Флотационная машина: принцип работы, устройство, виды и технические характеристики

Рис. 1 - Флотационные машины производства НПК «Механобр-техника»

Термин «флотация» происходит от английского слова float, означающего «всплытие». Этот термин отражает смысл ключевого и универсального технологического процесса разделения мелких твердых частиц полезных ископаемых, взвешенных в воде (пульпе). Широкое применение флотации привело к появлению многих разновидностей процесса: пенная, масляная, плёночная и др. В настоящее время доминирующим способом флотации является пенная. Основное оборудование для такого процесса - флотационная машина.

Основные виды флотационных машин

Основная классификация этого оборудования выполняется по типу аэрации (насыщения воздухом) пульпы. Выделяют три основных типа флотационных машин, которые получили наибольшее применение на практике:

• Механические машины: Процесс перемешивания пульпы, засасывание и подача воздуха выполняются одним устройством — вращающимся импеллером (крыльчаткой, ротором). Это традиционный и первоначально самый распространенный тип флотомашин.

• Пневмомеханические машины: Воздух подается принудительно от воздуходувки, а импеллер служит для его диспергирования и перемешивания суспензии.

• Пневматические машины: Аэрация и перемешивание пульпы выполняются сжатым воздухом без использования импеллера.

Устройство традиционной лабораторной механической флотационной машины включает следующие обязательные элементы:

• Камера (емкость), в которой непосредственно происходит процесс обогащения.

• Блок импеллера с электрическим приводом, обеспечивающим перемешивание пульпы и насыщение ее воздухом.

• Пеногон с лопаткой для механического удаления пенного продукта.

• Желоб для отведения готового концентрата.

Все рабочие органы смонтированы на общем корпусе, а для точного управления процессом флотомашины могут комплектоваться тиристорным преобразователем частоты (ТПЧ) для плавного регулирования скорости вращения ротора.

Важнейшим отличием лабораторных флотационных машин является то, что они являются устройствами периодического действия в отличие от непрерывно действующих промышленных флотомашин.

Рис. 2 - Устройство лабораторной флотационной машины

Принцип работы и преимущества процесса

Принцип работы флотационной машины основан на фундаментальном физико-химическом явлении - смачиваемости твёрдых частиц водой. К частицам с высокой смачиваемостью (гидрофильным частицам) пузырьки воздуха не прилипают, а к несмачиваемым частицам (гидрофобным частицам) пузырьки воздуха прилипают. Благодаря этим свойствам гидрофобные частицы с прикрепившимся к ним пузырькам воздуха всплываю на поверхность пульпы, а гидрофильные частицы погружаются на дно флотационной камеры. Подавляющее число минералов являются гидрофильными, и только некоторое число минералов являются природно гидрофобными. К природным гидрофобным минералам относятся молибденит, тальк, значительная часть каменных углей. Избирательно придать гидрофобные свойства отдельным минералам или усилить их гидрофильные свойства можно с помощью различных химических веществ – флотационных реагентов.  Специальные флотационные реагенты могут не только регулировать гидрофобно-гидрофильные свойства минеральных частиц, но также способствовать диспергации пузырьков воздуха в пульпе и формировать достаточно прочную пену на поверхности пульпы.

Процесс флотационного обогащения в лабораторных флотомашинах осуществляется следующим образом. Измельченную до крупности как правило мельче 0,3 мм исходную руду при подобранном соотношении руды и воды в виде пульпы (суспензии) загружают в камеру флотомашины при работающем импеллере. Пульпу могут обрабатывать в зависимости от условий эксперимента как непосредственно в камере мельницы, так в камере флотомашины. Вращающийся импеллер создает центробежную силу, засасывающую воздух, который распадается на множество пузырьков. Эти пузырьки прилипают к гидрофобным частицам и поднимают их на поверхность, образуя слой минерализованной пены. Пенный продукт удаляется лопаткой пеногона и направляется на дальнейшую обработку, а хорошо смачиваемый водой продукт остается в камере. Процесс флотации является наиболее универсальным способом обогащения практически всех видов измельченного минерального сырья.

Ключевые преимущества использования флотомашин:

• Высокая эффективность разделения: особенно актуальна для тонкозернистых полезных ископаемых, где процесс гравитации или магнитной сепарации часто неэффективен.

• Селективность: позволяет разделять сложные руды на несколько компонентов или удалять из руды нежелательные примеси.

• Экономическая эффективность: флотационные машины имеют относительно невысокие капитальные и эксплуатационные затраты.