1. WSTĘP

Flotacja jest metodą wzbogacania kopalin, którą stosuje się do rozdzielania bardzo drobnych ziarn mineralnych. Stosowana ona jest powszechnie do wzbogacania surowców mineralnych, w których do uwolnienia minerału użytecznego konieczne jest rozdrobnienie nadawy do ziarn o wielkości poniżej 0,3 mm w przypadku rud oraz poniżej 1 mm w przypadku węgla. Proces flotacji przeprowadzany jest w zawiesinie wodnej drobno zmielonego surowca mineralnego. Rozpraszane w tej zawiesinie pęcherzyki powietrza przyczepiają się w sposób selektywny do wybranych ziarn mineralnych, charakteryzujących się dużą hydrofobowością, czyli do ziarn o powierzchni niezwilżalnej wodą. Aby tylko wybrane ziarna mineralne były wynoszone przez pęcherzyki powietrza konieczne jest zastosowanie odpowiednich odczynników zwanych odczynnikami flotacyjnymi. Odczynniki te są związkami chemicznymi, organicznymi lub nieorganicznymi, których zadaniem jest umożliwić lub ułatwić wyflotowanie określonego minerału. Dzielimy je na trzy grupy: odczynniki zbierające, pianotwórcze, modyfikujące.

Proces flotacji przeprowadzany jest w maszynach flotacyjnych. Maszyna taka zbudowana jest z komory, do której wprowadza się zawiesinę, oraz wirnika lub aeratora zanurzonego w zawiesinie. Czynnikiem roboczym w procesie flotacji są pęcherzyki powietrza wprowadzonego do zawiesiny wypełniającą komorę flotacyjną. Powietrze wprowadzane jest ponad dnem komory i rozpraszane na drobne pęcherzyki, które unoszą się do góry i wynoszą na powierzchnię te ziarna, które zdołały się do nich przyczepić. Gromadzące się na powierzchni zawiesiny pęcherzyki powietrza wraz z przyczepionymi do nich ziarnami mineralnymi, tworzą pianę flotacyjną, która jest w sposób mechaniczny zgarniana i kierowana do dalszej przeróbki. Aby ziarna mineralne w zawiesinie utrzymane były w stanie rozproszonym, miesza się ją mechanicznie odpowiedniej konstrukcji mieszadłem wirnikowym lub poprzez przepływ powietrza.

Wyniki flotacji zależą od wielu czynników, które wiążą się z charakterem powierzchni mineralnej kopalin, charakterystyką zawiesiny flotacyjnej, charakterem odczynników flotacyjnych oraz charakterystyką pracy maszyn flotacyjnych.

2. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem flotacji węgla kamiennego oraz ze sposobem przeprowadzania badań i oceny wzbogacalności węgla kamiennego.

3. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

1. Materiały i urządzenia

Urządzenia: laboratoryjna maszyna flotacyjna typu „Mechanobr”, waga techniczna, naczynia szklane, suszarka.

Nadawa: węgiel kamienny z rejonu Wałbrzycha, zmielony do uziarnienia 0,5 mm.

Odczynniki: olej napędowy, α-terpineol.

Przy oznaczaniu popiołu użyte zostały:

• wysuszone produkty flotacji węgla kamiennego,

• piec muflowy, eksykator, waga analityczna,

• tygle porcelanowe.

3.2. Metodyka

Przed przystąpieniem do wykonania operacji związanych z procesem flotacji odmierzone zostało 200g zmielonego węgla kamiennego, przygotowane naczynia na produkty oraz odpowiednie porcje odczynników flotacyjnych:

• olej napędowy w ilości odpowiadającej 300g/Mg węgla (wyliczono, iż jest to 14,31 cm³ roztworu o stężeniu 0,41933g/100cm³),

• α-terpineol w ilości odpowiadającej 150g/Mg węgla (wyliczono, iż jest to 30cm³ roztworu o stężeniu 1g/dm³).

Węgiel został wsypany do komory maszyny flotacyjnej oraz dodano wody do wyznaczonego poziomu. Komora umieszczona została w maszynie a następnie włączono napęd wirnika w celu wymieszania zawiesiny i pełnego zwilżenia węgla. Trwało to przez 2 minuty przedsiębiorstwo czym dodano odmierzoną ilość oleju napędowego i nadal mieszano zawiesinę. Przedsiębiorstwo 5 minutach dodano odpowiednią ilość terpineolu i mieszano zawiesinę jeszcze przez 1 minutę. Podczas mieszania zawiesiny z odczynnikami, na ramieniu ruchomej podstawki maszyny flotacyjnej umieszczono naczynie na produkt pianowy. Przedsiębiorstwo tych czynnościach otworzono częściowo zawór doprowadzający zasysane powietrze i po pojawieniu się piany na powierzchni zawiesiny, rozpoczęto jej zgarnianie do podstawionego naczynia za pomocą ręcznego zgarniaka. Od chwili rozpoczęcia zgarniania piany zaczęto mierzyć czas. Produkty pianowe zbierane były do oddzielnych, oznaczonych wg kolejności naczyń. Odbywało się to w ciągu następujących odcinków czasu:

1. 30 sek. (produkt K-1)

2. 30 sek. (produkt K-2)

3. 1 min. (produkt K-3)

4. 5 min. 30 sek. (produkt K-4)

Produkt oznaczony jako K-4 zgarniany był do momentu zaniku piany. Pozostałość w komorze stanowiła odpad. Zebrane do oddzielnych naczyń produkty umieszczono w suszarce do wyschnięcia.

Drugą częścią ćwiczenia było oznaczenie popiołu w produktach flotacji węgla kamiennego. Wysuszone produkty zostały zważone wraz z naczyniami. Następnie naważki każdego z produktów o masie 1g umieszczono w uprzednio wyprażonych do stałej masy i zważonych tyglach. Tygle te następnie przeniesiono do pieca muflowego rozgrzanego do temp. 800 ⁰C. Po upływie 2 godzin tygle zostały wyjęte z pieca i po ostudzeniu zważone.

3.4. Wyniki

lp		produkt		masa		γ		∑γ		λp		β		λl		εl		∑εl	100-∑γ	ϑ
1		K-1		37,9		19,05		19,05		3,95		3,95		96,05		21,36		21,36	100,0	14,33
2		K-2		38,3		19,26		38,31		4,76		4,36		95,24		21,41		42,77	80,9	16,77
3		K-3		64,6		32,48		70,79		6,39		5,29		93,61		35,49		78,26	61,7	20,53
4		K-4		30,7		15,43		86,22		9,93		6,12		90,07		16,23		94,49	29,2	36,24
5		odpad		27,4		13,78		100,00		65,71		14,33		34,29		5,51		100,00	13,8	65,71
6		suma		198,9		100,00				14,33				85,67		100,00			14,33
lp		produkt		γ		100-∑γ		λp		ϑ		εp		∑εp
1		odpad		13,78		13,80		65,71		65,71		63,19		63,19
2		K-4		15,43		29,20		9,93		36,24		10,69		73,88
3		K-3		32,48		61,70		6,39		20,53		14,48		88,36
4		K-2		19,26		80,90		4,76		16,77		6,40		94,76
5		K-1		19,05		100,00		3,95		14,33		5,25		100,00
6		suma		100,00				14,33				100,00

λ_p -zawartość popiołu w produkcie

λ_l -zawartość substancji lotnej w produkcie

ε_l -uzysk substancji lotnej w produkcie∑ε_l -uzysk substancji lotnej kumulowany w koncentracie

ε_p -uzysk popiołu w produkcie

4. WNIOSKI

---