Физико – химические методы обогащения

Основным физико-химическим методом обогащения является флотация. С использованием этого метода перерабатывается более 90% добываемых руд цветных металлов, большое количества неметаллических полезных ископаемых, железных, марганцевых руд, углей. Широкое применение флотации объясняется универсальностью его и премуществами перед другими методами обогащения: высокая производительность и высокая степень автоматизации, возможность переработки бедных руд с низким содержанием металлов ( меди до 0,5…1%, молибдена до 0,05…0,06%), тонковкрапленных руд, для которых другие методы непреемлемы, получать высокие технологические показатели ( качество концентратов и извлечение), комплексно перерабатывать сложные, например, полиметаллические руды с выделением в концентраты основных ценных компонентов.

Флотация ( франц. flottation, от flotter – плавать на поверхности воды) – это метод обогащения, основанный на различии физико-химических свойств поверхности минералов, их способностисмачиваться водой. Одни минералы в тонкоизмельченном состоянии в водной среде не смачиваются водой , прилипают к вводимым в воду пузырькам воздуха и всплывают с ними на поверхность, другие минералы, которые не смачиваются водой, не приливают к пузырьками воздуха и остаются в объеме пульпы.

Для обеспечения избирательности прилипания частиц к пузырькам воздуха вводятся различные неорганические и органические химические соединения ( флотационные реагенты).

Флотируемость различных минералов зависит от способности поверхности их смачиваться водой. Эти способности можно изменять искусственно, применяя флотационные реагенты

Все минералы обладают большей или меньшей флотационной способностью и могут быть сфлотированы, если их поверхность будет для этого подготовлена. Не смачиваются водой и хорошо флотируются такие минералы как графит, сера уголь, молибденит. После обработки соответствующими флотационными реагентами хорошо флотируются сульфидные минералы- галенит PbS, пирит FeS₂, халькопирит CuFeS₂ . В тех же условиях плохо или совсем не флотируются окисленные минералы, например, церуссит PbCO₃, малахит CuCO₃ · Сu(OH)₂ , хризоколла CuSiO₃ · 2H₂O, кварц SiO₂ и др.

Путем подбора флотационных реагентов можно создать такие условия, когда одни минералы, присутствующие в руде, будут флотироваться, а другие нет. Например, если в полиметаллической руде содержаться одновременно галенит, халькопирит, сфалерит и пирит, обладающие примерно одинаковой флотируемостью, то во флотационной пульпе применением различных флотационных регентов создаются такие условия при которыхвыделяются свинцовый, медный, цинковый и пиритный концентраты.

С момента открытия флотационного процесса (1860 г.) он претерпел значительные изменения. Процесс флотации возник вначале в виде масляной флотации, основанной на избирательном смачивании сульфидных минералов маслами. Руда, измельченная до определенной крупности перемешивается с водой и минеральным маслом. Сульфидные минералы при этом хорошо смачиваются маслом и вместе с ним всплывают на поверхность воды, откуда и удаляется в виде концентрата. Процесс просуществовал недолго из – за высокого расхода масла и и его высоких потерь, которые составляли до 20%.

При пленочной флотации руда, измельченная до крупности 0,2…0,3 мм, подается равномерным слоем на поверхность воды. Минералы, хорошо смачиваемые водой, тонут, а плохо смачиваемые остаются на поверхности воды и собираются в виде концентрата. Для ухудшения смачиваемости водой подавались различные масла. Однако этот, да и процесс масляной флотации имели очень небольшую производительность и не могли обеспечить обогащение полиметаллических руд с выделением селективных концентратов.

В процесс пенной флотации, который появился в начале прошлого столетия, используется воздух в виде пузырьков, вводимых в пульпу различными методами. В начале пузырьки газа получались путем растворение карбонатов в серной кислоте, нагревании пульпы до 80…90^˚С с выделением пузырьков из воды, и созданием вакуума, при котором растворенный в пульпе воздух выделялся также в виде пузырьков. Создание специальных аппаратов для флотации, позволяющих вводить воздух в пульпу из атмосферы в виде воздушных пузырьков необходимого размера, позволило использовать этот процесс в больших масштабах, на фабриках большой производительности.

Минералы могут также разделяться при помощи гидрофобной твердой поверхности при флотации твердой стенкой, твердой поверхностью, покрытой слоем гидрофобной вязкой жидкости при обогащении на жировой поверхности.