Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Флотация

Флотация (далее Ф) (франц. flottation, от flotter – плавать), процесс разделения мелких твердых частиц (главным образом минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц. При Ф пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым водой частицам и поднимают их к поверхности.

  Ф – один из основных методов обогащения полезных ископаемых, применяется также для очистки воды от органических веществ и твердых взвесей, разделения смесей, ускорения отстаивания в нефтеперерабатывающей, пищевой и др. отраслях промышленности. В зависимости от характера и способа образования межфазных границ (вода – масло – газ), на которых происходит закрепление разделяемых компонентов (см. Поверхностно-активные вещества) различают несколько видов Ф

  Первой была предложена масляная Ф, на которую в 1860 В. Хайнсу (Великобритания) был выдан патент. При перемешивании измельченной руды с маслом и водой сульфидные минералы избирательно смачиваются маслом и всплывают вместе с ним на поверхность воды, а порода (кварц, полевые шпаты) осаждается. В России масляная Ф графита была осуществлена в 1904 в г. Мариуполе (ныне Жданов, УССР).

  Способность гидрофобных минеральных частиц удерживаться на поверхности воды, в то время как гидрофильные тонут в ней, была использована А. Нибелиусом (США, 1892) и Маквистеном (Великобритания, 1904) для создания аппаратов пленочной Ф, в процессе которой из тонкого слоя измельченной руды, находящегося на поверхности потока воды, выпадают гидрофильные частицы.

  Увеличение объемов и расширение области применения Ф связано с пенной Ф, при которой обработанные реагентами частицы выносятся на поверхность воды пузырьками воздуха, образуя пенный слой, устойчивость которого регулируется добавлением пенообразователей. Для образования пузырьков предлагались различные методы: образование углекислого газа за счет реакции (С. Поттер, США, 1902), выделение газа из раствора при понижении давления (Ф Элмор, Великобритания, 1906) – вакуумная Ф, энергичное перемешивание пульпы, пропускание воздуха сквозь мелкие отверстия.

  Для проведения пенной Ф производят измельчение руды до крупности 0,5–1,0 мм в случае природногидрофобных неметаллических полезных ископаемых с небольшой плотностью (сера, тальк) и до 0,1–0,2 мм для руд металлов. Для создания и усиления разницы в гидратированности разделяемых минералов и придания пене достаточной устойчивости к пульпе добавляются флотационные реагенты. Затем пульпа поступает во флотационные машины. Образование флотационных агрегатов (частиц и пузырьков воздуха) происходит при столкновении минералов с пузырьками воздуха, вводимого в пульпу, а также при возникновении на частицах пузырьков газов, выделяющихся из раствора. На Ф влияют ионный состав жидкой фазы пульпы, растворенные в ней газы (особенно температура, плотность пульпы. На основе изучения минералого-петрографического состава обогащаемого полезного ископаемого выбирают схему Ф, реагентный режим и степень измельчения, которые обеспечивают достаточно полное разделение минералов. Лучше всего Ф разделяются зерна размером 0,1–0,04 мм. Более мелкие частицы разделяются хуже, а частицы мельче 5 мк ухудшают Ф более крупных частиц. Отрицательное действие частиц микронных размеров уменьшается специфическими реагентами. Крупные (1–3 мм) частицы при Ф отрываются от пузырьков и не флотируются. Поэтому для Ф крупных частиц (0,5–5 мм) в СССР разработаны способы пенной сепарации, при которых пульпа подается на слой пены, удерживающей только гидрофобизированные частицы. С той же целью созданы флотационные машины кипящего слоя с восходящими потоками аэрированной жидкости. Это – гораздо более производительные процессы, чем масляная и пленочная Ф

  Для очистки воды, а также извлечения компонентов из разбавленных растворов в 50-х гг. был разработан метод ионной Ф, перспективный для переработки промышленных стоков, минерализованных подземных термальных и шахтных вод, а также морской воды. При ионной Ф отдельные ионы, молекулы, тонкодисперсные осадки и коллоидные частицы взаимодействуют с флотационными реагентами-собирателями, чаще всего катионного типа, и извлекаются пузырьками в пену или пленку на поверхности раствора. Тонкодисперсные пузырьки для Ф из растворов получают также при электролитическом разложении воды с образованием газообразных и (электрофлотация). При электрофлотации расход реагентов существенно меньше, а в некоторых случаях они не требуются.

  Широкое использование Ф для обогащения полезных ископаемых привело к созданию различных конструкций флотационных машин с камерами большого размера (до 10–30 м3), обладающих высокой производительностью. Флотационная машина состоит из ряда последовательно расположенных камер с приемными и разгрузочными устройствами для пульпы. Каждая камера снабжена аэрирующим устройством и пеносъемником.

  В СССР и за рубежом благодаря Ф вовлекаются в промышленное производство месторождения тонковкрапленных руд и обеспечивается комплексное использование полезных ископаемых. Фабрики выпускают до пяти видов концентратов. В ряде случаев хвосты Ф не являются отходами, а используются в качестве стройматериалов, удобрений для сельского хозяйства и в др. целях. Ф является ведущим процессом при обогащении руд цветных металлов. Внедряется использование оборотной воды, что снижает загрязнение водоемов.

  В развитии теории Ф сыграли важную роль работы рус. физикохимиков – И. С. Громека, впервые сформулировавшего в конце 19 в. основные положения процесса смачивания, и Л. Г. Гурвича, разработавшего в начале 20 в. положения о гидрофобности и гидрофильности. Существенное влияние на развитие современной теории Ф оказали труды А. Годена, А. Таггарта (США), И. Уорка (Австралия), сов. ученых П. А. Ребиндера, А. Н. Фрумкина, И. Н. Плаксина, Б. В. Дерягина и др.

  Лит.: Мещеряков Н. Ф, Флотационные машины, М., 1972; Глембоцкий В. А., Классен В. И., Ф, М., 1973; Справочник по обогащению руд, М., 1974.

  В. И. Классен, Л. А. Барский.

 


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 05.07.2022 06:53:33