Результат интеллектуальной деятельности: Способ флотационного обогащения руд и нерудного минерального сырья

Изобретение относится к горнорудной промышленности, а именно - к обогащению полезных ископаемых методом флотации, и может быть использовано при глубокой переработке рудного и нерудного минерального сырья.

Известен способ флотационного извлечения из воды тонкодисперсных примесей методом электрофлотации [1]. Электрофлотацию осуществляют путем пропускания мелких пузырьков газа сквозь обрабатываемый объем суспензии - в случае флотации твердых включений, или эмульсии - в случае извлечения капель масла. Мелкие пузырьки газа, в основном водорода и кислорода, получают электролитическим разложением воды. Определяющую роль в процессе электрофлотации выполняют пузырьки водорода, выделяющиеся на катоде. Их размер и интенсивность образования зависят в основном от состава электролита, поверхностного натяжения на границе раздела «электрод-раствор», материала и формы электродов, плотности тока.

Электрофлотационный метод извлечения минеральных частиц имеет ряд недостатков, связанных с малой подъемной силой тонких пузырьков и малой скоростью всплытия минерализованных пузырьков, снижающих удельную производительность электрофлотационного аппарата. Повышение производительности электрофлотационного аппарата особенно важно при флотационном выделении минералов, содержащих цветные и благородные металлы. Указанные минералы, обладающие высокой плотностью, в большей мере уменьшают скорость подъема флотационных комплексов «пузырек-минеральные частицы» во флотоконцентрат.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ флотационного обогащения руд, содержащих сульфидные минералы и золото [2], включающий подготовку газоводной эмульсии «кислород-вода» электрохимическим методом, пропусканием воды через анодную камеру проточного мембранного электролизера, при этом одновременно минеральную суспензию насыщают пузырьками водорода, преимущественно размером 50 мкм и менее, пропуская ее через катодную камеру проточного мембранного электролизера, а после смешивания минеральной суспензии с газоводной эмульсией «кислород-вода» образовавшуюся смесь направляют в камеру флотационной машины, где ее перемешивают и насыщают пузырьками воздуха обычной флотационной крупности.

К недостаткам указанного способа следует отнести невысокое извлечение полезного компонента в пенный продукт, обусловленное малой вероятностью закрепления извлекаемых тонких частиц полезного компонента на поверхности пузырька. Малая вероятность закрепления связана со значительным понижением поверхностного натяжения на границе «газ-вода». Диспергирование газовой фазы связано с коалесценцией, то есть слиянием мелких пузырьков и образованием крупных. Введение кислородсодержащей эмульсии в водно-минеральную суспензию непосредственно в камеру флотомашины по прототипу снижает эффект активации поверхности минеральных частиц растворенным кислородом. Способ требует усовершенствования, направленного на усиление смещения равновесия в сторону мелких пузырьков и фиксации их размера в диапазоне преимущественно меньше 50 мкм.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности флотационного обогащения руд за счет снижения потерь ценных минералов в виде тонких частиц полезного компонента и повышении удельной производительности флотационной машины посредством подачи кислородсодержащей газоводной эмульсии в смеситель до подачи во флота-машину, а также обработки ультразвуком водно-газовой смеси, перемешиваемой дозированно с флотореагентами перед подачей во флотомашину. Концентрированное распределение собирателей и пенообразователей в поверхностных слоях - в пленочной воде диспергируемых ультразвуком пузырьках водорода, обеспечивает высокую вероятность сцепления мелких флотоактивных минеральных частиц с пузырьками газов и предотвращает коалесценцию мелких пузырьков.

Технический результат достигается за счет того, что в способе флотационного обогащения руд и нерудного минерального сырья, включающем подготовку газоводной эмульсии «кислород-вода» электрохимическим методом - пропусканием воды через анодную камеру проточного мембранного электролизера, подготовку водно-газовой смеси, насыщенной пузырьками водорода преимущественно размером 50 мкм и менее, пропусканием водно-газовой смеси через катодную камеру проточного мембранного электролизера, смешивание минеральной суспензии с газоводной эмульсией «кислород-вода» и водно-газовой смесью, насыщенной пузырьками водорода в камере флотационной машины, где минеральную суспензию перемешивают и насыщают пузырьками воздуха повышенной флотационной крупности, для повышения извлечения шламовой продуктивной фракции водно-газовую смесь, насыщенную пузырьками водорода, преимущественно размером 50 мкм и менее, после пропускания через катодную камеру проточного мембранного электролизера, дополнительно подвергают ультразвуковой обработке, при этом до, во время или после ультразвуковой обработки в водно-газовую смесь дозированно вводят флотореагенты - пенообразователь, депрессор и собиратель, при этом осуществляют дозированный ввод собирателя - ксантогената натрия или калия, в газоводную эмульсию «кислород-вода» для частичного окисления до диксантогенида, и полученную эмульсию подают в смеситель с минеральной суспензией одновременно с водно-газовой смесью до ввода в камеру флотационной машины.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

Для выполнения способа используются: проточный мембранный электролизер, содержащий анодную камеру - для приготовления газоводной эмульсии «кислород-вода», и катодную камеру - для приготовления водно-газовой смеси, насыщенной пузырьками водорода; ультразвуковая установка - для диспергирования водно-газовой смеси с флотореагентами - пенообразователем, депрессором и собирателем перед агитацией перемешиванием; смеситель - для агитации минеральной суспензии перемешиванием; флотационная машина - для извлечения продуктивной фракции.

Способ реализуют следующим образом.

Параллельно осуществляют подготовку газоводной эмульсии «кислород-вода» электрохимическим методом - пропусканием воды через анодную камеру проточного мембранного электролизера и подготовку водно-газовой смеси. Пузырьки кислорода образуются на анодах в результате электролитического разложения воды. Водно-газовую смесь насыщают пузырьками водорода преимущественно размером 50 мкм и менее, пропусканием водно-газовой смеси через катодную камеру проточного мембранного электролизера. Для повышения извлечения шламовой продуктивной фракции водно-газовую смесь, насыщенную пузырьками водорода, преимущественно размером 50 мкм и менее, после пропускания через катодную камеру проточного мембранного электролизера, дополнительно подвергают ультразвуковой обработке. Диспергирование пузырьков водорода осуществляется до уровня менее 10 мкм. До, во время или после ультразвуковой обработки в водно-газовую смесь дозированно вводят флотореагенты - пенообразователь, депрессор и собиратель. Осуществляют дозированный ввод собирателя - ксантогената натрия или калия, в газоводную эмульсию «кислород-вода» для частичного окисления до диксантогенида и полученную эмульсию подают в смеситель с минеральной суспензией одновременно с водно-газовой смесью до ввода в камеру флотационной машины. Смешивание минеральной суспензии с предварительно приготовленной электрохимическим методом газоводной эмульсией «кислород-вода», позволяет до ввода во флотомашину насытить минеральную суспензию мелкими пузырьками кислорода. Растворение кислорода в воде повысит окислительно-восстановительный потенциал минеральной суспензии. Кислород в начальный период воздействия способствует сорбции на частицах сульфидов минеральной суспензии анионов и молекул флотационного реагента-собирателя за счет появления активных центров на поверхности гидрофобных частиц. Поверхность в частично окисленном состоянии является наиболее сорбционно активной по отношению к флотационным реагентам и, следовательно, подготовленной для образования флотационных комплексов. Селективное закрепление реагента-собирателя способствует повышению термодинамической вероятности образования флотационных комплексов с частицами извлекаемых в пенный продукт минералов. В результате коалесценции мелких минерализованных пузырьков кислорода и водорода и пузырьков обычной флотационной крупности получают флотационные комплексы, обладающие высокой скоростью всплытия, что повышает удельную производительность флотационной машины. Пузырьки воздуха обычной флотационной крупности получают известными методами: пропусканием через перфорированные устройства или дроблением воздуха механическими устройствами. Высокая вероятность образования флотационных комплексов из тонких гидрофобизированных частиц минералов, высокая скорость их транспортировки во флотационный концентрат повышают эффективность обогащения полезного компонента. Отделение минерализованных полезным компонентом пузырьков осуществляют путем их всплытия на поверхность. Образовавшаяся на поверхности пена является флотоконцентратом. Оставшуюся в объеме измельченную руду отводят на дополнительную переработку или в хвостохранилище.

Способ обеспечивает увеличение скорости транспортировки минеральной массы во флотоконцентрат, возрастает удельная производительность флотационной машины и извлечение тонких частиц минералов, снижаются потери ценных компонентов, повышается эффективность флотационного обогащения руд и нерудного минерального сырья.

Источники информации

1. Яковлев С.В., Краснобородько И.Г., Рогов В.М. Технология электрохимической очистки воды. Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1987, С. 165-175, 261-264.

2. Патент РФ №2389557. Способ флотационного обогащения руд, содержащих сульфидные минералы и золото, опубл. 20.05.2010, Бюл. №14.