Флотация. Процесс флотации основан на том, что чистые алмазы гидрофобны и при размере до 1,65 мм быстро всплывают на поверхность

Процесс флотации основан на том, что чистые алмазы гидрофобны и при размере до 1,65 мм быстро всплывают на поверхность, в то время как минералы пустой породы, когда их поверхность очищена, гидрофильны и остаются в воде.

В настоящее время применяют пенную сепарацию и пленочную флотацию.

Пенная сепарация алмазов осуществляется в машинах пенной сепарации ПС-1.4, ПФМ-8, ПФМ-10.

Таблица 3.2

Типы российских РЛ-сепараторов, их основные и технологические показатели

Характеристика сепараторов	ЛС-50-02	ЛС-20-03	ЛС-20-04	ЛС-20-05*	ЛС-ОД-50	ЛС-ОД-4 ЛС-ОД-4-03*	ЛС-Д-4-02	ЛС-Д-4-03*
Год промышленного производства						1992–1995
Применимость по стадиям обогащения	I	I	I, II	I	II, III	III	II	II
Влажность руды, %	15–50	15–50	15–50	15–50	15–20 20–50	Сухая	15–40	15–40
Крупность руды, мм	20–50	10–20 5–10	10–20 5–10	20–50 10–20 5–10	10–20 5–10	02–5 1–2	2–5	2–5
Производительность для различной крупности, т/ч	До 100				0,2	0,3 0,05
Извлечение, %		96–98		96–98	98–99	96–99	85–93	93–96
Степень сокращения	2 000	250–1 000	200–500	250–2 000	–	–	35–50	70–120
Порог разделения, Вт-ср-1(р/с)-1 .10-11	5,0–8,0	1,5–2,0	1,5–2,0	1,5–2,0	1,0	0,15–0,4	0,5–1,0	0,5–1,0

*РЛ-сепараторы, планируемые к серийному производству.

В машинах ПФМ-8 и ПФМ-10 реализуется принцип пенной сепара­ции для разделения материала 1,0–2,0 мм (в пенном слое) и принцип флотации из объема пульпы материала крупностью 0,2 – 1,0.

Разделение частиц минералов при пенной сепарации основано на различии в величине гистерезиса смачивания и возможности локального роста значений на участках поверхности пузырьков, прилегающих к периметру трехфазного контакта. При этом реагенты, обеспечивающие резкое различие между динамическим и статическим поверхностным натяжением, будут, как и в случае пенной флота­ции, способствовать росту флотационной силы и крупности удержи­ваемых в пене частиц.

При пенной сепарации применяются реагенты: полифосфат нат­рия (50–80 г/т), аэрофлот (10–15 г/т), ОПСБ (10–30 мг/л), мазут (500–800 г/т).

При подготовке исходного материала к пенной сепарации предъявляются определенные требования к методу кондиционирования его с реагентами. Материал должен обязательно пройти операцию предварительного контактирования с реагентами-пептизаторами-собирателя- ми, т.е. до начала сепарации он должен быть полностью обработан реагентами. Задача кондиционирования состоит в том, чтобы обеспечить частицам руды такие свойства, при которых сепарация проходила бы наиболее эффективно. Это относится к свойствам минеральной поверхности, которые, в результате адсорбции на ней реагентов, изменяются. Кондиционирование алмазосодержащего сырья крупностью –2 мм с аполярными реагентами (мазутом) должно осуществляться при высокой плотности исходного питания, так как в дан­ном случае передача реагента из нефтепродуктов происходит по твердой фазе (с частицы на частицу). К одним из визуальных методов контроля за качеством обработки исходного материала аполярными реагентами является наличие явно выраженных радужных пленок (мазутная побежалость) в твердой фазе материала, выходящего из кондиционера.

При ведении процесса пенной сепарации существенное влияние на технологические показатели оказывают:

· наличие в руде, поступающей на контактирование с реагентами, частиц менее 0,2 мм и тонких шламов (–0,040 мм);

· закрупнение исходного питания частицами крупнее 2 мм;

· температура руды при агитации с реагентами;

· порядок и место подачи реагентов;

· время агитации руды с реагентами;

· отношение Ж:Т при кондиционировании.

Отрицательное действие частиц крупностью менее 0,2 мм свя­зано с тем, что флотационные реагенты сорбируются (закрепляются) на частицах пропорционально их поверхности, а так как суммарная поверхность шламистых частиц во много раз больше поверхности крупных, то основная часть реагентов поглощается мелкими частицами.

Для крупных частиц, при наличии большого количества мелких, плотность покрытия реагентом их поверхности окажется недостаточной, чтобы они сфлотировались. В данном случае даже увеличение расхода реагентов не дает эффективных результатов, так как раз­витая поверхность шламистых частиц и в этом случае адсорбирует на себя основную часть реагентов.

Тщательное обесшламливание (отмывка шламов) руды и исполь­зование (в присутствии шламов) полифосфата натрия или его заменителей как пептизаторов шламов (при малых его концентрациях в фазе) и как деэмульгатора стабилизированного шламами мазута (при повышенных концентрациях) является техническим тре­бованием процесса.

Отрицательное влияние имеет температура руды при контакте ее с реагентами, если она ниже 16 °С. При низких температурах ухудшаются условия закрепления аполярных реагентов на частицах минерала. Отрицательное влияние на показатели пенной се­парации также оказывает закрупнение исходного питания, т.е. присутст­вие в питании частиц крупнее 2 мм. Это ведет к дополнительным потерям алмазов в отвальных хвостах.

П л е н о ч н а я ф л о т а ц и я применяется как дово­дочная операция, в основном, для извлечения алмазов мельче 0,5 мм.

Перед флотацией материал подвергают очистке. Сначала производятся обезжиривание в горячей воде и оттирка в мельнице. Иногда для повышения активности алмазов и депрессии минералов пустой породы используют хлористый натрий и жидкое стекло.

На южноафриканских алмазоизвлекательных фабриках соответст­вующим образом подготовленную фракцию крупностью –1,65+0,47 мм эффективно обогащают в лабораторном стакане, где используется свойство алмазов всплывать в воде.

На многих предприятиях применявшаяся ручная разборка была целиком заменена этим способом обработки. В республике Гана в промышленном масштабе применяется процесс пленочной флотации алмазов крупностью до 1 мм.

Для этого используется ленточная машина, позволяющая механизировать процесс пленочной флотации. Флотационная машина состоит из сталь­ного каркаса, на котором смонтирована бесконечная лента шириной 300 мм и длиной между центрами 7,5 м, изготовленная из тканей проволочной фосфористо-бронзовой сетки с отверстиями размером 0,2 мм. В направлении движения лента на протяжении 2/3 длины го­ризонтальна, затем она опускается вниз под крутым углом в бак с водой. Обогащаемый материал распределяется на ленте тонким слоем (толщиной примерно в два диаметра частиц) и медленно продвигает­ся вперед. По мере того, как лента пересекает поверхность воды, алмазы и небольшое количество сопутствующих минералов всплывают на поверхность воды и переносятся через сливной порог в сборный карман, а хвосты оседают в баке.

В процессе пленочной флотации применяют небольшое количест­во нефтяного масла, которое добавляют в питание на небольшом расстоянии от места погружения ленты в воду.

В России разработан процесс флотомагнитной сепарации. В этом процессе разделение минералов определяется элементарным пленочным процессом флотации – переходом гидрофобных частиц с движущейся твердой поверхности на поверхность воды и последую­щее их транспортирование потоком воды в отдельный сборник.

Пе­реход гидрофобных минеральных частиц на поверхность воды обусловлен взаимодействием нескольких сил, действующих на частицу. Причинами, препятствующими флотации, являются вес частицы и си­ла ее адгезии к твердой поверхности. Им противодействуют капиллярная сила и сила гидростатического давления на нижнюю грань частицы. При определенном соотношении этих сил происходит отрыв частицы от твердой поверхности. Для дополнительного удержания на ленте магнитных минеральных частиц с достаточно гидрофобными свойствами поверхности во флотомагнитном сепараторе использует­ся магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами.

Для более эффективного разделения применяются предварительная обработка материала реагентами-собирателями и регулирование ионного состава воды.

Удовлетворительная флотация природно-гидрофобных алмазов крупностью 0,79 мм может быть осуществлена с применением аэрофлота –25 вместе с крезиловой кислотой в качестве вспенивателя и с керосином, который играет роль вспомогательного реагента в качестве стабилизатора пены. Расход реагентов составляет около 68 г/т аэрофлота и 82 г/т крезиловой кислоты. Лучшие результаты полу­чаются при рН от 7 до 9. Для полного извлечения всех флотируе­мых алмазов необходима продолжительность флотации от 5 до 10 мин. Алмазы крупнее 1,15 мм флотацией извлекаются неудовлет­ворительно. Ксантогенаты как собиратели не действуют на алма­зы. Гидрофобные алмазы мельче 0,59 мм хорошо флотируют с добав­кой только вспенивателя – соснового масла или реагента дюпон.

Частичная флотация мелких классов упорных гидрофильных алмазов может быть достигнута после предварительной обработки жирнокислотными мылами, катионными собирателями или другими ре­агентами, которые образуют гидрофобную пленку на алмазах. После промывки для удаления избытка реагента гидрофильные алмазы хорошо флотируются, но извлечение их значительно ниже, чем при флотации гидрофобных алмазов.

Извлечение дробленого борта из отходов промышленного про­изводства лучше всего достигается флотацией после обработки ал­мазов смесью жирных кислот или катионными собирателями. Наиболее подходящими для этой цели оказались флотационные реагенты дюпон-23 и аэрофлот вместе с крезиловой кислотой. Оптимальные расходы составляют: 1,2 г реагента дюпон, 0,55 г аэрофлота и 1,4 г крезиловой кислоты на 1 л пульпы в ячейке. Оптимальное отношение твердого к жидкому – 1:4, для получения хороших резуль­татов необходима щелочная среда. Алмазы крупнее 0,6 мм извлека­ются неудовлетворительно, но для более мелких кристаллов флота­ция является хорошим процессом для извлечения алмазов из промыш­ленных отходов.