Файл: Глембоцкий В.А. Флотация учебник.pdf

Вуд, 1914 г.). Сущность пленочной флотации состояла в том, что руда, мелко измельченная сухим способом, насыпалась тонким слоем с небольшой высоты на поверхность воды. При этом сульфиды (или другие плохо смачиваемые водой минералы) удерживаются силами поверхностного натяжения на поверхности воды, образуя хрупкую пленку, тогда как минералы пустой породы, будучи гидрофильными, смачиваются водой, тонут и опускаются на дно аппарата.

Пленочная флотация возникла и развивалась в результате стре­ мления избежать затрат на обогащение, связанных с генерацией газовых пузырьков и необходимостью использовать масло (или дру­ гие реагенты). Известны случаи производственного применения пленочной флотации для извлечения, например, цинковой обманки из руд. Низкая производительность аппаратуры, неизбежная при пленочной флотации, и неустойчивость процесса явились причинами отказа от этого метода флотации, тем более, что применение масел и других реагентов, а также газовых пузырьков в качестве подъем­

спективность и жизненность методов масляной и пенной флотации.

Пленочная флотация, особенно как побочное явление на совре­ менных обогатительных фабриках или даже как самостоятельная технологическая операция (например, при доводке алмазных кон­ центратов), представляет еще некоторый практический интерес. Во всяком случае стало уже давно совершенно очевидным, что даже с использованием новых технических приемов и аппаратов пленочная флотация, по-видимому, не будет иметь сколько-нибудь серьезного и тем более самостоятельного практического значения.

Вернемся, однако, к дальнейшему развитию масляной флотации,

Заслуживает упоминания патент, выданный в 1885 г. американке Эверсон, которая, по-видимому, для сокращения расхода масла предложила применять серную кислоту. Способ Эверсон не нашел практического использования, но сыграл свою роль, обратив внима­ ние последующих исследователей на важность применения кислоты для улучшения процесса флотации (хотя, как это будет видно дальше, роль кислоты в дальнейших работах была совсем иной).

В 1901—1902 гг. сначала Поттером (США), затем Фроментом (Италия) был запатентован способ обогащения, основанный на использовании загружаемых в пульпу минеральной кислоты и не­ больших количеств масла. В результате взаимодействия кислоты с карбонатными минералами руды выделялись пузырьки углекис­ лого газа, прилипающие к частицам омасленных сульфидов и спо­ собствующие их всплыванию.

Если в руде отсутствовали карбонаты, их добавляли. Использо­ вание пузырьков совместно с маслами позволяло значительно сокра­ тить их расход при флотации.

8

Этот способ был с успехом и в больших масштабах использован при обогащении цинксодержащих отвалов, которые наряду с цин­ ковой обманкой содержали достаточное количество карбонатов (месторождение «Брокен-Хилл», Австралия, 1901 г.). Сухой исход­ ный материал, содержащий 20% цинка в виде сульфида и карбоната, загружался в чаны с разбавленным раствором серной кислоты. Выделяющиеся при этом пузырьки углекислого газа способствовали переходу цинковой обманки на поверхность пульпы. Этот способ

весьма эффективным: в течение ряда лет было получено 6 млн. т цинкового концентрата, содержащего 42% цинка.

Идя по тому же пути использования газовых пузырьков при флотации, но, по-видимому, стремясь избавиться от необходимости применять в этих целях кислоту, Эльмор в 1904 г. предложил метод так называемой вакуум-флотации. Процесс осуществлялся с помощью масла, но газовые пузырьки получались путем выделения воздуха из водного раствора благодаря пониженному давлению над слоем жидкости *. Установки для осуществления процесса Элмора полу­ чили некоторое практическое применение на нескольких обогати­ тельных фабриках, но они не отличались достаточно высокой произ­ водительностью и были весьма громоздкими. Поэтому они не могли получить широкого распространения в промышленности, несмотря па довольно благоприятные технологические показатели и, в ча­ стности, несмотря на невысокий расход масла. Несомненное значение работ Эльмора состояло, однако, во-первых, в том, что он подтвердил важность практического использования газовых пузырьков при флотации и возможность при этом обойтись без применения кислоты для их получения, применяя вместо углекислого газа (или пузырьков водяного пара — как в патенте братьев Бессель) пузырьки воздуха. Во-вторых, несмотря на явные преимущества использования для флотации воздуха, засасываемого или нагнетаемого в пульпу из атмосферы, Эльмор показал возможность флотации пузырьками воздуха, выделяющимися из раствора. Впоследствии уже на новой теоретической основе была доказана эффективность использования этого принципа в современных конструкциях некоторых флотацион­ ных машин.

В 1903 г. была основана английская фирма «Минерале Сепарейшен» и в 1905 г. возник так называемый «базисный патент» (англий­ ский патент № 7803), благодаря обладанию которым фирма на дли­ тельное время завоевала монопольное положение в области флотации. Значительная концентрация научных сил в одной компании и стре­ мление запатентовать в интересах этой компании все новое

вобласти флотации (что характерно и для других отраслей капитали-

Всоответствии с известным законом Генри.

9

стической техники) не способствовали прогрессу флотации. Прин­

том, Салманом и Пиккардом (США) в 1906—1907 гг. Сущность этого процесса состояла в создании аппарата, отличающегося весьма энергичным перемешиванием пульпы с засасыванием в нее воздуха и диспергированием последнего на мелкие пузырьки. При этом эффективная флотация стала возможной уже при весьма незначи­ тельном (по сравнению с ранее предложенными методами) расходе масла, составляющем 0 , 1 % веса руды.

Этот процесс (в сочетании с предложенными позже эффективными флотационными реагентами) положил начало современному методу флотации ( п е н н а я ^ л_о..тхц-и я), в короткое время полностью вытеснившей масляную флотацию.

Дальнейшие успехи были связаны с усовершенствованием флота­ ционной аппаратуры и особенно — с введением принципиально новых и синтетических, водорастворимых флотационных реагентов.

В1909 г. Гринвей и Хиггинс (США) предложили применять относительно растворимые реагенты — пенообразователи, среди ко­ торых важную роль в пеннофлотационном процессе сыграло сосновое масло, применяющееся и в настоящее время.

В1913 г. Брэдфордом (Астралия) было установлено активиру­

ющее действие медного купороса на флотацию цинковой обманки, а в 1921—1922 гг. депрессирующее действие цианистых солей на флотацию цинковой обманки и пирита (Шеридан и Гризволд, США). Этими открытиями было положено начало осуществлению селектив­ ной флотации на примере свинцово-цинковых руд.

Другим важным событием в истории флотации (особенно суль­ фидных руд) явилось введение в качестве реагентов-гидрофобизато- ров (собирателей) вместо нерастворимых в воде масел неопределен­ ного и нестабильного состава синтетических, химически инди­ видуализированных водорастворимых и весьма избирательных ксантогенатов (Перкинс в 1921 г. и особенно Келлер в 1925 г., США), которые и в настоящее время являются важнейшими реагентами для сульфидной флотации. Несколько позже (1926 г.) были запатен­ тованы другие весьма важные реагенты-собиратели для сульфидов — дитиофосфаты (аэрофлоты) (американский патент Витворта}.

Большое практическое значение для развития селективной фло­ тации сульфидных руд имели запатентованные методы, основанные на применении двухромовокислых солей для подавления флотации свинцового блеска (Лоури и Гринвэй, США, 1912 г.); использование сернистого газа для депрессии сфалерита (Брэдфорд, США, 1913 г.); применение сернистокислых солей для депрессии сфалерита (Палланч, США, 1924 г.); использование сернистых солей для депрессии сфалерита (Гелльстранд, 1923 г.).

В 1935 г. началось применение катионных реагентов-собирателей. Важным достижением того времени был переход от флотации в кислой среде к флотации в щелочной среде, что привело к удешевле-

10

ваийи и гистерезисе смачивания, а также Л. П. Гурвича, разработав­ шего в начале X X в. понятия о гидрофильности и гидрофобности.

Существенное влияние на формирование современной теории

закономерностей взаимодействия реагентов и газов с минералами при флотации, выполненными И. Н. Плаксиным и другими совет­ скими исследователями. На основе оригинальных научных исследо­ ваний многих советских обогатителей созданы новые реагенты, аппа­ раты и методы интенсификации флотационного процесса, нашедшие практическое применение.

Ведущая роль советской науки в области флотации получила широкое международное признание, что, в частности, нашло свое отражение в публикации за рубежом (США, Англия и др.) многих трудов наших ученых.

Г л а в а I I

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МИНЕРАЛОВ С ВОДОЙ

ИРАСТВОРЕННЫМИ В НЕЙ ВЕЩЕСТВАМИ

§1. Общие положения

Действие воды на минералы при флотации многообразно и имеет исключительно важное значение, определяемое тем, что современная флотация всегда осуществляется в водной среде, при постоянном контакте минеральных частиц с водой.

Взаимодействие с водой приводит к гидратации поверхности минерала, в результате которой он покрывается гидратной оболоч­ кой. Толщина этой оболочки и ее структура зависят от физикохимических свойств минеральной поверхности, проявляющихся в ее смачиваемости. Гидратируемость поверхности минерала влияет на прилипание к нему воздушных пузырьков и чем она значительнее, тем в меньшей степени возможно прилипание (а следовательно, и флотация).

Действие воды на минералы вызывает их частичное растворение. Продукты растворения одних минералов могут воздействовать на поверхностные слои других минералов, а также могут взаимодей­ ствовать с применяющимися при флотации реагентами и друг с дру­ гом. Все это так или иначе будет влиять на ход и результаты флота­ ционного процесса.

13