Sprawozdanie

Flotacja

Artur Mateja

II rok Inżynierii Środowiska

WGiG 2013/2014

1. Wstęp teoretyczny:

• Flotacja – to jeden ze sposobów rozdzielania rozdrobnionych ciał stałych, przy którym wykorzystuje się różnice w zwilżalności składników. W wyniku flotacji uzyskujemy tzw. Koncentrat flotacyjny.

Najczęstszą mieszaniną poddawaną flotacji w przemyśle jest kopalina i flotuje się ją przy użyciu wody. Cząstki bardziej hydrofobowe otaczają się pęcherzykami powietrza, dzięki czemu wypływają na powierzchnie skąd zbierane są w postaci piany, kiedy cząstki łatwo zwilżalne opadają na dno otoczone cząsteczkami cieczy.

W procesie flotacji korzysta się również z aeracji, czyli inaczej napowietrzenia, aby każda cząstka miała dostęp do gazu.

Wyróżniamy trzy główne grupy odczynników flotacyjnych. Są to:

• Spieniacze, czyli związki organiczne obniżające napięcie powierzchniowe adsorbując się na granicy cieczy i gazu, powodujące pojawienie się obfitej piany. Przykładem spieniacza jest mydło lub płyn do naczyń.

• Zbieracze (kolektory), działają na powierzchni wybranych minerałów i powodują zwiększenie hydrofobowości powierzchni zarn i umożliwiają uniesienie ich na powierzchnie piany.

• Modyfikatory – przeważnie są to związki nieorganiczne, które regulują działania zbieraczy w celu polepszenia skuteczności i selektywności procesów flotacyjnych. Wyróżniamy wśród nich:

  • Aktywatory – powodują zwiększenie hydrofilności minerałów

  • Depresory – powodują zwiększenie zdolności zbierających kolektorów

  • Regulatory pH regulują pH pulpy flotacyjnej

1. Wykonanie ćwiczenia

• Przygotowanie mieszaniny o gęstości mętów flotacyjnych kolejno: 50, 100, 150, 200, 250 g/l.

• Umieszczenie mieszaniny w komorze flotacyjnej (z pozostawieniem odstępu ok 1 cm od progu przelewowego maszyny flotacyjnej).

• Włączenie rotora maszyny flotacyjnej. Mieszać przez t = 10 min pozostawiając zawór powietrza w pozycji zamkniętej.

• Dodanie odpowiedniej ilości odczynnika zbierającego.

• Po minucie od dodania odczynnika zbierającego, dodać odpowiednią ilość odczynnika spieniającego.

• Otworzyć zawór powietrza i rozpocząć proces flotacji zbierając koncentrat z powierzchni mętów do parownicy przez t = 3 min.

• Otrzymany koncentrat wysuszyć a następnie zważyć.

• Wyznaczyć wychód zawartość popiołu oraz uzysk.

1. Parametry procesu

• Objętość komory flotacyjnej V = 300 cm³

• Odczynnik zbierający (nafta) – ilość - 500g/t

• Odczynnik spieniający (Olej sosnowy), dawka 50g/t

3. Obliczenia

Obliczenie ilości odczynników dla gęstości mętów flotacyjnych 50 g/l oraz 200 g/l

• dla 50 g/l

50 g – 1 dm³
x – 0,3 dm³
x = 15 g - masa węgla w nadawie

500 g – 1 t
m_z – 15 g
m_z = 7,5 mg – masa odczynnika zbierającego

50 g – 1 t
m_s – 15 g
m_s = 0,75 mg – masa odczynnika spieniającego

• Dla 200 g/l
  

200 g – 1 dm³
x – 0,3 dm³
x = 60 g – masa węgla w nadawie

500 g – 1 t
m_z – 60 g
m_z = 30 mg – masa odczynnika zbierającego

50 g – 1 t
m_s – 60 g
m_s = 0,3 mg – masa odczynnika spieniającego

Obliczenie wychodu dla próbki 100 g/l oraz 200 g/l

Dla t = 5 minut

100 g/l

$$\gamma = \frac{9,6\ g}{30\ g}\ \times 100\% = 32\%$$

200 g/l

$$\gamma = \frac{14,1\ g}{60\ g}\ \times 100\% = 23,5\%$$

Dla t = 10 min

$$\gamma = \frac{9,61\ g}{30\ g}\ \times 100\% = 32\%$$

$$\gamma = \frac{20,26\ g}{60\ g}\ \times 100\% = 33,7\%$$

3. Wyniki

Wyniki zostały przedstawione w postaci tabeli nr 1.

Tab. Nr 1.

Nr. próby	Gęstość mętów [g/l]	Czas flotacji [min]	Zużycie odczynnika [mg/l]	Wychód Q [g]	Wychód ɣ [%]
1	50	5	7,5	2,8	18,6
2	50	10	7,5	2,88	19,2
3	100	5	15	9,6	32
4	100	10	15	9,61	32
5	150	5	22,5	12,8	28,4
6	150	10	22,5	14,1	31
7	200	5	30	14,1	23,5
8	200	10	30	20,26	33,7
9	250	5	37,5	16,4	21,9
10	250	10	37,5	25,67	34,2

3. Wnioski.

Wyniki pokazały, że dla mniejszych gęstości mętów (≤150 g/l) dłuższy czas flotacji nie wpływa znacząco na ilość wychodu. Jest to powodowane tym, że mniejsza ilość materiału szybko ulega aeracji i późniejsza flotacja nie ma większego znaczenia. Natomiast przy większych gęstościach, aeracja trwała dłużej, przez wyniki uzyskane po 5 minutach znacznie różnią się od wyników uzyskanych po dłuższym czasie flotacji.

Istnieje zależność pomiędzy gęstością mętów a wychodem wyrażonym w procentach, z niewielkimi odchyleniami. Im większa gęstość mętów, tym wyższy procent wychodu. Odchylenia mogą być powodowane czynnikiem ludzkim, bądź osadzaniem się koncentratu flotacyjnego na przyrządach używanych podczas ćwiczenia.