Процессы и аппараты обогащения. Флотация презентация

Содержание

Слайд 1ОСНОВЫ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Лекция 5
Процессы и аппараты обогащения
Флотация

Слайд 2Флотация
Единственный производительный процесс обогащения тонковкрапленных руд
Флотация позволяет выделить из полезных ископаемых

свыше 100 минералов. С ее применением связано получение в промышленных масштабах примерно 70 % химических элементов Периодической системы элементов Д.И. Менделеева.
Процесс извлечения твердых минеральных частиц (реже жидких) из тонкодисперсных трехфазных систем, основан на различиях разделяемых частиц по смачиванию водой. Плохо смачиваемые водой (гидрофобные) частицы при столкновении с воздушными пузырьками концентрируются на поверхности раздела фаз Ж- Г и выводятся из пульпы в пену.

проф. Игнаткина В.А.,2017


Слайд 3Принцип флотации основан на свойстве поверхности
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 4Флотация
Положительные моменты
Высокая степень концентрирования
Высокая производительность
Высокая селективность разделения

Отрицательные моменты
Высокие удельные расходы воды

(2,5-4,0 м3/т)
Организация складирования отходов флотационного обогащения (выход хвостов от 60 до 98 %)
Потери ценных компонентов со сростками (>100 мкм) и шламами (< 20 (10) мкм)

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 5Подготовка руды к флотации
Измельчение до минус 0,1 мм
Разбавление водой до содержания

твердого (% тв.) – 25-40 %

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 6Фазы при флотации
Твердая (поверхность минерала, осадок и т.д.)
Жидкая (вода, реже «масло-вода»,

эмульсия,)
Газовая (воздух, кислород, азот, углекислый газ и др.)

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 7Виды флотации
Масляная «Г-М-Т»
Пленочная «Г-Ж-Т»
Пенная «Г-Ж-Т»

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 8проф. Игнаткина В.А.,2017
Вероятность образования флотокомплекса «пузырек-частица»
столкновение
закрепление
вынос в пену
гидродинамика
поверхностные силы
Субпроцессы флотации

К1-2 –

соударение и прилипание
К2-1 – отрыв частицы от пузырька
К2-3 – переход в пену
К3-1 – осыпание из пены
К3-4 – переход в концентрат

Слайд 9Мера смачиваемости

Wa = σ ж г+ σ ж г∙ cosθ =σ

ж г( 1 + cosθ)

Wa = σ т г + σ ж г - σ тж

проф. Игнаткина В.А.,2017

σт-ж + σж-г сos θ = σт-г


Уравнение Давидова-Неймана


Уравнение Юнга

Уравнение Дюпре-Юнга

Уравнение Дюпре

Т

Ж

Г

Т

Ж

σ т г

σ ж г

σ тж

Слайд 10проф. Игнаткина В.А.,2017
Значения краевых углов смачивания (в градусах)

Слайд 11проф. Игнаткина В.А.,2017
Гистерезис смачивания

Слайд 12Термодинамика элементарного акта флотации
Е1 = Sж-г σж-г + Sт-ж σт-ж ,


Свободная энергия до закрепления

Е2 = (S’ж-г – 1) σж-г + (S’т-ж – 1) σт-ж + 1 σт-г .

Свободная энергия после закрепления на единицу поверхности

ΔЕ = Е1 - Е2 = σж-г + σт-ж - σт-г

(σ т-г – σ ж-т ) = σ ж-г cosθ

ΔЕ = σж-г (1-cosθ) - флотационная сила

мера флотируемости

мокрая флотация
00<θ<900

сухая флотация
1800>θ>900

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 13проф. Игнаткина В.А.,2017

h5 = hт + hп
[h5 - h4]
Кинетическая

энергия
mv2/r

Гидродинамика потока

[h4 - h3]

Самопроизвольное уменьшение энергии

[h3 – h2]

толщина прослоя скачком утончается и разрывается

h1

остаточный слой

имеет молекулярные размеры и является термодинамически устойчивым, соответствуя минимуму свободной энергии.

Слайд 141, 2 – переходные слои на поверхности раздела газ – жидкость


и твердое – жидкость соответственно;
3 – равновесная тонкая пленка между пузырьком и твердым телом

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 15



— молекулярная составляющая, обусловленная вандерваальсовыми силами ;

—

структурная составляющая, зависящая от степени гидратированности поверхности или от гидрофобности.




— электростатическая составляющая, возникающая при перекрытии (или деформации);
толщина диффузионного слоя; мкм

1000 А0

10-100 нм


проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 16проф. Игнаткина В.А.,2017
– толщина плотной части ДЭС (слой Гельмгольца) ;
λ

– толщина диффузионной части ДЭС (слой Гюи) 100 мкм;
l – расстояние до плоскости скольжения;
ϕ – электродный потенциал; ξ – электрокинетический потенциал

Уравнение Дебая-Хюккеля

Для 1 валентных ионов

Слайд 17
ХС – химические связи
ВС – водородные связи
ВДВ – молекулярные силы
проф. Игнаткина

В.А.,2017


ИИλλ

δ – толщина плотной части ДЭС, λ – расстояние до плоскости скольжения; а – перекрытие в области молекулярных сил, б – перекрытие в области действия водородных сил и диффузионной части ДЭС, h0 – равновесная пленка ξ- электрокинетический или дзета – потенциал, φ -потенциал Нернста

Слайд 18π a σж-г Sin θ = ρgVпуз + (πa2/4 (2σж-г/ R

– ρgh) .

Уравнение равновесия «пузырек-частица»
Фрумкина-Кабанова – вероятность закрепления

Флотационная сила (сила прилипания)

Силы отрыва

Fф + FА = Fт + Fк

проф. Игнаткина В.А.,2017

Лапласово давление

Гидростатическое давление

Слайд 19Аполярные
Полярные
Минералы
Сульфиды
Несульфиды


проф. Игнаткина В.А.,2017
S, C…..
FeS, CuFeS2…
CaCO3, SiO2…
Ковалентные,
Молекулярные связи между слоями
ковалентные
ионные
Mg3Si4O10(OH)2  - молекулярные

Слайд 20Состояние поверхности минералов в воде
Аполярные, тальк и сульфиды
Малогидратированная
Полярные
Сильногидратированная
проф. Игнаткина В.А.,2017
 В

слоистых минералах (тальк) заряды атомов в "пакетах" скомпенсированы; "пакеты" связаны между собой слабыми молекулярными силами.

Слайд 21Регуляторы среды
Подавители
Активаторы
Собиратели
пенообразователь

Порядок подачи
Флотореагенты

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 22
Классификация собирателей




проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 23Требования к собирателям
Технологическая эффективность
Низкая токсичность (3,4 класс)
Промышленное производство
Доступная стоимость
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 24Сульфидные минералы
Сульфгидрильные собиратели
Несульфидные минералы
Оксигидрильные собиратели
Катионные собиратели
Аполярные собиратели
Природногидрофобные минералы
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 25Традиционные широко используемые собиратели
При флотации сульфидов
При флотации несульфидов
Олеиновая кислота и ее

мыло C17H33COONa

проф. Игнаткина В.А.,2017

Бутиловый ксантогенат –С4H9OCSSK

Слайд 26Ксантогенаты
S

II
RO – C – SK(Na)

где R – углеводородный радикал:
С2Н5 – этил
С3Н7 – пропил
С4Н9 – бутил
С5Н11 - амил

Слайд 27

ROH + KOH + CS2 = ROCSSK

Диссоциация
ROCSSK

(ROCSS)- + K+

Окисление
2ROCSSK - 2e (ROCSS)-2 + 2K+

Синтез

Слайд 28Регуляторы среды

рН
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 29Сводная информация по регуляторам среды
проф. Игнаткина В.А.,2017
рК1=6,37 рК2=10,33

Слайд 30Подавители Механизмы действия
Вытеснение собирателя (ПР) - Na2S
Окисление или восстановление поверхности минералов (кислород

O2, Fe3+, NaOCl; сернистый Na2S, NaHS)
Растворение (цианид NaCN)
Гидрофилизация без вытеснения собирателя (КМЦ, крахмал, Na2SiO3)

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 31Активаторы
Соли меди для повышения вероятности закрепления ионогенных собирателей (CuSO4)
Кислоты (H2SO4, HF)
Кремнефтористый

натрий (Na2SiF6)

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 32Сводная информация по активаторам флотации
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 33Модификаторы сульфидных руд
Сернистый натрий - Na2S
Гидросульфид натрия NaHS
Бисульфит натрия NaHSO3
Натрий персульфат,

натрий пероксидсульфат Na2S2O8
Тиосульфат натрия Na2S2O3
Метабисульфит натрия Na2S2O5
Сернистый газ SO2
МФТК – низкомолекулярный депрессор сульфидов меди и пирита на основе тиокарбаминовой кислоты
Модифицированный КМЦ


проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 34Модификаторы несульфидных руд
Жидкое стекло Na2SiO3
Крахмал
КМЦ
Полифосфаты
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 35Активные центры на поверхности
Активными центрами являются анионы, катионы, атомы с ненасыщенными

валентными связями, которые возникают при образовании поверхности и которые стремятся компенсировать избыток энергии
Активными центрами поверхности являются также макро- и микродефекты кристаллической структуры твердых тел. Макродефекты - микротрещины и микропоры, а также межкристаллические границы зерен; микродефекты - это нарушение стехиометрического состава кристаллов, а также нарушение в периодичности расположения атомов в кристаллической решетке (линейные и винтовые дислокации).
Поверхностные соединения образуются в результате конкуренции молекул воды с ионами и молекулами флотореагентов за активные центры

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 36
I – объем сульфида; II –закрепление по механизму гетерогенной обменной реакции

с активным центром поверхности; III – закрепление в плотном слое ДЭС (адсорбционный слой); IV - соадсорбция объемных соединений во внешнем ДЭС V – соадсорбция молекулярной формы во внешнем диффузионном слое

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 37проф. Игнаткина В.А.,2017
2R-OCSS- - 2e → (R-OCSS)2

Слайд 38Успех элементарного акта флотации зависит от
Присутствия на минерале 2-х форм сорбции


Создание условий достижения точки нулевого заряда поверхности (ТНЗ), когда электрокинетический потенциал поверхности (ЭКП) равен нулю, а величина свободной поверхностной энергии максимальна.

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 39проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 40Собиратели для несульфидных минералов и руд
Олеиновая кислота или олеат натрия –

OlNa С17Н33СООNa
Заменители олеиновой кислоты – таловые масла, синтетические жирные кислоты С12-С18 ненасыщенные карбоновые кислоты и их мыла
Алкилсульфаты, алкилсульфонаты – ROSO3; RSO3
Производные фосфорных кислот
Катионные собиратели

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 41проф. Игнаткина В.А.,2017
ИМ 50
R = C7-C9
Аэрозоль 22 (Аспарал Ф)
дифосфоновые кислоты и

их производные

R = C5-C7


Комплексообразующие оксигидрильные собиратели

(Н октадецил N 1,2 дикарбокси этилсульфосукцинат натрия)

алкилгидраксамовые кислоты

Дифосфиновые кислоты

Слайд 42проф. Игнаткина В.А.,2017
R-NH2 +H+ → [RNH3]+
Kd =4,3·10-4
Катионные собиратели закрепляются в ДЭС,

химическая адсорбция маловерояна

HCOOH

HCl

Слайд 43Пенообразователь
Повышает дисперсность газовой фазы
Препятствует коалесценции пузырьков
Снижает скорость подъема пузырька – увеличивает

вероятность столкновения
Увеличивает прочность пузырька и устойчивость пены при подъеме
Собирательное действие пенообразователей

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 442-х фазная пена Ж-Г




1 – свободный воздух; 2 – пульпа.
3-х фазная

пена Ж-Т-Г

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 45в–пленочная пена (по В.И. Классену)[7]
б-агрегатная пена
а–пленочно-структурная пена
Строение пенного слоя
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 46ОПСБ
С4Н9-[CH2-CH-O]n-OH
CH3
МИБК
CH3-CH2-CH2-CH-CH3
CH3
OH
терпинеол
С10H17OH
T-80
диоксановые
и
пирановые
Фенольные – нейтральная среда
Спиртовые – щелочная
Алкилсульфаты - слабокислая
OH, C=O, COO,

SO3, OSO3, N, NH2.

проф. Игнаткина В.А.,2017


Слайд 47В упрощенном виде скорость флотации может быть определена как (уравнение Белоглазова):
ln

1 / (1 – ε ) = k t.

проф. Игнаткина В.А.,2017

1 – постоянная скорость
2 – уменьшение скорости флотации к концу флотации
3 –увеличении скорости к концу флотации
4 – экстремальная, может быть следствием изменения
концентрации реагентов в пульпе

Величина ln 1/(1–ε) называется коэффициентом удельной скорости флотации.

Слайд 48Способы насыщения воздухом
Специальными устройствами (механические, пневмомеханические, пневматические флотомашины)
Перепад давлений (напорная)
Разрежение

(вакуумная)
Электролиз (электрофлотация)

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 49


Классификация флотационных машин
механические,
пневмомеханические
пневматические

напорные флотаторы
электрофлотаторы
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 50механическая (а), пневмомеханическая (б) и пневматическая флотомашина (в)
1 – вал; 2

и 3 – воздуховод; 4 – импеллер; 5 - статор; 6 – камера;
7 – пеногон; 8 - питающий патрубок; 9 – песковый патрубок; 10 – желоб

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 51проф. Игнаткина В.А.,2017
Операции флотации
Основная
Контрольная
Перечистная

ε – повышение извлечения
β – повышение качества концентрата

Слайд 52проф. Игнаткина В.А.,2017
Прямая флотация
Обратная флотация

Слайд 53Прямая селективная флотация
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 54проф. Игнаткина В.А.,2017
Коллективно-селективные схемы флотации



Слайд 55Межцикловая флотация
Неравномерная вкрапленность, наличие легко шламуемых и окисляемых
(вторичные сульфиды меди)
проф. Игнаткина

В.А.,2017

Слайд 56Типизация руд, минералов М.А.

Эйгелеса по флотационным группам

Природногидрофобные – графит, угли, самородная сера, тальк (Mg3Si4O10(OH)2) 
Руды сульфидных минералов тяжелых цветных металлов и самородные металлы – галенит PbS, сульфиды меди Cu2S, CuS, сфалерит ZnS, золото, серебро, платиноиды, самородная медь и др.
Смешанные и окисленные руды тяжелых цветных металлов – азурит Cu3(СО3)2(ОН)2, малахит Cu2CO3(OH)2, церуссит PbCO3 и др.
Несульфидные руды с полярными солеобразными минералами с щелочноземельными катионами (Ca, Ba, Sr) – кальцит CaCO3, шеелит CaWO4, повелит CaMoO4 , апатит Са5[PO4]3(F, Cl, ОН), флюорит CaF2, барит BaSO4и др.
Руды, содержащие оксидные минералы черных металлов (железо, марганец, хром) и цветных редких металлов (касситерит SnO2, ильменит FeTiO3, рутил TiO2и др.)
Руды, содержащие силикаты и алюмосиликаты (берилл Al2[Be3(Si6O18)], сподумен LiAl(Si2O6), породные минералы)
Руды, содержащие растворимые соли (галит NaCl, сильвин KCl)

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 57Сульфидные руды
Сульфидные минералы - основной источник меди и других тяжелых цветных

металлов

Сопутствующие – благородные металлы (Аu, Ag, МПГ), редкие металлы и редкоземельные элементы

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 58Основные медные минералы
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 59проф. Игнаткина В.А.,2017
Требования к медным концентратам
ГОСТ Р 52998-2008 - Концентрат медный.

Технические условия.
Дата введения 2010-01-01

As≤0,6 (1,2 %); Mo≤0,12 (0,18 %); влажность≤7 %

Слайд 60Раздельная флотация песков и шламов

Медистые песчаники
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 61проф. Игнаткина В.А.,2017
Медно-порфировые руды

Слайд 62Промывка руды для удаления глины или сульфатов меди (халькантит CuSO4·5H2O)


проф.

Игнаткина В.А.,2017

Слайд 63Комбинированные технологии (метод Мостовича)
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 64Полярные несульфиды
Оксиды (Fe2O3, FeTiO3, MnO2, лопарит (Na,Ce,Ca,Sr,Th)(Ti,Nb,Fe)O3
Солеобразующие (CaF2, CaCO3, Ca5(PO4)3F …)
Силикаты

и кварц (цирконий ZrSiO4 ,  сподумен LiAl(Si2O6), лепидолит KLi1.5Al1.5(Si3AlO10)(F,OH)2, SiO2)


проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 65Реагентные режимы несульфидных руд
Регуляторы среды (кислоты (серная H2SO4, плавиковая HF), щелочи

(сода Na2CO3))
Модификаторы (кислоты, кремнефтористый натрий Na2SiF6, щавелевая кислота H2C2O4, КМЦ, крахмал, сернистый Na2S натрий…)
Оксигидрильные собиратели (карбоновые кислоты R-COOH и их мыла R-COONa (олеат, таловые масла, СЖК), алкилсульфаты R-OSO3, алкилфосфаты, Аспарал Ф R –( COO, NH, OSO3)

проф. Игнаткина В.А.,2017

C18

Слайд 66-CaCO3|ТВ+2RCOO-→-Ca(RCOO)2+ 2CO=3
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 67Особенности использования производных карбоновых кислот
Мицелообразование – растворимость олеиновой кислоты 20 мг/л

(7,1·10-5 моль/л) и рКа = 4,7
Олеат натрия 309 мг/л (1,1·10-3 моль/л) при 50 0С
Температура флотации не менее 16 0С
Повышенное пенообразование

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 68проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 69Плавиковая кислота HF
активирует
полевые шпаты
Берилл Al2Be3(Si6O18)
депрессирует
Кварц SiO2
Сподумен LiAl(Si2O6)
проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 70проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 71проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 72Высокотемпературные воздействия
Обжиг для разрушения кальцита,
Восстановительная сульфидизация,
Декрипитация – растрескивание минералов при их нагревании

и быстром охлаждении.

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 73Десорбция с применением пропарки
сульфиды
Высокотемпературная в щелочной среде (разделение Cu-Mo коллективного концентрата)

– окислительные условия
Высокотемпературная в среде сернистого натрия (разделение Cu-Mo коллективного концентрата) – восстановительные условия

кальциевые

Метод Петрова – с жидким стеклом Na2SiO3 (2,5-4 %) при температуре 70-85 0С)

проф. Игнаткина В.А.,2017

Слайд 74проф. Игнаткина В.А.,2017
Характеристика минералов (фазовый), содержание компонента, вкрапленность
Прямая селективная или
коллективно-селективная
?

Слайд 75проф. Игнаткина В.А.,2017
Неравномерная вкрапленность минералов, хрупкость минералов
Стадиальное измельчение

Слайд 76проф. Игнаткина В.А.,2017
Неравномерное гранулометрическое распределение минералов
Комбинирование с другими обогатительными процессами

(гравитация, магнитная сепарация….)


Слайд 77Флотация
Железные руды
Получение суперконцентратов
угли
Флотация шламов (селективная флокуляция)
проф. Игнаткина В.А.,2017

Похожие презентации

Добрый день! 438
Исследование влияния транспортных потоков на проектирование дорог и организацию движения 216
Презентация1 180
Директива по Электромагнитной совместимости * EMC 89/336/EECи 2004/108/EC 355
С Новым годом 228
Кроссворд по информатике по теме "Программное обеспечение компьютера" ВНИМАНИЕ!!! Все ответы на данный кроссворд должны быть записаны на английском языке. Вопросы по горизонтали: 4.Средство для создания простейших изображений. 6.Программа  позволяющая 0

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика