- МИНИСТЕРСТВО ВЫСЩЕГО И СРЕДНЕ-СПЕЦИАЛЬНОГО
- ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
- НАВОИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
- ХИМИКО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
- КАФЕДРА «МЕТАЛЛУРГИЯ»
- Самостоятельная работа №2
- По дисциплине «Технология обогащения неметаллических полезных ископаемых»
- На тему: Реагенты, применяемые при флотационном обогащении, и повышение их эффективности в процессе.
- Подготовила ст.группы 24-19 ОПИ Серикова Фариза
- Принял: Хужамов У.У.
- Тема: Реагенты, применяемые при флотационном обогащении, и повышение их эффективности в процессе.
- План:
- Назначение и классификация флотационных реагентов.
- Собиратели.
- Пенообразователи.
- Регуляторы.
- Заключение.
- Список использованной литературы.
- Назначение и классификация флотационных реагентов.
- Флотореагенты — химические соединения, способствующие избирательному прилипанию пузырьков воздуха к минеральным частицам и осуществлению флотации определенных компонентов.
- В зависимости от целевого назначения Флотореагенты делят на три класса — собиратели, пенообразователи, регуляторы. Результаты флотационного обогащения в значительной степени определяются реагентным режимом флотации — ассортиментом и способом применения реагентов; один и тот же результат флотации может быть получен при различных реагентных режимах. Реагентный режим флотации преимущественно определяется типом и характеристикой полезного ископаемого, степенью его измельчения и кондициями, предъявляемыми к продуктам обогащения.
- Простейший реагентный режим определяется дозировкой одного пенообразователя или реагента со смешанными функциями собирателя-пенообразователя. В современной практике флотации такие режимы редки.
- Обычно при флотации одновременно применяют несколько реагентов, действие которых взаимосвязано и зависит от концентрации каждого из них. Превышение сверх необходимого расхода реагента одного класса требует повышения расхода реагентов других классов и может привести к ухудшению технологических показателей. Минимально возможные расходы реагентов обеспечивают наименьшие затраты на переработку минерального сырья и лучшие результаты флотации. Необходимый расход реагентов определяют с помощью лабораторных флотационных опытов, уточняют в полупромышленных и промышленных условиях.
- Собиратели — органические вещества, закрепляющиеся преимущественно на поверхности раздела твердое — жидкость.
- Назначение собирателей — гидрофобизация минеральной поверхности (понижение ее смачиваемости водой), увеличение скорости и прочности прилипания частиц к пузырькам воздуха.
- Гидрофобизация минералов основана на физико-химических процессах образования поверхностных гидрофобных соединений. При подборе селективных реагентов-собирателей исходят из представлений о химическом взаимодействии собирателя с ионами кристаллической решетки минерала (окислительно-восстановительные и обменные химические реакции, реакции комплексообразования).
- Молекулы или ионы собирателей (за исключением чистых углеводородов и некоторых др.) являются полярно-аполярными (дифильными). Полярная часть собирателя, обладая сродством к минералу, определяет прочность закрепления реагента на минеральной поверхности и селективность его действия на различные минералы.
- Ксантогенат калия (натрия) бутиловый используется для применения в качестве реагента-собирателя при флотации руд тяжелых цветных металлов, руд благородных и редких металлов, самородной меди. Эффективен для флотации всех сульфидов, а также окисленных минералов свинца и меди после их сульфидизации в гидрометаллургической промышленности. Химическая формула: C5H9OS2K (калий), C5H9OS2Na (натрий). Упаковка: Ксантогенат калия (натрия) бутиловый упаковывают в мешки по 40 кг нетто или в металлический барабан по 120 кг нетто. Хранят в упаковке изготовителя в закрытых, прохладных, проветриваемых складских помещениях.
- При подборе селективных собирателей для флотации металлических полезных ископаемых руководствуются сродством некоторых органических соединений к металлам и проводят допускаемую аналогию между избирательностью взаимодействия органических реагентов с катионами металлов в растворе и кристаллической решетке минерала * (предполагается, что на поверхности минерала имеются ненасыщенные связи). Многие собиратели содержат те же функциональные группы, что и используемые в аналитической химии органические соединения (металлы как объекты флотации и аналитических определений совпадают): ксантогенаты, дитиофосфаты, диалкилтиокарбаматы (в практике обогащения «диалкилтионо-карбаматы»), тиомочевина , ветлужское масло и др.
- В качестве собирателей эффективны комплексообразующие реагенты, избирательно образующие хелаты с ионами тяжелых металлов (гидрофобизация основана на взаимодействии хе-латообразующих группировок с ионами металлов в кристаллической решетке минерала с образованием прочных нерастворимых комплексов).
- Поиск новых селективных собирателей рекомендуется проводить среди хелатообразующих органических соединений, содержащих электронодонорные атомы азота, кислорода, серы, фосфора и галоидов. Целенаправленный выбор лигандов (хелатообразующая группа атомов) позволяет разрабатывать реагенты заданной структуры с определенной вероятностью их флотационной активности.
- Рекомендуемые направления изысканий в области реагентов-собирателей:
- первичные собиратели для прямой или обратной флотации основного компонента (нескольких компонентов, в том числе сопутствующих);
- дополнительные собиратели (способствуют снижению расхода основного собирателя и повышению извлечения флотируемого компонента, особенно частиц крайних размеров — крупных и шламистых);
- сочетания (смеси) собирателей (особенно различной природы) ;
- расширение области флотационного применения того или иного собирателя;
- дешевые заменители стандартных реагентов на базе отходов различных производств;
- повышение эффективности действия собирателей различными методами (подача в виде раствора в водонесмешиваю-щемся органическом растворителе, добавки поверхностно-активных веществ, электрохимическая, ультразвуковая, тепловая, бактериальная обработка и пр.).
- Среди ионогенных различают анионные собиратели (гидрофобизирующий ион — анион) и катионные (гидрофобизирующий ион — катион).
- Пенообразователи — поверхностно-активные органические вещества, адсорбирующиеся преимущественно на поверхности раздела жидкость — газ.
- Назначение пенообразователей — способствовать образованию в объеме пульпы воздушных пузырьков с определенными свойствами, а на поверхности пульпы — достаточно устойчивого пенного слоя необходимого строения.
- Молекулы пенообразователей являются полярно-аполярными (дифильными). Полярная часть может быть представлена гидроксилом, карбонилом, сульфогруппой, аминогруппой и др.
- Адсорбция пенообразователей на разделе жидкость — газ подчиняется уравнению Гиббса.
- Пенообразователи оказывают следующее действие: способствуют диспергированию воздуха во флотационной машине; препятствуют коалесценции воздушных пузырьков; снижают скорость подъема пузырьков воздуха в пульпе (приблизительно в 2 раза), способствуя их лучшей минерализации; увеличивают силу прилипания пузырьков к флотирующимся минеральным частицам; способствуют образованию трехфазной флотационной пены определенных свойств и характера.
- Пенообразующая способность реагентов зависит от их природы и концентрации. В ряду нормальных спиртов наибольшим пенообразующим действием обладает октиловый спирт, затем гептиловый и гексиловый; в ряду низших фенолов — крезол, затем ксиленол и фенол. Наиболее сильные пенообразователи из применяемых в практике — ТЭБ и ОПСБ. Чем сильнее пенообразователь, тем меньший его расход требуется для флотации. Расход пенообразователя должен поддерживаться на минимально необходимом уровне во избежание снижения качества концентратов и увеличения объема флотируемой пульпы из-за повышенного выхода промпродукта.
- Каждый пенообразователь индивидуально влияет на характер распределения воздушных пузырьков в пульпе по крупности. Наиболее флотационно активны пузырьки диаметром 0,6— 1,2 мм. Крупные пузырьки обладают достаточной подъемной силой для извлечения крупных минеральных частиц и сростков, но вследствие больших скоростей подъема их время контакта с частицами невелико и они малоэффективны. Тонкие и сверхтонкие пузырьки находятся в пульпе значительное время, способствуют прикреплению к частицам пузырьков более крупных размеров, но сами по себе плохо флотируют минеральные частицы даже средней крупности.
- С уменьшением размера воздушных пузырьков возрастает стабильность пены. Флотирующиеся минеральные частицы также стабилизируют пену. Наоборот, тонкие гидрофобные осадки, образующиеся в пульпе при взаимодействии собирателя с ионами тяжелых металлов, оказывают пеногасящее действие. Растворение гидрофобных осадков или их превращение в гидрофильные под действием регуляторов приводит к усилению пенообразования (например, пенообразование увеличивают добавки хромпика в случае образования ксантогенита свинца, добавки сернистого натрия в случае образования ксантогенатов тяжелых цветных металлов и др.; добавка сернистого натрия при расходе 5—10 г/т в основную флотацию чисто сульфидной руды позволяет иногда сократить на 25—30 % расход пенообразователя).
- Для флотации минерального сырья предложено более двухсот пенообразователей.
- По классам химических соединений реагенты-пенообразователи делят на спирты, фенолы, кислоты, эфиры, гетероциклические, кремнийорганические и серосодержащие соединения; в группу «Разные» включены используемые в качестве пенообразователей единичные представители других классов органических соединений и реагенты сложного и неустановленного состава (побочные продукты и отходы химических производств, продукты взаимодействия различных органических соединений и т. п.).
- Эффективность флотационного применения пенообразователей зависит от рН пульпы. Условно пенообразователи можно разделить на три группы: кислые, обладающие максимальным пенообразующим действием в кислой среде (фенолы); основные, обладающие максимальным пенообразующим действием в щелочной среде (некоторые гетероциклы); нейтральные, пенообразующее действие которых практически не зависит от рН (спирты, эфиры). Практически по масштабам потребления наиболее важны нейтральные пенообразователи.
- Кроме того, можно выделить группу реагентов, выполняющих при флотации роль модификаторов пены (используют для изменения устойчивости и структуры пены). В качестве модификаторов пены рекомендуются древесный креозот, синтекс Л, масло Баррет, эмульсол Х-1, эксфоум 636 гидропероксиды.
- Выбор пенообразователя зависит от многих факторов, в первую очередь определяется характером минерального сырья и степенью его измельчения.
- В общем случае при флотации полиметаллических руд для лучшего разделения необходимо применять слабые пенообразователи при максимально возможном расходе, а при флотации монометаллических руд — сильные пенообразователи, что должно способствовать повышению скорости флотации. Сильные пенообразователи рекомендуется также применять в случае более грубого рудного измельчения, особенно при использовании углеводородных масел, оказывающих пеногасящее действие.
- Регуляторы, — флотационные реагенты, применяемые в дополнение к собирателям и пенообразователям для повышения селективности флотации или повышения извлечения минералов. Регуляторами флотации могут быть как неорганические, так и органические вещества.
- Для флотации минерального сырья предложено около четырехсот регуляторов.
- В определенных условиях один и тот же регулятор может выполнять различные функции.
- В зависимости от целевого назначения в процессе флотации в каждом конкретном случае различают регуляторы активирующего, депрессирующего или подавляющего действия и регуляторы среды.
- Регуляторы активирующего действия (активаторы) применяют при флотации минералов, извлечение которых одним собирателем и пенообразователем затруднено.
- Регуляторы депрессирующего действия (депрессоры, или подавители) применяют при флотационном раз-.] делении минералов, когда их флотируемость мало или совсем недостаточно отличается друг от друга с данным собирателем.
- Регуляторы среды применяют для создания оптимального рН пульпы, нейтрализации вредного влияния шламов, коллоидов и растворимых солей.
- Активирующее действие регуляторов флотации, способствующее улучшению флотируемости минералов, может быть связано:
- с очисткой поверхности минерала удалением окисленных пленок и шламовых покрытий, а также изменением химического состава поверхностного слоя, например, кислотная обработка ильменита, корунда, топаза, турмалина, вольфрамита, флюорита, берилла, окисленной поверхности пирита и халькопирита;
- адсорбцией ионов, способствующих последующему взаимодействию минерала с собирателем, например, адсорбция катионов меди, свинца, серебра и ртути на сфалерите, иона меди на молибдените, ионов двухвалентного железа и марганца на вольфрамите, ионов тяжелых металлов на силикатах и оксидах, сульфид-иона на окисленных минералах тяжелых цветных металлов;
- осаждением или связыванием в комплексные соединения ионов, затрудняющих закрепление собирателя на поверхности минерала, например, осаждение избытка сернистых и гидросернистых ионов солями тяжелых металлов, связывание ионов циана в малодиссоциированную синильную кислоту снижением рН и др.;
- улучшением пенообразующей способности флотационной суспензии, например, добавка сернистого натрия при наличии в пульпе тонких гидрофобных осадков ксантогенатов тяжелых цветных металлов, добавка конденсированных фосфатов для связывания поливалентных катионов при мыльной флотации и др.;
- изменением электростатического состояния поверхности минерала и строения двойного электрического слоя, приводящих к уменьшению гидратации минеральной поверхности и способствующих закреплению собирателя;
- изменением рН пульпы.
- В практике флотации руд цветных металлов из регуляторов активирующего действия наиболее распространены медный купорос (активирует сфалерит, марматит, в ряде случаев — сульфиды железа и арсенопирит) и сернисттый натрий (активирует карбонаты и сульфаты свинца, карбонаты меди и др.), реже применяют нитрат свинца (активирует стибнит, также сульфиды меди, депрессированные цианидом), сульфат аммония (активирует сфалерит) и некоторые и др.
- Номенклатура регуляторов-подавителей в практике флотации минерального сырья включает значительный ассортимент реагентов. Наиболее часто применяют цианиды, сульфид и гидросульфид натрия, цинковый и железный купорос, сульфоксидные соединения, ферро- и феррицианиды, жидкое стекло, кремнефтористый натрий, конденсированные фосфаты, бихроматы, известь, различные окислители, карботиосульфат, КМЦ, бисульфит натрия, декстрин и др.
- Эффективны сочетания реагентов-регуляторов и их применение в комбинации с подачей в пульпу различных газов — азота, кислорода, углекислого и сернистого.
- В качестве регуляторов среды чаще всего применяют известь, соду, едкий натр, серную и сернистую кислоты. Многие регуляторы активирующего и депрессирующего действия одновременно являются регуляторами среды (медный купорос, сернистый натрий и др.).
- Флотоактивность реагентов может быть повышена с помощью физических, химических и др. методов — эмульгирование, электрохимическое окисление, ультразвуковая, тепловая и бактериальная обработки, смешивание разных реагентов, подача реагента в парообразном состоянии или в виде аэрозоля и др. Использование физических, химических и др.методов воздействия на Флотореагенты и их водные растворы способствует повышению технико-экономических показателей флотации (снижение расхода реагентов, увеличение извлечения ценных компонентов, улучшение качества концентратов).
- Наряду с применением флотореагентов трех классов (собиратели, пенообразователи, регуляторы) и различного сочетания реагентов внутри каждого класса совершенствование флотации минерального сырья во многом определяют технологические приемы, включающие применение сочетаний флотореагентов различных классов, методы обработки пульпы реагентами, методы обработки реагентов перед флотацией, комбинации флотационных методов на основе применения реагентов и нефлотационных операций. Эти технологические приемы условно отнесены к группе «Способы флотации» и дополняют каталог флотационных реагентов.
- Список использованной литературы.
- Л.Я.Шубов,С.И.Иванков,Н.К.Щеглова.Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья-М.:Недра,1990.-Книга1-с.5-26
- Авдохин В.М. Технология обогащения полезных ископаемых. - Учебник. - М.: МГГУ 2006.
- http://www.ngmk.uz – “Навоий кон-металлургия комбинати”
|
Скачать 2.25 Mb.