Wydział Geoinżynierii Wrocław, 28.11.2014

Górnictwa i Geologii

Politechnika Wrocławska

PRZERÓBKA KOPALIN II

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego

pt. ,,Flotacja rudy miedzi”

1. WPROWADZENIE

Flotacja jest metodą wzbogacania stosowaną do rozdziału bardzo drobnych ziaren mineralnych, w której wykorzystuje się fizykochemiczne różnice we własnościach powierzchniowych minerałów. Proces flotacji przebiega w ten sposób, że przez zawiesinę wodną drobno zmielonego surowca mineralnego przepływają zdyspergowane pęcherzyki powietrza. Odpowiednie cząstki mineralne w wyniku zderzeń z pęcherzykami powietrza przyczepiają się do nich i są wynoszone na powierzchnię zawiesiny. Na powierzchni tej tworzy się tzw. piana zmineralizowana, czyli piana nasycona minerałami przyczepionymi do pęcherzyków powietrza, którą zbiera się mechanicznie. Flotację stosuje się do wzbogacania kopalin, zawierających ziarna drobne poniżej 0,3 mm w przypadku rud i poniżej 1 mm dla węgla.

We flotacji wykorzystuje się różnice we własnościach powierzchniowych minerałów, w szczególności różnice w zwilżalności ich powierzchni przez wodę i różnice w zdolności adsorbowania na swej powierzchni różnych jonów i związków chemicznych. Zwilżalność wodą mierzona jest tzw. kątem zwilżenia Θ. Ze względu na kąt zwilżenia powierzchnie mineralne dzielą się na zwilżalne (hydrofilne; Θ = 0), i niezwilżalne (hydrofobowe; Θ > 0). Pęcherzyki powietrza łączą się tylko z powierzchniami hydrofobowymi natomiast większość minerałów posiada powierzchnie słabo hydrofobowe lub hydrofilne. Dlatego do zawiesiny wprowadzamy odczynniki chemiczne, które adsorbując się na powierzchniach mineralnych czynią je hydrofobowymi. Odczynniki te nazywamy odczynnikami flotacyjnymi.

Do stworzenia odpowiednich warunków fizykochemicznych podczas tego procesu stosuje się odpowiednie odczynniki:

• kolektory (odczynniki zbierające),

• spieniacze (odczynniki pianotwórcze),

• aktywatory (wywołują i usprawniają flotację w obecności stosowanego kolektora),

depresory (podnoszą selektywność procesu).

Flotacja minerałów siarczkowych i innych o właściwościach flotacyjnych zbliżonych do minerałów siarczkowych jest szczególnym typem procesu wzbogacania. Ze względu na wysoką selektywność odczynników zbierających stosowanych do flotacji tego typu minerałów, przede wszystkim związków tiolowych, możliwe jest osiąganie niezwykle wysokich stopni koncentracji i wydzielanie minerałów obecnych w surowcach w stanie silnie rozporszonym (Łuszczkiewicz, 2014).

2. METODYKA

Odważono 300 g zmielonej rudy miedzi, przygotowano naczynia na produkty oraz przygotowano odpowiednie ilości odczynników flotacyjnych:

• etylowy ksantogenian potasu w ilości 100g/Mg rudy. Odczynnik ten był przygotowany do ćwiczenia w postaci roztworu o stężeniu 3 g/dm³. Wyliczono, iż do 300 g rudy należy dodać 10 ml roztworu etyloksantogenianu potasu.

• α-terpineol w ilości 150g/Mg rudy. Odczynnik ten był przygotowany w postaci roztworu o stężeniu 1g/dm³. Wyliczono, iż do 300g rudy należy dodać 45 ml α-terpineolu.

Rudę wsypano do komory maszynki flotacyjnej i dodano wody do wyznaczonego poziomu. Komorę umieszczono w maszynce, włączono napęd wirnika i mieszano zawiesinę przez 1 minutę w celu pełnego zwilżenia rudy. Po dobrym zwilżeniu rudy dodano odmierzone pipetą 10 ml etyloksantogenianu potasu i mieszano z zawiesiną rudną. Następnie dodano do zawiesiny 45 ml α-terpineolu i mieszano z zawiesiną. W trakcie mieszania z odczynnikami, na ramieniu ruchomej podstawki maszynki umieszczono naczynie na produkt pianowy (komorę flotacyjną o mniejszej pojemności ). Kolejną czynnością było częściowe otworzenie zaworu doprowadzającego zasysane powietrze. Zaobserwowano powstawanie na powierzchni zawiesiny pianę i rozpoczęto jej zgarnianie do podstawionego naczynia przy pomocy ręcznego zgarniaka. Z chwilą pierwszego zgarnięcia piany rozpoczęto pomiar czasu flotacji. Pianę zgarniano z powierzchni zawiesiny przez 10 minut uzupełniając ubytek zawiesiny w komorze przez dolewanie wody z tryskawki. Po 10 min. zgarniania piany, zamknięto dopływ powietrza i wyłączono napęd. Obniżono komorę zatrzymując ją pod wirnikiem a następnie tryskawką spłukano ( do komory ) wirnik i jego obudowę. Pozostałość w komorze, stanowiącą odpad flotacji głównej, zdekantowano. Komorę 0,5 dm³, w której zbieraliśmy produkt pianowy, umieszczono w maszynce i powtórzono operację flotacji ( jako flotację czyszczącą I ). Do flotacji czyszczących nie dodawano nowych porcji odczynników flotacyjnych. Flotację czyszczącą I prowadzono przez 6 min. Po zebraniu produktu pianowego zmieniono wirnik maszynki na mniejszy i powtórzono flotację kolejno w komorach 0,3 i 0,2 dm³ wykonując operacje flotacji czyszczących II i III . Produkty pozostające w komorach ( w 1 dm³ - odpad, w 0,5 dm³ – półprodukt I, w 0,3 dm³ – półprodukt II, w 0,2 dm³ – półprodukt III, w zlewce – koncentrat ) po dekantacji przeniesiono do szklanych naczyń i umieszczono w suszarkach do wysuszenia a następnie zważenia.

3. OPRACOWANIE WYNIKÓW

Tab. nr 2. Wyniki doświadczenia flotacji rudy miedzi.

Produkt	Wychody	Metal	Części nieużyteczne
	Wychód, g	Wychód, γ %	Wychód kumulowany, Σγ %
			0,00
Koncentrat	14,70	4,93	4,93
Prod. pośr. 3	6,70	2,25	7,18
Prod. pośr. 2	11,60	3,89	11,07
Prod. pośr. 1	48,00	16,11	27,18
Odpad	217,00	72,82	100,00
Nadawa wyliczona z bilansu	298,00	100,00

3.1. Schemat jakościowo-ilościowy

3.2. Obliczenia

• Zaproponowane kryterium górnicze, η = 9,00 %,

• Zaproponowane kryterium hutnicze, β = 21,00 %,

• Wartości odczytane z wykresów:

ε = 79,00 %,

γ_o = 82,00 %,

ε_k = 79,00 %.

• Wartości obliczone:

α = 1,73 %

4. WNIOSKI

ZESTAWIENIE WSKAŹNIKÓW:

α = 1,73 %,

β = 21,00 %,

μ = 1,81 %,

ϑ = 0,19 %,

γ_k = 6,51 %,

γ_o = 82,00 %,

ε_k = 79,00 %,

ε_no = 83,29 %,

ε_nk = 5,23 %,

ε_np = 11,48 %,

η = 6,51 %,

F = 0,75

Dzięki współczynnikowi selektywności możemy ocenić proces przeprowadzonej separacji. Gdy F = 1, wtedy proces przeprowadzony jest idealnie, natomiast z obliczeń F = 0,75 a zatem proces został przeprowadzony dobrze, ponieważ współczynnik zbliża się do wartości 1.

5. LITERATURA

Łuszczkiewicz A. ,, Flotacja rudy miedzi. Instrukcja do ćwiczeń”.

Drzymała J. ,,Podstawy mineralurgii”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2001