Способ пенной сепарации и флотации
Использование: обогащение полезных ископаемых. Сущность изобретения: исходный материал кондиционируют с маслообразными реагентами, которые адсорбируются на поверхности природно гидрофобных либо гидрофобизированных минеральных зерен полезного компонента. Обработанный материал вводят на пенный слой и в объем пульпы. Пульпу предварительно получают обработкой пенообразователем и пузырьками равного диаметра. Диапазон соотношений концентраций пенообразователя в жидкой фазе пульпы и концентрации его, при которой начинается коалесценция воздушных пузырьков, берут от 1,5 : 1 до 3 : 1. Газ вводят в пульпу в виде тонкодисперсных пузырьков размером 0,02 - 0,2 мм.
Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к флотационным методам обогащения, и может быть использовано при переработке рудного и нерудного сырья. Известен способ пенной сепарации и флотации, включающий подачу кондиционированного сырья во флотационный процесс, причем крупнозернистая его часть подается на пенный слой, а мелкозернистая часть - в объем аэрированной пульпы, кондиционирование сырья производится перемешиванием его с реагентами в густой пульпе, подготовка пенного слоя и аэрируемой пульпы осуществляется при этом продавливанием сжатого воздуха через перфорированные резиновые трубки, помещенные в пульпу [1]. Известен способ пенной сепарации и флотации, включающий кондиционирование исходного сырья с реагентами, предварительную подготовку пенного слоя и аэрируемой пульпы путем введения в пульпу пенообразователя и газа, подачу кондиционированного сырья на пенный слой и в объем аэрированной пульпы и удаление продуктов разделения, причем газ в пульпу вводят в виде пузырьков равного размера [2]. Недостатком известных способов является отсутствие ряда последовательных операций, обеспечивающих создание в аэрируемой пульпе и пенном слое условий для формирования флотокомплексов с повышенной несущей способностью, что ведет к снижению технологических показателей пенной сепарации и флотации. Целью изобретения является повышение технологических показателей пенной сепарации и флотации. Цель достигается тем, что по способу пенной сепарации и флотации, включающему кондиционирование исходного сырья с реагентами, введение обработанного реагентами материала на пенный слой и в объем пульпы, полученной предварительной обработкой пенообразователем и пузырьками газа равного размера, кондиционирование осуществляют в присутствии маслообразных реагентов, адсорбирующихся на поверхности природно гидрофобных либо гидрофобизированных минеральных зерен полезного компонента, а диапазон соотношений концентраций пенообразователя в жидкой фазе пульпы и концентрации его, при которой начинается коалесценция воздушных пузырьков, берут от 1,5:1 до 3:1, при этом газ в пульпу вводят в виде тонкодисперсных пузырьков размером 0,02 - 0,2 мм. Необходимым и обязательным условием для успешной флотации полезного компонента из объема аэрированной пульпы, а также удержания наиболее крупных частиц полезного компонента в пенном слое является максимальное проявление коалесцентного механизма действия реагентов, при котором интенсивное слияние воздушных пузырьков происходит только лишь на поверхности извлекаемых частиц при полном отсутствии или незначительном уровне коалесценции их во всей массе аэрированной пульпы и пенного слоя, причем аэрация пульпы должна быть наиболее тонкодисперсной, ибо только в этом случае возможно максимальное и равномерное насыщение ее воздушными пузырьками при наибольшей плотности среды, в которой происходит всплытие флотокомплексов. При такой ситуации создаются благоприятные условия для флотации частиц полезного компонента широкого диапазона крупности, так как именно тонкодисперсные пузырьки воздуха, равномерно и в большом количестве рассеянные в пульпе, легко при определенных условиях выседают и закрепляются на гидрофобной поверхности частиц любой крупности, а интенсивное их слияние в более крупные пузырьки на поверхности извлекаемых частиц обеспечивает (наряду с наибольшей плотностью среды) повышенную подъемную силу, необходимую для флотации крупных минеральных зерен из объема аэрированной пульпы и удержания наиболее крупных частиц в пенном слое, состоящем из мелкодисперсных пузырьков и в силу этого имеющем большую плотность. Коалесцентный механизм имеет по крайней мере две взаимозависимые составные части, одна из которых определяется действием реагентов на границе жидкость - газ, т.е. пенообразователей, другая - на границе жидкость - твердое, т. е. собирателей. Именно поэтому кондиционирование материала с реагентами необходимо осуществлять в присутствии маслообразных реагентов, адсорбирующихся на поверхности природно гидрофобных либо гидрофобизированных минеральных зерен полезного компонента, ибо маслообразные реагенты наиболее активно влияют на коалесценцию воздушных пузырьков. Для максимального проявления коалесцентного механизма необходимо обеспечить (при прочих равных условиях) минимально возможную концентрацию пенообразователя в жидкой фазе пульпы, при которой не происходит коалесценции воздушных пузырьков, находящихся в объеме аэрированной пульпы и в слое пены, но в то же время интенсивно коалесцирующих при соприкосновении с гидрофобной, покрытой маслообразными реагентами, поверхностью извлекаемых частиц с образованием трехфазного периметра контакта более крупных воздушных пузырьков, обладающих большей подъемной силой. Получить тонкодисперсные пузырьки воздуха одинакового размера, не коалесцирующие в объеме аэрированной пульпы при низких концентрациях пенообразователя (близких к коалесцирующему порогу); возможно, используя многоступенчатый пневмогидравлический аэратор, в котором под действием акустических колебаний пульсирующей струи жидкости происходит последовательное дробление воздушных пузырьков до микронных размеров. Создать условия для предотвращения коалесценции воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы при одновременном ее проявлении на поверхности извлекаемых частиц возможно, если кондиционирование исходного сырья производить путем избирательного нанесения маслообразных реагентов непосредственно только лишь на поверхность природно гидрофобных либо гидрофобизированных минеральных зерен полезного компонента, а пенообразователь в пульпу вводить с расходом, обеспечивающим его концентрацию в жидкой фазе пульпы в отношении к концентрации, при которой начинается коалесценция воздушных пузырьков в аэрируемой пульпе, как 1,5-3 к одному. В этом случае при полуторакратном увеличении расхода пенообразователя по сравнению с коалесцентным его уровнем обеспечивается нижний предел концентрации пенообразователя в жидкой фазе пульпы, при которой гарантированно не происходит самопроизвольной коалесценции воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы, в то же время при недопущении сверх трехкратного увеличения расхода пенообразователя по сравнению с коалесцентным его уровнем обеспечивается верхний предел концентрации пенообразователя в жидкой фазе пульпы, при которой гарантированно происходит коалесценция воздушных пузырьков при соприкосновении их с гидрофобной поверхностью частиц полезного компонента, покрытой маслообразными реагентами. Дальнейшее нарастание концентрации пенообразователя в жидкой фазе пульпы выше этого предела приводит к гашению коалесценции и прекращению действия коалесцентного механизма. Избирательно нанести маслообразные реагенты непосредственно только лишь на поверхность природно гидрофобных либо искусственно гидрофобизированных гетерополярными реагентами минеральных зерен полезного компонента несложно, если маслообразный реагент наносить на гидрофобную поверхность извлекаемых частиц контактным способом, для чего кондиционирование осуществляют в присутствии маслообразных реагентов, адсорбирующихся на поверхности природно гидрофобных либо гидрофобизированных минеральных зерен полезного компонента. Для получения тонкодисперсной аэрации пульпы газ в пульпу вводят в виде тонкодисперсных пузырьков размером 0,2 - 0,2 мм, что возможно при использовании многоступенчатых пневмогидравлических аэраторов. Пример конкретного выполнения способа. Способ пенной сепарации и флотации реализуется в пневматических флотационных машинах, оснащенных пневмогидравлическими аэраторами и имеющими приспособление для подачи крупнозернистого материала на поверхность пены и мелкозернистого материала в объем аэрированной пульпы. Кондиционирование исходного алмазосодержащего материала крупностью менее 2 мм осуществляют путем нанесения маслообразного реагента из вязких нефтепродуктов (смесь мазута марки Ф-5 и петролатума в соотношении 10 к 1) непосредственно на поверхность алмазов контактным способом. Контакт алмазов с маслообразным реагентом обеспечивается при монослойном прокатывании минеральных зерен влажного материала между двух соприкасающихся эластичных поверхностей, покрытых маслообразным реагентом при незначительном смещении этих поверхностей относительно друг друга. Такими поверхностями являются цилиндрические поверхности двух барабанов, прижатых по образующей друг к другу и вращающихся при незначительной разнице в окружных скоростях соприкасающихся поверхностей. Алмазосодержащий материал подается по линии прижатия барабанов друг к другу. Частота вращения барабанов принимается из расчета монослойного распределения минеральных зерен в зоне контакта по принципу непрерывности потока. В конкретном примере выполнения способа использовался барабанный кондиционер КБК-0,3 с рабочим диаметром барабанов 200 - 600 об/мин и относительной скорости перемещения соприкасающихся поверхностей 0,5% . При таком контакте минеральных зерен с маслообразным реагентом последний закрепляется только лишь на гидрофобной поверхности алмазов. Увлажненная гидрофильная поверхность зерен пустой породы остается при этом свободной от маслообразного реагента. Не попадает он в обогащаемый материал и с механическими потерями, ибо остается на поверхности барабанов, куда он наносится посредством аэрозольного напыления. Наличие маслообразного реагента только лишь на поверхности алмазов обеспечивает коалесценцию воздушных пузырьков, закрепившихся на алмазе во флотационной пульпе и в пене, в результате чего укрупненные воздушные пузырьки увеличивают несущую способность флотокомплексов. Предварительную подготовку пенного слоя и аэрируемой пульпы осуществляют путем введения в пульпу пенообразователя ОПСБ с концентрацией его в жидкой фазе пульпы 10 мг/л и воздуха в виде тонкодиспергированных пузырьков равного размера в интервале 0,02 - 0,2 мм, получаемых с использованием многоступенчатого аэратора, в котором под действием акустических колебаний пульсирующей струи жидкости происходит последовательное дробление воздушных пузырьков до микронных размеров. Кондиционированный алмазосодержащий материал крупностью 1-2 мм в обезвоженном виде с разобщенными между собой минеральными зернами подают на поверхность пены. Остальной кондиционированный материал крупностью менее 1 мм в виде гидросмеси, насыщенной тонкодисперсными воздушными пузырьками, подают в объем аэрированной пульпы. В примере конкретного выполнения способа использовался пенный сепаратор СПП-0,4, используемый при обогащении алмазосодержащих материалов и являющийся одной из разновидностей пневматической флотационной машины, оснащенной пневмогидравлическими аэраторами и имеющей приспособления для подачи крупнозернистого материала на поверхность пены и мелкозернистого материала в объем аэрированной пульпы. Алмазы и сопутствующие им минералы, сконцентрировавшиеся при флотации и пенной сепарации в пенном продукте, удаляются из процесса в виде минерализованной пены, а частицы пустой породы выводятся из процесса в виде гидросмеси с камерным продуктом. При концентрации ОПСБ в жидкой фазе пульпы 10 мг/л воздушные пузырьки, диспергированные до крупности 0,02-0,2 мм, устойчиво стабилизируются молекулами пенообразователя и коалесценции воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы при их свободном нахождении не происходит. При такой степени диспергации воздуха пульпа равномерно и интенсивно насыщается воздушными пузырьками при меньшем количестве воздуха, подаваемого в пульпу (в 1,5-2 раза меньше, чем при обычной флотации), вследствие чего обеспечивается более высокая плотность среды (выше на 0,1 - 0,2 г/см3), в которой флотокомплексы всплывают на поверхность, и, как следствие этого, несущая способность флотокомплексов возрастает. Скорость подъема воздушных пузырьков размером 0,02-0,2 мм на один-два порядка меньше скорости подъема воздушных пузырьков обычной флотационной крупности (2-3 мм в машинах пневматического типа). Гидратные оболочки на их поверхности при низких концентрациях пенообразователя (10-15 мгл) наиболее тонкие. Все это способствует быстрому и надежному прилипанию воздушных пузырьков к гидрофобной поверхности алмазов, покрытых маслообразным реагентом, инициирующим коалесценцию прилипших и вновь прилипающих воздушных пузырьков, что ведет к их укрупнению до размера 2-3 мм и более и увеличению подъемной силы и, как следствие, повышению несущей способности образованных флотокомплексов. В результате укрупнения воздушных пузырьков, закрепившихся на поверхности извлекаемых частиц (алмазов), и повышения несущей способности флотокомплексов количество более крупных флотоактивных частиц в пенном концентрате возрастает на 3-7% и технологические показатели пенной сепарации и флотации повышаются, в частности извлечение алмазов верхнего предела крупности увеличивается на 2-5% (в сравнении с диспергацией воздуха до обычной флотационной крупности 2-3 мм). При снижении концентрации пенообразователя ОПСБ до 6 мг/л начинается коалесценция воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы. Флотационная ситуация в пульпе ухудшается за счет уменьшения количества воздушных пузырьков, их укрупнения в ненагруженном состоянии и увеличения скорости всплывания, возникновения инерционных сил при соударении крупных, быстро движущихся воздушных пузырьков с минеральными частицами, приводящих к деминерализации образовавшихся флотокомплексов и снижению их несущей способности. Извлечение алмазов особенно верхнего предела крупности снижается на 10-15%. При увеличении концентрации пенообразователя ОПСБ свыше 18 мг/л извлечение алмазов снижается монотонно с 98 до 70%, а при концентрации ОПСБ свыше 60 мг/л извлечение алмазов снижается резко (в 2-3 раза и более). Это происходит, с одной стороны, из-за ухудшения прилипаемости воздушных пузырьков к гидрофобной поверхности алмазов вследствие утолщения гидратных оболочек на воздушных пузырьках, создаваемых в присутствии пенообразователя, с другой, из-за снижения коалесценции воздушных пузырьков на поверхности извлекаемых частиц и в силу этого уменьшения их подъемной силы. Образующиеся при этом флотокомплексы состоят из меньшего количества более мелких воздушных пузырьков, их несущая способность снижается и технологические показатели пенной сепарации и флотации ухудшаются. В частности, извлечение алмазов как верхнего, так и нижнего предела крупности снижается на 3-5% при увеличении концентрации пенообразователя ОПСБ в 2 раза по сравнению с оптимальной (9-18 мг/л) и на 10-15% при увеличении концентрации ОПСБ в 3 раза.
Формула изобретения
СПОСОБ ПЕННОЙ СЕПАРАЦИИ И ФЛОТАЦИИ, включающий кондиционирование исходного сырья с реагентами, введение обработанного реагентами материала на пенный слой и в объем пульпы, полученной предварительной обработкой пенообразователем и пузырьками газа равного размера, отличающийся тем, что, с целью повышения технологических показателей пенной сепарации и флотации, кондиционирование осуществляют в присутствии маслообразных реагентов, адсорбирующихся на поверхности природно гидрофобных либо гидрофобизированных минеральных зерен полезного компонента, а диапазон соотношений концентраций пенообразователя в жидкой фазе пульпы и концентрации его, при которой начинается коалесценция воздущных пузырьков, берут от 1,5 : 1 до 3 : 1, при этом газ в пульпу вводят в виде тонкодисперсных пузырьков размером 0,02 - 0,2 мм.MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000
Извещение опубликовано: 10.11.2000
