Краткие теоретические сведения

В настоящее время непосредственной переработке подвергают очень ограниченное количество руд, и большинство из них предварительно обогащают, т. е. полезные минералы по возможности отделяют от пустой породы. Это позволяет использовать бедные руды, содержащие небольшие количества полезного элемента. При обогащении руд используется их способность смачиваться определенными веществами, магнитные свойства, плотность и т. д. Метод обогащения эффективен в том случае, когда те или иные свойства отдельных минералов и их пустой породы различны. В настоящее время для обогащения наиболее часто применяют флотацию; меньшее место занимают магнитная и электрическая сепарация и гравитационный метод. В результате обогащения руд получают концентраты – конечные продукты обогащения. Отходы производства, содержащие пустую породу и промежуточные продукты, подвергаются вторичной переработке. Концентраты содержат 20–30 %, а иногда и больше необходимого минерала. При обогащении руд большое экономическое значение имеют выход концентрата, степень извлечения и степень концентрации ценного элемента.

Выходом концентрата называется отношение массы полученного концентрата к массе взятой руды, выраженное в процентах.

Степенью извлечения называется отношение массы извлекаемого элемента в концентрате к его массе в руде, выраженное в процентах.

Степенью концентрации называется отношение содержания элемента в концентрате к его содержанию в руде.

Пример. При обогащении 6 т руды, содержащей 2 % цинка, получено 350 кг концентрата, содержащего 25 % цинка. Определить выход концентрата, степень извлечения цинка и степень концентрации. Выход концентрата составляет:

h = 350 ^. 100 / 6000 = 5,8 (%).

В 6 т руды имеется 120 кг цинка, а в концентрате 87,5 кг. Отсюда степень извлечения цинка в концентрате составляет:

х = 87,5 ^. 100 / 120 = 72,9 (%).

Степень концентрации цинка равна:

a = 25 / 2 = 12,5 раза.

Флотационное обогащение руды. Флотационное обогащение основано на избирательной смачиваемости поверхности руды поверхностно-активными веществами, называемыми флотореагентами. Частица руды, адсорбировавшая флотореагент, перестает смачиваться водой и при продувании взвеси «прилипает» к пузырькам воздуха. Поскольку пузырьки воздуха вместе с прилипшими частицами минералов обладают в среднем меньшим удельным весом по сравнению с окружающим раствором, они всплывают наверх, образуя пену.

В состав флотореагента входят вещества, называемые коллекторами и пенообразователями. Коллекторы адсорбируются поверхностью флотируемого минерала. Молекулы пенообразователя адсорбируются на поверхности пленок, образующих воздушные пузырьки, резко увеличивают устойчивость последних и предупреждают их слияние и разрушение на поверхности воды. При соприкосновении минеральной частицы с таким воздушным пузырьком и происходит их взаимное прилипание (см. рис. 2.2.1). Эффективность и скорость флотации будет повышаться при достаточно сильном продувании пульпы воздухом.

В качестве флотореагентов используются различные органические вещества и их смеси. Хорошо действуют пихтовое, сосновое, эвкалиптовое масла, которые можно применять без добавок других веществ.

Рис. 2.2.1. Схема флотации:

1.– пузырек воздуха, окруженный молекулами поверхностно-активного вещества; 2 – частицы флотируемой руды; 3 – молекулы поверхностно-активного вещества

В качестве флотореагентов можно использовать также некоторые органические кислоты, например олеиновую кислоту, продукты окисления парафина, содержащие карбоновые кислоты и оксикислоты, ксантогенаты ROCSSNa, аэрофлоты (RO)₂ РSSNа и др.

Флотореагенты расходуются в очень небольших количествах (10–200 г на 1 труды), так как на поверхности флотируемых частичек минерала часто создается только мономолекулярная пленка флотореагента.

Как указывалось, частички минерала удерживаются в образующейся пене. Пенообразователи (сапонины, неочищенный крезол и др.) снижают поверхностное натяжение воды. Однако сильное снижение поверхностного натяжения воды, которое происходит при наличии в воде таких пенообразователей, как мыла, часто приводит к тому, что пена оказывается «пустой», т. е. не содержит частичек флотируемого минерала. Происходит это потому, что снижение поверхностного натяжения на границе вода — воздух вызывает лучшее смачивание частичек минерала водой, что и препятствует флотации. Правильный подбор пенообразователя также имеет большое практическое значение.

Рис. 2.2.2. Частицы флотационной руды, плавающей на поверхности воды

Частички флотируемой руды, адсорбировавшей флотореагент, могут удерживаться на поверхности воды и без пенообразователя за счет плохой смачиваемости их водой и за счет своеобразного «продавливания» поверхности воды (рис. 2.2.2).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: