Физико-геологические основы флотационного обогащения

Флотационный метод обогащения использует явления, происходящие при взаимодействии поверхностей твердых, жидких и газообразных веществ, называемых фазам. Основные из них — поверхностное натяжение и смачивание.

Поверхностное натяжение на границе взаимодействующих фаз обусловливается неуравновешенностью сил, действующих на молекулы, находящиеся на поверхности раздела этих фаз.

Смачивание характеризует силы сцепления молекул разных фаз на границе их взаимодействия. Если силы сцепления молекул жидкой фазы меньше сил сцепления между молекулами жидкой и твердой фазы, частицы твердой фазы смачиваются. Если же силы сцепления молекул жидкой фазы больше, твердые частицы не смачиваются или смачиваются плохо.

Поверхностное натяжение и смачивание при определенных условиях обеспечивает флотацию (всплываниё) в воде одних минеральных частиц и нефлотируемость других. Для частиц, подвергаемых флотации, силы сцепления молекул при смачивании и силы поверхностного натяжения должны превышать архимедову силу и силу тяжести. Ослабить действие силы тяжести и архимедовой силы можно уменьшив размеры частиц, при этом площадь их поверхности и, следовательно, силы сцепления с другими фазами увеличатся. Поэтому флотации подвергают тонкоизмельченные (менее 1мм и только в редких случаях до 3мм) полезные ископаемые.

В зависимости от способа взаимодействия минеральных частиц с жидкой и газообразной фазами различают пленочную, масляную и пенную флотацию, пенную сепарацию и флотогравитацию. Для всех процессов фазой, в которой осуществляется всплывание (флотация) частиц, является вода. Явление смачивания тел водой называется гидрофилизацией, а несмачивания — гидрофобизацией, тела же соответственно гидрофильными и гидрофобными. По способности смачиваться водой минералы делят на три группы: минералы с гидрофобной поверхностью (молибденит, графит, тальк, самородная сера), с незначительной гидрофобностью (сульфиды — галенит, сфалерит, пирит и др.) и с гидрофильной поверхностью (кварц, долевые шпаты, слюды, кальций и др.).

Пленочная флотация — это процесс, при котором тонкоизмельченное полезное ископаемое, содержащее природногидрофобные минеральные частицы, осторожно, тонким слоем подается на поверхность воды. Силы сцепления молекул гидрофильных частиц преодолевают поверхностное натяжение воды на границе вода - воздух, и эти частицы тонут. Частицы с гидрофобной поверхностью практически не имеют сил, способных вступить во взаимодействие с поверхностью воды, и остаются на ней, образуя своеобразную пленку. Флотогравитация представляет собой процесс гравитационного обогащения с использованием операций аэрации суспензии и обработки мелких минеральных частиц реагентами. В результате такого обогащения получают продукты гравитационного обогащения и флотационные хвосты или концентрат.

Масляная флотация заключается в следующем. Тонкоизмельченную руду перемешивают с большим количеством масла, плотность которого значительно меньше плотности воды. При перемешивании хорошо смачиваемые маслом частицы обволакиваются масляной пленкой. Обработанную маслом смесь минералов загружают в емкость с водой и перемешивают. Частицы, покрытые масляной пленкой, поднимаются на поверхность воды или в ее верхний слой. Непокрытые маслом частицы, чаще всего гидрофильные (хорошо смачиваемые водой), тонут.

Пенная флотация представляет собой процесс, при котором в емкости (камере) с водой создается большое количество пузырьков воздуха или газа размером менее 2 мм. Гидрофобные частицы загруженного в камеру материала закрепляются на этих пузырьках и всплывают вместе с ними на поверхность. Гидрофильные частицы смачиваются водой и тонут. Большое количество всплывших пузырьков называют пеной, пузырьки закрепленными на них минералами — минерализованной пеной, всю массу поднятых пузырьками частиц, — пенным продуктом. Потонувшие частицы образуют камерный продукт. Если в пенный продукт извлекаются ценные минералы, а в камерный — хвосты, процесс флотации называют прямым, а если процесс протекает наоборот, — обратным.

Процесс флотации зависит от большого количества факторов: физико-химических свойств поверхности флотируемых минералов, свойств и концентрации реагентов: интенсивности перемешивания суспензии, вероятности столкновения частиц с пузырьками, свойств воды, в которой осуществляется флотация, и др.

В зависимости от назначения флотационные реагенты делятся на группы: пенообразователи, собиратели, активаторы, подавители и регуляторы среды. Активаторы, подавители и регуляторы среды иногда называют модификаторами.

Пенообразователями называются вещества, при добавлении которых в воду создаются условия образования достаточно прочных пузырьков воздуха и устойчивого слоя пены.. Устойчивость минерализованной пены тем выше, чем гидрофобнее и мельче сфлотированные частицы.

Собиратели. Высокую естественную гидрофобность имеет ограниченное число минералов. Кроме этого она в значительной степени изменяется в процессе измельчения полезного ископаемого. Для избирательной гидрофобизации поверхности флотируемых минералов применяют реагенты-собиратели. При контактирований частиц минералов с реагентом-собирателем происходит закрепление молекул или ионов его на поверхности частиц и увеличивается гидрофобность этой поверхности.

Реагенты-модификаторы (регуляторы) представляют собой большую группу веществ, которые изменяют флотируемость минералов путем регулирования действия собирателя на поверхность их частиц. Они повышают активность действия собирателей и тем самым обеспечивают четкое разделение минералов при флотации. Эти реагенты позволяют из комплексных руд выделить последовательно все ценные минералы в отдельные концентраты или, выделив сначала все ценные минералы в один коллективный концентрат, затем разделить их на отдельные концентраты

18 Металлогеническое районирование. Понятие о металлогении и минерагении, металлогенических и рудных формаций.

МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ — выделение рудоносных площадей разл. значения и размерности, а также установление их соподчиненности.

В настоящее время большинство исследователей выделяют более общие региональные единицы — металлогенические пояса, провинции, структурно-металлогенические зоны, и более локальные — рудные р-ны, зоны, узлы, поля.

Металлогенический пояс объединяет планетарные рудоносные структуры линейной формы, совпадающие с крупнейшими геотектоническими поясами земного шара (Тихоокеанский, Среднеземноморский, Центрально-Азиатский или Казахстано-Охотский). Термин предложен Ю.А. Билибиным (1948 г.).

Металлогеническая провинция – часть металлогенического пояса – охватывает рудоносные площади меньшего порядка (Горноалтайская, Балхашская и др.).

Рудный пояс по размерам отвечает металлогенической провинции и отличается линейным расположением (Уральский, Чингиз-Тарбагатайский и др.).

Металлогеническая зона – часть металлогенической провинции или рудного пояса – соответствует тектонической зоне (Рудноалтайская, Иртышская, Калба-Нарымская и др.).

Рудный район – часть металлогенической зоны – объединяет в единой геологической структуре сближенные группы рудных узлов, рудных полей и месторождений полезных ископаемых (Лениногорский, Зыряновский, Бакырчикский и др.).

Рудная зона – часть металлогенической зоны или рудного района – объединяет линейно расположенные группы рудных объектов, близких по возрасту и вещественному составу (Тишинская, Орловско-Белоусовская, Карагоин-Сарыозекская и др.).

Рудный узел отвечает пространственно сближенной группе месторождений и рудопроявлений, близких по типу рудных формаций и ассоциирующих с родственными геологическими формациями в узлах пересечения разломов, вулканических центрах или в крупных многофазных массивах (Холзунский, Риддер-Сокольный, Асубулак-Белогорский и др.).

Рудное поле объединяет несколько однотипных месторождений и рудопроявлений, образовавшихся в единой геологической структуре (Лениногорское, Асубулакское, Кулуджунское и др.).

Рудопроявление – небольшое скопление минерального вещества, которое в количественном отношении не удовлетворяет требованиям промышленности в современных экономических условиях.

Точка минерализации – мелкое проявление полезного ископаемого, которое ни по размерам, ни по качеству минерального вещества не может считаться промышленным.

Телом (или залежью) полезного ископаемого называется локальное скопление природного минерального сырья, приуроченное к определенному структурно-геологическому элементу.

Рудная формация – это месторождения одинакового минерального состава, сформированные в сходных физико-химических и геологических условиях.

Металлогеническая формация – это комплекс парагенетически связанных горных пород магматического, осадочного и метаморфического происхождения и ассоциированных с ними месторождений полезных ископаемых, обусловленных единством происхождения в определенных структурно-формационных условиях.

Металлогения – изучает региональные закономерности образования и размещения рудных месторождений.

Минерагения – рассматривает закономерности пространственного формирования и размещения всех разновидностей полезных ископаемых (рудных и нерудных) в земной коре в связи с историей ее геологического развития.

Дата добавления: 2015-04-24