерий) сельском хозяйстве (например, для разделения друг от друга различных семян), геологии, медицине и других отраслях народного хозяйства. Несомненно, что вследствие универсальности флотационного процесса его значение будет все время возрастать.

С момента открытия процесса флотации и первого применения его в промышленности, он претерпел значительные изменения, причем со временем изменялась сама сущность метода.

Очень кратко рассмотрим основные этапы развития флотационного процесса.

История развития флотационных методов обогащения

Еще в глубокой древности было известно свойство масла покрывать металлические частицы, о чем упоминается в сочинениях Геродота. По этим описаниям девушки одного острова смазывали жиром перья птиц, опускали их в ил озера и извлекали частицы золота. Это изобретение древних девушек нашло применение через 2000 лет, когда в 1860 году англичанин Вильям Хайнс предложил способ разделения сульфидных минералов и минералов пустойпороды при обработке их маслом, сульфиды, обволакиваясь маслом, отделялись от пустой породы, которая падала на дно.

Этот процесс еще не был истинной флотацией, но все-таки был предшественником флотационного процесса, получившим в дальнейшем названия «масляной флотации». Процесс скоро был отвергнут из-за высокого расхода масла, составляющего 10 − 20% от веса руды.

Позднее в 1885 году этот процесс был несколько усовершенствован американкой Карри Эверсон добавкой кислоты. Это позволило впервые осуществить этот процесс на практике для обогащения золотосодерщих руд.

В 1892 году был предложен процесс пленочной флотации, при котором тонко измельченная руда осторожно вносилась на поверхность воды. Частицы, смачиваемые водой, осаждались, а не смачиваемые оставались на поверхности воды и снимались в виде концентрата. Производительность этого процесса была очень низкой, и он был забыт с появлением пенной флотации.

В 1877 году впервые братьями Бессель из Дрездена была предложена пенная флотация, которые использовали газ для всплывания частиц графита. Флотация осуществлялась пузырьками водяного пара, получаемого при кипячении воды.

Первое существенное достижение в области применения флотации относится к началу 20 века (1901 год) когда В. Поттер применил в промышленном масштабе в Австралии на руднике Броккен-Хилл этот метод, но пузырьки газа получались в результате реакции, происходящей при воздействии H₂SO₄ на карбонаты. Процесс экзотермический, температура пульпы повышалась до 80 – 90⁰, и выделялись пузырьки CO₂, к которым прилипали частицы минералов. На этом руднике были переработаны старые отвалы и получены концентраты с содержанием Zn = 45 − 50%. Расход серной кислоты составлял 2,5 % от веса руды.

А. Фромент в Италии в 1902 году взял патент на флотацию сульфидных руд (применялось 1 − 1,5% масла), а газ получали при действии кислоты на известняк, который для этого загружали в пульпу.

В последствии здесь же был применен процесс вакуумной флотации. Под действием вакуума выделяется воздух, растворенный в пульпе.

В 1906 году Н.Л. Салман, Н.Ф. Пикар, И. Балло предложили непосредственное введение газа в пульпу с помощью вращающегося импеллера. Так возник современный процесс пенной флотации.

После усовершенствования способа подачи воздуха в пульпу при флотации и широкого внедрения этого процесса в практику наиболее важными этапами в развитии флотации является возникновение селективного разделения сульфидных минералов (c 1912 года) и неметаллических полезных ископаемых (с 1935 года).