книги / Металлургия цветных металлов
..pdfСвоим полярным концом ион ксантогената закрепляется на сульфидах, а неполярная часть его молекулы обраще на в жидкую фазу.
Неполярные вещества гидрофобны: они охотнее кон тактируют с воздухом, чем с водой. При встрече частицы минерала, покрытой собирателем, с пузырьком воздуха частица прилипает к пузырьку и выносится им на поверх ность пульпы.
Ксантогенаты с различной длиной углеводородной це пи— этиловый, бутиловый, амиловый и другие, а также дитиофосфаты и другие собиратели позволяют при фло тации извлекать в пену сульфиды и оставлять в пульпе окислы, силикаты, карбонаты и другие минералы пустой породы.
Для флотации достаточно тончайшей пленки собира теля на частице сульфида, поэтому расход флотационно го реагента невелик, обычно лишь сотни граммов на тон ну руды.
Экономному расходованию флотационных реагентов способствует поверхностная активность большинства из них. Эти вещества способны сорбироваться на границе раздела твердой и жидкой фаз, поэтому концентрация их здесь значительно выше, чем в объеме пульпы.
Ксантогенаты реагируют со всеми тяжелыми метал лами и действие их на разные сульфидные минералы почти одинаково. Поэтому для разделения сходных ми нералов, например сульфидов разных металлов, флотируемость одного из них подавляют действием реагентовдепрессоров.
Депрессоры — обычно растворимые неорганические соединения, способные препятствовать закреплению со бирателей на некоторых минералах. Например, для по давления флотируемости пирита применяют известь или соду. Другими депрессорами можно подавить флотируемость сфалерита, сохранив флотируемое™ сульфидов меди и галенита.
Чтобы возвратить ранее подавленную флотируемое™ минералу или содействовать более прочному закрепле нию собирателя, применяют активаторы. Это также в большинстве неорганические соединения. Например, флотируемое™ сфалерита, подавленную добавленным в пульпу цианистым натрием и сульфатом цинка, можно активировать медным купоросом.
Реагенты-пенообразователи (вспениватели) приме няются для образования прочной пены, способной удер жать в себе саботированные минералы. Пенообразовате лями служат некоторые масла, мыла и смолы, в частно сти сосновое масло и креозот. Пенообразователи, по добно собирателям, поверхностно активны; они сорби руются на границе раздела воды и воздуха — на поверх ности пузырьков и делают их прочными.
Действие флотационных реагентов зависит от актив ности водородных ионов в пульпе, т. е. от ее кислот ности или щелочности. Активность водородных ионов регулируют, добавляя в пульпу реагенты среды — кис лоты или щелочи: серную кислоту, известь, соду, едкий натр.
Можно привести следующие ориентировочные данные о расходе разных флотационных реагентов, г/т руды:
Собиратели |
100—750 |
Вспениватели |
50—300 |
Депрессоры |
и ак |
тиваторы |
До 1300 |
Реагенты обычно подают в пульпу до флотации и раз мешивают их механическими мешалками в особых кон тактных чанах. Иногда реагенты подают во флотацион ные машины.
Флотационные машины и схемы флотации
Работа флотационной машины состоит в энергичном перемешивании пульпы с пузырьками воздуха. Однако вместе с тем в машине должны быть созданы необходи мые условия для спокойного всплывания пузырьков, на груженных частицами минералов, и удаления с поверх ности пульпы минерализованной пены.
При современных масштабах производства флотаци онные машины работают непрерывно. По способам пере мешивания пульпы с воздухом и подачи воздуха они под разделяются на механические, пневматические и комби нированные. Мы здесь рассмотрим только одну, наиболее ходовую машину механического типа (рис. 18).
Механические флотационные машины имеют ванну из листовой стали, разделенную поперечными перегородка ми на ряд камер. Пульпа подается через коробку 1 по трубе 2 в первую камеру машины, где попадает на быст-
ро вращающуюся |
мешалку — импеллер 3, закрытую |
сверху диском 4. |
Мешалка представляет собой колесо |
с лопатками из твердой стали, вращающееся со скоро стью 275—600 об/мин и засасывающее при этом воздух из трубы 5 через отверстие 6. Пульпа, перемешанная с мелкими пузырьками воздуха, поднимается в зону спо койного отстаивания, находящуюся выше решетки 8. Из первой камеры пульпа поступает в промежуточную ко робку через порог 9 и последовательно проходит все ка меры машины. Из последней камеры непрерывно выпу скается пульпа хвостов.
Всплывающий в камерах пенный продукт сбрасыва ется лопатками пеногона 7 в желоб. При необходимости повторной флотации (перечистки) пенного продукта его направляют в желоб 10, откуда он возвращается в выде ленные для этой цели камеры машины по трубам И-
Иногда продукты первой флотации доизмельчают, чтобы дополнительно разрушить сростки минералов и достигнуть лучшего их разделения.
Обезвоживание продуктов обогащения
Концентраты и хвосты получаются в виде пульп с раз ным отношением ж : т — не менее 4—5 единиц. а то и еще более разбавленные.
Обезвоживание проводят последовательно тремя спо собами: сгущением (отстаиванием), фильтроваНием и сушкой. Сгущение — наиболее дешевый способ, но °но может понизить содержание жидкого в пульпе только до 40—50%. После фильтрования во влажном остатке (ке_ ке) иногда остается всего 10% влаги. Влажность кека зависит от свойств твердых частиц и их размеровНаи более полное обезвоживание достигается сушкой, однако сушка — самый дорогой способ обезвоживания, fpe6 yioщий затрат топлива.
Для сгущения пульпу отстаивают в чанах-сгус,Гителях (рис. 19). Осветленную жидкость называют верхнем сли‘ вом (сокращенно ВС), а осадок — сгущенным РР°ДУК' том или нижним сливом (НС). -
Крупные частицы твердого оседают из пульпп1 быст рее мелких. Для ускорения оседания тонких части1* иног да применяют укрупняющие добавки — флокуля^оР*31 и коагуляторы: например известь, клей, синтетически® °Р‘
гапические вещества. Мелкие частицы укрупняются при этом в результате взаимного сцепления.
Сгустители —это цилиндрические чаны из дерева или железобетона диаметром до 1 0 0 м> имеющие в центре пи тательную воронку, в которую непрерывно подается ис-
Рис. 19. Сгустители:
а — с центральным валом; б — с краевым приводом; 1 — загрузочная воронка; 2 — сливной желоб для ВС; 3 — воронка для НС1; 4 — фер
ма; 5 — гребки; 6 — колонка; |
7 — ферма, несущая гребки; 8 — те |
лежка, |
ведущая ферму |
ходная пульпа, заполняющая чан до уровня желоба, проходящего по краю чана. В желоб непрерывно стекает осветленный верхний слив.
Твердые частицы оседают на коническое днище сгу стителя. В центре днища находится воронка с патруб ком, на фланцах которого установлены задвижки и гра дуированные насадки. Далее НС по трубам поступает в промежуточный чан, откуда насосом подается по на значению. Для передвижения осевшего материала от
краев к центру днища служит устройство, состоящее из вала с крестовиной, на которой косо посажены лопатко образные гребки. Вращение вала со скоростью одного оборота в 2 — 8 мин не препятствует отстаиванию, а греб ки перемещают при этом осевший материал к централь ному отверстию днища — к месту его непрерывной раз грузки. В больших сгустителях диаметром более 15—18 м центральный вал часто заменяют неподвижной колонной, а крестовину — фермой. Ферма передвигается вокруг колонны на каретке, катящейся по краю сгустителя.
Производительность сгустителей измеряется пло щадью днища, необходимой для перевода в нижний слив 1 ттвердого в сутки [м2/ (т • сутки)]. Величина этого по казателя изменяется в широких пределах в зависимости от свойств пульпы. Например, при сгущении пульпы
флотационного |
концентрата от 1 0 до 60% |
твердого |
в нижнем |
сливе производительность |
составляет |
1,2—1,7 м2/ (т • сутки).
Фильтрование пульп основано на продавливании жидкости через пористую перегородку, не пропускаю щую твердых частиц. Фильтрующими материалами слу жат хлопчатобумажные и шерстяные ткани, а также тка ни из стеклянного и синтетического волокна.
Скорость фильтрования и связанная с ней производи тельность фильтра зависят от разности давлений и по тери напора в порах осадка и ткани. С увеличением тол щины слоя осадка фильтрование замедляется, замедля ется оно также и при засорении пор частицами осадка.
Промышленные фильтры подразделяются на вакуумфильтры, в которых разность давлений создается за счет вакуума в приемнике фильтрата, и фильтр-прессы, рабо тающие под внешним давлением на пульпу. В этой главе описаны только наиболее употребительные вакуумфильтры.
Барабанный вакуум-фильтр (рис. 20) представляет собой горизонтально установленный на цапфах полый барабан из штампованной сетки, покрытой фильтро вальной тканью. Ткань удерживается спиралью из про волоки. Внутри барабан разделен на несколько сектор ных камер, соединенных трубами с распределительным золотником, поочередно подключающим камеры при вращении барабана то к вакуумной линии, то к линии подачи сжатого воздуха.
ленная под углом 1— 2 град, к горизонту. Двумя гладки ми бандажами труба опирается на ролики, обоймы кото рых закреплены на фундаменте. Зубчатый обод трубы приводится в зацепление с ведущей шестерней редуктор ного привода от электромотора, труба вращается со ско ростью 3— 8 об/мин. Внутри трубы укреплены радиаль ные или иные полки, чтобы материал пересыпался при ее вращении. Сырой материал непрерывно загружается ме ханизированным питателем в приподнятый конец трубы и от вращения ее постепенно перемещается, пересыпаясь по полкам, к противоположному ее концу. Навстречу ма териалу движутся горячие газы, образующиеся при сжи гании топлива (принцип противотока). Следовательно, остатки влаги удаляются под действием наиболее горя чих и сухих газов.
Вопросы для самопроверки
1. Назовите металлы:
а) наиболее электропроводные; б) применяемые для изготовления аккумуляторов;
в) входящие в антифрикционные сплавы; г) входящие в состав бронз, латуней и типографских
сплавов.
2 . Какие элементы сопутствуют в рудах меди, нике лю, свинцу, цинку?
Cd, Со, Pt, Bi, Au, Ag, S, Si, Fe.
3.Какие способы преимущественно применяются для обогащения руд тяжелых металлов?
Гравитация, магнитная сепарация, флотация, обога щение в тяжелых средах.
4.Какие вещества служат при флотации собирателя ми, вспенивателями, депрессорами, активаторами, ре агентами среды?
Серная кислота, сосновое масло, ксантогенаты, ще лочь креозот, известь.