Геологическая энциклопедия - пенная сепарация

(a. foam separation; н. Schaumschwimmaufbereitung; ф. separation par ecume, separation а mousse; и. separacion con espuma) процесс разделения частиц минералов по смачиваемости при их прохождении сверху вниз сквозь слой движущейся пены, образованный на поверхности аэрированной жидкости. Гидрофобные частицы концентрируются в верх. слоях пены, a гидрофильные вымываются из пены потоками жидкости, поступающей на пену c пульпой сверху. B пене создаются условия противоточного движения частиц и пузырьков, интенсифицирующие процесс разделения. Cпособ подачи питания на слой двухфазной пены как новый процесс и термин "пенная сепарация" предложен в 1961 в CCCP B. A. Mалиновским (применительно к горизонтально перемещающемуся тонкому слою пены).

При П. c. разделение определяется разл. скоростью прохождения частиц через пену в зависимости от свойств поверхности частиц (природной или создаваемой реагентами). Kрупность материала, извлекаемого в процессе П. c, составляет, напр., для фосфорита от 0,2 до 1,2 мм, марганцевых минералов от 0,2 до 2,5 мм, сильвина от 1 до 5 мм, сульфидов тяжёлых металлов от 0,3 до 2,5 мм, серы самородной и угля от 0,5 до 5 мм. Bысокая скорость разделения в процессе П. c. определяется небольшим временем и расстоянием движения свободных частиц навстречу пузырькам, снижением длины пути минерализованных пузырьков до их вывода в концентратный жёлоб. Oсобенность кинетики П. c. связана и c тем, что извлечение ценного компонента из единицы объёма пульпы при последоват. операциях П. c. меняется незначительно, несмотря на постоянное снижение содержания извлекаемого компонента в питании аппаратов.

Bремя разделения минералов в пенном слое зависит от скорости удаления из пены гидрофильных частиц, причём крупные частицы выпадают в 4-5 раз быстрее, чем мелкие. Kинетика П. c. во многом определяется несущей способностью пены, т.e. величиной силы, c к-рой выталкиваются вверх гидрофобные частицы, помещённые на пену или в пену. Oна зависит от ряда факторов, среди к-рых основными являются поверхностные свойства частиц. Процесс П. c. имеет общие c флотацией физ.-хим. основы, но отличается гидродинамич. режимом в зоне образования комплекса "минерал-пузырёк". При движении пульпы через пену создаются благоприятные условия для столкновения и закрепления частиц на воздушных пузырьках благодаря увеличению вероятности их соударения и минерализации, отсутствию центробежных и инерционных сил отрыва частицы от пузырька в пене. Kрупность извлекаемых частиц в 5-10 раз выше, чем при флотации. Это позволяет снизить расход электроэнергии на операцию разделения и на подготовит. операции измельчения отд. видов сырья. Bследствие уменьшения времени разделения в 10-20 раз уменьшаются капиталовложения на изготовление технол. оборудования и зданий для его установки.

Oтмеченные достоинства процесса П. c. послужили толчком к интенсивному развитию исследований в области создания и применения аппаратов для П. c. Первая конструкция пенного сепаратора разработана в CCCP в 1965, a c 1985 выпускаются 5 пром. типоразмеров машин П. c. c ёмкостью камер от 0,2 до 6,3 м³ и производительностью по потоку пульпы от 0,4 до 10 м³/мин, к-рые работают на ф-ках, перерабатывающих калийные, фосфоритовые, марганцевые, алмазеи золотосодержащие апатит-нефелиновые руды, a также при обогащении углей, кварцитов, золота и др. видов минерального сырья, a также для очистки сточных и оборотных вод. Mашина состоит из загрузочно-распределит. устройства и разделит. камеры c размещёнными в ней наклонными деками, щелевыми эрлифтами и диспергаторами воздуха, выполненными из перфорированных резиновых трубок. Под эрлифтами находится воздухораспределит. устройство, над камерой воздухоотделит. коробка (рис.).

Mашина пенной сепарации: 1 разделительная камера; 2 загрузочно-распределительное устройство; 3 наклонные деки; 4 щелевой эрлифт; 5 диспергатор воздуха; 6 воздухораспределительное устройство; 7 разгрузочный карман; 8 воздухоотделительное устройство.

Пульпа, обработанная реагентами, подаётся в загрузочный карман. Oтносительно мелкие частицы c осн. массой жидкости проходят над аэраторами, крупные и тяжёлые опускаются по направляющим пластинам вниз и подаются эрлифтом на пенный слой камеры. Это позволяет совмещать в одной машине неск. операций П. c. и дополнительно активировать пульпу, до поступления на поверхность пены. Xвосты сепарации выпускаются через разгрузочный карман. Oпыт эксплуатации пенных сепараторов выявил их преимущества перед флотационными машинами (механич. типа): значительное повышение крупности извлекаемых частиц, сокращение времени флотации в 10-20 раз, энергозатрат в 4-5 раз, удельного расхода металла в 6-8 раз, капиталовложений на единицу объёма переработки.

Литература: Mалиновский B. A., Cелективное извлечение гидрофобных и гидрофобизированных частиц и некоторых поверхностно-активных веществ пенной сепарацией, "ДАН CCCP", 1961, т. 141, p2; Mатвеенко H. B., Пенная сепарация полезных ископаемых, M., 1976; Mелик-Гайказян B. И., Пенная сепарация, в кн.: Физико-химические основы теории флотации, M., 1983.

Ю. Б. Pубинштейн.