Флотаційні реагенти - Хімія
9. Флотаційні реагенти
Процес флотації відбувається за участю реагентів, які умовно поділяються на п'ять класів:
а) збирачі; б) спінювачі; в) депресори; г) активатори; д) регулятори середовища.
Збирачі – це реагенти, які утворюють на поверхні мінералу гідрофобну плівку і роблять поверхню незмочуваною. До збирачів належать органічні сполуки - природні жири, що містять олеїнові та інші кислоти, ксантогенат калію або натрію та інші. Для флотації сильвінітових руд застосовують аміни.
Спінювачі додаються для отримання стійких бульбашок повітря, спінювачі зазвичай пропускаються через воду. Представниками класу спінювачів є спирти, фенол, крезол та інші.
За наявності в руді кількох мінералів і необхідності виділення в пінний продукт тільки декого застосовують депресори, які зменшують адсорбцію збирачів на поверхні мінералів, запобігаючи тим самим його флотації. Як депресори застосовуються солі, луги та кислоти. Найбільш уживані ціаністий калій, цинковий купорос, вапно.
Деякі мінерали флотуються лише після того, як на їхній поверхні утворилася активна плівка. Цю плівку утворюють реагенти активаторів. Активатори також здатні нейтралізувати дію депресорів Найбільш поширеними є мідний купорос, сірчана кислота і сірчистий натрій.
Для покращення факторів, що сприяють флотації, застосовуються реагенти – регулятори процесу.
Регулятори вводяться в пульпу, змінюючи середовище, роблячи його лужним або кислотним, що сприяє більш ефективному впливу активаторів або депресорів на поверхні мінералів.
10.Технологічна схема процесу флотації
Застосовувані в калійній промисловості СНД схеми флотаційного способу переробки сильвініту засновані на переведенні в пінний продукт калію хлориду за допомогою колекторів катіонного типу і принципово не відрізняються один від одного. Деякі відмінності обумовлені методами виділення глинистих шламів та роздільною флотацією дрібно- та великокристалічного хлориду калію. Повна технологічна схема процесу флотації представлена на рис.2
Вибір способу видалення шламів залежить від вмісту нерозчинного залишку, його складу та розподілу за класами крупності. Залежно від цього застосовують один із наступних трьох способів (або їх комбінацію):
1) Флотаційне виділення шламів;
2) Депресію глинистих шламів;
3) Механічне виділення шламів;
рис.2. Схема флотації сільвініту з попередньою флотацією глинистих шламів: 1 бункер для руди, 2 стрижневий млин; 3-мішалка; 4 -дугове сито P = 1500; 5 - дугове сито P = 550; 6 – флотомашини шламової флотації; 7 – флотомашини для перечищення шламів; 8 – флотомашини для перечищення концентрату; 10 – центрифуга; 11 - згущувач; 12 - згущувач хвостів; 13 - вакуум-фільтр; 14 - пастка; 16 – збірка обігового розчину.
У схемі флотаційного видалення шламів сильвінітова руда подрібнюється в стрижневому млині мокрого помелу (2). Щоб класифікувати подрібнений сильвініт, млин працює в замкнутому циклі з дуговим ситом 4. Подрешетний продукт дугових сит, що представляє пульпу, що складається з оборотного розчину і частини сильвініту, подрібнених до -0.07 мм, надходить на основну шламову флотацію у флотомашину. пульпу вводять реагент ОЖК.
Пінний продукт шламової флотації піддається перечистці у флотомашині 7 без додаткової подачі реагентів.Для згущення пінний продукт перечистки освітлюється в згущувачі 11. Насичений освітлений розчин повертається в цикл, а згущений шлами після протиточного промивання (ПТП) відправляються в шламосховище.
За допомогою шламової флотації вдається витягти із сильвініту до 85% нерозчинного залишку.
Знешламлений сильвініт у вигляді пульпи із співвідношенням Ж:Т=1.6…2.0 надходить на основну сильвінову флотацію у флотомашину 8. Сюди ж як колектор подається підігрітий до 40 градусів 1%-ний розчин солянокислого аміну. Пінний продукт основної силвинової флотації піддається перечистці у флотомашині 9. Після перечищення концентрат хлориду калію зневоднюється в центрифузі 10. Вологість концентрату після центрифуг становить 5%. Концентрат піддається сушінню в печах киплячого солю або трубах-сушарках. Висушений хлорид калію з вологістю трохи більше 1% вирушає складу готової продукції.
Флотаційний хлорид калію повинен містити щонайменше 95% KCl і трохи більше 1.4% NaCl.
Галітовий хвости основний сильвиновой флотації як пульпи із співвідношенням Ж:Т=2.8…3.2 надходять на фільтрацію. Щоб полегшити роботу фільтраційної установки, хвости заздалегідь класифікують за класом 0.6 мм на дуговому ситі 5, а менші класи хвостів – у гідроциклонах. Надгратний продукт фільтрується на вакуум-фільтрі 13, а підгратний продукт, що представляє пульпу, піддається згущенню в згущувачі 12. Хвости після згущувача із співвідношенням Ж:Т=0.8…1.2 також фільтруються на вакуум-фільтрі 13. Осад на фільтрі промивається теплою -40 градусів) і з вологістю не більше 11% вирушає на виробництво технічної солі або на закладку відпрацьованих шахтних камер копальні, а більша частина – у відвал.
За якістю продукції технологічні схемиможуть включати стадії дрібно- і великокристалічної флотації сільвіна. Наприклад, у технологічній схемі Березниківського калійного рудоуправління №2 передбачено послідовне флотаційне виділення дрібних та великих кристалів KCl. Можливе паралельне виділення дрібних та великих кристалів після попередньої відповідної класифікації руди.
Для більш повного вилучення хлориду калію можливе використання комбінованої схеми, що включає галургійну переробку напівпродуктів флотаційної фабрики. Така схема використовується на одній із флотаційних фабрик Канади.
Найбільш активними збирачами при флотації сильвінітових руд виявилися катіонактивні водорозчинні солі. Дія цих збирачів залежить немає від хімічних сполук (освіти подвійних солей), як від споріднених структур.
При флотації солей необхідна відповідність між розмірами катіону колектора та розмірами катіону кристала. Аміни можуть флотувати всі солі, катіони яких за обсягом іонів відхиляються лише на 10% від обсягів іонів амінів.
Досліди з радіоактивними ізотопами виявили, що для флотації породи не потрібне повне покриття поверхні частинок. Покриття колектором 5% поверхні частинок достатньо, щоб забезпечити хорошу флотованість. Це покриття може бути нерівномірним, воно може бути і у вигляді окремих плям на ребрах та кутах кристалів.
Найкращі результати флотації досягаються при застосуванні суміші насичених та ненасичених амінів, що містять від 16 до 18 атомів вуглецю.
ВНИИГ вперше застосував як збирач катіонний колектор - солянокислий октодециламін (C18H37NH2HCl), що дало можливість переробляти подрібнену руду, що проходить (до 99%) через сито 24 меш (0.75 мм). Очевидно, що при більшгрубому помелі збільшується продуктивність обладнання на стадії подрібнення. Це значно здешевлює одну з найдорожчих операцій – подрібнення. Крім того, грубіший помел зменшує час флотації і дає можливість отримати більш якісний концентрат.
Наявність у сильвінітовій руді домішок глини викликала необхідність спеціальної флотації глин. Реаген октодециламін є одночасно колектором та спінювачем. Адсорбуючись на "примазках" хлористого калію, він флотує глинисту частинку, утворюючи стійку піну. Це ускладнює флотацію великих частинок сільвініту та транспортування цінного продукту та збільшує витрату реагенту. Зазначені причини спричинили необхідність флотаційного видалення глин зі складу пульпи. Для укрупнення глинистих часток застосовують крохмаль.
При застосуванні спінювача ФР-2 (продукт окислення уайт-спіриту) утворюється велика кількість бульбашок повітря, які виносять пластівці глини на поверхню пульпи.
Флотація калійних солей проводиться у насичених розчинах цих солей, оскільки у воді калійні солі розчиняються. Концентрат, отриманий в результаті флотації, володіє кращими фізичними властивостями, ніж концентрат, що утворився шляхом охолодження і кристалізації насичених розчинів.
Флотаційний концентрат не злежується, проте сушіння його необхідне з економічних причин.
На дослідній флотаційній фабриці в 1959 були отримані такі показники:
Зміст KCl у концентраті, % ……………… 92.8
Зміст KCl у хвостах, % ……………………. 2.5 – 2.7
Витрата на 1m 95% концентрату:
сильвініта в перекладі на