Файл: Глембоцкий В.А. Флотация учебник.pdf

В практике чаще всего замедление флотации уменьшением аэрации пульпы повышает избирательность флотации. К этому же приводит порционная (частями) подача собирателя, применение избирательно действующих регуляторов.

Г л а в а I I I

ФЛОТАЦИОННЫЕ ПЕНЫ

§1 • Свойства пен и их значение при флотации

Флотационная пена должна обладать следующими свойствами 1 : удерживать всплывшие с пузырьками частицы флотируемых минералов. Опытами установлено, что значительная часть флотиро­ ванного материала (около половины) выпадает из пены обратно в пульпу, в результате чего резко замедляется флотация и сни­

жается извлечение [130].

В пене должно происходить дополнительное обогащение концен­ трата вследствие избирательного выпадения частиц пустой породы

чае будут затруднения при сгущении и фильтрации пенных продук­ тов. Эффективность перечистных флотации заметно снижается при неполном разрушении поступающей в эти операции пены.

Лучшее использование пены и регулирование ее свойств при флотации осуществляются совместным изменением физических и физико-химических условий.

К физическим факторам, определяющим технологические свой­ ства пены, относятся толщина пенного слоя, скорость и способ уда­ ления пены из флотационной камеры, количество и дисперсность пузырьков и минеральных частиц, поступающих из пульпы в пену, и, наконец, интенсивность движения пульпы в подпенном слое.

К физико-химическим факторам относятся изменения реагентного режима, влияющие на устойчивость жидких прослоек, разделя­ ющих пузырьки, и на прочность прилипания к ним минеральных частиц.

Все эти факторы должны быть тщательно подобраны с обязатель­ ным учетом их взаимосвязи.

§ 2. Строение флотационных пен

Флотационные, пены состоят из пузырьков воздуха, разграничен­ ных прослойками воды. К поверхности пузырьков прилипают одной или несколькими гранями минеральные частицы, находящиеся в этих

1 В Советском Союзе основные исследования строения и свойств пен прове­ дены П. А. Ребиндером [191, 194, 195] и Г. О. Ерчиковским [78].

204

прослойках. Некоторые частицы (пустая порода, мельчайшие шламо­ вые частицы) находятся в водных прослойках.

При флотации получаются пены различного строения. По этому признаку флотационные пены делятся на три основных типа: пленоч- но-структурные, агрегатные и пленочные (рис. 63).

Пленочно-структурные пены встречаются при флотации наиболее часто и главным образом при обогащении частиц обычной флотацион­ ной крупности. Строение этих пен отличается следующими особен­ ностями:

Рис. 63. Строение пенного слоя:

а — пленочно-структурная пена; б — агрегатная пена; в — пленочная пена

крупность пузырьков воздуха в верхних слоях пены больше, чем

внижних;

толщина прослоек воды, разделяющих пузырьки воздуха в пене, уменьшается по мере приближения к поверхности пены;

в нижних слоях. Устойчивость этих пен изменяется в широких пределах, подвижность их весьма значительна.

Агрегатные пены состоят из относительно крупных частиц, устой­ чиво скрепленных множеством пузырьков воздуха. Размеры послед­ них — меньшие, чем у пленочно-структурных пен, хотя и наблю­ дается аналогичное распределение пузырьков разных размеров по высоте. Пены содержат относительно небольшое количество воды и

205

являются достаточно устойчивыми, но при падении в желоб легко разрушаются с характерным шелестом.

Пленочные пены очень схожи с агрегатными, но имеют неболь­ шую толщину, равную размерам всего нескольких частиц. Мине­ ральные частицы, составляющие пленочные пены, очень крупные, небольшой плотности и обычно сильногидрофобные.

Некоторое представление о строении и технологических свой­ ствах пены можно получить, наблюдая ее поверхность. Хорошая пена обычно состоит из достаточно мелких, минерализованных пу­ зырьков воздуха, разрушающихся на поверхности пены без образо­ вания больших (^>5 см) пузырей с вязкой оболочкой. Такая пена должна отличаться большой подвижностью и не обладать чрезмер­ ной вязкостью. Если при флотации образуется сухая пена, состоя­ щая из чрезмерно минерализованных мелких пузырьков, то эти пузырьки становятся очень устойчивыми. Дополнительное обогаще­ ние концентрата в такой пене происходит плохо.

Иногда наблюдается появление над поверхностью пены брызг, что свидетельствует о чрезмерной хрупкости (неустойчивости) пены чаще всего вследствие избыточной концентрации пенообразователей. Такая пена обычно мало нагружена и свидетельствует о неудовлет­ ворительно подобранном реагентном режиме.

Своеобразным признаком, характеризующим хорошую флотацию, является появление на поверхности пены пузырьков размером 1 — 3 см, частично покрытых пленкой минеральных частиц, так что на верхушках пузырьков остаются свободные участки.

По внешнему виду пены (ее строению, минерализации, цвету) можно довольно правильно судить о степени отрегулированности флотационного процесса. Поэтому при регулировке процесса необ­ ходимо запомнить, какой пене соответствует получение лучших

Устойчивость флотационных пен определяет их основные техно­ логические свойства. В процессе отстаивания пена обычно частично разрушается, теряя при этом значительную долю минеральных

чем извлечение. Это показывает, что в первую очередь из пены выпа­ дают частицы пустой породы.

Элементарным актом разрушения пены является слияние соста­ вляющих пену пузырьков друг с другом. Такое слияние происходит после значительного утончения прослоек воды, разделяющих пузырьки, при отсутствии у них достаточной устойчивости.

206

Т а б л и ц а 16

Иаменение минерализации пены при отстаивании

ния. Этому процессу (синерезису) способствует давление в пене, возникающее вследствие непрерывного поступления в нее снизу массы пузырьков, а также дав­ ление вышележащих слоев пены.

Вследствие стекания воды прежде всего утончаются водные прослойки верхних слоев пены. В нижних же слоях прослойки значительное время «подпитываются» стекающей сверху водой и утончаются значительно позже. Поэтому, как правило, разруше­ ние пены начинается с ее верх­ них слоев.

2. Вода прослоек испаряется. Особенно заметное количество воды испаряется с поверхности пены в окружающую ее атмосферу. Внутри пузырьков пены быстро создается насыщение паром воды, и дальнейшее испарение внутри пузырьков прекращается.

3. После известного утончения прослоек пены значительную роль начинает играть всасывание жид­ кости в треугольники Гиббса

(рис. 64), возникающие вследствие различной кривизны отдельных участков пузырьков пены. Капиллярное давление Р, «оттягивающее» пленку внутрь пузырька, определяется уравнением

г) 2сгж_г

т. е. обратно пропорционально радиусу кривизны поверхности пузырька г. Поэтому давление в участках прослоек воды, ограни­ ченных менее изогнутыми поверхностями, меньше, чем в участках

207

с большей кривизной ограничивающих поверхностей: Рг > Р 2 . В результате в прослойках пены возникают токи воды в направле­ нии к утолщенным участкам и происходит всасывание в них воды.

4. Во флотационных машинах на пену оказывают также механи­ ческое воздействие потоки пульпы и пеносниматели. Бурление пуль­ пы под пеной и волнообразные колебания пульпы вызывают взаимо­ перемещение пузырьков пены, способствуя стенанию воды и дефор­ мации прослоек в пене. Такое же влияние оказывает горизонтальное перемещение пены, особенно гребками, на далекое расстояние. Следовательно, имеется много факторов, способствующих снижению устойчивости флотационной пены, ее разрушению.

Важные факторы, повышающие устойчивость пены:

молекулы реагентов-пенообразователей, адсорбируясь на поверх­ ности пузырьков (рис. 65, а), повышают устойчивость последних; при трехфазной пене к поверхности пузырьков прилипают час­ тицы флотируемых минералов. Эти частицы механически препятст­ вуют сближению пузырьков и чрезмерному утончению разделяющих их водных прослоек (рис. 65, б). Опыты подтверждают, что мине­ ральные частицы, достаточно прочно удерживающиеся в пене, очень

сильно повышают ее устойчивость.

Стабилизирующее влияние сфлотированных частиц тем сильнее,

цами, а также частицами плоской формы, поскольку такие частицы полнее покрывают поверхность пузырьков.

Последние исследования показывают, что если в пульпе в резуль­ тате взаимодействия собирателей с катионами металлов образуются субмикроскопические гидрофобные взвеси, то устойчивость пены снижается (по А. К. Лившицу и С. В. Дуденкову).

208