Государственное унитарное предприятие «фан ва тараккиёт»

Рис. 3.2.1. Избирательное смачивание в условиях: минерал (3) – вода (1) –углеводород или воздух (2). Краевые углы θ определяются через водную фазу (П.А. Ребиндер, 1933).
Векторы поверхностных энергий образуют краевой угол смачивания, который измеряют как угол между касательными к границе раздела фаз через жидкую фазу: σ_ж–г – вектор поверхностной энергии или поверхностная энергия на границе Ж–Г; σ_т–г – вектор поверхностной энергии на границе Т–Г и σ_т–ж – вектор поверхностной энергии на границе Т–Ж; θ – краевой угол.
Флотационная система состоит из трех фаз: жидкой – Ж (вода), твердой – Т (минералы руды) и газообразной – Г (воздух). В водной фазе осуществляется разделение по смачиваемости минералов обогащаемой руды; твердая фаза – объект обогащения, газовая фаза – основное транспортное средство для выноса гидрофобной твердой фазы в виде тонкодисперсных зерен, закрепившихся на поверхности пузырьков.
Флотация – метод извлечения твердых минеральных частиц (реже – жидких) из тонкодисперсных трехфазных систем, основанный на различиях разделяемых частиц по смачиваемости водой. Трудносмачиваемые водой частицы при столкновении с воздушными пузырьками концентрируются на поверхности раздела фаз Ж–Г и выводятся из пульпы в пену. В условиях флотации несмачиваемые или трудносмачиваемые водой зерна минералов закрепляются на воздушных пузырьках, которые в соответствии с законом Архимеда выносятся к разделу фаз Ж–Г (рис. 3.2.2).

Рис. 3.2.2. Агрегаты минеральных частиц и пузырьков, образующихся в пульпе при флотации (В.И. Классен, 1959)
Минерализованные пузырьки воздуха скапливаются на поверхности жидкой фазы и образуют минерализованную пену (рис. 3.2.3).

Рис. 3.2.3. Строение пенного слоя: а – пленочно-структурная пена; б – агрегатная пена; в – пленочная пена (В.И. Классен, 1959)

Содержание твердого во флотационной пульпе достигает 40…45 %, в пенном продукте – 50…60 %. Таким образом, тонкоизмельченная руда (крупностью менее 0,2…0,15 мм), находящаяся в виде водной суспензии (пульпы), делится с помощью флотационного метода на две части: несмачиваемые водой частички – пенный продукт (концентрат) и смачиваемые водой частички, оставшиеся в камере обогатительного аппарата, – отходы.

Механизм взаимодействия флотореагентов-вспенивателей в процессе флотации сульфидных руд цветных металлов (на примере медно-молибденовой руды) для извлечения меди можно представить следующим образом: для успешной флотации сульфидных руд цветных и благородных металлов их поверхность гидрофобизируется сульфгидрильными собирателями (ксантогенатами, аэрофлотами). Для химического закрепления анионов ксантогената на минеральной поверхности необходимо, чтобы на сульфидной поверхности начались процессы окисления серы. Все эти процессы происходят с помощью воздушных пузырьков, которые образуются при добавлении флотореагента-вспенивателя. Тогда происходит обменная реакция, которая имеет следующий вид [110; с. 60-62]:
CuSO₄ + 2C₂H₅OCSSNa = (C₂H₅OCSS)₂Cu + 2Na⁺ + SO4^2-
Анионы ксантогената химически связываются с ионами металлов, входят в кристаллическую решетку минерала. Закрепление собирателя и вспенивателя носит мозаичный характер. Он закрепляется на наиболее активных участках энергетически неоднородной поверхности минералов с помощью флотореагента-вспенивателя. После обработки вспенивателем на поверхности сульфидов образуются гидрофобные нерастворимые соединения. Флотационные реагенты-вспениватели являются основным средством воздействия на физико-химические свойства поверхности пузырька и частицы. В процессе флотации выход извлечения ценных компонентов зависит от размера пузырька и устойчивости пены в водной среде [111; с. 24-32, 112; с. 123].


3.3. Разработка эффективных составов композиционных химических флотореагентов – вспенивателей на основе местного сырья и отходов производств и исследование их физико-химических свойств и флотационной способности

В горно-металлургической промышленности эффективность работы обогатительных фабрик во многим зависит от качества используемых флотореагентов [113; с. 50-54]. Основными флотореагентами являются вспениватели Т-66, Т-80, Т-92 (производные 1,3-диоксана) и МИБК, а также фосфорорганические и сульфгидрильные собиратели (аэрофлоты, калиевые и натриевые соли ксантогенатов первичных спиртов) [114; с. 96-105, 115; с. 45-50].

Однако все они производятся за рубежом, что усиливает импортную зависимость государства. Поэтому разработка технологии получения новых композиционных химических вспенивателей на основе местного сырья и отходов производств Узбекистана является актуальной и своевременной задачей.
Для решения данной задачи, нами проведены лабораторные исследования на основе местного сырья и отходов производств.
Основными ингредиентами получаемого композиционного химического флотореагента-вспенивателя на основе местного сырья и отходов производств для применения в процессе флотации руд цветных и благородных металлов является: модифицированная госсиполовая смола, являющаяся отходом масложирового производства, инжекционно-адгезионная фракция – (ИАФ), являющаяся отходом производства спирта, глицерин, получаемый на основе отходов масложирового производства, конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ), являющаяся отходом производства спирта, поверхностное активное вещество - (ПАВ) и вода.
Необходимо отметить, что состав композиционного химического флотореагента–вспенивателя зависит от физико-химических свойств органоминеральных ингредиентов и природы, вида, состава и содержания флотируемых руд.
Разработанные композиционные флотореагенты-вспениватели представляют собой прозрачную жидкость от жёлтого до светло-коричневого цвета. Состав полученных композиционных флотореагентов-вспенивателей варьируются в зависимости от соотношения добавляемых органоминеральных ингредиентов и растворителей.
Изучены физико-химические свойства органоминеральных ингредиентов и для модельного состава, осуществлен предварительный выбор органо-неорганических ингредиентов на основе местного сырья и отходов производств. Это композиционная порошковая госсиполовая смола (КПГС), являющаяся отходом масложирового производства, инжекционно-адгезионная фракция – ИАФ, являющаяся отходом производства спирта, глицерин, получаемый на основе отходов масложирового производства, конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ), являющаяся отходом производства спирта, поверхностное активное вещество - (ПАВ) и вода.
В связи с этим, учитывая как влияет природа, вид и содержание органо-неорганических ингредиентов на способность взаимодействия с флотируемыми металлами и влияния степени их извлечения, нами были предварительно подготовлены для дальнейшего исследования ряд определенных составов, которые приведены ниже:
1-состав: КПГС + глицерин +ПАВ (сульфанол) + вода;
2-состав: КПГС + глицерин +ПАВ (сульфанол) + H₂SO₄+вода;
3-состав: КССБ + глицерин + ПАВ (сульфанол) + вода;
4-состав: Глицерин + ПАВ (сульфанол) + КПГС + фенол+вода;
Далее полученные композиционные флотореагенты варьируются в зависимости от соотношения добавляемых ингредиентов и растворителей:
5-состав: глицерин+ КССБ + спиртовый отход (ИАФ);
6-состав: глицерин+ КПГС + спиртовый отход (ИАФ);
7-состав: №6 раствор+1гр фенол;
8-состав: №5 (50мл)+ №6 (50мл)+ 1гр фенол.
Для исследования физико-химических и технологических свойств разработанных композиционных химических флотореагентов-вспенивателей на водной и водно-спиртовой основе была изучена зависимость состава разработанных флотореагентов-вспенивателей от плотности, вязкости и рН, по сравнению с флотореагентом Т-92, которые представлены на рисунках 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3.
Из полученных данных видно, что разработанные новые образцы №1, №2, №6 и №7 по плотности имеют почти одинаковые значения по сравнению к известному флотореагенту Т-92.