Занимательное обогащение

Сепаратор работает следующим образом (рис. 2.17): поток исходного материала подается в рабочий бак, встречаясь с вращающимся магнитным барабаном, магнитные частицы притягиваются к его поверхности и удерживаются магнитным полем. С поверхности частицы удаляются с помощью ножа. Немагнитные частицы выносятся потоком воды в сборник отходов.

Конструкция некоторых сепараторов предусматривает наличие прижимающего ножа, для формирования ровного слоя магнитного материала.

Сепараторы различаются геометрическими размерами, магнитной силой, устройством магнитной системы.

2.3. Флотация

Данный метод обогащения полезных ископаемых применяется для россыпных месторождений и мелких отсевов кусковых минералов. Незаменим для разделения тонких материалов. Является единственным массовым экологически опасным методом обогащения полезных ископаемых.

Метод заключается в разделении минералов по разнице в способности удерживать жикость на своей поверхности, выражаемой краевым углом смачивания (рис. 2.18). Представим себе каплю жидкости, например масла, лежащую на плоском условном полезном ископаемом, в зависимости от свойств его поверхности, зависящих от количества и заряда атомов, образующих граничную кромку минерала, тогда краевой угол будет образован касательной, проведенной от точки соприкосновения твердой и жидкой фаз.

Рис. 2.18. Краевой угол смачивания.

Если капля жидкости (воды) растекается тонким слоем, то минерал гидрофильный (любящий воду), а если собирается в полусферу – то гидрофобный (боящийся воды). Краевой угол смачивания возможно замерить транспортиром.

2.3.1. Пленочная флотация

По легенде, флотация была открыта благодаря одному событию: в Северной Америке, во времена Золотой лихорадки, корабль с грузом золотоносного песка плыл морем на обогатительную фабрику. Золотоносная порода хранилась в бочках, купленных по дешёвке у китобоев, у которых использовались для перевозки китового жира. Соответственно, бочки были сильно промаслены. По пути корабль попал в шторм, получил пробоину в трюме, но смог благополучно добраться к фабрике. Когда инженеры-обогатители спустились в трюм, то обнаружили, что шторм поломал бочки, а золотоносный песок находится под слоем воды, поверхность которой затянута жирной пленкой. Далее было подмечено, что золотинки массово приклеились к жирной пленке. Так была открыта пленочная флотация.

Современная пленочная флотация (рис. 2.19) сводится к имитированию и автоматизации описанного выше процесса.

Рис. 2.19. Принцип работы пленочной флотации.

Ключевым моментом флотации является использование поверхностно активных реагентов. В случае пленочной флотации – жиров.

2.3.2. Камерная флотация

Дальнейшим развитием стало создание камерной флотации, элемент (камера) которой, показана на рис. 2.20. Таких камер может быть от трёх до восьми.

Основным отличием камерной флотации от пленочной является использование воздушных пузырьков (пены). Воздушные пузырьки с масляной поверхностью являются аналогом вышеописанной жирной пленки. Для создания потока пузырьков применяется импеллер, в виде трубы, с воздушным насосом сверху и решеткой снизу. Диаметр отверстий решетки импеллера задает крупность воздушных пузырьков.

Считается, что один пузырек должен быть такого диаметра, чтобы к нему приклеилась одна частица минерала, и он был в состоянии всплыть с ней на поверхность.

Рис. 2.20. Принцип работы камерной флотации.

Для большего количества воздушной пены применяют реагенты-вспениватели (аналог шампуня).

Для приклеивания частицы полезного ископаемого к поверхности воздушного пузырька применяются реагенты-собиратели, причем каждому конкретному минералу соответствует свой. Например, для угля – керосин, для графита – сосновое масло, для металлов используют сложные химические соединения.

В случае флотирования полезного ископаемого, такая операция называется прямой флотацией, а если породы – обратной. Обратная флотация применяется для улучшения качества товарного продукта.

Породные частицы при флотации выносятся потоком воды из камеры в камеру, а после прохождения их всех, попадают в сборник отходов (хвостов). Данный продукт называется утонувшим.

Частицы полезного ископаемого переносятся пузырьками воздуха на поверхность и образуют слой пены, направляемого вращающимися черпалками через борта машины в сборник концентрата. Данный продукт называется пенным. Иногда, в случае избытка пены, в уже полученный концентрат добавляется реагент-пеногаситель.

Чтобы породные частицы не прилипали к пузырькам воздуха, иногда добавляется реагент-депрессор, выбор которого зависит от состава самой породы.

2.3.3. Колонная флотация

Дальнейшим развитием является появление колонной флотации.

Принцип работы колонной флотации (рис. 2.21), не отличается от камерной, однако существует масса конструктивных особенностей:

– воздух подаётся не по одному импеллеру, а с помощью кольцевого питателя;