Флота́ция (фр. flottation , от flotter - плавать) – это способность веществ удерживаться на поверхности иных сред, благодаря различию их удельных поверхностных энергий. Изначально флотация применялась для обогащения полезных ископаемых, сейчас ее активно используют для очистки сточных вод. Флотационные системы выделяют нерастворимые частицы из воды или сточных вод.
Флотационная техника применяется для очистки технологических стоков, активного ила, муниципальных стоков, питьевой воды, промышленных стоков, технологической воды.
Очистка промышленных стоков методом флотации охватывает многие отрасли, например:
Сточные воды , имеющие в своем составе
- ПАВ (поверхностно-активные вещества),
- различные масла
- продукты нефтепереработки,
- волокнистые составляющие,
- и другие частицы, обладающие гидрофобными свойствами,
проходят очистку способами флотации.
Он заключается в создании агрегатов «пузырек-частица», всплывающих на поверхность водной среды, с образованием затем удаляемого слоя флотационного шлама. Чем больше гидрофобные свойства частицы, то есть степень ее несмачиваемости водой, тем больше сила ее слипания с воздушным пузырьком. Прочность связи в системе «пузырек-частица» может быть также определяться химическим взаимодействием веществ, степенью их соприкосновения между собой и другими свойствами.
- Способность к появлению агрегатов «пузырек-частица», быстрота взаимодействия и прочность связи, длительность существования этой агрегатной системы, связаны с природой частиц, и степенью их смачиваемости водой. Таким критерием служит краевой угол смачивания, измеряемый методом лежащей капли, образованный касательными плоскостями, проходящими по поверхности смачивающей жидкости, с вершиной угла, расположенной на границе трехфазного раздела.
- Способность жидкости к смачиванию связана с ее полярностью. То есть, с ее увеличением способность жидкости смачивать твердые тела уменьшается. Внешне этот факт выглядит как уровень поверхностного натяжения жидкости на границе с газовой поверхностью, и различием в полярности на границе жидкой и твердой фаз. При поверхностном натяжении воды на уровне 60 – 65 мН/м флотация осуществляется более эффективно.
- Уровень смачивания жидкостью твердых или газообразных веществ отличается размером краевого угла смачивания θ. Чем выше уровень угла θ, тем больше поверхность частицы подвергается смачиванию. Подобные частицы имеют небольшую степень смачиваемости и флотируются намного проще.
- При флотации значительная роль уделяется размеру, количеству и равномерности распространения воздушных пузырьков в сточной воде. Самые эфективные размеры воздушных пузырьков составляют 15 –30 мкм, а наибольшие могут доходить до 100 – 200 мкм.
- На уровень смачиваемости поверхности частиц оказывает влияние явления адсорбции и наличие в составе ПАВ, электролитов и пр. Поверхностно-активные вещества способны снижать смачиваемость частиц, делая их гидрофобными. В качестве такого рода реагентов (в основном в процессах обогащения) применяют масла, жирные кислоты, меркаптаны, амины, алкилсульфаты, ксантогенаты, дитиокарбонаты, и прочие основы.
- Сорбирование молекул газа на поверхности твердых частиц способствует увеличению их гидрофобности. Для создания эффекта разделения флотацией в этом случае требуется присутствие повышенной степени насыщенности воды пузырьками или значительного количества газа, растворенного в ней. При значительном повышении концентрированности примесей затраты воздуха снижаются, так как при этом возрастает способность к сталкиванию и прилипанию пузырьков воздуха и частиц.
- Важную роль играет величина пузырьков в самом процессе флотации. Масса частицы не может быть выше силы прилипания ее к пузырьку и подъемной мощности пузырьков. Размерный ряд частиц, подвергающихся удачному процессу флотации, находится обычно в диапазоне 0,2 − 1,5 мм и зависит от плотности материала. Поэтому, чаще всего в процессах флотационного обогащения, применяются многочисленные пенообразователи, снижающие на поверхности энергию раздела фаз.
Флотацию используют для очистки сточных вод различных производственных предприятий:
- нефтеперерабатывающей,
- целлюлозно-бумажной,
- кожевенной,
- пищевой,
- машиностроительной,
- химической промышленности.
Флотацию применяют для выделения активного ила в процессе биохимической очистки.
Положительными свойствами флотации становятся:
- постоянство процесса;
- обширны диапазон использования;
- не высокие вложения капитального и эксплуатационного характера;
- легкость в использовании аппаратуры;
- разделительный характер использования примесей;
- убыстренный процесс по сравнению с отстаиванием;
- вероятность выхода шлама с пониженной влажностью (90 − 95 %);
- отличный процесс очистки (95 − 98 %);
- способность к рекуперации удаляемых веществ.
Флотация способствует аэрации сточных вод, понижает концентрацию ПАВ и просто окисляющихся веществ, бактерий и микроорганизмов. Это помогает отличному проведению последующих степеней очистки. Значительные отличия в способах флотации связываются с насыщением жидкости пузырьками воздуха нужной степени плотности. Выделяют такие способы обработки сточных вод:
- флотация с выделением из раствора воздуха;
- флотация с автоматическим диспергированием воздушных масс;
- флотация с возможностей подавать воздух через губчатые материалы;
- электрическая флотация;
- химическая и биологическая флотация.
Флотационные установки могут быть как одно-, так и двухкамерными.
- В установках с одной камерой выходит совместное насыщение жидкости частичками воздуха и высвобождение флотирующихся загрязнений.
- В установках из двух камер происходят появление пузырьков воздуха и основ «пузырек-частица» и высвобождение шлама (пены) и осветление жидкого вещества.
Одним из лидеров среди производителей флотационных систем является Найхаус Вотер Технолоджи Б.В.
Этот производитель использует высококачественные коррозионно-стойкие материалы, его изделия обладают относительно небольшими габаритами при той же, или даже большей пропускной способности, чем многие из аналогов, снабжены системами сбора, и удаления осадка, а также функциями настройки уровня воды, и скребкового механизма.
Флотационные системы Nijhuis Water Technology можно разделить на три вида:
==Некоторые товары из каталога:==При флотации руд цветных и редких металлов применяются разнообразные технологические схемы, выбор которых зависит прежде всего от характеристики обогащаемой руды. Очень редко в практике флотации удается получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты за одну операцию. Это достигается лишь при оптимальном сочетании нескольких операций, которые по своему назначению подразделяются на основную, контрольную и перечистные операции.
Основная флотация - первая в технологической схеме операция флотации, в результате которой получается черновой концентрат и хвосты. В одной технологической схеме флотации может быть несколько операций основной флотации, например, при обогащении полиметаллических руд, основная коллективная флотация, основная медная флотация, основная цинковая флотация и т.д.
Контрольная флотация – операция перефлотации хвостов основной флотации с целью доизвлечения полезных минералов из них.
Перечистная флотация – операция повторной флотации черновых концентратов или концентратов, получаемых в контрольной флотации для повышения качества их.
В технологических схемах флотации может быть несколько контрольных операций, проводимых с целью получения отвальных хвостов и высокого извлечения ценных минералов, и несколько перечистных операций для получения готовых концентратов.
Схемы флотации различаются между собой числом стадий обогащения, числом циклов обогащения и назначением отдельных стадий и циклов, которые и опредедяют принципиальную схему флотации. По числу стадий схемы флотации подразделяются на одно-, двух- и многостадиальные. В свою очередь стадия флотации может включать несколько циклов, в каждом из которых выделяется один или несколько продуктов обогащения.
Монометаллические руды , из которых выделяется лишь одлин полезный минерал, могут обогащаться по одно- и многостадиальным схемам. Причем количество стадий флотации зависит от крупности вкрапленности полезного материала, а также способности его и минералов вмещающих пород к ошламованию.
При крупной вкрапленности полезного минерала, который при измельчении не склонен к ошламованию, можно выделить кондиционный концентрат и отвальный хвосты по простой одностадиальной схеме (рис.171),
Рис.171. Одностадиальная схема флотации
что в практике флотации встречается крайне редко,т.к. для этого необходимо, чтобы в руде содержание ценного минерала было высоким и он бы обладал хорошими флотационными свойствами, а требования к его извлечению были бы невысокими.
Наличие шламующихся полезных минералов, например, галенита, имеющих неравномерную вкрапленность, требует применение двухстадиальных схем флотации (рис.172),
Рис. 172. Схемы двухстадиальной флотации
в которой после грубого измельчения выделяется концентрат в первой стадии. Хвосты первой стадии доизмельчаются и направляются на вторую стадию флотации, где также выделяется концентрат. Это предохраняет основную массу минерала от ошламования.
Встречаются руды с очень сложной и неравномерной вкрапленностью, когда полезные минералы находятся в тонких сростках с другими минералами, которые также имеют различную крупность. Обогащение таких руд проводят по сложным трехстадиальным схемам с доизмельчением хвостов первой и второй стадии флотации
Если полезный минерал находится в виде тонких сростков с другими минералами и образует с ними агрегаты, то из такой руды после грубого измельчения выделяется основная масса отвальных хвостов и бедный концентрат, который после доизмельчения идет на перечистную операцию (рис. 173). При этом хвосты перечистной операции (промпродукт) содержат значительные количества полезного минерала и направляются в основную операцию без доизмельчения.
При неравномерной вкрапленности полезных минералов сравнительно грубое измельчение позволяет в основной флотации сразу выделить крупные минералы в концентрат. Богатые хвосты направляются на контрольную флотацию, где выделяется промпродукт, который после доизмельчения направляется в основную флотацию или в самостоятельный цикл флотации промпродукта.
При флотации полиметаллических руд в зависимости от последовательности выделения полезных минералов в самостоятельные концентраты различают коллективную, селективную и коллективно-селективную схемы флотации.
Если в процессе флотации извлекаются все минералы, обладающие одинаковой флотируемостью, то такая флотация называется коллективной .. При селективной флотации полезные минералы извлекаются последовательно, причем каждый последующий концентрат извлекается из хвостов предыдущей флотации (рис.174 а)
Рис. 174. Схема селективной (а) и коллективно-селективной (б) флотации
Поколлективно – селективной схеме все полезные минералы после грубого измельчения сначала флотируются в коллективный концентрат с удалением в хвосты основной массы минералов вмещающих пород. Полезные минералы в коллективном концентрате обычно находятся в сростках между собой, поэтому после доизмельчения концентрата из него последовательно извлекаются ценные минералы в самостоятельные концентраты (рис.174 б).
Коллективно-селективная схема флотации имеет ряд преимуществ перед схемой селективной флотации. Обычно по этой схеме исходная руда подвергается грубому измельчению до крупности 45…55% класса минус 0,075 мм. Более тонко измельчается лишь коллективный концентрат, выход которого может составить от 5 до 10% от исходной руды. По схеме селективной флотации для разделения тонковкрапленных минералов тонкому измельчению (до 70…90% класса минус 0,074 мм) подвергается вся масса исходной руды, что значительно увеличивает затраты на измельчение. С применением коллективно-селективной флотации уменьшаются расходы на измельчение, расходы на реагенты, уменьшается количество флотационных машин, затраты на флотацию. Однако по этой схеме возникают определенные трудности при разделении коллективного концентрата, например, введение операции десорбции собирателя, что значительно усложняет технологическую схему, реагентный режим.
При флотации очень редко удается за одну операцию получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты. Поэтому схемы усложняются введением контрольных операций хвостов и перечистных операций концентратов. При этом образуются промежуточные продукты, которые не являются конечными и подвергаются дополнительной обработке для извлечения из них полезных минералов.
Промежуточные продукты при флотации это концентраты контрольных и хвосты перечистных операций. Они могут обрабатываться по различным схемам. Наиболее распространенной схемой является возарат продуктов в предыдущую операцию. Например, концентрат контрольной флотации и хвосты первой перечистной возвращаются в основную флотацию, а а хаосты второй перечистной в голову первой перечистой. Часто промпродукты перед возвращением их в основной рудный поток подвергаются доизмельчению, что позволяет доизмельчать сростки минералов и обновлять поверхность минеральных зерен.
Иногда промпродукты по наличию сростков и труднофлотируемых разновидностей минералов, содержанию полезных минералов отличаются от исходной пульпы, поэтому возвращение их в рудный поток может нарушить флотационный процесс. Такие промпродукты обрабатываются в отдельном цикле с доизмельчением и выделением отвальных хвостов. Получаемые концентраты в этом цикле направляются в основной рудный цикл, обычно в перечистную флотацию.
Большое значение в технологии флотационного обогащения имеет не только тип применяемых флотационных машин, но и их распределение по операциям флотации.
Всасывающие блоки механических флотационных машин могут осуществлять всасывание пульпы на расстоянии 4…6 флотационных камер, поэтому компоновка механических машин осуществляется при установке небольшого количества насосов, а в случае простой технологической схемы (рис. 175).
Рис. 175. Схема распределения потоков в механической флотационной машине
Однако ни всегда удается рационально разместить операции флотации по машинам. Схемы значительно усложняются применением операций доизмельчения пропродуктов и концентратов, введением перечистных операций концентратов контрольных флотаций, операций перемешивания пульпы с реагентами, подогрева пульпы и т.п. Поэтому для перекачки продуктов и подачи их в операции флотации устанавливаются песковые насосы и большое количество трубопроводов.
Камеры пневмомеханических флотомашин не могут работать как всасывающие, поэтому подача пульпы в операции флотации осуществляется при помощи насосов. Основной поток рудной пульпы направляется обычно самотеком при организации каскадного расположения камер. На рис.176 показано флотационное отделение с установкой большеобъемных флотационных пневмомеханических машин чанового типа.
Рис.176. Флотационное оборудование обогатительной фабрики, оборудованное чановыми флотационными машинами большого объема
Наша компания, производит напорные и электрофлотаторы с нерастворимыми электродами, под торговой маркой . Флотаторы выполнены из химически стойкого полипропилена и полностью готовы к подключению и работе. Подключение флотационного оборудования может быть выполнено персоналом нашей компании или силами самого заказчика.
Мы всегда оперативно поможем вам с подбором флотационного оборудования и расскажем о достоинствах и недостатках выбранной вами модели.
Ознакомиться с ценами на флотационное оборудование вы можете нажав на ссылку
Видео флотации сточных вод , на нашем оборудовании.
Флотация − это процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха) и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания. Флотацию применяют для удаления из сточных вод диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. Процесс очистки производственных сточных вод, содержащих ПАВ (поверхностно-активные вещества), нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы методом флотации заключается в образовании комплексов «пузырек-частица», всплывание этих комплексов и удаление образовавшегося пенного слоя с поверхности обрабатываемой жидкости. Уплотнение и разрушение пенного слоя может быть интенсифицировано нагреванием или с помощью специальных приспособле-ний брызгалок. Прилипание частицы, находящиеся в ней, к поверхности газового пузырька возможно только тогда, когда наблюдается несмачивание или плохое смачивание частицы жидкостью. Образование комплекса «пузырек-частица» зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия веществ, избыточного давления воздуха в сточной воде и т.п. В тех случаях, когда флотацию применяют для удаления растворенных веществ, например ПАВ, процесс называется пенной сепарацией или пенным концентрированием. Возможность образования флотационного комплекса «пузырек-частица», скорость процесса и прочность связи, продолжительность существования комплекса зависят от природы частиц, а также от характера взаимодействия реагентов с их поверхностью и способности частиц смачиваться водой. При закреплении пузырька образуется трехфазный периметр – линия, ограничивающий площадь прилипа-ния пузырька и являющийся границей трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Касательная к поверхности пузырька в точке трехфазного периметра и поверхность твердого тела образуют обращенный в жидкость угол θ, называемый краевым углом смачивания.
Смачивающая способность жидкости зависит от ее полярности, с возрастанием которой способность жидкости смачивать твердые тела слабеет. Внешним проявлением способности жидкости к смачиванию является величина ее поверхностного натя-жения на границе с газовой средой, а также разность полярностей на границе жидкой и твердой фаз. Процесс флотации идет эффективно при поверхностном натяжении воды не более 60 – 65 мН/м. Степень смачиваемости водой твердых или газовых частиц, взвешенных в воде, характеризуется величиной краевого угла смачивания θ. Чем больше угол θ, тем более гидрофобна поверхность частицы, таким образом, увеличиваются вероятность прилипания к ней и прочность удержания на ее поверхности воздушных пузырьков. Такие частицы обладают малой смачиваемостью и легко флотируются. Большое значение при флотации имеют размер, количество и равномерность распределения воздушных пузырьков в сточной воде. Оптимальные размеры воздушных пузырьков 15 –30 мкм, а максимальные 100 – 200 мкм. Таким образом, процесс флотации заключается в следующем – при сближении в воде поднимающегося пузырька воздуха с твёрдой гидрофобной частицей разделяющая их прослойка воды при некоторой критической толщине прорывается и происходит слипание пузырька с частицей. Затем комплекс «пузырек-частица» поднимается на поверхность воды, где пузырьки собираются и возникает пенный слой с более высокой концентрацией частиц, чем в исходной сточной воде. Прилипание происходит при столкновении пузырька с частицей или при образовании пузырька из раствора на поверхности частицы. На величину смачиваемости поверхности взвешенных частиц влияют адсорбционные явления и присутствие в воде примесей ПАВ, электролитов и др. Поверхностно-активные вещества – реагенты-собиратели, адсорбируясь на частицах, понижают их смачиваемость, т.е. делают их гидрофобными. В качестве реагентов-собирателей используют масла, жирные кислоты и их соли, меркаптаны, ксантогенаты, дитиокарбонаты, алкилсульфаты, амины и другие вещества. Повысить гидрофобность частиц можно сорбцией молекул растворенных газов на их поверхность. Энергия образования комплекса «пузырек-частица»
где σ - поверхностное натяжение воды на границе с воздухом. Для частиц, хорошо смачиваемых водой, θ стремится к нулю, следовательно, Cosθ стремится к единице, а значит, прочность прилипания минимальна. Для не смачиваемых частиц, наоборот, энергия образования комплекса «пузырек-частица» будет максимальной. Эффект разделения флотацией зависит от размера и от количества пузырьков воздуха. При этом необходима высокая степень насыщения воды пузырьками или большое содержание газа в ней. Удельный расход воздуха снижается с повышением концентрации примесей, так как увеличивается вероятность столкновения и прилипания. Большое значение имеет стабилизация размеров пузырьков процессе флотации. Для этой цели вводят различные пенообразователи, которые уменьшают поверхностную энергию раздела фаз. К ним относят сосновое масло, крезол, фенолы, Вес частицы не должен превышать силы прилипания ее к пузырьку и подъемной силы пузырьков. Размер частиц, которые хорошо флотируются, зависит от плотности материала и равен 0,2 − 1,5 мм. В практике очистки производственных сточных вод выработаны различные конструктивные схемы, приемы и методы флотации. Флотацию применяют для отчистки сточных вод многих производств: нефтепереработка, целлюлозно-бумажная промышленность, а также кожевенная, машиностроительная, пищевая и химическая. Флотацию используют для выделения активного ила после биохимической отчистки. Достоинствами флотации являются:
- непрерывность процесса;
- широкий диапазон применения;
- небольшие капитальные и эксплутационные затраты;
- простота аппаратуры;
- селективность выделения примесей;
- более высокая скорость процесса по сравнению с отстаиванием;
- возможность получения шлама более низкой влажности (90 − 95 %);
- высокая степень очистки (95 − 98 %);
- возможность рекуперации удаляемых веществ.
Флотация сопровождается аэрацией сточных вод, снижением концентрации ПАВ и легко окисляемых веществ, бактерий и микроорганизмов. Это способствует успешному проведению следующих стадий очистки. Наиболее существенные принципиальные отличия способов флотации связа-ны с насыщением жидкости пузырьками воздуха определенной крупности. По этому принципу, можно выделить следующие способы обработки производственных сточных вод:
— флотация с выделением воздуха из раствора;
- флотация с механическим диспергированием воздуха (импеллерные, безнапорные и пневматические флотационные установки);
- флотация с подачей воздуха через пористые материалы;
- электрофлотация;
- биологическая и химическая флотация .
Флотационные установки могут состоять из одного или двух отделений (камер). В однокамерных установках в одном и том же отделении происходят одновременно насыщение жидкости пузырьками воздуха и всплывание флотирующихся загрязнений. В двухкамерных установках, состоящих из приемного и отстойного отделений, в первом отделении происходят образование пузырьков воздуха и агрегатов «пузырек-частица», а во втором − всплывание шлама (пены) и осветление жидкости.
Флотация с выделением воздуха из раствора
Применяется при очистке производственных сточных вод, содержащих очень мелкие частицы загрязнений, поскольку позволяет получать самые мелкие пузырьки воздуха. Сущность метода заключается в создании перенасыщенного раствора воздуха в сточной жидкости. Выделяющийся из такого раствора воздух образует микропузырьки, которые и флотируют содержащиеся в сточной воде загрязнения. Количество воздуха, которое должно выделиться из перенасыщенного раствора и обеспечить необходимую эффективность флотации, обычно составляет 1 − 5 % от объема обрабатываемой сточной воды. В зависимости от способа создания пузырьков различают вакуумную, напорную и эрлифтную флотацию.
Вакуумная флотация (рис. 2.2).
Преимуществом вакуумной флотации является то, что образование пузырьков газа, их слипание с частицами загрязнений и всплывание образовавшихся агрегатов «пузырек-частица» происходят в спокойной среде и вероятность их разрушения сводится к минимуму. Минимальны также энергозатраты на насыщение жидкости воздухом, образование и измельчение воздушных пузырьков.
Недостатки метода:
— необходимость сооружения герметичных резервуаров;
- сложность эксплуатации вакуумных флотационных установок;
— ограниченный диапазон применения вакуумных флотационных установок (концентрация загрязнений в сточной воде не должна превышать 250 мг/л).
Сточная жидкость, поступающая на флотацию предварительно насыщается воздухом в течение 1 − 2 мин в аэрационной камере 1, откуда она поступает в деаэратор 2 для удаления нерастворившегося воздуха. Далее под действием разрежения (0,02 − 0,03 МПа) сточные воды поступают во флотационную камеру 3, в которой растворившийся воздух при атмосферном давлении выделяется в виде пузырьков и выносит частицы загрязнений в пенный слой. Продолжительность пребывания сточной воды во флотационной камере 20 мин, а нагрузка на 1 м2 площади поверхности около 200 м3/сут. Скапливающаяся пена вращающимися скребками удаляется в пеносборник. Для отвода обработанной сточной воды обеспечивается необходимая разность отметок уровней во флотационной камере и приемном резервуаре или устанавливаются насосы.
Напорная флотация (рис. 2.3).
Установки напорной флотации просты и надежны в эксплуатации. Этот метод имеет более широкий диапазон применения, поскольку позволяет регулировать степень перенасыщения в соответствии с требуемой эффективностью очистки сточных вод при начальной концентрации загрязнений до 4 − 5 г/л и более. Для увеличения степени очистки в сточную воду добавляют коагулянты. Аппараты напорной флотации обеспечивают по сравнению с нефтеловушками в 5 − 10 раз меньше остаточное содержание загрязнений и имеют в 5 − 10 раз меньшие габариты. Процесс осуществляется в две стадии: насыщение сточной воды воздухом под повышенным давлением и выделение растворенного газа под атмосферным давлением. Напорные флотационные установки имеют производительность от 5 до 2000 м3/ч. Пребывание воды в напорной емкости составляет 10 − 15 мин, а во флотационной камере – 10 − 20 мин. При напорной флотации (рис. 2.3) сточные воды по трубопроводу насосом 2 подаются в напорный бак 3 (сатуратор) из приемного резервуара 1. На всасывающем трубопроводе имеется патрубок для подсоса воздуха. Сатуратор или напорная емкость служит для равномерного растворения воздуха в сточной воде. Объем сатуратора рассчитывают на необходимую продолжительность насыщения воздухом (обычно 1 − 3 мин) при избыточном давлении 0,15 − 0,4 МПа. Количество растворяющегося в сатураторе воздуха должно составлять 3 − 5 % объема обрабатываемой сточной воды. Насыщенная воздухом вода подается во флотационную камеру 4, где при атмосферном давлении растворенный воздух выделяется в виде пузырьков и флотирует взвешенные частицы. Всплывающая масса непрерывно удаляется механизмами для сгребания пены в пеносборники. Отвод пены осуществляется по линии III в верхней части флотатора. Осветленная вода отводится из нижней части флотатора – линия IV. Площадь флотационной камеры следует принимать исходя из гидравлической нагрузки 6 − 10 м3/ч на 1 м2 площади поверхности камеры. Продолжительность флотации составляет 20 мин. Объем засасываемого воздуха составляет 1,5 − 5 % от объема очищаемой воды. Значения параметров зависят от концентрации и свойств загрязнений. При проектировании флотаторов для обработки сточных вод с расходом до 100 м3/ч принимаются прямоугольные флотаторы в плане камеры глубиной 1 − 1,5 м, с расходом более 100 м3/ч - радиальные флотаторы глубиной не менее 3 м. Глубина зон флотации и отстаивания назначается не менее 1,5 м, а продолжительность пребывания сточной воды в них соответственно 5 и 15 мин. По схемам (рис. 2.2 и 2.3) вся сточная вода, поступающая на флотацию, насыщается воздухом. Схемы с рециркуляцией (рис. 2.4а) и с частичной подачей воды насосом (рис. 2.4б) рекомендуется использовать, если проводится предварительная коагуляция сточной воды с целью предотвращения или уменьшения разрушения хлопьев в насосе. В этих схемах только часть сточной воды подается насосом и насыщается воздухом. Схема с рабочей жидкостью (рис. 2.4в) используется при большой концентрации загрязнений в сточной воде, когда работа флотационной установки по схеме (рис. 2.2) малоэффективна. В качестве рабочей жидкости используют уже очищенную или природную воду. При этом объем рабочей жидкости превышает объем очищаемой сточной воды. Улучшение флотации в этом случае происходит из-за сохранения хлопьев загрязнений и более быстрого их всплывания. Недостатком схемы является большой расход энергии на перекачку рабочей жидкости.
Сточные воды (рис. 2.5), насыщенные воздухом, поступают во флотационную камеру 3 снизу через вращающийся водораспределитель 2. Выделяющиеся из воды пузырьки воздуха всплывают вместе с частицами загрязнений. Вращающимся механизмом 4 пена сгребается в лоток и удаляется – линия IV. Обработанная вода отводится с днища флотатора 1 и по вертикальным каналам переливается в отво-дящий кольцевой лоток 5.
Пропускная способность одного радиального флотатора не должна превышать 1000 м3/ч.
Применяют цилиндрические флотаторы , имеющие разный диаметр, следовательно, разную производительность. Флотаторы отличаются конструкцией ввода и вывода сточной воды и механизма сбора пены и ее отводом. Применяются также многокамерные флотационные установки. В многокамерной установке (рис. 2.6) загрязненная сточная вода, скапливаясь в емкости 1, насосом 2 сначала подается в гидроциклон 4, где удаляется часть взвешенных частиц. Затем ее направляют в первую камеру флотатора 3, где сточная вода смешивается с циркуляционной водой из напорного бака 6, насыщенной воздухом, поступающей через аэраторы 7. В первой камере флотатора выделяются пузырьки воздуха, которые и флотируют загрязнения. После этого сточная вода поступает во вторую камеру и в последующие, в которых также происходит процесс флотации, после смешения сточной воды с очищенной. Таким образом, происходит многоступенчатая очистка сточной воды. Пройдя последнюю камеру флотатора, очищенная вода удаляется из установки – линия II. Пена удаляется пеносъемниками 5. Часть очищенной воды подается насосом 8 в напорный бак 6, где растворяется воздух, поступающий во всасывающую магистраль насоса.
В случае необходимости одновременного проведения процессов флотации и окисления загрязнений сточную воду насыщают воздухом, обогащенным кислородом или озоном. Для устранения процесса окисления вместо воздуха на флотацию следует подавать инертные газы. Напорная флотация применяется для очистки сточных вод от нефти, нефтепродуктов, жиров масел, волокнистых веществ и других.
(рис. 2.7).
Эрлифтные установки применяют для очистки сточных вод в химической промышленности. Простота устройства и снижение затрат энергии при эрлифтной флотации на проведение процесса в 2 − 4 раза, по сравнению с напорной флотацией ляются достоинствами способа. Но конструкция установки требует значительного перепада отметок по высоте между питательным резервуаром со сточной водой и флотационной камерой, что значительно сужает область применения этого метода. Сточная вода из емкости 1, находящейся на высоте 20 − 30 м, поступает в аэратор 3 по трубопроводу 2. Туда же подается сжатый воздух – линия II, который растворяется в воде под повышенным давлением. Поднимаясь по эрлифтному трубопроводу 4, жидкость обогащается пузырьками воздуха, который выделяется во флотаторе 5. Образующаяся пена с частичками загрязнений удаляется самотеком или скребками – линия III. Осветленную воду направляют на дальнейшую очистку – линия IV.
Флотация с механическим диспергированием воздуха
При перемещении струи воздуха в воде создается интенсивное вихревое движение, под воздействием которого воздушная струя распадается на отдельные пузырьки. Различают импеллерную, безнапорную и пневматическую флотацию. Импеллерная флотация (рис. 2.8). Энергичное перемешивание сточной воды во флотационных импеллерных установках создает в ней большое число мелких вихревых потоков, что позволяет получить пузырьки определенной величины. Основным элементом такой установки является импеллер – небольшая турбина насосного типа, представляющая собой диск с радиальными обращен-ными вверх лопатками. Сточная вода из приемного кармана 1 поступает к импеллеру 6, в который по трубке 4 засасывается воздух. Импеллер крутится на нижнем конце вала, заключенного в трубку через которую всасывается воздух по патрубку 4, так как при его вращении образуется зона пониженного давления им. Над импеллером расположен статор 3 в виде диска с отверстиями для внутренней циркуляции воды. Перемешанные импеллером вода и воздух выбрасываются через статор. Решетки 7, расположенные вокруг статора, способствуют более мелкому перемешиванию воздуха в воде. Отстаивание пузырьков воздуха происходит над решеткой. Пена, содержащая флотируемые частицы, удаляется лопастным пеноснимателем. Обычно флотационная установка состоит из нескольких последовательно соединенных камер. Диаметр импеллеров 600 − 700 мм. Из первой камеры вода поступает во вторую такой же конструкции, где происходит дополнительная очистка сточной воды.
Степень диспергирования воздуха и эффективность очистки зависят от скорости вращения импеллера. Чем выше скорость импеллера, тем меньше пузырьки и тем выше эффективность процесса. Однако при высоких скоростях резко возрастает турбулентность потока и может происходить разрушение хлопьевидных частиц, что приведет, наоборот, к снижению эффективности процесса очистки. Диаметр импеллера должен быть не более 750 мм. Зона обслуживания импеллера не должна превышать размеров квадрата со стороной равной шести диаметрам импеллера. Высота флотационной камеры Hф принимается равной 1,5 − 3 м, продолжительность флотации 15 − 20 мин.
Применение импеллерных установок целесообразно при очистке сточных вод с высокой концентрацией нерастворенных загрязнений (более 2 − 3 г/л) и содержащих нефть, нефтепродукты и жиры. Недостатком импеллерной флотатации является относительно высокая обводненность пены. Особенно существенным этот недостаток становится существенным в тех случаях, когда основной целью флотации является извлечение растворенных ПАВ, так как большой объем воды в пене заставляет создавать дополнительные ус-тановки для ее обработки, что увеличивает стоимость очистки в целом. Импеллерные флотационные установки широко используют при обогащении полезных ископаемых, а также применяют для очистки сточных вод с высоким содержанием взвешенных частиц (при концентрации более 2 г/л).
Безнапорная флотация.
Диспергирование воздуха в безнапорных установках происходит за счет вихревых потоков, создаваемых рабочим колесом центробежного насоса. Схема флотации аналогична напорной, но в ней отсутствует сатуратор, что является преимуществом безнапорной флотации. Образующиеся в камере безнапорной установки пузырьки имеют большую крупность, а следовательно, эффект флотации мелких частиц снижается. Безнапорные флотационные установки обычно применяют для очистки сточных вод от жира и шерсти.
Пневматическая флотация.
Пневматические флотационные установки применяют при очистке сточных вод, содержащих растворенные примеси, которые агрессивны к механизмам (насосам, импеллерам и др.), имеющим движущиеся части. Измельчение пузырьков воздуха достигается путем впуска воздуха во флотационную камеру через сопла, которые расположены на воздухораспределительных трубках, укладываемых на дно флотационной камеры на расстоянии 0,25 − 0,3 м друг от друга. Диаметр отверстий сопел составляет 1 − 1,2 мм, рабочее давление перед ними 0,3 − 0,5 МПа, глубина флотатора принимается 3 − 4 м. Скорость струи на выходе из сопла 100 − 200 м/с. Требуемый расход воздуха зависит от интенсивности аэрации, которая лежит в пределах 15 − 20 м3/ч на м2 площади проходного сечения флотатора.
Флотация с подачей воздуха через пористые материалы
К достоинствам данного метода можно отнести относительно малые расходы энергии, так как отсутствуют насосы и импеллеры и простоту конструкции флотационной камеры. Воздух во флотационную камеру подается через мелкопористые пластины, трубы, насадки, уложенные на дне камеры. Эффективность флотации зависит от величины отверстий материала, расхода воздуха продолжительности флотации, уровня воды во флотаторе. Диаметр отверстий должен быть 4 − 20 мкм, расход воздуха в пределах 40 − 70 м3/ч на 1 м2 проходного сечения флотатора, давление воздуха 0,1 − 0,2 МПа, продолжительность флотации 20 − 30 мин, расход воздуха определяется экспериментально. Рабочий уровень обрабатываемой сточной воды до флотации 1,5 − 2 м. Продолжительность флотации составляет 20 − 30 мин. Недостатком этого метода является возможность зарастания и засорения пор, а также трудность подбора мелкопористых материалов с одинаковыми по диаметру отверстиями, обеспечивающих выход мелких, близких по размерам пузырьков воздуха. При пропускании воздуха через пористые керамические пластины и колпачки получаются пузырьки, размер которых определяется по формуле
где R - радиус пузырьков; r - радиус отверстий в пористом материале; σ - поверхностное натяжение воды.
Давление для преодоления сил поверхностного натяжения, определяется по формуле Лапласа
Для очистки небольших объемов сточных вод применяют флотационные камеры с пористыми колпачками (рис. 2.9а) сточную воду подают в верхнюю часть флотационной камеры 1, а воздух поступает через пористые колпачки 2. Пена переливается через кольцевой желоб 3 и удаляется из него. Осветленную воду отводят через регулятор уровня 4. Установки могут иметь одну или несколько ступеней. Для больших объемов обрабатываемой сточной воды используют фильтровальные пластины (рис. 2.9б), схема флотации аналогична предыдущей.
Электрофлотация
Сущность электрофлотационного метода очистки сточных вод заключается в переносе загрязняющих частиц из жидкости на ее поверхность с помощью пузырьков газа, образующихся при электролизе сточной воды. В процессе электролиза сточной воды на катоде выделяется водород, на аноде – кислород. Основную роль в процессе флотации играют пузырьки, выделяющиеся на катоде. Размер пузырьков, отрывающихся от поверхности электрода, зависит от краевого угла смачивания, кривизны поверхности электрода, а также его конструктивных особенностей. Замена пластинчатого катода на проволочный приводит к уменьшению крупности пузырьков, следовательно, к повышению эффективности работы электрофлотатора. При применении растворимых электродов (обычно железных или алюминиевых) на аноде происходит анодное растворение металла, в результате чего в воду переходят катионы железа или алюминия, приводящие к образованию хлопьев гидроокисей. Одновременное образование хлопьев коагулянта и пузырьков газа в стесненных условиях межэлектродного пространства создает благоприятные условия для надежного закрепления газовых пузырьков на хлопьях и интенсивной коагуляции загрязнений, что обеспечивает эффективность флотационного процесса. Такие установки называются электрокоагуляционно-флотационными. При пропускной способности до 10 − 15 м3/ч установки могут быть однокамерными, а при большей пропускной способности − двухкамерными горизонтального (рис. 2.10) или вертикального типа. Расчет установок для электрофлотации и электрокоагуляции сводится к определению общего объема Wу установки, объемов Wэ электродного отделения и камеры флотации Wф:
Подробный расчет приводить не будем, т.к. цель этого обзора ознакомление с технологией флотации, а не конкретный расчет установок.
Протекающие при электрофлотации электрохимические окислительно-восстановительные процессы обеспечивают дополнительное обеззараживание сточных вод. Использование алюминиевых и железных электродов обуславливает переход ионов алюминия и железа в раствор, что способствует коагулированию мельчайших частиц загрязнений, содержащихся в сточной воде.
Биологическая и химическая флотация
Применяется для уплотнения осадков сточных вод. В процессе флотации сточных вод образуется пена, имеющая обычно пленочно-структурное строение. Такая пена содержит значительное количество воды, особенно в нижних слоях, а устойчивость и подвижность ее изменяются в зависимости от характера флотируемых материалов. Процесс уплотнения всплывающего шлама наиболее интенсивно идет в первые два часа, далее он замедляется, а после четырех часов практически прекращается полностью. Были выведены общие закономерности уплотнения пенного шлама для различных по составу сточных вод на основании анализа графиков уплотнения. Если за единицу принять объем шлама в момент времени, когда все пузырьки воздуха поднялись в пенный слой, что в проточных установках соответствует продолжительности флотации 30 мин, то относительный объем шлама через 1; 2; 3 и 4 ч составляет соответственно 0,6; 0,33; 0,24 и 0,21.
Процесс уплотнения и разрушения пенного слоя может быть интенсифицирован нагреванием или с помощью специальных приспособлений брызгалок. В большинстве случаев утилизация пенного конденсата экономически нецелесообразна. Очистка сточных вод химической флотацией основывается на свойствах некоторых веществ при введении их в сточную воду выделять газы (О2, СО2, Сl2 и др.) в результате химической реакции. Пузырьки этих газов могут прилипать к не растворенным взвешенным частицам и выносить их в пенный слой. Такое явление, например, наблюдается при обработке сточных вод хлорной известью с введением коагулянтов. Биологическая флотация применяется для уплотнения осадка из первичных отстойников при очистке бытовых сточных вод. Для этой цели осадок подогревают паром в специальной емкости до 35 − 55 °С и при этих условиях выдерживают несколько суток. В результате деятельности микроорганизмов выделяются пузырьки газов, которые уносят частицы осадка в пенный слой, где они уплотняются и обезвреживаются. Таким путем за 5 − 6 сут влажность осадка можно понизить до 80 % и тем самым упростить его дальнейшую обработку. Ионная флотация – это процесс, который ведется следующим образом: в сточную воду вводят воздух, разбивая его на пузырьки каким-либо способом, и собиратель (ПАВ). Собиратель образует в воде ионы, которые имеют заряд, противоположный по знаку заряду извлекаемого иона. Ионы собирателя и загрязнений концентрируются на поверхности газовых пузырьков и выносятся ими в пену. Пену удаляют из флотационной камеры и разрушают, из нее извлекают сконцентрированные ионы удаляемого вещества. Этот процесс можно использовать для извлечения из сточных вод металлов (молибден, вольфрам, ванадий, платина и другие).
Флотацию применяют для обогащения большинства руд цветных металлов, апатитовых, фосфоритовых, графитовых, флюоритовых и других руд, широко используют в сочетании с другими методами при обогащении руд черных металлов, угля. Широкая распространенность флотации объясняется универсальностью процесса, связанной с возможностью разделения практически любых минералов, обогащения бедных руд с весьма тонкой вкрапленностью полезных минералов. Основные недостатки флотационного метода в экологической вредности процесса и относительно высокой его стоимости.
Флотация основана на различном закреплении частиц разделяемых минералов на межфазной границе, что определяется различием в смачивемости. При пенной флотации, наиболее применяемой в промышленности, пульпу насыщают газом, и частицы некоторых (несмачивемых) минералов прилипают к пузырькам газа и всплывают на поверхность, образуя минерализованную пену, которая легко удаляется механическим путем. Другие минералы (смачиваемые) не прилипают и остаются в объеме пульпы.
По способу насыщения пульпы газом различают несколько видов пенной флотации, однако наибольшее распространение получило насыщение пульпы воздухом.
Способность частицы минерала прикрепляться к пузырьку воздуха хорошо объясняется с позиции смачивания. Минералы, поверхность которых легко смачивается водой, называются гидрофильными (кальцит, кварц), а минералы, плохо смачиваемые водой, гидрофобными (сера, графит, тальк, молибденит). Гидрофобность поверхности минералов оценивается различными методами. Наиболее распространенным методом оценки является определение краевого угла смачивания (), измеряемого от 0 до 180. Краевым углом смачивания называется угол между касательной к поверхности воздушного пузырька (или к поверхности капли воды в любой точке трехфазного периметра смачивания) и поверхностью минерала (рис. 2.11). Его принято отсчитывать в сторону жидкой фазы. Капля жидкости, нанесенная на поверхность твердого (минерала), будет растекаться до тех пор, пока не наступит равновесие между силами поверхностного натяжения, действующих по периметру смачивания, на границе твердое газ т-г, жидкость газ ж-г и твердое жидкость т-ж:
т-г = т-ж + ж-г cos
Исходя из этого равенства, легко найти косинус краевого угла смачивания:
При полной гидрофильности, когда капля полностью растекается по поверхности твердого, краевой угол стремится к нулю, а косинус к единице. При полной гидрофобности краевой угол стремится к 180, а косинус к – минус единице.
Чем хуже смачивается минерал, тем лучше он прикрепляется к пузырьку воздуха, легче флотируется. Почти все природные минералы хорошо смачиваются водой (краевой угол смачивания у них меньше 50). Исключением являются некоторые естественно-гидрофобные минералы (сера, графит, уголь, тальк и молибденит), у которых краевой угол составляет около 90.
Для регулирования смачиваемости разделяемых минералов (соответственно результатов флотации) применяют различные флотореагенты. Их подразделяют на собиратели, вспениватели, депрессоры, активаторы и регуляторы среды.
Задача собирателей повысить гидрофобность извлекаемого минерала. Собиратели это органические вещества, содержащие в своей молекуле углеводородную цепочку. В зависимости от строения молекулы собиратели бывают аполярными и гетерополярными.
Молекулы аполярных собирателей (керосин, смазочные масла) содержат только углеводородную цепочку. Их широко применяют при флотации естественно-гидрофобных минералов (уголь, сера и др.)
Молекулы гетерополярных собирателей имеют сложную асимметричную структуру, состоящую из двух частей, отличных по своим физико-химическим свойствам: углеводородной цепочки и активной группы (COOH, SH и др.). Такие молекулы в воде диссоциируют, и если углеводородная цепочка остается в анионе, то реагент называется анионоактивным, а если в катионе – катионоактивными. Если анионоактивные собиратели имеют в составе активной групе серу, то они называются сульфгидрильными, а если кислород – оксигидрильными. Наиболее распространенным анионоактивным собирателем являются ксантогенаты (жирные соли дитиоугольной кислоты) и жирные кислоты (например, олеиновая) или их соли (например, олеат натрия). Ксантогенаты являются основным собирателем при флотации сульфидных руд цветных металлов, а жирнокислотные при флотации кальцийсодержащих минералов.
Из катионоактивных собирателей наибольшее практическое значение получили первичные алифатические амины RNH 2 и четвертичные аммониевые основания, например лауриламин солянокислый (C 12 H 25 NH 3 Cl), который широко применяют при флотации солей и полевого шпата.
Назначение вспенивателей способствовать созданию устойчивой минерализованной пены. В качестве вспенивателей используют органические соединения, в основном, из класса спиртов. Одним из распространенных вспенивателей является сосновое масло, которое применяют на многих обогатительных фабриках.
Назначение депрессоров повысить гидрофильность неизвлекаемого минерала. В качестве депрессоров применяют различные минеральные соли, кислоты и основания. Например, цианистые соли (NaCN) используют для подавления флотации медных минералов.
Задача активаторов усилить действие собирателя на извлекаемый минерал. В качестве активаторов применяют различные минеральные соли, кислоты и основания. Например, сульфид натрия (Na 2 S) широко используется для улучшения флотации окисленных минералов.
Назначение регуляторов среды поддерживать рН пульпы в требуемых пределах. Если необходимо сдвигать рН в кислую область ( 7), то чаще используют серную кислоту; если в щелочную ( 7), то щелочи (CaO, Na 2 CO 3 , NaOH).
Подбирая соответствующие реагенты, их комбинацию и количества, добиваются оптимальных показателей флотационного обогащения.
Флотационными машинами называют аппараты, в которых осуществляют флотацию. Широкое применение флотации для обогащения самых разнообразных полезных ископаемых привело к созданию большого числа типов и конструкций флотационных машин.
Классификацию флотационных машин чаще всего производят в зависимости от способа аэрации и перемешивания пульпы. По этому признаку машины разделяют на механические, пневматические и пневмомеханические.
Механическая флотационная машина (рис. 2.13, а ) состоит из последовательного ряда камер 1. В центральной части каждой камеры внутри трубы 4 размещен вращающийся вал 2 с импеллером 3. При вращении импеллера проходящая через него пульпа эжектирует (засасывает) атмосферный воздух и выбрасывает его в камеру, заполненную пульпой. Образование воздушных пузырьков и аэрация пульпы происходят в результате турбулизации пульповоздушной смеси, поступающей из импеллера в камеру.
Пенный продукт (обычно концентрат) с помощью гребкового устройства 5 направляется на обезвоживание (или перечистку). Камерный продукт самотеком поступает в следующую камеру или выдается в качестве хвостов (из последней камеры машины).
В пневмомеханической флотационной машине (рис. 2.13, б ) перемешивание осуществляется установленной на валу 1 мешалкой 2, аэрация осуществляется путем подачи сжатого воздуха от воздуходувки. Воздух обычно подается через полый вал мешалки.
Флотационные машина обычно состоят из нескольких камер кубической формы. Пульпа последовательно перетекает из камеры в камеру и из нее удаляется пенный продукт. Камерный продукт разгружается через специальной отверстие в последней камере машины. В последнее время все чаще применяют большеобъемные (до 200 м 3) флотационные машины с цилиндрическими камерами. Такие машины состоят не более чем из трех камер. Применение большеобъемных машин позволяет снизить затраты на флотацию.
Пневматическая (аэролифтная) флотомашина конструктивно является наиболее простой (рис. 2.14). Она представляет собой емкость, вытянутую вверх, прямоугольного или круглого сечения, с коническим днищем, внутри которой расположена аэролифтная труба. В трубу под давлением подается сжатый воздух, который интенсивно перемешивает пульпу и насыщает ее пузырьками. Образующаяся на поверхности пена самотеком разгружается в желоба.
Особым видом пневматической машины является колонная флотационная машина . Эти машины предназначены для обогащения руд методом пенной флотации и рекомендуется для применения преимущественно в операциях перечистки черновых концентратов флотации. Колонная машина представляет собой камеру прямоугольного или круглого сечения (рис. 2.15). В верхней части камеры устанавливается брызгало, в нижней - шланговый затвор для полного выпуска материала из камеры. Кроме того в нижней части колонны помещен аэратор, в который подается сжатый воздух. Колонны выпускаются высотой до 15 метров и диаметром до 1,5 м. По сравнению с импеллерными флотомашинами применение колонных обеспечивает повышение содержания полезного компонента в концентрате на 1-2%, прирост извлечения на 0,5-2,5%, сокращение расходов на ремонт, электроэнергию на 40% и производственной площади - на 60%.
Обычные флотационные машины не могут обогащать крупные частицы (верхний предел крупности ограничен: для руд – 0,15 мм, для углей 0,5 – 1 мм), т.к. пузырьки воздуха просто не могут поднять крупные частицы на поверхность. Поэтому иногда используют машины пенной сепарации. В них пульпа поступает не внутрь машины, а подается сверху, через специальный питатель на слой пены (рис. 2.16) . Гидрофобные частицы задерживаются в этом слое (из-за контакта с пузырьками воздуха), а гидрофильные проходят сквозь слой пены и опускаются на дно (т.к. к пузырькам не прилипают). В таких машинах верхний предел крупности обогащаемого материала может быть поднят до 1 – 2 мм.
Для обработки пульпы реагентами применяются специальные аппараты – контактные чаны, которые представляют собой емкости круглого или прямоугольного сечения с механическим или воздушным перемешиванием. Реагентные питатели это специальные приборы, предназначенные для подачи реагента в требуемую точку схемы обогащения в строго определенном количестве. Исполнительный механизм таких приборов может быть механического, пневматического или электромагнитного принципа.
Схема флотации – определенная последовательность операций флотации возможно в сочетании с операциями измельчения и классификации. При выборе схемы флотации учитывают характер и размер вкрапленности полезных минералов, их содержание в руде и флотируемость, требования к качеству концентратов и ряд технико-экономических факторов. Начальная операция флотационного процесса в схеме при извлечении одного или нескольких металлов называется основной флотацией. В результате проведение основной флотации, как правило, не удается получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты из-за близости флотационных свойств разделяемых минералов, недостаточного их раскрытия и т. д. Получаемые после основной флотации некондиционные (грубые) концентраты и «богатые» хвосты подвергают, иногда после их доизмельчения, повторной флотации. Флотация концентрата основной флотации называется перечистной флотацией, а флотация хвостов основной флотации контрольной флотацией.
Число перечистных и контрольных флотации зависит от содержания флотируемых минеральных компонентов и требований, предъявляемых к концентрату и хвостам. Совокупность основной, контрольной и перечистных операций, при которых выделяется один или несколько готовых (не подвергаемых дальнейшей флотации) продуктов, образует цикл флотации.
Флотация бывает прямой и обратной. Если полезный минерал переходит в пенный продукт, то флотация называется прямой; если он остается в камерном продукте, то обратной. В практике обогащения применяют, в основном, прямую флотацию.
Флотация является основным процессом обогащения сульфидных руд всех цветных металлов.
Раствор Шеатера готовится нагреванием 500 мл воды и 750 г свекольного сахара. Таким образом, получают насыщенный раствор сахара. Приготовленный таким образом раствор можно хранить в холодильнике длительное время. Нужное количество разбавляют водой, хорошо перемешивают и одновременно используют ареометр для достижения необходимой удельной плотности, то есть 1,15 г/см 3 . К приготовленному подобным образом раствору добавляют 0,7 мл фенола на 100 мл раствора для предотвращения роста плесени. Раствор переливают в бутылку и хранят при комнатной температуре или в холодильнике.
Ещё один часто используемый флотационный раствор – раствор Бреза , удельная плотность которого 1,25 – 1,30 г/см 3 . Его использование может способствовать деформации тонких оболочек, особенно у простейших. Поэтому приготовленные образцы исследуют, как можно, быстрее, потому что со временем деформация оболочек увеличивается и делает невозможной правильную постановку диагноза.
Для приготовления раствора Бреза готовят насыщенный раствор сульфата магния, который получают растворением 1 кг MgSO 4 в 1 литре горячей воды и небольшой избыток оставляют выкристаллизовываться на ночь. Насыщенный раствор тиосульфата натрия (Na 2 S 2 O 3) получают при разведении 2 кг соли в 1 литре горячей воды. Для приготовления собственно флотационного раствора смешивают 3 части насыщенного раствора сульфата магния с тремя частями раствора тиосульфата натрия и 1 частью воды. Можно также использовать другой метод: в 1 литре воды растворяют 725 г MgSO 4 , а в 1 литре воды – 1425 г Na 2 S 2 O 3 . Растворы нагревают до кипения и оставляют охладиться. На следующий день растворы фильтруют. После смешивания растворов в соотношении 1:1 разбавляют водой для получения необходимой удельной плотности 1,25 – 1,30 г/см 3 .
Для исследования кала флотационным методом отбирают образец размером с грецкий орех, заливают водой в ступке и растирают до кашицеобразной консистенции. Процеживают через марлю в химический стакан, стараясь максимально отфильтровать примеси. Наливают в центрифужные пробирки, и центрифугируют 2 – 3 минуты при 1500 – 2000 об/мин. Потом сливают надосадочную жидкость и к осадку добавляют выбранный флотационный раствор. Содержимое пробирки тщательно перемешивают и встряхивают. Центрифугируют ещё раз 2 – 3 минуты при 1500 – 2000 об/мин. Пробирку ставят в штатив на 10 – 15 минут, после чего поверхностный слой аккуратно переносят петлёй на предметное стекло и микроскопируют. При исследовании образец не должен засыхать.
