Флотация — метод обогащения полезных ископаемых¶
Флотация — метод обогащения полезных ископаемых, основанный на различии смачиваемости минералов: частицы, обладающие гидрофобными свойствами, прикрепляются к пузырькам воздуха, вводимым в пульпу, и всплывают в виде пены, тогда как гидрофильные частицы остаются в водной взвеси. Метод применяется преимущественно для обогащения сульфидных, оксидных и редкометаллических руд, а также для очистки сточных вод. В России флотационные фабрики являются основным способом переработки медных, молибденовых, золотосодержащих и полиметаллических руд.
¶Принцип действия
Флотация основана на избирательной адсорбции флотационных реагентов на поверхности минеральных частиц. Гидрофобные (не смачиваемые водой) частицы при контакте с пузырьками воздуха прикрепляются к ним и поднимаются на поверхность, образуя минерализованную пену, которая снимается с поверхности пульпы. Гидрофильные (смачиваемые водой) частицы остаются в объёме пульпы и удаляются с хвостами.
Для усиления гидрофобности целевых минералов вводят флотационные реагенты: собиратели (ксантогенаты, тиокарбаматы, амины), пенообразователи (сосновое масло, крезол, метиловый спирт), регуляторы (известь, цианиды, сульфид натрия) и регуляторы среды. Каждый реагент выполняет определённую функцию: собиратель адсорбируется на поверхности минерала и делает его гидрофобным, пенообразователь стабилизирует пену, регуляторы изменяют pH среды и подавляют флотацию нежелательных минералов.
¶Классификация методов
По характеру среды флотацию подразделяют на несколько типов:
| Тип | Среда | Особенности |
|---|---|---|
| Пенная флотация | Водная пульпа | Наиболее распространённый метод |
| Флотация в масле | Органические жидкости | Применяется для мелких и ультрамелких частиц |
| Флотация в твёрдой фазе | Твёрдые носители | Используется для тонких шламов |
| Электрофлотация | Водная пульпа с электролизом | Пузырьки генерируются электролитически |
| Флотация в кипящем слое | Водная пульпа | Интенсифицирует контакт частиц с пузырьками |
По назначению различают прямую флотацию (целевой минерал переводится в пену), обратную флотацию (в пену переводится пустая порода) и комбинированную (сочетание прямой и обратной).
¶Флотационные машины
Флотационные машины — оборудование, в котором непосредственно происходит процесс флотации. Классические механические флотационные машины состоят из резервуара, механического мешалки, воздуховода и устройства для съёма пены. Мешалка диспергирует воздух на мелкие пузырьки и обеспечивает перемешивание пульпы.
В России и на постсоветском пространстве широкое распространение получили флотационные машины марок «ФМ», «МФУ», «ФЛ», а также пневмомеханические устройства ПМФ и пневматические ПФМ. Зарубежные аналоги включают флотационные машины «Outokumpu» (Финляндия), «Wemco» и «Denver» (США). Современные машины отличаются увеличенным объёмом камер (до 300–600 м³), использованием вакуумных и эжекторных систем подачи воздуха и автоматизацией управления.
¶Технологическая схема
Типичная флотационная фабрика включает следующие стадии:
- Дробление и измельчение руды до размера, обеспечивающего выделение (раскрытие) полезного минерала.
- Грохочение и классификация для разделения материала по крупности.
- Флотация в несколько стадий: грубая (предварительная), чистовая (очистка) и повторная (рефлотация хвостов).
- Обезвоживание концентрата и хвостов в толстослойных осадителях, вакуум-фильтрах или фильтр-прессах.
- Обезвоживание и утилизация хвостов в хвостохранилищах.
Концентрат, получаемый флотацией, обычно содержит 20–60 % целевого компонента и подлежит дальнейшей металлургической переработке.
¶Области применения
Флотация применяется для обогащения руд цветных, благородных и редких металлов, а также неметаллических полезных ископаемых. Наиболее широко метод используется при переработке медных, молибденовых, свинцово-цинковых, никелевых, золотосодержащих и оловянных руд. В России крупнейшие флотационные фабрики работают на предприятиях Норильского никеля, «Норникель», «Русской меди», «Уралкалия» и других горнодобывающих компаниях.
Помимо горнодобывающей отрасли, флотация применяется в очистке промышленных сточных вод (удаление взвешенных частиц, нефтепродуктов, тяжёлых металлов), в переработке вторичных ресурсов (извлечение цветных металлов из лома и шлаков), в бумажной промышленности (отделение волокон от минеральных примесей) и в химической промышленности.
¶История
Идея использования пузырьков воздуха для разделения минералов была высказана в XIX веке, однако первые промышленные установки появились в начале XX века. В 1905 году в США и Канаде были построены первые флотационные фабрики для обогащения сульфидных руд. В России метод получил развитие в 1920–1930-х годах, когда были созданы первые отечественные флотационные машины и разработаны рецептуры реагентов. В 1930-е годы флотация стала основным способом обогащения медных и полиметаллических руд на Урале и в Сибири. В дальнейшем советская школа обогащения полезных ископаемых (В. А. Мокроусов, А. Н. Плесков, Б. В. Дерябин и другие) внесла значительный вклад в развитие теории и практики флотации.
¶Литература
- Мокроусов В. А. Флотация. — М.: Недра, 1985.
- Плесков А. Н. Флотационные машины. — М.: Недра, 1977.
- Дерябин Б. В. Флотация руд цветных металлов. — М.: Недра, 1990.