3.1 Общие сведения

Флотация – способ обогащения, основанный на избирательном прилипании минеральных частиц, взвешенных в пульпе, к пузырькам воздуха. Плохо смачиваемые водой частицы минералов (гидрофобные) прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются вместе с ними на поверхность пульпы, образуя на ней минерализованную пену. Частицы других минералов, хорошо смачиваемые водой (гидрофильные), не прилипают к пузырькам воздуха и остаются в пульпе. Таким образом, достигается разделения минералов.

Для обеспечения оптимальных условий селекции минералов процесс флотации должен проходить при определенном составе пульпы. Нарушение соотношения ионов в пульпе приводит к ухудшению показателей процесса.

Ионным составом пульпы в процессе флотации управляют подачей специальных флотационных реагентов.

Флотация в настоящее время является основным и наиболее совершенным методом обогащения, применяется при обогащении большинства добываемых руд цветных металлов, большого количества редких, черных и благородных металлов.

Флотационными реагентами называются химические вещества, которые вводятся в пульпу с целью регуляции и управления флотационными процессами. Ассортимент флотационных реагентов, применяемых в настоящее время для флотации руд весьма разнообразен. Это органические и неорганические вещества, естественные и синтетического происхождения, хорошо растворимые и практически нерастворимые в воде.

В зависимости от назначения флотационные реагенты делятся на:

- собиратели,

- пенообразователи,

- депрессоры,

- активаторы,

- регуляторы сред.

Собиратели (коллекторы) – реагенты, избирательно уменьшающие смачиваемость определенных минеральных частиц водой (ксантогенат), чем обеспечивается прилипание их к пузырькам воздуха.

Пенообразователи (вспениватели) понижают межфазное напряжение на границе жидкость-воздух, что способствует образованию более легких пузырьков воздуха в пульпе, а, следовательно, прочной и устойчивой пены. В качестве пенообразователей чаще всего используют алифатические спирты, фенолы, крезолы и др.

Депрессоры (подавители) задерживают флотацию какого-либо минерала, подавляют его. Они способствуют образованию на минерале хорошо смачиваемой поверхности.

Активаторы восстанавливают прежнюю флотируемость депрессируемых минералов.

Регуляторы среды используют для создания среды с определенными физическими и химическими свойствами, в которой наилучшим образом проявляется действие других флотационных реагентов.

Флотируемость (флотационная способность) минералов зависит от способности поверхности минерала смачиваться водой и которую можно изменить искусственно, применяя флотационные реагенты.

В процессе пенной флотации участвуют три фазы:

- твердая (минералы)

- жидкая (вода)

- газообразная (воздух).

Процесс флотации осуществляется в пульпе, насыщенной множеством воздушных пузырьков (аэрированной пульпе). Процесс образования воздушных пузырьков называется аэрацией пульпы, для создания которой воздух диспергируется на мелкие пузырьки и в пульпу вводятся гетерополярные вещества, молекулы которых способны адсорбироваться на границе вода-воздух, предотвращая слипание воздушных пузырьков и придавая им устойчивость, в том числе после всплытия на поверхность пульпы. Следовательно, адсорбция молекул гетерополярных веществ на поверхности раздела вода-воздух помогает образованию в воде мелких пузырьков воздуха и устойчивой пене на поверхности пульпы. В процессе флотации происходит образование минерализованных воздушных пузырьков, т.е. прилипания к ним множества минеральных частиц, образование которых происходит в несколько этапов.

В процессе флотации явления протекают в следующей последовательности:

1. С помощью флотационных реагентов создают условия для прилипания частиц одних минералов к воздушным пузырькам, и наоборот, предотвращают прилипание других минеральных частиц к пузырькам воздуха.

2. В результате диспергирования воздуха, поступающего в пульпу, в ней образуется большое количество мелких пузырьков.

3. Минеральные частицы соприкасаются с воздушными пузырьками и закрепляются на границе раздела вода-воздух, образуя минеральные пузырьки.

4. Минеральные пузырьки всплывают на поверхность пульпы, образуя слой пены.

5. Минеральная пена удаляется с поверхности пульпы.

В пену переходят полезные ископаемые, а минералы пустой породы остаются в пульпе. Применяется также процесс «обратной флотации», когда в пену переходят минералы пустой породы. Процесс флотации оценивается скоростью флотации, т.е. продолжительностью процесса в минутах, за которую достигается определенное извлечение ценных минералов при заданном количестве концентрата.