Флотація
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Флотація

Флотація (франц. flottation, від flotter – плавати), процес розділення дрібних твердих часток (головним чином мінералів), заснований на відмінності їх в змочуваності водою. Гідрофобні (погано змочувані водою) частки вибірково закріплюються на кордоні розділу фаз, зазвичай газу і води, і відділяються від гідрофільних (добре змочуваних водою) часток. При Ф. бульбашки газу або краплі масла прилипають до погано змочуваних водою часток і піднімають їх до поверхні.

загрузка...

  Ф. – один з основних методів збагачення корисних копалини, застосовується також для очищення води від органічних речовин і твердих суспензій, розділення сумішей, прискорення відстоювання в хімічній, нафтопереробній, харчовій і ін. галузях промисловості. Залежно від характеру і способу утворення міжфазних кордонів (вода – масло – газ), на яких відбувається закріплення компонентів (див. Поверхнево-активні речовини ), що розділяються, розрізняють декілька видів Ф.

  Першою була запропонована масляна Ф., на яку в 1860 В. Хайнсу (Великобританія) був виданий патент. При перемішуванні подрібненої руди з маслом і водою сульфідні мінерали вибірково змочуються маслом і спливають разом з ним на поверхню води, а порода (кварц, польові шпати) осідає. У Росії масляна Ф. графіту була здійснена в 1904 в м. Маріуполі (нині Жданов, УРСР).

  Здатність гідрофобних мінеральних часток стримуватися на поверхні води, тоді як гідрофільні тонуть в ній, була використана А. Нібеліусом (США, 1892) і Маквістеном (Великобританія, 1904) для створення апаратів плівкової Ф., в процесі якої з тонкого шару подрібненої руди, що знаходиться на поверхні потоку води, випадають гідрофільні частки.

  Збільшення об'ємів і розширення сфери застосування Ф. пов'язано з пінною Ф., при якій оброблені реагентами частки виносяться на поверхню води бульбашками повітря, утворюючи пінний шар, стійкість якого регулюється додаванням піноутворювачів. Для утворення бульбашок пропонувалися різні методи: утворення вуглекислого газу за рахунок хімічної реакції (С. Поттер, США, 1902) виділення газу з розчину при пониженні тиску (Ф. Елмор, Великобританія, 1906) – вакуумна Ф., енергійне перемішування пульпи, пропускання повітря крізь дрібні отвори.

  Для проведення пінної Ф. виробляють подрібнення руди до великої 0,5–1,0 мм в випадку пріродногидрофобних неметалічних корисних копалини з невеликою щільністю (сірка, вугілля, тальк) і до 0,1–0,2 мм для руд металів. Для створення і посилення різниці в гидратірованності мінералів, що розділяються, і додання піні достатньої стійкості до пульпи додаються реагенти флотацій. Потім пульпа поступає в машини флотацій. Утворення агрегатів (часток і бульбашок повітря) флотацій відбувається при зіткненні мінералів з бульбашками повітря, що вводиться в пульпу, а також при виникненні на частках бульбашок газів, що виділяються з розчину. На Ф. впливають іонний склад рідкої фази пульпи, розчинені в ній гази (особливо кисень), температура, щільність пульпи. На основі вивчення мінералого-петрографічного складу збагачуваної корисної копалини вибирають схему Ф., реагентний режим і міра подрібнення, які забезпечують досить повне розділення мінералів. Краще всього Ф. розділяються зерна розміром 0,1–0,04 мм. дрібніші частки розділяються гірше, а частки дрібніше 5 мк погіршують Ф. крупніших часток. Негативна дія часток мікронних розмірів зменшується специфічними реагентами. Крупні (1–3 мм ) частки при Ф. відриваються від бульбашок і не флотують. Тому для Ф. крупних часток (0,5–5 мм ) в СРСР розроблені способи пінної сепарації, при яких пульпа подається на шар піни, що утримує лише гидрофобізірованниє частки. З тією ж метою створені машини флотацій киплячого шару з висхідними потоками аерованої рідини. Це – набагато продуктивніші процеси, ніж масляна і плівкова Ф.

  Для очищення води, а також витягання компонентів з розбавлених розчинів в 50-х рр. був розроблений метод іонної Ф., перспективний для переробки промислових стоків, мінералізованих підземних термальних і шахтних вод, а також морської води. При іонній Ф. окремі іони, молекули, тонкодисперсні осідання і колоїдні частки взаємодіють з реагентами-збирачами флотацій, частіше за всього катіонного типа, і витягуються бульбашками у піну або плівку на поверхні розчину. Тонкодисперсні бульбашки для Ф. з розчинів отримують також при електролітичному розкладанні води з утворенням газоподібного кисню і водню (електрофлотація). При електрофлотації витрата реагентів істотно менша, а в деяких випадках вони не потрібні.

  Широке використання Ф. для збагачення корисних копалини привело до створення різних конструкцій машин флотацій з камерами великого розміру (до 10–30 м-код 3 ) , що володіють високою продуктивністю. Машина флотації складається з ряду послідовно розташованих камер з приймальнями і розвантажувальними пристроями для пульпи. Кожна камера забезпечена аеруючим пристроєм і пенос'емником.

  В СРСР і за кордоном завдяки Ф. залучаються до промислового виробництва родовища тонковкрапленних руд і забезпечується комплексне використання корисних копалин. Фабрики випускають до п'яти видів концентратів . У ряді випадків хвости Ф. не є відходами, а використовуються як будматеріали, добрив для сільського господарства і в ін. цілях. Ф. є провідним процесом при збагаченні руд кольорових металів. Упроваджується використання оборотної води, що знижує забруднення водоймищ.

  В розвитку теорії Ф. зіграли важливу роль роботи русявий.(російський) фізікохиміков – І. С. Громека, що вперше сформулював в кінці 19 ст основні положення процесу змочування, і Л. Р. Гурвіча, положення, що розробило на початку 20 ст, про гидрофобності і гідрофільність. Істотний вплив на розвиток сучасної теорії Ф. надали праці А. Годена, А. Таггарта (США), І. Уорка (Австралія), сов.(радянський) учених П. А. Ребіндера, А. Н. Фрумкина, І. Н. Плаксина, Би. Ст Дерягина і ін.

  Літ.: Мещери Н. Ф., Машини флотацій, М., 1972; Глембоцкий Ст А., Классен Ст І., Флотація, М., 1973; Довідник по збагаченню руд, М., 1974.

  Ст І. Классен, Л. А. Панський.