56. Обогащение руд. Флотационное обогащение.

Метод флотации основан на различии в поверхностных свойствах, а именно, в способности смачиваться жидкостью зерен полезных минералов и частиц пустой породы .Известно, что минералы, хорошо смачивающиеся водой, называются гидрофильными(жидкость растекается на пов-ти), а

плохо смачивающиеся, – гидрофобными(жидкость собирается в капли).Способность тел смачиваться водой определяется в первую очередь природой материала или точнее – типом кристаллической решетки минерала. Принципиально процесс флотации (разделение хорошо и плохо смачиваемых жидкостью частиц) осуществляется следующим образом. В бак с водой, через которую непрерывно пропускают мелкие пузырьки воздуха, загружают дробленую руду. Во время осаждения частички руды сталкиваются с поднимающимися пузырьками воздуха. В соответствии с характером взаимодействия фаз, воздушные пузырьки “прилипают” к гидрофобным частичкам и поднимают их на поверхность жидкости. Частички же, хорошо смачиваемые водой, не взаимодействуют с пузырьками воздуха и осаждаются на дно бака-сепаратора.

Для успешного осуществления сепарации методом флотации необходимо выполнить два условия.

Во-первых, частички руды не должны быть крупными, чтобы подъемная сила воздушных пузырьков была достаточной для осуществления подъема частичек в жидкости. Практикой установлено, что размер частичек железной руды, обогащаемой флотацией, не должен превышать 0,3 мм.

Во-вторых, частички полезного минерала (оксидов железа) и пустой породы должны как можно сильнее различаться по способности смачиваться.

практически все минералы железных руд относятся к категории гидрофильных. Это создает определенные сложности в обогащении железных руд методом флотации. С целью усиления различий в смачиваемости отдельных минералов и для улучшения других условий процесса обогащения флотацией ее производят не в чистой воде, а с добавкой специальных веществ-реагентов, которые собираются на поверхности раздела твердое тело – жидкость и на границе раздела жидкость – воздух. К первой группе реагентов относятся собиратели – поверхностно-активные вещества, ухудшающие смачиваемость поверхности флотируемых минералов водой

Ко второй группе реагентов относятся модификаторы флотации, которые регулируют действие собирателей, усиливая или ослабляя его.

Третья группа реагентов – это пенообразователи (спирты, фенолы, сосновое, пихтовое и другие масла). Их используют для тонкого диспергирования вводимого во флотационную машину воздуха и образования устойчивой пены. При обогащении железных руд, продукты обогащения разделяют в ячейке флотомашины, наоборот, в пену переходит пустая порода, а зерна полезного минерала осаждаются – это обратная флотация.

Флотационная механическая машина представляет собой камеру объемом около 2 м3. При вращении импеллера происходит интенсивное перемешивание в жидкости минеральных частичек и пузырьков воздуха; кроме того, в зоне вращения мешалки создается разряжение, под действием которого в машину засасывается воздух и пульпа.

Железорудные концентраты для осуществления над ними дальнейших технологических операций: дозирования, смешивания, окомкования – должны содержать влаги не более 10 %. Снижение влажности концентрата производится в два этапа – путем сгущения и фильтрации.

Сгущением называется процесс выделения жидкой фазы из пульпы, происходящий в результате осаждения в ней твердых частиц под действием силы тяжести или центробежных сил. Фильтрация заключается в просасывании воздуха через слой влажного концентрата, помещенного на фильтровальную ткань, благодаря чему удаляется большая часть влаги – влажность концентрата снижается до 8-15 %. Фильтрацию концентрата производят на ленточных, барабанных или дисковых фильтрах. Как видно из рассмотренного, удаление пустой породы из руд и получение концентратов глубокого обогащения (с высоким содержанием железа) требуют применения разнообразных устройств (дробилок, мельниц, грохотов, классификаторов, обогатительных установок, устройств для обезвоживания) и значительного расхода энергии на эти процессы. Однако, эти затраты оправдываются экономически за счет увеличения производительности доменных печей и снижения удельного расхода кокса на выплавку чугуна.