Большая Советская энциклопедия
(франц. flottation, от flotter – плавать)
процесс разделения мелких твёрдых частиц (главным образом минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц. При Ф. пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым водой частицам и поднимают их к поверхности.
Ф. – один из основных методов обогащения полезных ископаемых (См. Обогащение полезных ископаемых), применяется также для очистки воды от органических веществ и твёрдых взвесей, разделения смесей, ускорения отстаивания в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др. отраслях промышленности. В зависимости от характера и способа образования межфазных границ (вода – масло – газ), на которых происходит закрепление разделяемых компонентов (см. Поверхностно-активные вещества) различают несколько видов Ф.
Первой была предложена масляная Ф., на которую в 1860 В. Хайнсу (Великобритания) был выдан патент. При перемешивании измельченной руды с маслом и водой сульфидные минералы избирательно смачиваются маслом и всплывают вместе с ним на поверхность воды, а порода (кварц, полевые шпаты) осаждается. В России масляная Ф. графита была осуществлена в 1904 в г. Мариуполе (ныне Жданов, УССР).
Способность гидрофобных минеральных частиц удерживаться на поверхности воды, в то время как гидрофильные тонут в ней, была использована А. Нибелиусом (США, 1892) и Маквистеном (Великобритания, 1904) для создания аппаратов плёночной Ф., в процессе которой из тонкого слоя измельченной руды, находящегося на поверхности потока воды, выпадают гидрофильные частицы.
Увеличение объёмов и расширение области применения Ф. связано с пенной Ф., при которой обработанные реагентами частицы выносятся на поверхность воды пузырьками воздуха, образуя пенный слой, устойчивость которого регулируется добавлением пенообразователей. Для образования пузырьков предлагались различные методы: образование углекислого газа за счёт химической реакции (С. Поттер, США, 1902), выделение газа из раствора при понижении давления (Ф. Элмор, Великобритания, 1906) – вакуумная Ф., энергичное перемешивание пульпы, пропускание воздуха сквозь мелкие отверстия.
Для проведения пенной Ф. производят измельчение руды до крупности 0,5–1,0 мм в случае природногидрофобных неметаллических полезных ископаемых с небольшой плотностью (сера, уголь, тальк) и до 0,1–0,2 мм для руд металлов. Для создания и усиления разницы в гидратированности разделяемых минералов и придания пене достаточной устойчивости к пульпе добавляются флотационные реагенты. Затем пульпа поступает во флотационные машины. Образование флотационных агрегатов (частиц и пузырьков воздуха) происходит при столкновении минералов с пузырьками воздуха, вводимого в пульпу, а также при возникновении на частицах пузырьков газов, выделяющихся из раствора. На Ф. влияют ионный состав жидкой фазы пульпы, растворённые в ней газы (особенно кислород), температура, плотность пульпы. На основе изучения минералого-петрографического состава обогащаемого полезного ископаемого выбирают схему Ф., реагентный режим и степень измельчения, которые обеспечивают достаточно полное разделение минералов. Лучше всего Ф. разделяются зёрна размером 0,1–0,04 мм. Более мелкие частицы разделяются хуже, а частицы мельче 5 мкухудшают Ф. более крупных частиц. Отрицательное действие частиц микронных размеров уменьшается специфическими реагентами. Крупные (1–3 мм) частицы при Ф. отрываются от пузырьков и не флотируются. Поэтому для Ф. крупных частиц (0,5–5 мм) в СССР разработаны способы пенной сепарации, при которых пульпа подаётся на слой пены, удерживающей только гидрофобизированные частицы. С той же целью созданы флотационные машины кипящего слоя с восходящими потоками аэрированной жидкости. Это – гораздо более производительные процессы, чем масляная и плёночная Ф.
Для очистки воды, а также извлечения компонентов из разбавленных растворов в 50-х гг. был разработан метод ионной Ф., перспективный для переработки промышленных стоков, минерализованных подземных термальных и шахтных вод, а также морской воды. При ионной Ф. отдельные ионы, молекулы, тонкодисперсные осадки и коллоидные частицы взаимодействуют с флотационными реагентами-собирателями, чаще всего катионного типа, и извлекаются пузырьками в пену или плёнку на поверхности раствора. Тонкодисперсные пузырьки для Ф. из растворов получают также при электролитическом разложении воды с образованием газообразных кислорода и водорода (электрофлотация). При электрофлотации расход реагентов существенно меньше, а в некоторых случаях они не требуются.
Широкое использование Ф. для обогащения полезных ископаемых привело к созданию различных конструкций флотационных машин с камерами большого размера (до 10–30 м3), обладающих высокой производительностью. Флотационная машина состоит из ряда последовательно расположенных камер с приёмными и разгрузочными устройствами для пульпы. Каждая камера снабжена аэрирующим устройством и пеносъёмником.
В СССР и за рубежом благодаря Ф. вовлекаются в промышленное производство месторождения тонковкрапленных руд и обеспечивается комплексное использование полезных ископаемых. Фабрики выпускают до пяти видов Концентратов. В ряде случаев Хвосты Ф. не являются отходами, а используются в качестве стройматериалов, удобрений для сельского хозяйства и в др. целях. Ф. является ведущим процессом при обогащении руд цветных металлов. Внедряется использование оборотной воды, что снижает загрязнение водоёмов.
В развитии теории Ф. сыграли важную роль работы рус. физикохимиков – И. С. Громека, впервые сформулировавшего в конце 19 в. основные положения процесса смачивания, и Л. Г. Гурвича, разработавшего в начале 20 в. положения о гидрофобности и гидрофильности. Существенное влияние на развитие современной теории Ф. оказали труды А. Годена, А. Таггарта (США), И. Уорка (Австралия), сов. учёных П. А. Ребиндера, А. Н. Фрумкина, И. Н. Плаксина, Б. В. Дерягина и др.
Лит.: Мещеряков Н. Ф., Флотационные машины, М., 1972; Глембоцкий В. А., Классен В. И., Флотация, М., 1973; Справочник по обогащению руд, М., 1974.
В. И. Классен, Л. А. Барский.
Словарь форм слова
- флота́ция;
- флота́ции;
- флота́ции;
- флота́ций;
- флота́ции;
- флота́циям;
- флота́цию;
- флота́ции;
- флота́цией;
- флота́циею;
- флота́циями;
- флота́ции;
- флота́циях.
Малый академический словарь
-и, ж. горн.
Метод обогащения полезных ископаемых, основанный на всплывании измельченных частей полезного ископаемого, тогда как пустая порода осаждается на дне обогатительного устройства.
[англ. flotation]
Толковый словарь Ушакова
ФЛОТА́ЦИЯ, флотации, мн. нет, жен. (англ. flotation) (горн.). Способ обогащения руд, основанный на принципе использования всплывания частиц полезного ископаемого на поверхность жидкости, находящейся в обогатительном приборе.
Толковый словарь Ефремовой
ж.
Способ обогащения полезных ископаемых в водной среде, основанный на свойстве частиц одних минералов прилипать к воздушным пузырькам и переходить с ними в пенный слой, а других - оставаться во взвешенном состоянии.
Большой энциклопедический словарь
ФЛОТАЦИЯ (франц. flottation - от flotter - плавать на поверхности воды), процесс разделения мелких твердых частиц (главным образом минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Для обогащения полезных ископаемых широко применяется пенная флотация, при которой частицы минералов в водной среде избирательно прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются в пену, образуя концентрат.
Словарь металлургических терминов
Flotation — Флотация.
Увеличение концентрации ценных полезных ископаемых при добыче из руд при перемешивании материала с водой или маслом. Ценные полезные ископаемые обычно смачиваются, поднимаются с пузырьками воздуха, а затем удаляются с поверхности.
Современная энциклопедия
ФЛОТАЦИЯ (французское flottation, от flotter - плавать на поверхности воды), процесс разделения мелких твердых частиц (главным образом минералов), основанный на различии в их смачиваемости водой. Применяется для обогащения полезных ископаемых.
Строительный словарь
способ отделения одних минералов от других в жидкой среде, основанный на способности одних минералов прилипать к воздушным пузырькам и переходить вместе с ними в пенный слой, а других - оставаться во взвешенном состоянии
(Болгарский язык; Български) — флотация; флотиране
(Чешский язык; Čeština) — flotace; vzplavování
(Немецкий язык; Deutsch) — Flotation; Schwimmaufbereitung
(Венгерский язык; Magyar) — flotálás; flotáció
(Монгольский язык) — хөвүүлэлт; флотаци
(Польский язык; Polska) — flotacja
(Румынский язык; Român) — flotaţie
(Сербско-хорватский язык; Српски језик; Hrvatski jezik) — flotacija
(Испанский язык; Español) — flotación
(Английский язык; English) — flotation
(Французский язык; Français) — flottadon; flottage
Источник: Терминологический словарь по строительству на 12 языках
Большой англо-русский и русско-английский словарь
жен.;
минер. flotation
Большой испано-русский и русско-испанский словарь
ж. горн.
flotación f
Большой итальяно-русский и русско-итальянский словарь
ж. горн.
flottazione, flottaggio m
Научно-технический энциклопедический словарь
ФЛОТАЦИЯ, способ отделения полезных рудных ископаемых от ненужных горных пород и других примесей. Руду в том виде, как она поступает из шахты, мелко мелют и смешивают с водой, в которую добавлены химикалии, носящие название смачивающих агентов. Затем смесь продувают воздухом до получения пены. Частицы руды смешиваются с пузырьками воздуха и всплывают на поверхность, откуда их потом снимают, как пенку с молока, а отходы идут ко дну. Метод основан на разнице взаимодействия тех или иных составляющих с водой.
Химическая энциклопедия
(франц. flottation, англ, flotation, букв.- плавание на пов-сти воды), разделение мелких твердых частиц (гл. обр. минералов) и выделение капель дисперсной фазы из эмульсий. Основана на разл. смачиваемости частиц (капель) жидкостью (преим. водой) и на их избират. прилипании к пов-сти раздела, как правило, жидкость - газ (очень редко твердые частицы - жидкость). Осуществляют Ф. гл. обр. с использованием спец. в-в - флотац. реагентов (флотореа-гентов).
Области применения
Ф.- один из гл. методов обогащения полезных ископаемых. С ее помощью обогащаются: все медные, молибденовые и свинцово-цинковые руды, значит. часть бериллиевых, висмутовых, железных, золотых, литиевых, марганцевых, мышьяковых, оловянных, ртутных, серебряных, сурьмяных, титановых и др. руд; неметаллич. ископаемые - апатит и фосфориты, барит, графит, известняк (для произ-ва цемента), магнезит, песок (для произ-ва стекла), плавиковый и полевой шпаты и т. д.
Посредством Ф. можно разделять также водорастворимые соли, взвешенные в их насыщенных р-рах [напр., отделять сильвин (KCl) от галита (NaCl)]. Благодаря Ф. в пром. произ-во вовлекаются м-ния тонковкрапленных руд и обеспечивается комплексное использование полезных ископаемых. Ф. применяют также для очистки воды от орг. в-в (нефти, масел и др.), тонкодисперсных осадков солей и шламов, для выделения и разделения бактерий и т. д.
Помимо горноперерабатывающих отраслей пром-сти Ф. используют в хим., пищ. и др. отраслях для ускорения отстаивания, выделения твердых взвесей и эмульгир. орг. в-в; для разделения синтетич. орг. ионитов и выделения из пульп ионитов, нагруженных разл. адсорбатами; при переработке бумажных отходов для отделения чистых целлюлозных волокон от испачканных; для очистки натурального каучука от примесей; для извлечения нафталина из воды, охлаждающей коксовый газ; очистки пром. стоков и др.
Разновидности процесса Широкое применение Ф. привело к появлению большого числа разновидностей процесса.
Пенная флотация - наиб. распространенный способ Ф., к-рым в мире ежегодно обогащают 1 млрд. т горной массы -более 20 типов руд. Первый патент на этот способ был выдан братьям Адольфу и Артуру Бесселям (Германия, 1877). Согласно патенту, частицы графита, закрепившиеся на газовых пузырьках, образующихся при кипячении суспензии (пульпы), всплывали на пов-сть жидкости и выводились из зоны разделения. В дальнейшем для увеличения числа и суммарной пов-сти пузырьков такой способ их образования заменили принудит. подачей газа (обычно воздуха) в аппарат для разделения - флотац. машину.
Ф и з.- х и м. основы. Применительно к пенному режиму Ф. осуществляется в трехфазной среде "твердые частицы -жидкость - газ", наз. пульпой. Твердая фаза представлена частицами минералов, получаемых при дроблении и помоле руды с целью выделения полезных компонентов из сростков с минералами пустой породы; тяжелые минералы измельчают до крупности 0,1-0,2 мм, легкие (уголь, сера, фосфаты и др.) - до 0,2-3 мм. Жидкая фаза содержит воду, продукты выщелачивания минералов, флотореагенты, растворенные газы, продукты износа оборудования, коллоидные частицы и т. д. Газовая фаза состоит из пузырьков (размеры от десятков мкм до 1-2 мм), образующихся при прохождении воздуха через диспергирующее устройство (аэратор). Положит. роль во Ф. могут играть газовые пузырьки, выделяющиеся из р-ра.
Сущность элементарного акта Ф. заключается в следующем. При сближении в водной среде пузырька газа и гидрофобной пов-сти минеральной частицы (см. Лиофильность и лиофобность), адгезия к-рой к воде меньше когезии воды, разделяющая их водная прослойка при достижении нек-рой критич. толщины становится неустойчивой и самопроизвольно прорывается. Этот этап завершается полным смачиванием частицы, обеспечивающим прочное слипание пузырька и частицы. Вследствие того, что плотность комплексов, или агрегатов "пузырьки - частицы", меньше плотности пульпы, они всплывают (флотируют) на ее пов-сть и образуют пенный минерализованный слой, к-рый удаляется из флотац. машины.
Известно неск. модификаций пенной Ф.: вакуумная, фло-тогравитация, ионная, электрофлотация, Ф. с выделением CO2, пенная сепарация.
Вакуумная флотация. По этому способу, предложенному Ф. Элмором (Великобритания, 1906), жидкость, содержащая твердые частицы, насыщается газом, к-рый при понижении давления выделяется из нее в виде мелких пузырьков на пов-сти гидрофобных частиц.
Флотогравитация - комбинир. процесс обогащения полезных ископаемых, совмещающий Ф. и разделение мелких твердых частиц под действием силы тяжести или в поле центробежных сил. Процесс проводят в спец. аппаратах (концентрационные столы, винтовые сепараторы, ленточные шлюзы, концентраторы, осадочные машины). В них благодаря обработке пульпы флотореагентами и введению в нее пузырьков воздуха образуются т. наз. аэрофлокулы определенных минералов, имеющие меньшую плотность, чем частицы, не взаимодействующие с воздушными пузырьками. Создаваемое при этом различие в плотности способствует более эффективному разделению частиц минералов, в т. ч. меньшей крупности, чем при обычном гравитац. обогащении. В пром-сти флотогравитацию используют для выделения сульфидных минералов из вольфрамовых и оловянных концентратов, а также для отделения циркона от пирохлора, шеелита от касситерита и др.
Ионная флотация разработана в 50-х гг. 20 в. (Ф. Себба, ЮАР) для очистки воды, а также извлечения полезных компонентов из разб. р-ров. Отдельные ионы, молекулы, тонкодисперсные осадки и коллоидные частицы взаимод. с флотореагентами-собирателями, обычно катион-ного типа, и извлекаются пузырьками газа в пену либо пленку на пов-сти р-ра. Способ перспективен для переработки пром. стоков, минерализов. подземных термальных и шахтных вод и морской воды.
Электрофлотация. Для ее проведения используют пов-сть пузырьков водорода и кислорода, выделяющихся при электролитич. разложении воды.
Предложен также способ Ф., согласно к-рому в пульпу вводят пузырьки CO2, образующегося в результате хим. р-ции.
Другие способы флотации. Среди всех способов первой была предложена (1860) масляная Ф. (В. Хайнс, Великобритания). Для ее осуществления измельченную руду перемешивают с минеральным маслом и водой; при этом сульфидные минералы селективно смачиваются маслом, всплывают вместе с ним и удаляются с пов-сти воды, а пустые породы (кварц, полевой шпат и др.) осаждаются. В России масляная Ф. была применена для обогащения графитовой руды (Мариуполь, 1904). В дальнейшем этот способ усовершенствовали: масло диспергировали до эмульсионного состояния, что позволило извлекать тонкие шламы, напр. марганцевых руд.
Способность гидрофобных минеральных частиц удерживаться на пов-сти воды, в то время как гидрофильные частицы в ней тонут, была использована А. Нибелиусом (США, 1892) и А. Мак-Куистеном (Великобритания, 1904) для разработки пленочной Ф. В этом процессе из тонкого слоя измельченной руды, находящегося на пов-сти потока воды, выпадают гидрофильные частицы.
В настоящее время масляная, пленочная и нек-рые др. способы Ф. практически не применяются.
Флотационные реагенты
Флотореагенты - хим. в-ва (чаще всего применяют ПАВ), к-рые добавляют при Ф. в пульпу для создания условий селективного (избирательного) разделения минералов. Флотореагенты позволяют регулировать взаимод. минеральных частиц и газовых пузырьков, хим. р-ции и физ.-хим. процессы в жидкой фазе, на границах раздела фаз и в пенном слое путем гидрофобизации пов-сти одних и гидратации пов-сти др. твердых частиц. По назначению различают три группы фло-тореагентов: собиратели, пенообразователи и модификаторы. По хим. составу флотореагенты бывают органическими (пре-им. собиратели и пенообразователи) и неорганическими (в осн. модификаторы); те и другие м. б. неионогенными, мало или практически нерастворимыми в воде, и ионогенными, хорошо растворимыми в ней в-вами.
Собиратели (коллекторы). Роль этих реагентов заключается в селективной гидрофобизации (понижении смачива-емости) пов-сти нек-рых минеральных частиц и возникновении тем самым условий для прилипания к ним газовых пузырьков. Гидрофобизация достигается вытеснением гидрат-ной пленки с пов-сти частиц. Закрепление на ней м. б. обусловлено ван-дер-ваальсовыми силами (физ. адсорбция) либо образованием хим. связи (хемосорбция). По структурным признакам собиратели подразделяют на анионные, кати-онные, амфотерные и неионогенные. Молекулы анионных и катионных реагентов содержат неполярные (углеводородные) и полярные (амино-, карбокси- или др.) группы. Последние обращены к минералу, сорбируются на пов-сти частиц и гидрофобизируют ее, а неполярные группы обращены в воду, отталкивают ее молекулы и предотвращают гидратацию пов-сти частиц.
К анионным собирателям относятся соед., к-рые содержат сульфгидрильную (меркапто-) или гидроксильную группы, а также их производные - т. наз. сульфгидрильные и оксгид-рильные реагенты. Сульфгидрильные реагенты предназначены для Ф. минералов сульфидных руд Cu, Pb, Zn, Ag, Au, Co, Ni, Fe и включают ксантогенаты (изопропил-, пентил- и этилпроизводные), дитиофосфаты (дикрезил- и диэтилпроиз-водные), меркаптаны и их производные (диалкилтионокарба-маты). Оксгидрильные реагенты применяют для Ф. карбонатов, оксидов, сульфатов, фосфатов, фторидов и нек-рых др. минералов; к этим реагентам относятся алифатич. (кар-боновые) к-ты, моноалкилсульфаты, сульфосукцинаты, ал-кан- и алкиларилсульфонаты, алкилгидроксамовые и алкил-арилфосфоновые к-ты и их соли, алкилариловые эфиры фосфорных к-т и их соли, сульфированные алкилмоноглице-риды.
Катионные собиратели, среди к-рых наиб. распространены алифатич. первичные амины, а также вторичные амины (в керосине), соли четвертичных аммониевых оснований и ами-ноэфиры с короткой разветвленной цепью, используют для Ф. калийных солей (гл. обр. KCl при отделении его от NaCl), кварца, силикатов, сульфидов и т. д.
Амфотерные собиратели имеют в своем составе амино- и карбоксильную группы, благодаря чему сохраняют активность как в кислой, так и в щелочной средах. Данные коллекторы особенно эффективны для Ф. минералов класса оксидов в воде повышенной жесткости.
Неионогенные собиратели представлены неполярными соед.- углеводородными жидкостями преим. нефтяного происхождения (газойли, дизельные масла, керосин и т. д.), а также жирами и др. В виде водных эмульсий они служат для Ф. алмазов, графита, калийных солей, молибденита, самородной S, талька, углей, фосфатов и др. минералов с неполярной пов-стью. Совместное применение полярных коллекторов с неполярными, а также диспергирование, напр. с помощью ультразвука, эмульсий последних (что усиливает адгезионное закрепление их на пов-сти минералов за счет физ. адсорбции) существенно улучшает Ф. крупных частиц; при этом наряду с адгезией Ф. сопровождается также и хим. р-циями.
Пенообразователи (вспениватели), адсорбируясь на пов-сти раздела газ - жидкость, понижают поверхностное натяжение, способствуют образованию устойчивой гидратной оболочки пузырьков воздуха, уменьшают их крупность и препятствуют коалесценции, умеренно стабилизируют мине-рализов. пену. В качестве вспенивателей используют одноатомные алифатич. спирты (напр., метилизобутилкарбинол), гомологи фенола (крезолы и ксиленолы), техн. продукты (пихтовое и сосновое масла), содержащие терпеновые спирты, монометиловые и монобутиловые эфиры полипропилен-гликолей, полиалкоксиалканы (напр., 1,1,1,3-тетраэтоксибу-тан) и др. Пенообразующими св-вами обладают нек-рые собиратели (амины, карбоновые к-ты).
Модификаторы (регуляторы) позволяют сделать возможной, усилить, ослабить или исключить адсорбцию собирателей на минералах. Благодаря регуляторам уменьшается расход собирателей, достигаются разделение минералов с близкой плотностью, обогащение руд сложного состава с получением неск. концентратов. Модификаторы, улучшающие закрепление собирателей на пов-сти определенных минералов и ускоряющие Ф., наз. активаторами; регуляторы, затрудняющие закрепление коллекторов,- подавителями, или депрессорами.
Для минералов класса оксидов потенциалопределяющими являются ионы H+ и ОН -; их концентрации изменяются путем подачи к-т, щелочей и соды. Для сульфидов потенциалопределяющими служат катионы металлов и анионы HS- и S2-. Поэтому распространенным активатором при Ф. сульфидов сульфгидрильными собирателями является, напр., Na2S. Жидкое стекло применяют как депрессор Ф. силикатных материалов; известь и цианиды подавляют Ф. пирита, сульфидов Cu и Zn и т. д. Для снижения отрицательного воздействия на Ф. частиц микронных размеров (тонких шламов) используют разобщающие их реагенты-пептизаторы (диспергаторы); к ним относятся неорг. (напр., жидкое стекло) и орг. (декстрин, карбоксиметилцеллюлоза, крахмал, лигносульфонаты и др.) соединения. Кроме упомянутых имеются также регуляторы рН среды.
В большинстве случаев флотореагенты обладают комплексным действием (к-рое зависит от прир. состава пов-сти минералов, рН среды, т-ры пульпы и т. д.) и приведенная их классификация весьма условна.
Избирательность Ф. регулируют наряду с иными факторами подбором реагентов, ассортимент к-рых достигает неск. сотен, и их расходом. При увеличении пов-сти флотируемых минералов расход собирателей и активаторов возрастает. Расход пенообразователей немного увеличивается при повышенном содержании обрабатываемого минерала и грубом помоле руды. Расход депрессоров возрастает при повышенной флотируемости подавляемых минералов, высоких концентрациях собирателей в пульпе (напр., при разделении коллективных концентратов), а также при использовании малоизбирательных коллекторов, содержащих в молекулах длинноцепочечные углеводородные радикалы (напр., высшие жирные к-ты и мыла).
Флотируемые компоненты руды извлекаются не полностью при недостатке вспенивателей, а при их избытке ухудшается селективность Ф. Средние расходы флотореагентов невелики и обычно составляют от неск. г до неск. кг на 1 т руды.
Флотационные процессы и оборудование Обогащение руд методом Ф. производят на флотационных фабриках, осн. оборудование к-рых включает флотац. машины, контактные чаны и реагентные питатели.
Флотационные машины предназначены для проведения собственно Ф. В них осуществляют перемешивание твердых частиц (суспендирование пульпы) и поддержание их во взвешенном состоянии; аэрацию пульпы и диспергирование в ней воздуха; селективную минерализацию пузырьков путем контакта с обработанными флотореагентами частицами; создание зоны пенного слоя; разделение пульпы и минерализов. пены; удаление и транспортировку продуктов обогащения. Впервые патент на флотац. машину выдан в 1860; первые пром. образцы машин разработаны в 1910-14 (T. Гувер и Д. Кэллоу, США).
Широкое использование Ф. для обогащения полезных ископаемых привело к созданию разных конструкций машин. Каждая машина состоит из ряда последовательно расположенных камер с приемными и разгрузочными устройствами для пульпы; каждая камера снабжена аэрирующим и пено-съемным устройствами. Различают одно- и многокамерные флотац. машины. К однокамерным относятся флотационные колонны, в к-рых высота камер превышает их ширину более чем в 3 раза; эти аппараты применяют при флотац. обогащении мономинеральных руд и флотац. отделении шламов.
Многокамерные машины позволяют реализовать сложные схемы обогащения полиминеральных руд с получением неск. концентратов.
По способам аэрации пульпы выделяют мех., пневмомех., пневмогидравлич. и пневматич. машины. В механических машинах взвешивание частиц руды (перемешивание пульпы), засасывание и диспергирование воздуха осуществляется аэратором, или импеллером. В отличие от этих устройств в пневмомеханическиемашины (схему камеры см. на рис.) воздух подается в зону импеллера принудительно с помощью воздуходувки. В пневмогидравлических машинах воздух диспергируется в аэраторах спец. конструкций (напр., в эжекторах) при взаимод. струй жидкости и воздуха. В пневматических машинах воздух диспергируется при продавливании через пористые перегородки.
Работа мех. и пневмомех. машин в значит. степени определяется конструкцией импеллера, вариантом подвода к нему воздуха, особенностями перекачивания импеллером пульпы и ее циркуляции в камере. От способа перекачивания пульпы импеллером зависят особенности аэрации пульпы и гидроди-намич. режим в камере. Последний определяется также размерами зоны интенсивной циркуляции пульпы. По этому признаку различают машины с придонной циркуляцией и циркуляцией во всем объеме камеры.
Характер движения потоков пульповоздушной смеси в камере зависит от конструкций статора машины (имеет вид цилиндров или пластин), устройства для удаления минерализов. пены с пов-сти пульпы (обычно применяют лопастной пеносъемник), успокоителей (предотвращают разрушение пенного слоя), межкамерных перегородок, наличия отбойников и формы камеры (имеет, как правило, скошенные снизу боковые стенки, благодаря чему исключается накапливание в углах твердых частиц и облегчается их перемещение у дна от стенок к импеллеру).
Оптим. степень разделения минералов при изменении характеристики сырья достигается путем изменения кол-ва подаваемого в камеру воздуха, толщины пенного слоя и уровня пульпы, а также производительности импеллера. Средние показатели совр. мех. и пневмомех. машин: производительность по потоку пульпы 0,2-130 м 3/мин; объем камер от 12-40 м 3 (в России) до 30-100 м 3 (за рубежом). Применение большеобъемных камер позволяет на 20-30% сократить капитальные затраты, металлоемкость машин, а также их энергоемкость (достигает 1,5-3,0 кВт/м 3).
По сравнению с мех. и пневмомех. машинами пневмогидравлич. флотац. машины отличаются большей скоростью, небольшими капитальными затратами, высокой производительностью, низкими металло- и энергоемкостью и т. д. Однако из-за отсутствия надежного в работе и долговечного аэрирующего устройства эти флотац. машины еще недостаточно широко применяют в практике обогащения полезных ископаемых.
Известны также мало распространенные пока машины: вакуумные и к о м п r е с с и о н н ы е (аэрация достигается выделением из пульпы растворенных газов); центробежные и со струйным аэрированием; электрофлотационные (аэрация пульпы пузырьками, выделяющимися при электролизе).
Другая аппаратура. Для обработки пульпы флотореагентами предназначены контактные чаны (кондиционеры), в к-рые сначала подаются, как правило, модификаторы, затем собиратели и далее пенообразователи. Время контактирования пульпы с реагентами составляет от неск. секунд до десятков мин. Реагентный режим Ф. определяется ассортиментом флотореагентов и порядком их ввода во флотац. процесс. Подача ингредиентов в систему в заданных кол-вах обеспечивается реагентными питателями, или дозаторами реагентов.
Основные процессы и вспомогательные операции
Работа предприятий. Флотац. процессы подразделяют на прямые и обратные. При прямой Ф. в пенный продукт, наз. концентратом, извлекают полезный минерал, в камерный продукт, наз. отходами или хвостам и,- частицы пустой породы. Последние извлекают в пенный продукт при обратной Ф.
Различают также основную, перечистную и контрольную флотац. операции. Основная Ф. дает т. наз. черновой концентрат, из к-рого в результате перечистной Ф. получают готовый концентрат. Камерный продукт основной Ф. (несфлотированные частицы) подвергают одной или неск. операциям контрольной Ф. с получением отвального продукта (отходов).
Камеры флотац. машин соединяют в такой последовательности, к-рая позволяет осуществлять упомянутые операции, циркуляцию промежуточных продуктов и получать концентраты требуемого качества при заданном извлечении полезного компонента. Показатели Ф. особенно для сульфидных руд цветных металлов достигают высокого уровня. Так, из медной руды, содержащей 1,5-1,7% Cu, получают медный концентрат (35% Cu) с извлечением 93% Cu. Из медно-молибденовой руды, содержащей ок. 0,7% Cu и 0,05-0,06 Mo, производят медный концентрат (25% Cu) с извлечением 80% Cu и молибденовый концентрат (св. 50% Mo) с извлечением св. 70% Mo. Из свинцово-цинковой руды, содержащей ок. 1% Pb и 3% Zn, получают свинцовый концентрат с содержанием св. 70% Pb (извлечение св. 90%) и цинковый концентрат с содержанием 59% Zn (извлечение св. 90%) и т. д.
Важное значение для достаточного полного разделения минералов наряду с ионным составом жидкой фазы пульпы, составом растворенных в ней газов (особенно сильно влияние кислорода воздуха), ее т-рой и плотностью, схемой и реагент-ным режимом Ф. имеет степень измельчения сырья. Лучше всего обогащаются частицы крупностью 0,15-0,04 мм. Для разделения частиц мельче 40 мкм наиб. пригодны фло-тац. колонны, в к-рых исходная пульпа после смешения с флотореагентами поступает в среднюю или верх. часть (ниже уровня пенного слоя), где встречается с восходящим потоком пузырьков воздуха, вводимого в ниж. часть.
Благодаря противотоку пульпы и воздуха, а также большей, чем в других флотац. машинах, вторичной минерализации пенного слоя достигается высокая селективность процесса. Для Ф. частиц крупнее 0,15 мм в России разработаны машины пенной сепарации, в к-рых пульпу подают на слой пены, удерживающей только гидрофобизированные частицы, а также машины кипящего слоя с восходящими потоками аэрированной жидкости.
Во флотац. машинах весьма часто наблюдается побочный процесс, заключающийся в осаждении на стенках камеры гидрофобных частиц. На этом процессе, наз. Ф. твердой стенкой, основано разделение тонких шламов (10 мкм и менее) с применением носителя - гидрофобных частиц флотац. крупности, избирательно взаимодействующих с извлекаемыми шламами; образующиеся агрегаты подвергают обычной пенной Ф.
В технологии Ф. большое внимание уделяется качеству воды, к-рое характеризуется пределами содержания взвешенных частиц, катионов и анионов, рН, жесткостью и т. д. Для достижения требуемого качества воду подвергают спец. подготовке, включающей удаление с помощью коагулянтов и флокулянтов взвешенных частиц, электрохим. обработку, корректировку ионного состава воды подачей извести, к-т, щелочей и др. (см. также Водоподготовка).
Совершенство Ф., кроме качества получаемых концентратов, уровня извлечения полезных компонентов, расходов флотореагентов и т. п., определяется также степенью использования оборотной воды. Напр., на флотац. фабриках США, обогащающих фосфатные руды, при расходе воды 11,2-84,2 м 3 на 1 т руды доля водооборота составляет 66-95%; на фосфатных фабриках бывшего СССР расходуется 13,8-35,7 м 3 воды на 1 т руды при водообороте 80-100%.
Целевые продукты Ф. направляют для обезвоживания в непрерывно действующие отстойники-сгустители, гидросепараторы и гидроциклоны (40-60% влаги в сгущенном продукте), фильтры (10-15%) и сушилки (1-3% влаги). Для ускорения сгущения и отстаивания пульпы обрабатывают реагента-ми-флокулянтами (полиакриламид, полисахариды и др.) и магн. методами.
Ф. на обогат. фабриках осуществляется как механизир., автоматизир. непрерывный процесс - от поступления руды до выпуска концентратов и хвостов. Регулирование крупности частиц при измельчении, подачи флотореагентов по их остаточной концентрации в пульпе, непрерывный анализ ее плотности, т-ры и рН лежат в основе автоматизир. управления работой флотац. фабрик. Важное место на них занимают внутр. транспорт сырья и готовой продукции, водо- и энергоснабжение, охрана труда и окружающей среды и др. Мощность наиб. крупных совр. фабрик по горной массе достигает 50-55 тыс. т в сут. Одна из первых в мире флотац. фабрик была пущена в России (1904).
Осн. направления совершенствования процесса
1. Разработка бессточных систем, основанных на использовании селективных флотореагентов, обеспечивающих разделение минералов в воде с повышенной жесткостью.
2. Более широкое применение методов электрохим. активации Ф. путем направленного изменения флотац. св-в минералов, регулирования окислит.-восстановит. потенциала и ионного состава жидкой фазы пульпы.
3. Использование флотац.-хим. технологий переработки бедных и труднообогатимых руд с целью комплексного применения сырья и охраны окружающей среды.
4. Дальнейшее совершенствование конструкций флотац. машин с камерами большой емкости, обеспечивающих снижение капитальных и энергетич. затрат, путем улучшения аэрац. характеристик машин, использования износостойких материалов, автоматизир. основных узлов.
Кроме того, совершенствование Ф. идет по пути синтеза новых флотореагентов, замены воздуха др. газами (азот, кислород), а также внедрения систем управления параметрами жидкой фазы флотац. пульпы.
Лит.: Краткая химическая энциклопедия, т. 5, M., 1967, с. 455-59; Теория и технология флотации руд, M., 1980; Рубинштейн Ю. Б., Филиппов Ю. А., Кинетика флотации, M., 1980; Глембоцкий В. А., Клас-сен В. И., Флотационные методы обогащения, 2 изд., M., 1981; Справочник по обогащению руд. Основные процессы, 2 изд., M., 1983; Абрамов А. А., Флотационные методы обогащения, M., 1984; Дерягин Б. В., Духин С. С., Pyлев H. H., Микрофлотация, M., 1986; Методы исследования флотационного процесса, M., 1990; Мещеряков H. Ф., Кондиционирующие и флотационные аппараты и машины, M., 1990; Горная энциклопедия, т. 4, M., 1989, с. 576-77, т. 5, M., 1991, с. 319-23. Ю. В. Рябов.
Энциклопедический словарь
ФЛОТА́ЦИЯ -и; ж. [англ. flotation] Горн. Метод обогащения полезных ископаемых, основанный на всплывании измельчённых частей полезного ископаемого на поверхность жидкости, находящейся в обогатительном устройстве.
◁ Флотацио́нный, -ая, -ое. Горн. Ф. процесс. Ф-ая машина. Ф-ые отходы.
* * *
флота́ция(франц. flottation, от flotter — плавать на поверхности воды), процесс разделения мелких твёрдых частиц (главным образом минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Для обогащения полезных ископаемых широко применяется пенная флотация, при которой частицы минералов в водной среде избирательно прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются в пену, образуя концентрат.
* * *
ФЛОТАЦИЯФЛОТА́ЦИЯ (франц. flottation, от flotter — плавать на поверхности воды), процесс разделения мелких твердых частиц (главным образом минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Для обогащения полезных ископаемых широко применяется пенная флотация, при которой частицы минералов в водной среде избирательно прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются в пену, образуя концентрат.
Геологическая энциклопедия
(франц. flottation, англ. flotation, букв. - плаванье на поверхности воды * a.flotation; н.Flotation, Flotatieren, Schaumschwimnaufereitung; ф.flottation; и.flotacion) - процесс разделения мелких твёрдых частиц (гл. обр. минералов) в водной суспензии (пульпе) или растворе, основанный на избират. концентрации (адсорбции) частиц на границах раздела фаз в соответствии c их поверхностной активностью или смачиваемостью. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз (обычно газа и воды) и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц.
Ф. - один из осн. методов Обогащения полезных ископаемых, применяется также для очистки воды от органич. веществ (нефти, масел), бактерий, тонкодисперсных осадков солей и др. Помимо горноперерабат. отраслей пром-сти Ф. используется в пищевой, хим. и др. отраслях для очистки пром. стоков, ускорения отстаивания, выделения твёрдых взвесей и эмульгир. веществ и т.п. Широкое применение Ф. привело к появлению большого кол-ва модификаций процесса по разл. признакам (рис.).
Kлассификация флотационных процессов.
Первой была предложена масляная Ф. (B. Xайнс, Bеликобритания, 1860). Для её осуществления измельчённая руда перемешивается c маслом и водой; при этом сульфидные минералы избирательно смачиваются маслом, всплывают вместе c ним и снимаются c поверхности воды, a породы (кварц, полевые шпаты) тонут в воде. B Pоссии масляная ф. была использована для обогащения графитовой руды (г. Mариуполь, 1904). Позднее этот вид был усовершенствован: масло диспергировалось до эмульсионного состояния, что позволяло извлекать тонкие шламы, напр. марганцевых руд. Cпособность тонких гидрофобных частиц удерживаться на поверхности воды, в то время как гидрофильные тонут в ней, была использована для создания плёночной Ф. (А. Heбелиус, США, 1892; A. Mак-Kуистен, Bеликобритания, 1904). Плёночная Ф. не имела большого практич. использования, но явилась прообразом пенной Ф., как c точки зрения использования межфазной границы вода - воздух, так и c точки зрения использования Флотационных реагентов, поскольку было замечено, что плёночная Ф. проходит значительно эффективнее в присутствии небольших кол-в масла. B процессе пенной Ф. обработанные реагентами частицы выносятся на поверхность воды пузырьками воздуха, образуя пенный слой, устойчивость к-рого регулируется добавлением пенообразователей. Для образования пузырьков предлагались разл. методы: образование углекислого газа за счёт хим. реакции (C. Поттер, США, 1902), выделение газа из раствора при понижении давления (Ф. Элмор, Bеликобритания, 1906) - вакуумная Ф., энергичное перемешивание пульпы (механич. Ф.), пропускание воздуха сквозь мелкие отверстия (пневматич. Ф.). Tонкодисперсные пузырьки для Ф. из растворов получают также при электролитич. разложении воды c образованием газообразных кислорода и водорода (электрофлотация).
Pазнообразные способы образования газовых пузырьков и комбинации этих способов соответствуют разл. типам флотационных машин. Cоединение камер флотационных машин в определённой последовательности c направлением потоков пенных и камерных продуктов на перефлотацию, доизмельчение, перечистную или контрольную Ф. составляет схему Ф., к-рая позволяет получить концентрат требуемого качества при заданном извлечении полезного компонента. Kонцентрат может быть получен пенным (прямая Ф.) или камерным продуктом (обратная Ф.); в последнем случае Ф. подвергается пустая порода.
Для проведения пенной Ф. производят измельчение руды до крупности 0,5-1 мм в случае природно-гидрофобных неметаллич. п. и. c небольшой плотностью (cepa, уголь, тальк) и до 0,1-0,2 мм для руд металлов. Для создания и усиления разницы в гидратированности разделяемых минералов и придания пене достаточной устойчивости к пульпе добавляются флотационные реагенты. Затем пульпа поступает во флотац. машины. Oбразование флотационных агрегатов (частиц и пузырьков воздуха) - аэрофлокул происходит при столкновении минералов c пузырьками воздуха, вводимого в пульпу.
Ha Ф. влияют ионный состав жидкой фазы пульпы, растворённые в ней газы (особенно кислород), темп-pa и плотность пульпы. Ha основе изучения минералого-петрографич. состава обогащаемого п. и. выбирают схему Ф., реагентный режим и степень измельчения, к-рые обеспечивают достаточно полное разделение минералов. Лучше всего Ф. разделяются зёрна размером 0,1-0,04 мм. Более мелкие частицы разделяются хуже, a частицы мельче 5 мк ухудшают Ф. более крупных частиц. Oтрицательное действие частиц микронных размеров уменьшается специфич. реагентами. Kрупные (1-3 мм) частицы при Ф. отрываются от пузырьков и не флотируются. Поэтому для Ф. крупных частиц (0,5 -5 мм) в CCCP разработаны способы пенной сепарации, при к-рых пульпа подаётся на слой пены, удерживающей только гидрофобизир. частицы. C той же целью созданы флотационные машины кипящего слоя c восходящими потоками аэрирован. жидкости.
Bo флотационных машинах часто происходит побочный процесс - осаждение гидрофобных частиц на стенках и особенно деревянных деталях, т.н. Ф. твёрдой стенкой. Этот эффект был положен в основу метода флотации тонких шлемов (-10 мкм) c помощью носителя - гидрофобных частиц флотационной крупности, селективно взаимодействующих c извлекаемыми шламами; образующиеся агрегаты подвергались обычной пенной Ф.
Для очистки воды, a также извлечения компонентов из разбавленных растворов в 50-x гг. был разработан метод Ионной флотации.
Широкое распространение Ф., возникшей первоначально благодаря ряду эмпирич. изобретений, оказало значит. влияние на становление физ. химии поверхностных явлений, a развитая теория стала основой совершенствования процесса Ф.
B развитии теории Ф. важную роль сыграли работы pyc. физико-химиков: И. C. Громека, впервые сформулировавшего в кон. 19 в. осн. положения процесса смачивания; Л. Г. Гурвича, разработавшего в нач. 20 в. положения o гидрофобности и гидрофильности. П. A. Pебиндер развил теорию адсорбционных и поверхностно-активных процессов, указал на роль флокуляции в процессе Ф. Bопросы электрохим. взаимодействий при Ф. впервые рассмотрел A. H. Фрумкин (1930), a затем P. Ш. Шафеев и B. A. Чантурия. Tеория аэрации при Ф. развита B. И. Kлассеном. Tеория взаимодействия реагентов c минералами при Ф. развита И. H. Плаксиным и его школой (B. A. Глембоцкий, Kлассен, Шафеев, B. И. Tюрникова и др.), a также A. Tаггартом, A. Годеном, Д. Фюрстенау (США), И. Уорком (Aвстралия), M. Г. Флемингом (Bеликобритания) и др. Kинетике Ф., математич. моделированию и управлению процессом Ф. посвящены работы K. Ф. Белоглазова, O. C. Богданова, Л. A. Барского, B. З. Kозина, И. И. Mаксимова, Ю. Б. Pубинштейна, a также П. Инуэ (Япония), Фюрстенау (США) и др. Cоздание теории селективной Ф. минералов связано c именами M. A. Эйгелеса, C. И. Mитрофанова, C. И. Полькина и др.
Cовершенствование процесса Ф. идёт по пути синтеза новых видов флотационных реагентов, конструирования флотационных машин, замены воздуха др. газами (кислород, азот), a также внедрения систем управления параметрами жидкой фазы флотационной пульпы. Благодаря Ф. вовлекаются в пром. произ-во м-ния тонковкрапленных руд и обеспечивается комплексное использование п. и.Литература: Kлассен B. И., Mокроусов B. A., Bведение в теорию флотации, 2 изд., M., 1959; Mитрофанов C. И., Cелективная флотация, 2 изд., М., 1967; Глембоцкий B. A., Kлассен B. И., Флотация, M., 1973; Глембоцкий B. A., Физико-химия флотационных процессов, М., 1972; Tеория и технология флотации руд, M., 1980; Pубинштейн Ю. Б., Филиппов Ю. A., Kинетика флотации, М., 1980.Л. A. Барский.
Большой энциклопедический политехнический словарь
(франц. flottation, англ. floatation, букв. - плавание на поверхности воды) - способ обогащения полезных ископаемых, осн. на разл. сма-чиваемости водой их поверхности, особенно после обработки поверхности минералов флотационными реагентами. Ф. осуществляют во флотационных машинах. Различают Ф. масляную, плёночную, пенную (осн. метод обогащения полезных ископаемых), при к-рой частицы одних минералов прилипают к возд. пузырькам и переходят вместе с ними в пенный слой (концентрат), а других - остаются во взвешенном состоянии в воде (хвосты).
Большая политехническая энциклопедия
ФЛОТАЦИЯ — наиболее совершенный и распространённый способ обогащения (2) полезных ископаемых, основанный на разнице в смачиваемости (см. смачивание) веществ водой, в которую добавляют особые вещества — пенообразователи. Принцип Ф. состоит в том, что тонкоизмельчённое сырьё (необогащённое) взмучивается в резервуаре с водой (во флотационной машине), через которую пропускают пузырьки воздуха, образующие огромное количество пены. Хорошо смачивающиеся вещества называются гидрофильными, не смачивающиеся — гидрофобными. Гидрофобные вещества собирают вокруг себя пузырьки и всплывают на поверхность. Гидрофильные частицы пустой породы опускаются вниз, образуя т. н. хвосты. Пустая порода тонет, а нужные частицы, хотя они и тяжелее (медь, серебро, свинец и др.), всплывают вместе с пеной. Ф. применяют в цветной металлургии, при обогащении угля, в хим. промышленности для разделения солей, в пищевой промышленности и др.
Русско-английский политехнический словарь
flotation
* * *
флота́ция ж.flotation
анио́нная флота́ция — anionic flotation
беспе́нная флота́ция — nonfrothing flotation
ва́куумная флота́ция — vacuum flotation
втори́чная флота́ция — secondary flotation
гру́бая флота́ция — rough flotation
избира́тельная флота́ция — selective [differential] flotation
коллекти́вная флота́ция — bulk flotation
ма́сляная флота́ция (с использованием масла) — oil flotation
обра́тная флота́ция — opposite flotation
оки́сленная флота́ция — oxide flotation
основна́я флота́ция — rough flotation
очи́стная флота́ция — scavenging flotation
пе́нная флота́ция — foam [froth] flotation
перечистна́я флота́ция — cleaner flotation
плё́ночная флота́ция — film [skin] flotation
пневмати́ческая флота́ция — air flotation
после́довательная флота́ция — stage flotation
противото́чная флота́ция — countercurrent flotation
пряма́я флота́ция — direct flotation
селекти́вная флота́ция — selective [differential] flotation
* * *
flotation
Dictionnaire technique russo-italien
ж.
flottazione f
- вакуумная флотация
- избирательная флотация- коллективная флотация
- масляная флотация
- обратная флотация
- окисленная флотация
- основная флотация
- пенная флотация
- плёночная флотация
- пневматическая флотация
- последовательная флотация
- противоточная флотация
- прямая флотация
- селективная флотация
Русско-украинский политехнический словарь
техн., физ.
флота́ція
Русско-украинский политехнический словарь
техн., физ.
флота́ція
Естествознание. Энциклопедический словарь
(франц. flottation, от Hotter - плавать на поверхности воды), процесс разделения мелких тв. частиц (гл. обр. минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Для обогащения полезных ископаемых широко применяется пенная Ф., при к-рой частицы минералов в вод. среде избирательно прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются в пену, образуя концентрат.