1. CEL ĆWICZENIA

Celem niemniejszego ćwiczenia było zbadanie kinetyki flotacji węgla kamiennego przy użyciem oleju napędowego, jako zbieracza i oleju sosnowego – spieniacza. Sprawdzono także zależność między uzyskiem składnika użytecznego (węgla) a rodzajem użytego odczynnika zbierającego.

2. Metodyka

Naważono 80 g sproszkowanego węgla kamiennego (nadawę) do komory roboczej maszyny flotacyjnej a następnie zalano 0,5 l wody (”kranówki”). Mieszano przez 5 min. tak otrzymaną zawiesinę za pomocą zbieraka. Następnie dolano do zawiesiny dodatkowe 0,5 l wody otrzymując ostatecznie męty flotacyjne o gęstości 80 g/l , które wirowano za pomocą maszyny flotacyjnej przez kolejne 5 min. W międzyczasie spreparowano papierowy wiatraczek (wspomagający równomierne rozprowadzenie spieniacza w koloidzie) z 4 skrzydełkami, na którego dozowano 1 kropę oleju sosnowego. Po 5 minutach mieszania, zaaplikowano 2 krople zbieracza, tj. oleju napędowego oraz papierowy wiatraczek nasączony spieniaczem, po czym mieszano przez 0,5 min. Po tym czasie doprowadzono powietrze do komory roboczej maszyny flotacyjnej tudzież zaczęto zbierać pianę zbierakiem do uprzednio przygotowanych 5 parownic (4 na produkty koncentratu: K1, K2, K3, K4) i 1 na odpad (O)) przez 15 sek.; pomagano sobie gruszką z wodą, którą spłukiwano pianę ze ścian komory roboczej, szczególnie za wirnikiem maszyny flotacyjnej. Po 15 sek. zaczęto zbierać kolejny produkt (K2) przez 15 sek. Po tym czasie powtórzono czynność dwukrotnie z tą różnicą, że dla K3 zbierano przez 30 sek. a dla K4 – 1 min. Po wszystkim, maszynę wyłączono a pozostałość w komorze flotacyjnej i z wirnika maszyny dokładnie spłukano wodą do ostatniej z parownic. Próbki suszono przez 4 dni a następnie je zważono.

Przygotowano odczynnik zbierający – olej napędowy:

• Przygotowano zadaną ilość odczynnika zbierającego – 150 g/tonę, przeliczając ją na 200g rozpatrywanej nadawy z odpowiedniej proporcji:

150 g zbieracza – 1000 kg produktu

x g zbieracza – 0,2 kg produktu

x= 0,03 g zbieracza

• Biorąc pod uwagę stężenie procentowe zbieracza (1%) obliczono z odpowiedniej proporcji:

1 g – 100 ml

0,03 g zbieracza – x ml zbieracza

x= 3 ml zbieracza

• Przygotowano odczynnik pianotwórczy – olej sosnowy – w ilości2 krople.

• Komorę roboczą maszyny flotacyjnej o pojemności 1,5 l wypełniono przygotowaną nadawą oraz wodą;

• Mieszano nadawę z wodą przez okres 3 min. w maszynie flotacyjnej;

• Dodano odczynniki w odpowiedniej kolejności i ilości:

• zbieracz (EtXNa) – w ilości 3 ml

• spieniacz – olej sosnowy – w ilości 2 krople;

• mieszano 2 min;

• Uzupełniono poziom mętów flotacyjnych;

• Odkręcono powietrze niezbędne do przeprowadzenia procesu flotacji;

• Zbierano produkt pianowy przez okres 5 min;

• Pozostały w komorze maszyny flotacyjnej materiał (odpad) oraz zebrany produkt pianowy pozostawiono do wysuszenia;

• Po wysuszeniu zważono otrzymane produkty i odpad.

3. WYNIKI I OBLICZENIA

Otrzymano następujące wyniki z ważenia produktów:

• Produkt pianowy: 45,2 g,

• Odpad: 149,8 g.

• Obliczono wychód każdego z otrzymanych produktów: pianowego oraz odpadu.

$$\gamma_{K/O} = \frac{Q_{K/O}}{Q_{N}} \bullet 100\%$$

γ_K/O– wychód produktu pianowego/odpadu [%],

Q_K/O - masa produktu pianowego/odpadu g,

Q_N - masa nadawy g.

• Otrzymano następujące wyniki:

γ_P = 23,2%

γ_O = 76, 8 %

• Obliczono uzysk składnika użytecznego w koncentracie (produkcie pianowym):

$$\varepsilon = \ \frac{a}{b}\ \bullet 100\%$$

Gdzie:

ε - uzysk składnika użytecznego w koncentracie %,

a – ilość koncentratu w produkcie pianowym, g;

b – ilość koncentratu w nadawie g;

$$\varepsilon = \ \frac{45,2}{50} \bullet 100\% = 90,4\ \%$$

• Obliczono stratę składnika użytecznego w odpadzie:

ŋ = 100% - ε = 100 % - 90,4 % = 9,6 %

4. WYKRES ZALEŻNOŚCI UZYSKU SKŁADNIKA UŻYTECZNEGO W KONCENTRACIE OD ILOŚCI ZBIERACZA

5. WNIOSKI

• Suma wag tych produktów wynosi 195g. Różnica pomiędzy zadaną nadawą o wadze 200 g a zważonymi produktami może wynikać z niemożliwości dokładnego zważenia produktów,

• Ilość dodawanego zbieracza (kolektora) podczas procesu flotacji jest jednym z parametrów warunkujących efektywność flotacji,

• Analiza powyższego wykresu zależności uzysku koncentratu od ilości zbieracza wskazuje, że do pewnej ilości zbieracza uzysk rośnie bardzo gwałtownie (pomiędzy ilością 100g/T i 150g/T). Im więcej jest użytego zbieracza tym rośnie prawdopodobieństwo skutecznych zderzeń minerałów użytecznych z pęcherzykami powietrza i uzysk jest większy. Dla dalszych ilości zbieracza – zgodnie z założeniami teoretycznymi dotyczącymi owej zależności – wzrost uzysku powinien wciąż wykazywać zależność rosnącą, jednak już w małym stopniu. Jednak może się zdarzyć, że po przekroczeniu pewnej dawki zbieracza uzysk może wykazywać tendencję malejącą. Tłumaczyć to można tworzeniem się na minerałach kilku warstw ksantogenianu sodu. Jeśli ostatnia warstwa nie będzie ułożona łańcuchem węglowodorowym w kierunku zawiesiny flotacyjnej, to hydrofobowość ziarna, na którym zaadsorbował się zbieracz obniży się, a tym samym istnieje mniejsze prawdopodobieństwo połączenia się go z pęcherzykiem powietrza. Analizując otrzymaną w naszym doświadczeniu zależność można wnioskować, że taka reakcja miała miejsce – dla punktów trzeciego (ilość zbieracza: 200g/T) oraz czwartego (ilość zbieracza:250g/T).

• Na podstawie uzyskanej wagi koncentratu w produkcie pianowym niemożna policzyć straty składnika użytecznego w nadawie z podanego na zajęciach wzoru:

η=$\frac{a - 50g}{50\ g}$,

gdzie a- ilość koncentratu w produkcie pianowym, g; Po podstawieniu danych do wzoru wychodzi wartość ujemna.