Физико-химические основыфлотации растворимых солей. Реагенты для флотации калийных руд.

Из всех известных методов обогащения в производстве хлорида калия из сильвинитовых руд наиболее широкое распространение получил метод флотации (от англ. всплывать).

Основываясь на внешних признаках, процесс флотации можно было бы определить как способ разделения при котором один минерал всплывает на поверхность пульпы и плавает на этой поверхности, а другой тонет и остается внутри пульпы. Однако такое определение исходит только из внешней стороны процесса и не отражает сущности явлений происходящих при флотации. Наиболее правильным следует признать такое определение флотации: флотация – метод обогащения, заключающийся в разделении минералов измельченной руды на основе различной способности их удерживаться на границе раздела фаз, в жидкой среде.

Различают три основных вида флотации: пленочную масляную и пенную.

При пленочной флотации разделение минералов происходит на плоской поверхности раздела фаз вода – воздух. При пленочной флотации измельченная руда, подлежащая разделению, насыпается с небольшой высоты на поверхность воды. Несмачиваемые частицы остаются на поверхности и выделяются во флотационный продукт, смачиваемые переходят в водную фазу. Из – за низкой производительности этот процесс не получил широкого применения.

Масляная флотация заключается в избирательном смачивании частиц минерала диспергированным в воде жидким маслом. Образующиеся при этом агрегаты частиц,заключенные в масляные оболочки, всплывают на поверхность пульпы. Вследствие незначительной подъемной силы капли масла могут нести лишь небольшой груз частиц, а расход масла велик. Промышленного применения этот способ не получил.

Пенная флотация заключается в том, что через суспензию, состоящую из мелких частиц перерабатываемой руды и жидкости, продувают воздух, к образующимся пузырькам пены некоторые минералы прилипают, образуя пенный продукт, а другие(хвосты) такой способностью не обладают и тонут. В большинстве случаев пенный продукт является тем, ради чего организован процесс обогащения. В этом случае имеет место флотация. Если цель процесса – получение "хвостов", то происходит обратная флотация.

Образующаяся пена должна быть устойчивой только во время флотации, т.е. при пропускании воздуха через суспензию. В противном случае потребуется производить дополнительно разрушение пены, что может значительно усложнить процесс. При наличии в рудах водорастворимых солей, в качестве жидкой фазы суспензии используют водный раствор, насыщенный относительно этих солей.

Непременным условием эффективной флотации является дробление частиц до таких размеров, когда частицы каждого из минералов, составляющего смесь, окажутся не связанными друг с другом.

Для сильвинитов максимальный размер до 4 мм.

В зависимости от назначения флотационные реагенты разделяются на:

А)собиратели или коллекторы(неполярные или гетерогенные вещества) молекулы которых могут адсорбироваться на поверхности обрабатываемых частиц, а неполярной частью удерживаться на поверхности воды или пузырьков пены: эти вещества способствуют флотации;

Б)депрессоры(подавители), предотвращающие адсорбцию собирателей на поверхности частиц;

В)активаторы, способствующие адсорбции собирателей на поверхности минерала;

Г)вспениватели, способствующие образованию пены;

Д)регуляторы, изменяющие эффективность действия реагентов.

В зависимости от способа насыщения пульпы пузырьками газа, пенная флотация подразделяется на обычную пенную, вакуум – флотацию, химическую флотацию, флотацию кипячением и т.п.

При обычной пенной флотации в качестве газа используется воздух, причем аэрация пульпы обеспечивается или засасыванием воздуха из атмосферы и диспергированием его в пульпе специальными механическими аэраторами, или же вдуванием в пульпу сжатого воздуха.

Аэрация пульпы при вакуум – флотации осуществляется за счет выделения воздуха из раствора(согласно закону Генри), т.к. вода растворяет воздух.

При химической или газовой флотации пузырьки газа образуются в результате химического взаимодействия. Например, в руде, содержащей кальцит или магнезит, добавляют H₂SO₄ или кислую соль. При этом на выделяющихся пузырьках CO₂ флотируются несмачивающиеся материалы.

При флотации кипячением процесс идет за счет образующихся пузырьков пара или пузырьков растворенного газа. Этот процесс использовался для обогащения графитовых руд.

В калийной промышленности используется объемная пенная флотация.