Способ пенной сепарации и флотации

Способ пенной сепарации и флотации

Реферат

 

Использование: обогащение полезных ископаемых, флотация руд. Сущность изобретения: исходное сырье кондиционируют с реагентами с использованием тонкодиспергированных в аэрогидросмеси поверхностно-активных и маслообразных веществ. Одновременно разделяют исходное сырье на крупнозернистый КП и мелкозернистый МП продукты. Кондиционирование КП осуществляют струйным перемешиванием пульпы с данной реагентной смесью. Одновременно переводят получаемый при этом избыток жидкой фазы пульпы и реагентной смеси в МП. Готовят пенный слой путем введения в пульпу пенообразователя и газа в виде тонкодиспергированных пузырьков равного размера от 0,02 до 0,2 мм. КП подают на пенный слой. МП подают на разделение в объеме пульпы. Проводят разделение в пенном слое и в объеме пульпы. Получают пенный П и камерный К продукты. Удаляют П и К. Одновременно их обезвоживают с получением твердой ТФ и жидкой ЖФ фаз. ЖФ от обезвоживания К подают на пенный слой. ЖФ от обезвоживания П подают в кондиционирование исходного сырья с реагентами и частично в объем пульпы в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси. Диапазон соотношений концентраций пенообразователя в жидкой фазе пульпы к концентрации его, при которой начинается коалесценция воздушных пузырьков, берут от 1,5:1,0 до 3,0:1,0. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к флотационным методам обогащения, и может быть использовано при переработке рудного и нерудного сырья.

Известен способ пенной сепарации золото- и алмазосодержащих руд, заключающийся в подаче исходного материала на пенный слой, последующем разделении его на пенный и камерный продукты и обезвоживание их, в котором жидкую фазу от обезвоживания пенного продукта подают в зону извлечения мелких частиц, а жидкую фазу от камерного продукта в зону извлечения крупных частиц [1] Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает условия максимального проявления коалесцентного механизма действия реагентов во флотационном процессе. Для максимального проявления этого механизма жидкую фазу пульпы с определенной концентрацией пенообразователя необходимо подавать в зону извлечения мелких частиц совместно с маслообразными реагентами и ПАВ, причем в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси. В данном же способе в зону извлечения мелких частиц подают жидкую фазу пульпы преимущественно лишь с водорастворимыми ПАВ, так как маслообразные реагенты при обезвоживании пенного продукта обычно скапливаются на поверхности воды в сборных емкостях и механически теряются в операциях осветления и при перекачке жидкой фазы пульпы. Подачу жидкой фазы пульпы совместно с маслообразными реагентами в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси данный способ не предусматривает. Все это приводит к снижению технологических показателей флотационного процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ пенной сепарации и флотации, включающий кондиционирование исходного сырья с реагентами, приготовление пенного слоя путем введения в пульпу газа в виде пузырьков, подачу кондиционированного сырья на пенный слой, разделение в пенном слое и в объеме пульпы, получение и удаление пенного и камерного продуктов [2] Недостатком этого способа является отсутствие в нем ряда последовательных операций, обеспечивающих более полное использование реагентов во флотационном процессе и создание в аэрируемой пульпе и в пенном слое условий для формирования флотокомплексов с повышенной несущей способностью, что ведет к снижению технологических показателей флотационного процесса.

Целью изобретения является повышение технологических показателей флотационного процесса за счет улучшения условий для формирования флотокомплексов с повышенной несущей способностью.

Поставленная цель достигается тем, что в способе пенной сепарации и флотации, включающем кондиционирование исходного сырья с реагентами, приготовление пенного слоя путем введения в пульпу газа в виде пузырьков, подачу кондиционированного сырья на пенный слой, разделение в пенном слое и в объеме пульпы, получение и удаление пенного и камерного продуктов, отличающийся тем, что, кондиционирование исходного сырья с реагентами осуществляют с использованием тонкодиспергированных в аэрогидросмеси поверхностно-активных и маслообразных веществ одновременно с разделением исходного сырья на крупнозернистый и мелкозернистый продукты, причем кондиционирование крупнозернистого продукта осуществляют струйным перемешиванием пульпы с данной реагентной смесью с одновременным переводом получаемого при этом избытка жидкой фазы пульпы и реагентной смеси в мелкозернистый продукт, при этом на пенный слой подают крупнозернистый продукт, а на разделение в объеме пульпы подают мелкозернистый продукт, удаление пенного и камерного продуктов осуществляют при одновременном их обезвоживании с получением твердой и жидкой фаз, причем жидкую фазу от обезвоживания камерного продукта подают на пенный слой, а жидкую фазу от обезвоживания пенного продукта подают в кондиционирование исходного сырья с реагентами и частично в объем пульпы в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси, при этом приготовление пенного слоя осуществляют путем введения в пульпу пенообразователя, а газ в пульпу вводят в виде пузырьков равного размера, диапазон соотношений концентраций пенообразователя в жидкой фазе пульпы к концентрации его, при которой начинается коалесценция воздушных пузырьков, берут от 1,5:1 до 3:1, причем газ в пульпу вводят в виде тонкодиспергированных пузырьков размером от 0,02 до 0,2 мм.

При создании изобретения авторы исходили из следующего.

В обычной практике флотационный процесс реализуется, как правило, при многократном избытке флотационных реагентов по сравнению с тем их количеством, которое необходимо для мономолекулярного покрытия ими поверхности частиц полезного компонента. Для маслообразных реагентов, не растворимых в воде, а также для поверхностно-активных веществ (ПАВ), частично растворимых в воде, это связано в большинстве случаев с недостаточной их объемной дисперсностью при перемешивании этих реагентов с кондиционируемым материалом, подлежащим флотационному обогащению. Расход маслообразных реагентов и ПАВ при кондиционировании обогащаемого материала посредством перемешивания его с маслообразными реагентами по меньшей мере на один-два порядка превышает то его количество, которое способны взять на себя частицы полезного компонента при мономолекулярном покрытии всей их поверхности. Если же попытаться при кондиционировании материала путем перемешивания его с этими реагентами поддерживать расход маслообразных реагентов и ПАВ на уровне их количества, необходимого только лишь для мономолекулярного покрытия поверхности частиц полезного компонента, то в большинстве случаев эффективный процесс флотации реализовать не удается. Причиной тому является все та же недостаточная дисперсная концентрация этих реагентов в объеме кондиционируемого материала. Лишь только при определенной и достаточной дисперсной концентрации маслообразных реагентов и ПАВ в объеме кондиционируемого материала гидрофобные и гидрофобизированные частицы полезного компонента в состоянии взять на свою поверхность необходимое для их флотационного извлечения количество реагентов. Но это количество, исходя из вышеизложенного, составляет лишь незначительную часть от общего их расхода. Остальная же, более значительная часть маслообразных реагентов и ПАВ, поступает с кондиционированным материалом во флотационный процесс, не производя полезного флотационного воздействия. Напротив, эта часть упомянутых реагентов оказывает во флотационном процессе чаще всего отрицательную роль, ибо она в избытке своем инициирует коалесценцию воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы, которую гасят, как правило, дополнительной подачей пенообразователя. Все это в конечном итоге ведет к увеличению расхода практически всех основных реагентов, участвующих во флотационном процессе, с неизбежными отрицательными технологическими и экологическими последствиями.

Избежать это возможно, использовав предложенный способ пенной сепарации и флотации, который за счет улучшения условий повторного многократного использования маслообразных реагентов и ПАВ во флотационном процессе с оборотными водами, позволит повысить технологическую эффективность флотационного процесса, а также его экологическую безопасность.

Предложенный способ пенной сепарации и флотации, как и аналог, предусматривает раздельное получение оборотных вод от обезвоживания (сгущения) пенного и камерного продуктов. Но в отличие от аналога жидкую фазу от обезвоживания (сгущения) пенного продукта в данном способе подают в процесс кондиционирования материала с реагентами и частично в зону извлечения мелких частиц совместно с находящимися в ней маслообразными реагентами и ПАВ в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси.

Возврат во флотационный процесс жидкой фазы пульпы, особенно от обезвоживания пенного продукта, обеспечивает одновременно в возврат в процесс основной массы маслообразных реагентов и ПАВ, так как они концентрируются преимущественно на разделе фаз. Коль скоро в пенный продукт воздушные пузырьки выносят не только полезный компонент обогащаемого материала, но и основную часть маслообразных реагентов и ПАВ, включая как пенообразователи, так и гетерополярные вещества, особенно те из них, которые обладают собирательными и пенообразующими свойствами одновременно, и, учитывая, что не все из них отработали полностью при флотации полезного компонента, то становится очевидным, что оборотные воды от обезвоживания (сгущения) пенного продукта следует рассматривать как дополнительный и весьма существенный источник реагентов, применяемых в конкретном флотационном процессе, технологическая утилизация которых ведет к повышению технологических показателей флотационного пpоцесса, а заодно и к повышению экологической безопасности процесса. Увеличить еще в большей мере утилизируемое количество флотационных реагентов можно, использовав для отмывки извлеченных в пенный продукт частиц полезного компонента и сопутствующих им минералов оборотные воды, получаемые от обезвоживания камерного продукта, обедненные этими веществами, а, следовательно, способные более интенсивно десорбировать реагенты в процессе их отмывки. Последнее еще в большей мере усиливает положительный эффект, так как обеспечивает более замкнутую систему внутреннего оборота вредных веществ, исключая значительный выход их из этой системы. Подача же оборотных вод от обезвоживания (сгущения) пенного продукта в процесс кондиционирования материала с реагентами и частично в зону извлечения мелких частиц совместно с находящимися в ней маслообразными реагентами и ПАВ в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси обеспечивает повышение технологических показателей флотационного процесса, ибо усиливает действие коалесцентного механизма флотационных реагентов. Использование этих вод в зоне извлечения мелких частиц, имеющих высокоразвитую поверхность, способствует повышению извлечения не только этих частиц, но и неизбежно присутствующих в мелком материале шламистых частиц, что еще более усиливает положительный технологический эффект предлагаемого способа.

Как показала многолетняя практика использования монокамерных пневматических флотационных машин в алмазодобывающей промышленности, необходимым и обязательным условием для успешной флотации полезного компонента в крупном зерне из объема аэрированной пульпы, а также удержания наиболее крупных частиц полезного компонента в пенном слое, является максимальное проявление коалесцентного механизма действия реагентов, при котором интенсивное слияние воздушных пузырьков между собой происходит только лишь на поверхности извлекаемых частиц при полном отсутствии или незначительном уровне коалесценции их во всей массе аэрированной пульпы и пенного слоя. Аэрация пульпы должна быть при этом наиболее тонкодисперсной, ибо только в этом случае возможно максимальное насыщение пульпы воздушными пузырьками при наибольшей плотности среды, в которой происходит всплытие флотокомплексов. При такой ситуации создаются благоприятные условия для флотации частиц полезного компонента широкого диапазона крупности, так как именно тонкодисперсные пузырьки воздуха, равномерно и в большом количестве рассеянные в пульпе, легко при определенных условиях выседают и закрепляются на гидрофобной поверхности частиц любой крупности. Интенсивное же слияние воздушных пузырьков в более крупные пузырьки на поверхности извлекаемых частиц обеспечивает (наряду с наибольшей плотности среды) повышенную подъемную силу, необходимую для флотации крупных минеральных зерен полезного компонента из объема аэрированной пульпы и удержания наиболее крупных частиц в пенном слое, состоящем из мелкодисперсных пузырьков и, в силу этого, имеющем более высокую в сравнении с крупнопузырьчатой пеной плотность.

Коалесцентный механизм имеет по крайней мере две взаимозависимые составные части, одна из которых определяется действием реагентов на границе жидкость-газ, т.е. пенообразователей, другая на границе жидкость твердое, т.е. собирателей. Исходя из этого, весьма важно, чтобы кондиционирование материала с реагентами и тонкое диспергирование воздушных пузырьков производилось в присутствии маслообразных реагентов, адсорбирующихся на поверхности природно гидрофобных, либо гидрофобизированных минеральных зерен полезного компонента, так как маслообразные реагенты активно влияют на скорость коалесценции воздушных пузырьков. Важно при этом, чтобы пленкой маслообразных реагентов были покрыты поверхности как частиц полезного компонента, так и воздушных пузырьков. Это способствует лучшему прилипанию воздушных пузырьков к поверхности извлекаемых частиц и более быстрому последующему взаимному их слиянию в крупные пузырьки.

Для максимального проявления коалесцентного механизма действия реагентов необходимо обеспечить (при прочих равных условиях) минимально возможную концентрацию пенообразователя и маслообразного собирателя в жидкой фазе пульпы, поступающей в камеру пневмофлотомашины как в зону сепарации в пенном слое, так и в зону флотации из объема пульпы. Минимально возможную концентрацию маслообразного реагента в пенном слое возможно обеспечить либо при условии кондиционирования исходного материала с реагентом путем избирательного его нанесения на поверхность природно гидрофобных или специально гидрофобизированных зерен полезного компонента, либо при условии исключения подвода на пенный слой с кондиционированным минеральным сырьем крупной фракции жидкой фазы пульпы, содержащей свободный маслообразный реагент. Минимальную концентрацию пенообразователя в жидкой фазе пульпы легко обеспечить, если осуществлять ввод его в пульпу с определенным, строго дозируемым, расходом, обеспечивающим его концентрацию в жидкой фазе пульпы в отношении к концентрации, при которой начинается коалесценция воздушных пузырьков в аэрируемой пульпе, как 1,5-3 к одному. В этом случае при полуторократном увеличении расхода пенообразователя по сравнению с коалесцентным его уровнем, обеспечивается нижний предел концентрации пенообразователя в жидкой фазе пульпы, при которой гарантированно не произойдет самопроизвольной коалесценции воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы, в то же время при недопущении сверх трехкратного увеличения расхода пенообразователя по сравнению с коалесцентным его уровнем, обеспечивается верхний предел концентрации пенообразователя в жидкой фазе пульпы, при которой гарантированно произойдет коалесценция воздушных пузырьков при соприкосновении их с гидрофобной поверхностью частиц полезного компонента, покрытой маслообразными реагентами. Дальнейшее же нарастание концентрации пенообразователя в жидкой фазе пульпы выше этого предела приводит к гашению коалесценции и прекращению действия коалесцентного механизма. Иными словами, при минимальной концентрации пенообразователя и маслообразного реагента, с одной стороны, не происходит коалесценции воздушных пузырьков, находящихся в объеме аэрированной пульпы и в слое пены, а с другой стороны, происходит интенсивное коалесцирование воздушных пузырьков при соприкосновении их с гидрофобной, покрытой мономолекулярной пленкой маслообразного реагента, поверхностью извлекаемых частиц с образованием трехфазного периметра контакта более крупных воздушных пузырьков, обладающих большей подъемной силой.

Получить тонкодисперсные пузырьки воздуха одинакового размера, не коалесцирующие в объеме аэрированной пульпы при низкой концентрации пенообразователя (близкой к коалесцирующему порогу), возможно, используя пневмогидравлические аэраторы, в которых происходит последовательное дробление воздушных пузырьков до необходимых размеров, в частности, от 0,02 до 0,2 мм. В процессе тонкого диспергирования воздуха в объеме пульпы производится одновременное тонкое диспергирование маслообразных реагентов, поступающих в объем пульпы в камеру флотомашины с твердыми частицами минерального сырья и с жидкой фазой флотационной пульпы от крупной фракции минерального сырья, и покрытие ими поверхности воздушных пузырьков. Пузырьки воздуха одинакового размера всплывают в пульпе с одинаковой скоростью, тем самым снижают число соударений между собой, приводящих к их взаимному слиянию в объеме аэрированной пульпы, и тем понижают уровень коалесценции пузырьков в объеме этой пульпы.

Кондиционирование грубозернистой пульпы с реагентами, подлежащей флотационному обогащению в машинах, совмещающих в себе одновременно процессы пенной сепарации и пенной флотации, должно вестись с учетом требований механизма действия реагентов в каждом из этих процессов, и в первую очередь, механизма действия маслообразных реагентов, ибо именно эти реагенты решающим образом влияют на крупность извлекаемых в пенный продукт частиц полезного компонента, а их эффективность в свою очередь во многом зависит от других видов флотореагентов, в частности, от пенообразователей, собирателей и модификаторов флотации. Важно при этом обеспечить, чтобы наиболее крупные и тяжелые частицы обогащаемого материала после качественной их обработки флотационными реагентами поступили затем непосредственно на пенный слой, а весь остальной кондиционированный материал был направлен во флотационный процесс в объем аэрированной пульпы. При этом качественную обработку наиболее крупных и тяжелых частиц флотационными реагентами рационально производить во вспомогательной камере кондиционированием крупнозернистой части исходного сырья дополнительным струйным перемешиванием с флотоактивной реагентной смесью, содержащей маслообразные реагенты в тонкодисперсном состоянии. В этом случае обеспечиваются условия для качественной обработки флотоактивной реагентной смесью любой и каждой частицы крупнозернистого материала, что служит необходимой предпосылкой для полного извлечения частиц полезного компонента данной крупности при последующей пенной сепарации. Причем необходимо обеспечить, чтобы избыток маслообразных реагентов не попал на пенный слой вместе с обогащаемым материалом, ибо эти реагенты оказывают на него сильное пеногасящее действие из-за интенсивной коалесценции воздушных пузырьков при контакте с этими реагентами, в результате чего происходит разрушение пенного слоя и выпадение из него частиц полезного компонента, особенно наиболее крупных. В процессе же кондиционирования материала избыток реагентов (превышающий то его количество, которое требуется для покрытия мономолекулярной пленки поверхности частиц полезного компонента, извлекаемых в пенный продукт) необходим для обеспечения оптимальной их объемной концентрации в жидкой фазе пульпы, без которой, как отмечено выше, не может быть получен положительный технологический эффект в последующем флотационном процессе, особенно для крупных частиц. Для маслообразных реагентов существенным является при этом степень их дисперсности в жидкой фазе пульпы. Чем выше дисперсность и флотационная активность этих реагентов, тем меньшее их количество потребуется для достижения максимального технологического эффекта. Избыток же маслообразных реагентов, полученный после кондиционирования крупнозернистого материала, целесообразно использовать при кондиционировании с реагентами более мелкого материала, имеющего развитую поверхность, а также для обеспечения оптимальной объемной их концентрации в жидкой фазе пульпы, необходимой для формирования конденсированных масляных пленок на поверхности воздушных пузырьков, что весьма важно для интенсификации коалесцентного механизма действия реагентов во флотационном процессе, являющегося определяющим для извлечения крупного зерна как при пенной сепарации, так и при пенной флотации. Тем самым обеспечивается технологическая утилизация необходимого при кондиционировании крупнозернистых фракций пульпы избытка реагентов, приводящая к получению более высокого технологического эффекта при последующей флотации и пенной сепарации при меньшем потреблении флотационных реагентов, а также к повышению экологической безопасности флотационного процесса. В сочетании же с полным замкнутым циклом водооборота во флотационном переделе и полной утилизации флотационных реагентов этот процесс можно сделать экологически безопасным процессом.

Пример конкретного выполнения изобретения.

Способ пенной сепарации и флотации реализуется с применением пневматических флотационных машин, оснащенных пневмогидравлическими аэраторами и имеющими приспособления для подачи крупнозернистого продукта на поверхность пены и мелкозернистого продукта в объеме аэрированной пульпы. Данные машины работают в непосредственном сопряжении с аппаратами для фракционирования материала и одновременного его кондиционирования с флотационными реагентами. В примере конкретного выполнения изобретения использовался пенный сепаратор СПП-0,4 и аппарат КГК-2-0,75к.

Кондиционирование исходного сырья с реагентами, в частности, алмазосодержащего материала крупностью менее 2 мм осуществляют в аппарате КГК-2-0,75к, сочетающим в себе возможность раздельного кондиционирования грубозернистой и мелкозернистой части материала, подлежащей флотационному обогащению методами пенной сепарации и пенной флотации. При этом производится одновременное гидравлическое деление обрабатываемого материала на фракции необходимой крупности. Флотореагенты в данный аппарат подают с исходным питанием в основную и вспомогательную камеры через пневмогидравлические аэраторы. Водорастворимые реагенты подают в аппарат с промывными водами. Высокотурбулентный режим движения пульпы внутри разделительного приспособления в основной камере обеспечивает при этом тщательное перемешивание всей входящей в аппарат пульпы с флотационными реагентами. Реагенты же, подаваемые через пневмогидравлические аэраторы во вспомогательную камеру, целевым образом адресуются для контактирования с наиболее грубозернистой частью пульпы. На нее же, в первую очередь, направлено действие реагентов, подаваемых с промывными водами. В эту зону аппарата маслообразные реагенты подают в тонкодисперсном состоянии. Последнее обеспечивается посредством пневмогидравлических аэраторов, в которых тонко диспергируется не только воздух, но и подаваемые маслообразные реагенты. Воздушные пузырьки играют при этом вспомогательную роль, как носители для тонкодиспергированных маслообразных реагентов.

Таким образом кондиционирование исходного сырья с реагентами осуществляют с использованием тонкодиспергированных в аэрогидросмеси поверхностно-активных и маслообразных веществ одновременно с разделением исходного сырья на крупнозернистый и мелкозернистый продукты, причем кондиционирование крупнозернистого продукта осуществляют струйным перемешиванием пульпы с данной реагентной смесью с одновременным переводом получаемого при этом избытка жидкой фазы пульпы и реагентной смеси в мелкозернистый продукт, при этом на пенный слой подают крупнозернистый продукт, а на разделение в объеме пульпы подают мелкозернистый продукт.

При подаче через пневмогидравлические аэраторы других видов флотореагентов, в частности, пенообразователей и собирателей, на выходе из пневмогидравлических аэраторов получается высокоактивная во флотационном отношении дисперсная смесь, состоящая из тонкодиспергированных между собой воды, воздуха и флотореагентов. После обработки такой тонкодисперсной смесью грубозернистой части пульпы, последняя в виде пескового продукта направляется непосредственно на пенный слой флотомашины для разделения по принципу пенной сепарации. Пенный слой будет при этом защищен от разрушения его избытком маслообразных реагентов, так как избыток маслообразных реагентов и прочих флотационных реагентов в виде активной флотационной дисперсии вместе с восходящим потоком мелкозернистой части пульпы выводится из вспомогательной камеры в виде аэрированного тонкодиспергированными пузырьками воздуха слива. Последний объединяется со сливом основной камеры и затем объединенный слив, как конечный продукт кондиционирования с реагентами мелкозернистой части пульпы, насыщенной тонкодиспергированными флотоактивными пузырьками воздуха, направляется непосредственно во флотомашину в объем аэрированной пульпы, где разделяется по принципу пенной флотации. В данном случае одновременно производится полная технологическая утилизация избытка маслообразных реагентов, оставшегося после кондиционирования грубозернистой части пульпы. При этом наличие маслообразного реагента только лишь на поверхности алмазов обеспечивает коалесценцию воздушных пузырьков, закрепившихся на алмазе во флотационной пульпе и в пене, в результате чего, укрупненные воздушные пузырьки увеличивают несущую способность флотокомплексов.

Приготовление пенного слоя и аэрирование пульпы осуществляют путем введения в пульпу газа в виде пузырьков и пенообразователя ОПСБ с концентрацией его в жидкой фазе пульпы 10 мг/л, при этом газ (воздух) вводят в виде пузырьков равного размера в интервале крупности 0,02-0,2 мм, полученных с использованием многоступенчатого пневмогидравлического аэратора, в котором под действием акустических колебаний пульсирующей струи жидкости происходит последовательное дробление воздушных пузырьков до необходимых размеров.

Кондиционированное алмазосодержащее сырье крупностью 1-2 мм в обезвоженном (сгущенном) виде с разобщенными между собой минеральными зернами подают на пенный слой. Мелкозернистый продукт крупностью менее 1 мм после его кондиционирования с реагентами подают на флотационное разделение в объем аэрированной пульпы в виде гидросмеси, насыщенной тонкодиспергированными воздушными пузырьками, покрытыми тонкой пленкой маслообразных реагентов.

Алмазы и сопутствующие им минералы, сконцентрировавшиеся при флотации и пенной сепарации в пенном продукте, удаляются из процесса в виде минерализованной пены, а частицы пустой породы выводятся из процесса в виде гидросмеси с камерным продуктом. При этом полученные пенный и камерный продукты удаляют при одновременном раздельном их обезвоживании с получением твердой и жидкой фаз. Обезвоживание пенного продукта осуществляют на грохоте с сеткой, имеющей ячейки размером 0,14 мм, камерный продукт обезвоживают в спиральном классификаторе КСН-30. Полученная при этом жидкая фаза (оборотные воды) подвергается осветлению в конусном осветлителе ОК-0,75 с целью выделения шламов. Жидкую фазу от обезвоживания камерного продукта подают на пенный слой, а жидкую фазу от обезвоживания пенного продукта подают в кондиционирование исходного сырья с реагентами и частично в объем пульпы в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси.

При осветлении оборотных вод, полученных от обезвоживания пенного продукта, находящиеся в них маслообразные реагенты и ПАВ, остаются при этом в оборотных водах. При обезвоживании пенного продукта путем его грохочения используются в качестве орошения надрешетного продукта оборотные воды, полученные от камерного продукта (после их осветления). При этом происходит десорбция оставшихся на поверхности частиц реагентов и переход их в подрешетный продукт в оборотную воду, полученную от обезвоживания пенного продукта.

Осветленные оборотные воды, полученные от обезвоживания пенного продукта, вместе с находящимися в них маслообразными реагентами и ПАВ, направляются в пневмогидравлические аэраторы в качестве напорной воды, необходимой для их работы. Пневмогидравлические аэраторы являются принадлежностью кондиционера КГК-2-0,75к и сепаратора СПП-0,4. Находящиеся в оборотной воде маслообразные реагенты тонко диспергируются в ней. Этому способствуют находящиеся в этой воде ПАВ. Полученная в результате этого тонкодиспергированная аэрогидросмесь поступает в процесс кондиционирования материала с реагентами и частично в зону извлечения мелких частиц совместно с находящимися в ней маслообразными реагентами и ПАВ в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси и таким образом происходит технологическая утилизация всех флотационных реагентов, участвующих во флотационном процессе, позволяющая снизить общий расход реагентов и повысить технологические показатели флотационного процесса и одновременно повысить экологическую безопасность процесса.

При концентрации ОПСБ в жидкой фазе пульпы 10 мг/л воздушные пузырьки, диспергированные до крупности 0,02-0,2 мм, устойчиво стабилизируются молекулами пенообразователя и коалесценции воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы при их свободном нахождении не происходит.

При такой степени диспергированности воздуха пульпа равномерно и интенсивно насыщается воздушными пузырьками при меньшем количестве воздуха, подаваемого в пульпу (в 1,5-2 раза меньше, чем при обычной флотации), вследствие чего обеспечивается более высокая плотность среды (выше на 0,1-0,2 г/см³), в которой флотокомплексы всплывают на поверхность, и как следствие этого, несущая способность флотокомплексов возрастает. Скорость подъема воздушных пузырьков размером 0,02-0,2 мм на один-два порядка меньше скорости подъема воздушных пузырьков обычной флотационной крупности (2-3 мм в машинах пневматического типа). Гидратные оболочки на их поверхности при низких концентрациях пенообразователя (10-15 мг/л) наиболее тонкие. Все это способствует быстрому и надежному прилипанию воздушных пузырьков на гидрофобной поверхности алмазов, покрытых маслообразным реагентом, инициирующим коалесценцию прилипших и вновь прилипающих воздушных пузырьков, что ведет к их укрупнению до размера 2-3 мм и более и к увеличению подъемной силы и, как следствие, к повышению несущей способности образованных флотокомплексов. В результате укрупнения воздушных пузырьков, закрепившихся на поверхности извлекаемых частиц (алмазов), и повышения несущей способности флотокомплексов, количество более крупных флотоактивных частиц в пенном концентрате возрастает на 4-8% и технологические показатели пенной сепарации и флотации повышаются, в частности, извлечение алмазов верхнего предела крупности увеличивается на 3-4% (в сравнении с диспергацией воздуха до обычной флотационной крупности 2-3 мм).

Технологическая утилизация маслообразных реагентов и ПАВ и подача их во флотационный процесс в тонкодиспергированном виде увеличивает извлечение мелких частиц полезного компонента, а также находящихся в мелкозернистом материале шламистых частиц, что дает дополнительный прирост алмазов нижнего предела крупности на 2-2,5% При снижении концентрации пенообразователя ОПСБ до 6 мг/л начинается коалесценция воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы. Флотационная ситуация в пульпе ухудшается за счет уменьшения количества воздушных пузырьков, их укрупнения в ненагруженном состоянии и увеличения скорости всплывания, возникновения инерционных сил при соударениях крупных, быстро движущихся воздушных пузырьков, с минеральными частицами, приводящих к деминерализации образовавшихся флотокомплексов и снижения их несущей способности. Извлечение алмазов, особенно верхнего предела крупности, снижается на 12-17% При увеличении концентрации пенообразователя ОПСБ свыше 18 мг/л извлечение алмазов снижается монотонно с 98% до 70% а при концентрации ОПСБ свыше н60 мг/л извлечение алмазов снижается резко (в 2-3 раза и более). Это происходит, с одной стороны, из-за ухудшения прилипаемости воздушных пузырьков к гидрофобной поверхности алмазов вследствие утолщения гидратных оболочек на воздушных пузырьках, создаваемых в присутствии большого избытка пенообразователя, с другой, из-за снижения коалесценции воздушных пузырьков на поверхности извлекаемых частиц и, в силу этого, уменьшения их подъемной силы. Образующиеся при этом флотокомплексы состоят из меньшего количества более мелких воздушных пузырьков, их несущая способность снижается и технологические показатели пенной сепарации и флотации ухудшаются. В частности, извлечение алмазов как верхнего, так и нижнего предела крупности снижается на 3-5% при увеличении концентрации пенообразователя ОПСБ в два раза по сравнению с оптимальной (9-18 мг/л) и на 10-15% при увеличении концентрации ОПСБ в три раза.

В итоге диапазон соотношений концентраций пенообразователя в жидкой фазе пульпы к концентрации его, при которой начинается коалесценция воздушных пузырьков, берут от 1,5:1 до 3:1.

Подача оборотных вод, полученных от обезвоживания пенного продукта, совместно с маслообразными реагентами и ПАВ в пневмогидравлические аэраторы способствует более тонкому диспергированию и стабилизации воздушных пузырьков в момент их диспергирования. На выходе из пневмогидравлических аэраторов часть реагентов переходит с поверхности пузырьков в жидкую фазу пульпы, которая имеет более низкую концентрацию этих веществ за счет того, что во флотационный процесс поступает вода от обезвоживания камерного продукта, обедненного поверхностно-активными веществами и не имеющая маслообразных реагентов.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит за счет улучшения условий для формирования флотокомплексов с повышенной несущей способностью повысить технологические показатели флотационного процесса.

Формула изобретения

1. Способ пенной сепарации и флотации, включающий кондиционирование исходного сырья с реагентами, приготовление пенного слоя путем введения в пульпу газа в виде пузырьков, подачу кондиционированного сырья на пенный слой, разделение в пенном слое и в объеме пульпы, получение и удаление пенного и камерного продуктов, отличающийся тем, что кондиционирование исходного сырья с реагентами осуществляют с использованием тонкодиспергированных в аэрогидросмеси поверхностно-активных и маслообразных веществ одновременно с разделением исходного сырья на крупнозернистый и мелкозернистый продукты, причем кондиционирование крупнозернистого продукта осуществляют струйным перемешиванием пульпы с данной реагентной смесью с одновременным переводом получаемого при этом избытка жидкой фазы пульпы и реагентной смеси в мелкозернистый продукт, при этом на пенный слой подают крупнозернистый продукт, а на разделение в объеме пульпы подают мелкозернистый продукт, удаление пенного и камерного продуктов осуществляют при одновременном их обезвоживании с получением твердой и жидкой фаз, причем жидкую фазу от обезвоживания камерного продукта подают на пенный слой, а жидкую фазу от обезвоживания пенного продукта подают в кондиционирование исходного сырья с реагентами и частично в объем пульпы в виде тонкодиспергированной аэрогидросмеси, при этом приготовление пенного слоя осуществляют путем введения в пульпу пенообразователя, а газ в пульпу вводя