Флотатор — устройство для разделения полезных ископаемых¶
Флотатор — аппарат (машинный сосуд), в котором осуществляется флотационное обогащение полезных ископаемых: измельчённая руда в виде пульпы вспенивается и минеральные частицы отделяются от пустой породы. Флотатор является основным рабочим органом флотационной машины и определяет её производительность и качество обогащения.
¶Принцип работы
Флотация основана на различии смачиваемости минералов водой. Гидрофобные (несмачиваемые) частицы полезного минерала прикрепляются к пузырькам воздуха и всплывают на поверхность в виде пенной (флотоконцентрата), тогда как гидрофильные частицы пустой породы остаются в массе пульпы и удаляются как хвосты. Для усиления гидрофобности полезного компонента в пульпу вводят флотационные реагенты: собиратели (например, ксантогенаты, мылонафт), пенообразователи (тёрпентин, крезол, сосновое масло) и регуляторы среды.
В флотаторе одновременно протекают три процесса: диспергирование воздуха (образование пузырьков), столкновение и прикрепление пузырьков к частицам минерала, а также выношение флотируемого продукта в пену.
¶Конструкция и устройство
Флотаторы различаются по типу механизма диспергирования воздуха и перемешивания пульпы:
- Механические флотаторы — наиболее распространённый тип. Вращающийся рабочий орган (ротор) засасывает воздух и распыляет его в пульпе, одновременно её перемешивая. Пена снимается с поверхности лопастным или скребковым снимателем.
- Пневматические флотаторы — воздух подаётся под давлением через флотофоры (пористые элементы или сопла), без механического перемешивания. К ним относятся колонные флотоаппараты, в которых пульпа движется снизу вверх против потока пузырьков.
- Вакуум-флотаторы — пена образуется при понижении давления, что вызывает растворённый в пульпе газ.
По числу ступеней различают однокамерные и многокамерные флотаторы; по способу подачи пульпы — проточные и циркуляционные.
¶Основные параметры
| Параметр | Характерные значения |
|---|---|
| Объём камер | от 0,1 м³ (лабораторные) до 100 м³ и более (промышленные) |
| Степень измельчения руды | 0,07–0,3 мм |
| Содержание твёрдого в пульпе | 20–40 % |
| Время флотации | от 1–2 мин (колонны) до 15–30 мин (механические) |
| Скорость всплытия пузырьков | 0,5–1,5 см/с |
¶Применение
Флотаторы применяются на обогатительных фабриках при переработке медных, полиметаллических (свинец-цинковых), никелевых, молибденовых, золотосодержащих, фосфоритовых, графитовых и других руд. В России крупнейшие производители флотационного оборудования — «Уралмаш» (Екатеринбург), «Тяжмаш» (Сатка) и «Метростроймаш».
В России флотационная технология получила широкое развитие в XX веке. В 1930-е годы на Урале и в Сибири были построены первые крупные обогатительные фабрики с флотационными машинами. Основные исследования в области флотации проводились в Институте химии и химической технологии СО РАН, Институте горного дела РАН и на кафедрах ведущих горных вузов (МГГУ, СГГА, НТУ «ХПИ»).
¶Разновидности по назначению
- Грубая флотация — предварительное извлечение крупных частиц (0,2–0,5 мм).
- Тонкая флотация — основная стадия обогащения частиц 0,05–0,2 мм.
- Селективная флотация — последовательное разделение нескольких полезных компонентов (например, свинца и цинка).
- Флотация шламов — обработка мельчайших частиц (<0,05 мм), часто в колонных аппаратах.
¶Лабораторные флотаторы
Для определения флотационных свойств руды и подбора режимов обогащения используются лабораторные флотомашины объёмом 0,5–8 л. Наиболее известны отечественные модели ФЛ-1, ФЛ-2 (типа «Денвер»), ФМ-1. Лабораторный флотатор позволяет варьировать количество реагентов, время флотации, плотность пульпы и скорость вращения ротора, что необходимо при подготовке технологии обогащения нового месторождения.
¶Оценка эффективности
Работа флотатора оценивается по показателям: выход флотоконцентрата, извлечение полезного компонента в концентрат (обычно 85–98 %), обогащение (во сколько раз повышено содержание минерала относительно исходной руды), степень чистоты хвостов. На эти показатели влияют размер частиц, доза реагентов, температура, pH среды, плотность пульпы и конструктивные особенности аппарата.
Источники: «Обогащение руд» (под ред. Б. В. Дерябина), «Флотационные машины» (В. А. Клебанов), ГОСТ 21389-75 «Машины флотационные. Общие технические условия», справочник «Обогащение полезных ископаемых» (под ред. В. И. Карманова).