Верхний предел крупности флотируемых частиц

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Верхний предел крупности флотируемых частиц

08.10.2020

При флотации «сверхкрупных» для современных условий флотации частиц имеется ряд особенностей.

В этом случае наиболее резко сказывается значение прочности прилипания частиц к пузырьку. Если каждая «сверхкрупная» частица флотируется одним пузырьком, то этот пузырек должен иметь большие размеры. Так, для флотации крупных частиц угля, а тем более галенита, при скорости всплывания в б см/сек требуются пузырьки диаметром 5—20 мм. Отрывающие силы в большинстве случаев возрастают пропорционально пятой степени диаметров пузырька и минеральной частицы; периметр же любо го сечения пузырька — вдоль его контура прилипания или в другом месте — пропорционален лишь первой степени этих диаметров. При достижении известных пределов размеров пузырьков и частиц это противоречие приводит к необходимости коренного изменения условий флотации, без чего последняя становится неосуществимой. Требуется особенно высокая прочность слипания пузырька с частицей, устойчивость оболочки пузырька и, наконец, резкое снижение величины отрывающих сил, приходящихся на единицу длины сечения пузырька в его наиболее слабом месте.

Увеличение прочности слипания пузырька с частицей может быть достигнуто применением особо высоких концентраций наиболее активных собирателей, особенно аполярных собирателей-масел. Однако далеко идти в этом направлении обычно нельзя, так как это поведет к снижению чистоты пенного продукта.

Задача флотации «сверхкрупных» минеральных частиц решается тем легче, чем выше природная (имеющаяся без реагентов-собирателей) гидратированность поверхности этих частиц.

Увеличение верхнего предела крупности флотируемых частиц должно идти за счет снижения удельных нагрузок на единицу длины периметра контакта частицы с пузырьком или сечения последнего. При прочих равных условиях это может быть достигнуто флотацией «сверхкрупной» частицы при помощи нескольких пузырьков (см. рис. 252). Уменьшение сил, отрывающих пузырьки от минеральной частицы, в данном случае тем более важно, что оболочки пузырьков имеют во всех случаях «предел прочности», зависящий от структуры и состава адсорбционных слоев.

Необходимость флотации «сверхкрупных» частиц группой пузырьков обусловливается и другим не менее важным положением. Слишком большие пузырьки, необходимые для флотации крупных частиц, отличаются очень малой устойчивостью. Легка деформируемость их оболочек приводит к вибрации и вытягиванию последних. Из обшей теории капиллярности известно, что сильно вытянутые пузырьки термодинамически неустойчивы. По нашим расчетам, между радиусом пузырьков R, могущих разместиться на поверхности частицы (при допущении того, что мелкие пузырьки имеют правильную форму шарового сегмента), суммарным объемом этих пузырьков Q и краевым углом смачивания 0 имеется зависимость, выражаемая уравнением:
Верхний предел крупности флотируемых частиц

Из этого уравнения видно, что для каждого объема воздушных пузырьков, необходимого для придания частице известной пловучести, существует минимальный размер пузырьков, могущих разместиться на ее поверхности. Слишком мелкие пузырьки, даже покрыв всю поверхность частицы, не будут иметь достаточного суммарного объема. Слишком крупные пузырьки могут оказаться неустойчивыми, разорваться или оторваться от частицы.

Необходимо, чтобы прилипание к крупной частице мелких пузырьков происходило в течение достаточно короткого отрезка времени. В противном случае вероятность одновременного пребывания на частице необходимого количества пузырьков снизится. Это условие может быть достигнуто, если в единице объема пульпы будет содержаться повышенное число пузырьков воздуха. Второй возможностью быстрого покрытия поверхности частицы множеством мелких пузырьков является наличие высоких пересыщений раствора воздуха в пульпе. Последнее соображение подтверждается случаями эффективной флотации крупных (до 5 мм) частиц угля при «вакуум-процессе» в машинах с изменением давления над пульпой.

При флотации полидисперсных пульп часто наблюдается образование аэрофлокул, состоящих из пузырьков и частиц разного размера (см. рис. 256). Возможно, что именно этим частично объясняется иногда наблюдаемое (на первый взгляд странное) улучшение флотируемости крупных частиц в присутствии оптимальных количеств тонких фракций. Можно предположить, что в этом случае частицы повышают устойчивость аэрофлокул.

Необходимость высокого насыщения пульпы воздушными пузырьками для эффективной флотации крупных минеральных частиц может быть обоснована и другими соображениями. В литературе имеются указания, что крупные частицы поднимаются в пену в условиях их динамического временного контакта с пузырьками]. В этом случае крупные частицы, падая среди группы всплывающих пузырьков и контактируя с ними в течение известного (хотя и очень непродолжительного) времени, как бы «подтаскиваются» вверх каждым пузырьком и в итоге постепенно продвигаются в пенный слой (рис. 257). В табл. 84 приведены данные, иллюстрирующие флотируемость частиц антрацита разной крупности при различном насыщении пульпы пузырьками.

Из других особенностей флотации «сверхкрупных» частиц, способствующих их отрыву от пузырька, можно отметить то, что с возрастанием их размеров увеличивается вероятность тангенциального (к поверхности пузырька) удара в них частиц пульпы.

Из приведенных теоретических соображений явствует, что увеличение размеров флотируемых частиц облегчается в случае их высокой природной гидрофобности, при малом удельном весе и плоской форме.

Увеличение верхнего предела крупности флотируемых частиц может быть достигнуто путем:

1) применения повышенных расходов наиболее активных реагентов-собирателей, особенно сочетания дифильных и малорастворимых в воде собирателен;

2) в ряде случаев уменьшением плотности пульпы и точным подбором этого фактора;

3) осуществления флотации при помощи группы пузырьков,

4) снижением до определенных оптимальных пределов интенсивности перемешивания пульпы (без ухудшения ее аэрации; ухудшение флотации крупных частиц при чрезмерно интенсивном перемешивании пульпы наглядно иллюстрируется рис. 258);

5) повышением аэрированности пульпы, в частности за счет выделения воздуха из раствора;

6) уменьшением пути всплывания агрегата минерал — пузырек и созданием в зоне всплывания восходящих потоков пульпы;

7) выведением из процесса избыточных количеств тонких шламов или достаточно сильной их пептизацией (без снижения гидрофобности частиц, подлежащих переводу в пену);

8) созданием спокойной зоны пеноотстаивания и достаточно быстрым, но обязательно осторожным удалением пены.

Эффект при реализации части перечисленных условий виден из следующего примера. Власова, флотировавшая на флотационном аппарате Симонова названном им «флотодешламатором», каменный уголь, добилась резкого повышения крупности частиц, всплывающих в пену. В табл. 85 приведены результаты извлечения в пену частиц угля разной крупности.

Видно, что в пену переводятся частицы крупностью до 15 лея; достигнуто высокое извлечение класса —7 + 5 мм, В рассматриваемом случае были соблюдены следующие условия, облегчающие флотацию «сверхкрупных» частиц. Уголь — легкий гидрофобный материал. Во флотодешламаторе имеется интенсивное выделение воздуха из раствора в воде, подаваемой в нижнюю коническую часть аппарата под давлением. Эта вода, попадая в машину, приобретает «молочный» цвет вследствие выделения огромного числа мельчайших пузырьков. Подача в нижнюю часть машины больших количеств добавочной воды обусловливает наличие значительных восходящих потоков пульпы, облегчающих всплывание тяжелых минерализованных агрегатов. Этим же вызывается высокое разбавление пульпы при проведении опытов. Зона пеноотстаивания весьма спокойная.

Эти наблюдения хорошо согласуются с высказанными выше теоретическими положениями. Отмечена большая роль восходящих потоков, лучшая флотируемость плоских частиц, флотация крупных частиц при помощи групп пузырьков, лучшая флотируемость более чистых по золе (более гидрофобных) частиц и др.

Аналогичные результаты были получены при флотации на аппарате Симонова крупных (4—5 мм) частиц самородной серы.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: