5. Порядок обработки и оформления результатов
5.1. Рассчитать показатели флотационных опытов (табл.2). Так как флотировался чистый минерал, то выход концентрата равен извлечению в него компонента.
5.2. Сопоставить результаты опытов по флотации с измерениями устойчивости и объема пены. Построить зависимости максимальной высоты слоя пены, времени ее разрушения и извлечения минерала от концентрации пенообразователей (отдельный график для каждого пенообразователя и каждого класса крупности минерала).
6. Содержание отчета
6.1. Схема установки и описание методики определения объема и устойчивости пены.
6.2. Результаты опытов в виде табл.1 и 2 и графиков.
6.3. Выводы о влиянии параметров пенаообразования на показатели флотации, а также сравнительная характеристика изученных пенообразователей.
Рис.3.1. Прибор для определения устойчивости пены.
7. Контрольные вопросы
7.1. В чем состоит механизм флотационного действия пенообразователей.
7.2. Какие параметры характеризуют пенообразующую способность флотореагентов.
7.3. Какие пенообразователи лучше применять при флотации крупных, колких частиц и в цикле селекции.
7.4. Какие факторы влияют на пенообразование в реальном процессе флотации.
7.5. Как определить оптимальный расход пенообразователя.
8. Литература
8.1. Абрамов А.А. Флотационные методы обогащения. Учебник для ВУЗов. 2-е изд., перераб и дополн. - М.: Недра, 1993., 412 с.
8.2. Подвишенский Н.С. Лабораторный практикум по дисциплине «Флотационные методы обогащения» М.: МГИ, 1990.
8.3. Теория и технология флотации руд (под общей редакцией О.С. Богданова). М.: Недра,1994.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СОБИРАТЕЛЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ ФЛОТАЦИИ
1. Цель работы
1.1. Установить влияние концентрации сульфгидрильного собирателя на флотируемость сульфидных минералов.
1.2. Оценить различие во флотационном поведении исследуемых минералов и определить оптимальные условия их разделения.
2. Теоретическое введение
Назначение собирателя заключается в снижении смачиваемости (повышении гидрофобности) поверхности минеральных частиц и повышении эффективности их закрепления на воздушных пузырьках. Эффект действия собирателей связан с повышением скорости закрепления частиц на пузырьках и увеличении силы, необходимой для отрыва частицы от пузырька, т.е. увеличении прочности контакта частица-пузырек.
В качестве собирателей применяют органические гетерополярные ионогенные и неионогенные соединения, а также аполярные вещества. Действие собирателей всегда связано с их закреплением на минеральной поверхности, которое может протекать в ионно-молекулярной форме (адсорбция) или в микрокапельном виде (гетеролитическая коагуляция).
Сила действия гетерополярных собирателей на флотацию минералов определяется, главным образом, степенью химического средства солидофильных центров реагентов и адсорбционных центров минералов, строением углеводородных радикалов собирателей и устойчивостью образуемых собирателем соединений на поверхности минералов (устойчивостью против каталитического разложения и против отслаивания с поверхности минерала). Флотационный эффект зависит от количества собирателя, закрепившегося на минеральной поверхности (плотности адсорбции). Однако данная общая закономерность не является строгое, так как эффективность собирательного действия реагента зависит, как правило, не только от общего количества, но и от наличия определенных форм собирателя на минеральной поверхности. Так, оптимальный состав адсорбционного слоя собирателя, обеспечивающий максимальный флотационный эффект, представлен химически, закрепившимися ионами или молекулами собирателя, что обеспечивает необходимую степень гидрофобности поверхности, и наличием масляной формы собирателя, закрепившего в виде линз.
При флотации сульфидных руд наиболее часто в качестве собирателей используются ксантогенаты и дитиофосфаты (аэрофлоты), которые являются органическими гетерополярным веществами. Это собиратели анионного типа. Закрепление аниона на поверхности минерала осуществляется через серу, которая с катионом тяжелого металла дает труднорастворимое соединение. Флотируемость сульфидов и самородных металлов зависит от растворимости ксантогенатов тяжелых металлов. Лучше флотируют те сульфиды, металлы которых дают более труднорастворимые соединения о ксантогенатом, и поэтому ряд флотируемости обратен ряду растворимости ксантогенатов тяжелых металлов. Растворимость ксантогенатов тяжелых металлов убывает в следующем порядке:
ZnKx2>PCKx2>CuKx>AgKx.
С увеличением длины углеводородного радикала ксантогената уменьшается растворимость его соединения с металлами. Соответственно сила действия собирателя увеличивается, но при этом снижается его селективность при разделении различных сульфидных минералов друг от друга.
В растворе ксантогената при его концентрации выше т.н. минимально необходимой могут образовываться два или три формы закрепления реагента: химически сорбированный ксантогенат (сульфидоксантогенат), физически адсорбированный ксантогенат металла; диксантогенид. Эффективная флотация минералов наблюдается лишь при наличии на поверхности всех трех форм закрепления собирателя.
Ксантогенаты, аэрофлоты и другие сульфгидрильные реагенты являются наиболее эффективными собирателями сульфидных минералов и обладают необходимой селективностью действия при их отделений от минералов породы. Вместе с тем, недостатком сульфгидрильных реагентов является их невысокая селективность при разделении сульфидов. В связи с этим возникает острая необходимость поддержания в жидкой фазе пульпы оптимальной концентрации ксантогената, минимально необходимой для образования поверхностных гидрофобных соединений на определенной минерале, подлежащем извлечению в пену. При этом последовательность извлечения сульфидов разных металлов из полиметаллических руд принимается такой, что сначала в первую очередь извлекают минерал (или группу минералов), требующий для своей флотации наименьшую концентрацию ксантогената, и так далее.
В табл.1 приведены результаты, показывающие влияние рН на значение минимально необходимой концентрации ионов этилового ксантогената при флотации сульфидов свинца, меди, железа.
Анализируя результаты этой таблицы, можно отметить, что для всех сульфидных минералов необходимая концентрация собирателя с увеличением щелочности пульпы от рН=7 до рН=12 возрастает. Причем разница в росте потребной концентрации ксантогената для разных минералов различная: для галенита она возрастает в 1000 раз, для - пирита - в 10000 раз, а для халькозина - в 106 раза. Следовательно, можно определить рН пульпы, при котором будут флотироваться одни минералы и не будут или будут слабо флотироваться другие. В реальных условиях флотации эта разница во флотируемости при определенной концентрации ксантогената в пульпе и при определенной щелочности будет меньше, поэтому становится еще более важным тщательный контроль за дозированием ксантогената.
Расход ксантогената, определяющий в конечном итоге его концентраций в пульпе, зависит не только от щелочности. Расход собирателя растет с увеличением содержания флотируемого минерала в руде и с уменьшением его крупности. Зависит он такие or степени окисления сульфидов, содержания растворимых солей тяжелых металлов и других факторов, определяющих поглотительную способность пульпы. Расход ксантогената может колебаться для различных руд в пределах от 30 до 100 г/т руды и более.
Таблица 1. Влияние рН на значение минимально необходимой концентрации ионов этилового ксантогената.
Минерал |
Значение минимально допустимой концентрации (Кх-) при различном рН пульпы, мг/л |
|||||
рН=7 |
рН=8 |
рН=9 |
рН=10 |
рН=11 |
рН=12 |
|
Галенит |
1,4*10-6 |
4,5*10-6 |
1,4*10-5 |
9,5*10-5 |
3,2*10-4 |
1,5*10-3 |
Пирит |
6,8*10-7 |
3,6*10-6 |
1,8*10-5 |
9,3*10-5 |
4,9*10-4 |
2,5*10-3 |
Марказит |
2,6*10-7 |
1,4*10-6 |
6,9*10-5 |
3,6*10-5 |
1,9*10-4 |
9,6*10-4 |
Пирротин |
3,0*10-7 |
1,9*10-6 |
1,2*10-5 |
7,4*10-5 |
4,7*10-4 |
3,0*10-3 |
Халькопирит |
1,7*10-7 |
1,8*10-6 |
4,2*10-5 |
2,1*10-5 |
1,0*10-4 |
4,9*10-4 |
Борнит |
6,6*10-9 |
4,3*10-8 |
2,8*10-7 |
1,8*10-6 |
1,2*10-5 |
7,4*10-5 |
Ковеллин |
2,8*10-11 |
6,0*10-10 |
1,3*10-8 |
2,8*10-7 |
5,9*10-6 |
1,3*10-4 |
Халькозин |
1,5*10-11 |
2,7*10-10 |
4,8*10-8 |
8,5*10 |
1,5*10-6 |
2,7*10-5 |