Приготовление реагентов.
4.4.1 Назначение и классификация флотационных реагентов.
Способность разделяемых минералов флотироваться, прочность пены, число и размеры пузырьков воздуха достигаются применением флотационных реагентов.
Флотационные реагенты делятся на два класса. К первому классу относятся реагенты, непосредственно взаимодействующие с поверхностью минералов. Ко второму - реагенты, действующие на поверхности раздела газ-жидкость.
Реагенты первого класса в зависимости от выполняемых функций подразделяются на четыре группы:
– коллекторы или собиратели - органические вещества, способные закрепляться на поверхности отдельных минералов и увеличивать их способность флотироваться;
– депрессоры или подавители - реагенты, понижающие флотируемость тех минералов, извлечение которых в пенный продукт нежелательно в данной операции. Главный, но не единственный механизм действия депрессора состоит в том, что они препятствуют закреплению коллектора на поверхности минерала;
– активаторы - реагенты, способствующие закреплению коллектора на поверхности минерала; их действие противоположно действию депрессоров;
– регуляторы среды - реагенты, влияющие на процессы взаимодействия коллекторов, депрессоров, активаторов с поверхностью минералов.
Основное их назначение состоит в регулировании ионного состава пульпы процесса диспергирования и коагуляции тонких шламов.
Депрессоры, активаторы и регуляторы среды часто относят к одной группе и называют модификаторами.
Реагенты второго класса получили название пенообразователей или вспенивателей. Вспениватели облегчают диспергирование воздуха на мелкие пузырьки, препятствуют их слиянию и повышают прочность пены.
Ко всем флотационным реагентам предъявляют следующие требования: селективность действия, стандартность качества, дешевизна и недефицитность, удобство в применении (устойчивость при хранении, легкая растворимость в воде, отсутствие неприятного запаха, нетоксичность и т. д.).
4.4.2. Краткая характеристика и роль реагентов, применяемых на Учалинской обогатительной фабрике
4.4.2.1. Реагенты - собиратели.
Собиратели представляют собой органические соединения, которые, избирательно закрепившись на поверхности гидрофильных минералов, уменьшают их смачиваемость водой и способствует их прилипанию к воздушному пузырьку.
По способности диссоциировать на ионы собиратели подразделяют на ионогенные, распадающиеся на ионы в водной среде, и неионогенные, не распадающиеся на ионы.
В зависимости от того, какая часть молекул является адсорбционо активной - анион или катион, ионогенные собиратели делятся на две группы: анионные и катионные. Анионные собиратели получили наибольшее распространение в практике флотации.
На Учалинской обогатительной фабрике применяется ксантогенат.
Ксантогенаты.
Применяемые на фабрике – безводные щелочные: бутиловый C4H9OCS2K, изобутиловый C4H9OCS2K, изопропиловый C3H7OCS2K. Ксантогенаты в герметичной таре при комнатной температуре устойчивы длительное время. При высокой температуре, свыше 80оС, ксантогенаты разлагаются с выделением различных газообразных продуктов: сероуглерода[3], окиси серы и других, представляющих пожарную опасность и опасность отравления людей.
При длительном хранении во влажном состоянии ксантогенаты могут разлагаться с разогревом и самовозгораться.
При неправильном хранении (в неплотной таре), растворении и контакте с кислотами ксантогенат разлагается с выделением очень ядовитого и огнеопасного сероуглерода.
При комнатной температуре разбавленные водные растворы ксантогенатов относительно стабильны.
Ксантогенаты легко образуют нерастворимые в воде соли с катионами тяжелых металлов.
Карбамид СО(NH2)2
Карбамид СО(NH2)2 - мочевина, получается взаимодействием диоксида углерода с аммиаком под давлением. Представляет собой белые кристаллы, хорошо растворимые в воде. Используется в сочетании с ксантогенатом, растворы реагентов готовятся совместно и подаются по точкам технологического процесса. Карбамид обладает собирательными свойствами по отношению к драгметаллам, особенно к серебру. Расход его составляет для руд, перерабатываемых на ОФ, 15-20 г/т руды.
4.4.2.2. Реагенты – модификаторы.
Регуляторы, или модификаторы – это неорганические и органические соединения, способствующие избирательному закреплению собирателей или изменяющие гидратированность поверхности минералов. Регуляторы применяются в дополнение к собирателям и пенообразователям для повышения селективности флотации или извлечения минералов.
В зависимости от целевого назначения при флотации регуляторы подразделяют на активирующие, депрессирующие или подавляющие действия, также они являются и регулятором среды. В определенных условиях один и тот же регулятор может выполнять различные функции.
Цинковый купорос (ZnSO4 х 7H2O).
Цинковый купорос применяется самостоятельно или в сочетании с сульфидом (гидросульфидом) натрия для подавления цинковых минералов, пирита.
Цинковый купорос (семиводный кристаллогидрат сульфата цинка) - представляет собой кристаллы белого цвета, хорошо растворимые в воде.
Медный купорос CuSO4 х 5H2O.
Медный купорос используется в качестве активатора флотации цинковой обманки. Активация медным купоросом происходит в щелочной среде.
Медный купорос (пятиводный кристаллогидрат сульфата меди) представляет собой ярко-синие кристаллы, не выветривающиеся на воздухе, хорошо растворимые в воде.
Гидросульфид натрия (NaHS)
Гидросульфид натрия применяются при незначительных их концентрациях в качестве активатора – сульфидизатора при флотации окисленных минералов и вторичных сульфидов меди и цинка. С увеличением концентрации (расхода) реагента наблюдается подавление флотации указанных минералов. При высоких расходах реагента (2–10 кг/т твердого) происходит подавление флотации минералов с одновременной десорбцией собирателя.
Гидросульфид натрия технический представляет собой жидкость, содержащую незначительный осадок.
Гашеная известь (гидроксид кальция) Ca(ОН)2.
Гашеная известь - регулятор щелочности. Применение извести позволяет создать высокую щелочность пульпы (рН = 12 и более).
Гашеную известь «пушонку» - самый дешевый щелочной агент - получают из негашеной извести по реакции СаО+Н2О=Са(ОН)2.
Гашеная известь используется для подавления пирита при отделении его от сфалерита и сульфидов меди. Известь - вяжущее вещество, состоящее в основном из окиси кальция. Негашеная известь хорошо соединяется с водой, при этом выделяется большое количество тепла.
Гашеная известь - белый порошок, плотность 2,34 г/см3. Раствор извести в воде называют «известковой водой», взвесь в воде – «известковым молоком».
Полиакриламид (ПАА).
Полиакриламид - высокомолекулярный флокулянт, способствующий флокуляции минеральных частиц в водной суспензии. Используется для ускорения сгущения концентратов.
ПАА - очень вязкий гель. Он содержит 6-8% основного вещества.
ПАА - труднорастворимый реагент. Наиболее эффективно растворяется при непрерывном перемешивании быстроходной мешалкой.
4.4.2.3.Реагенты - пенообразователи.
Реагенты - пенообразователи представляют собой поверхностноактивные вещества, способные адсорбироваться на поверхности «вода – воздух».
Их присутствие в пульпе повышает механическую прочность воздушных пузырьков, способствует сохранению их в диспергированном состоянии, тем самым, улучшая условия присоединения частиц флотируемого минерала к пузырькам воздуха и устойчивость пены.
По флотационному действию вспениватели делятся на два типа: селективнодействующие и неселективнодействующие. Первые практически не обладают собирательными свойствами при флотационном обогащении, вторые имеют заметные собирательные свойства.
Селективнодействующие вспениватели необходимы для операций, в которых производится разделение близких по флотируемости минералов, так как наличие у вспенивателей даже очень слабого собирательного действия может вызвать нарушение селективности этого процесса.
Флотореагент СФК (спиртовая фракция капролактама).
Флотореагент СФК, получаемый при производстве капролактама является селективно действующим пенообразователем.
СФК представляет собой бесцветную прозрачную жидкость со специфическим запахом.
4.4.3. Процесс приготовления реагентов.
Приготовление реагентов на Учалинской обогатительной фабрике производится в известковом реагентном участке, в состав которого входят склады жидких и сухих реагентов, растворный участок, участок приготовления известкового молока.
Общая схема приготовления растворов реагентов следующая:
– реагенты в упакованном виде привозятся со склада авто- или электропогрузчиками к контактным чанам в растворное отделение;
– после вскрытия тары, реагенты загружаются в контактные чаны.
Растворение производится перемешиванием в контактных чанах.
Из растворных чанов, после отстаивания и определения концентрации растворы сливаются в отстойники, в которых происходит дальнейшее осветление растворов реагентов.
Из отстойников осветленные растворы по мере необходимости подаются кислотоупорными насосами в расходные чаны, установленные перед уравнительными бачками питателей реагентов на реагентной площадке в главном корпусе.
Растворение и хранение растворов различных реагентов производится в изолированных помещениях.
Схема цепи аппаратов участка приготовления растворов флотореагентов дана на рис. 11.
Схема цепи аппаратов дозирования реагентов по секциям представлена на рис. 12.
| Карта технологического режима в известковом реагентном участке приведена в таблице 4.14. Таблица 4.14. | |||
| Карта технологического режима известкового реагентного участка | |||
| № | Наименование реагента | Массовая доля активного вещества, % | Допустимое отклонение (абсолютная ошибка), % |
| Ксантогенат калия бутиловый | 4,5 | ± 0,5 | |
| Ксантогенат калия изобутиловый | 4,5 | --«-- | |
| Ксантогенат калия изопропиловый | 4,5 | --«-- | |
| Медный купорос | 7,5 | ± 0,5 | |
| Цинковый купорос | 14,5 | --«-- | |
| Гидросульфид натрия | 8,5 | --«-- | |
| Известковое молоко | 3,5–5,5 | --«-- | |
| СФК (спиртовая фракция капролактама) | 1,0 | ± 0,2 | |
| Полиакриамид | 0,12 | ± 0,005 |
При приготовлении растворов реагентов требуемой концентрации, необходимый вес загружаемого материала (реагента) В определяется по формуле:
B=V. K/A,
Где: V – заданный объем раствора, м3;
К – заданная концентрация, %;
А – активность реагентов, %.
4.4.3.1. Приготовление раствора ксантогената калия (натрия).
При приготовлении раствора ксантогената возможно использование сочетания бутилового, изобутилового и изопропилового ксантогенатов, соотношение состава ксантогенатов утверждает гл. инженер фабрики.
Барабаны вскрываются вручную и ксантогенат загружают в чаны №№ 10, 11, 12, предварительно заполненные на 2/3 промышленной водой с включенными мешалками и вытяжной вентиляцией. Освобожденные барабаны тщательно промываются водой, складируются в отведенном месте и далее утилизируются.
После загрузки ксантогената чаны доливают водой и раствор перемешивается в течение 2-6 часов, после чего растворщик отбирает пробу для определения концентрации полученного раствора, которая определяется по методике экспресс-анализа. В случае отклонения от заданного технологического режима (см. табл. № 4.14) в растворные чаны добавляется необходимое количество воды или ксантогената.
После отстаивания раствор ксантогената из отстойников №№ 13, 14, 15, 16 перекачиваются насосами №№ 13, 14, 16 поочередно в автоматическом режиме в емкости главного корпуса (чаны № 5, 12), которые находятся на отметке +5,02.
Из чанов через расходные бачки ксантогенат дозируется в технологический процесс.
4.4.3.2.Приготовление раствора СФК.
На фабрику СФК поступает в железнодорожных и в автомобильных цистернах, откуда сливается в подземные приемные емкости №№ 1, 2, 3, 4, каждая объемом 50 м3.
Все 4 емкости соединены одним коллектором. Из емкости №№ 1, 2, 3, 4 СФК шестеренчатым насосом закачивают в специальный оборудованный контейнер объемом 1,75 м3. Из контейнера в к/чан емкостью 20 м3 заливается 140 литров реагента и в течение 1 часа раствор перемешивается и сливается в отстойник (№№ 1, 2, 3, 4) и насосом №1 перекачивается в буферный бак №14, расположенный на отметке +5,02 в главном корпусе. Из буферного бака СФК дозируется в процесс.
4.4.3.3.Приготовление раствора гидросульфида натрия.
Гидросульфид натрия на обогатительную фабрику поступает в железнодорожных цистернах. При приемке гидросульфида из цистерн, установленных на тупике № 13 (главный корпус), реагент сливают в специальные емкости №№ 1-7 вместимостью 50 м3 каждая.
Слив реагента производится через горловину цистерны буровым насосом.
Растворение и отстаивание гидросульфида производят в чанах №№ 5, 6, 7, 8, 9. После отстаивания раствор гидросульфида из отстойников №№ 5-9 перекачивается насосом № 44 в автоматическом режиме в емкости главного корпуса.
Загрузку гидросульфида производят из расчета: на 1 м3 гидросульфида 6,6 м3 воды.
Раствор перемешивается в течение часа, затем определяется его концентрация по методике экспресс-анализа. В случае отклонения раствор доводят до требуемой концентрации добавлением воды или гидросульфида.
4.4.3.4. Приготовление раствора цинкового купороса.
На обогатительную фабрику цинковый купорос поступает гранулированный в контейнерах СК 2 – 3,2 (5) по ТУ 48–02-71 и в бумажных мешках БМ, ВМ, ВМБ по ГОСТ 2226. Средняя активность по содержанию цинка 32-35%. Для приготовления раствора цинкового купороса 14-16%-ной концентрации в реагентном отделении имеются четыре растворных чана №№ 13, 14, 15, 19 и пять отстойников №№ 17, 18, 19, 25, 26. Из контейнера СК 2 – 3,2 (5) по ТУ 48–02-71 с помощью кран - балки цинковый купорос выгружают в растворный чан, предварительно заполненный водой на 2/3 с включенной мешалкой и вытяжной вентиляцией.
После загрузки цинкового купороса чаны заливают до нужного объема, и раствор перемешивается в течение 1–1,5 часа, после чего отбирается проба для проведения экспресс-анализа. При достижении заданной концентрации раствор цинкового купороса самотеком сливается в отстойники. Продолжительность осветления раствора 6 часов. Далее цинковый купорос закачивается насосами №№ 17, 18, 19, 26 в буферные емкости (чаны №№ 10 и 11) главного корпуса на отметку +5,02, откуда раствор цинкового купороса дозируется в процесс.
4.4.3.5. Приготовление раствора медного купороса.
На фабрику медный купорос поступает в ламинированных мешках весом 1250, 1000, 50, 25 кг. Для приготовления раствора медного купороса 7,5 концентрации в реагентном отделении имеется два растворных чана №№ 16 и 17 и три отстойника №№ 20, 21 и 22. Растворение длится 3-4 часа при непрерывном перемешивании. Приготовленный раствор заданной концентрации самотеком сливают в отстойники. После 6 часов отстаивания раствор медного купороса закачивается насосами №№ 20, 21 и 22 в главный корпус в буферные чаны (№№ 3, 4), откуда раствор медного купороса дозируется в процесс.
4.4.3.6. Приготовление раствора полиакриламида (ПАА).
ПАА поступает на фабрику в полиэтиленовых мешках весом 50 кг. Складируется в складе в специально отведенном месте. Доставленный к месту растворения мешок разрезается. Содержимое выливается в контактный чан №2, предварительно заполненный горячей водой с включенной мешалкой. Растворение длится в течение 4 часов. Концентрация приготовленного раствора 0,12%. Из чана №2 раствор закачивается насосом №4 в буферные емкости главного корпуса (чаны №№ 1 и 2), откуда дозируется в технологический процесс.
4.4.3.7. Приготовление известкового молока.
Технологический процесс приготовления известкового молока приведен в технологической инструкции на производство технологической извести на обогатительной фабрике УГОКа (ТИ–48–0303–58–98).
4.4.3.8. Приготовление раствора флокулянта НАЛКО 9873 Пулв.
НАЛКО поступает на ОФ в полиэтиленовых мешках весом 25 кг. Складируется в складе реагентов. Доставленный к месту растворения мешок разрезается и в мерную тару засыпается 10 кг порошкообразного реагента. Содержимое мерной тары тонкой струей в течение 10-15 мин. засыпается в смотровой люк через воронку в ток воды или через трубу диффузора в наполненный промышленной водой до уровня мешалки чан № 2 или № 3. Включается перемешивание воды в чане. По окончании загрузки реагента в чан доливают воды до отметки до 20 м3 и перемешивают в течение 1 часа, после чего перемешивание останавливают. Выстаивают флокулянт для созревания не менее 1-2 часов. По окончании созревания раствора включают мешалку и перемешивают раствор в течение 0,5-1 часа. Останавливают мешалку. Полученный рабочий раствор флокулянта перекачивают из чанов № 2 или № 3 в ГК.