Флотация. Реагенты, используемые при флотации. Их функциональное назначение.

Флотация – метод обогащения, основанный на различной

смачиваемости поверхности минералов. Одни минералы в тонко измельченном состоянии в водной среде под действием флотореагентов не смачиваются водой, что дает им возможность прилипнуть к пузырькам воздуха и подняться вместе с ними на поверхность пульпы.

Другие минералы, поверхность которых смачивается водой, не могут прилипнуть к воздушным пузырькам и остаются в объеме пульпы, отделяясь от первых.

Пузырьки воздуха, поднявшись вверх, могут лопнуть и частица (даже не смачиваемая) может утонуть. Чтобы избежать этого в воду добавляются пенообразующие вещества (вспениватели).

1.Вспениватели, создающие устойчивую пену. сосновое масло (продукт перегонки скипидара), крезол, метилизобутилкарбинол, циклогексанол, диметилфталат, полигликоли и др.

2. Коллекторы (собиратели) – вещества, создающие

несмачиваемость минерала, они способствуют созданию на поверхности флотируемых минералов гидрофобных пленок.

3. Депрессоры – вещества, подавляющие флотируемость отдельных минералов, они покрывают поверхность минерала гидрофильной пленкой и препятствуют взаимодействию коллектора с минералом.

4. Активаторы – вещества, подготавливающие поверхность минерала к взаимодействию с коллектором.

5. Регуляторы среды – вещества, с помощью которых устанавливают оптимальное значение рН среды: это могут быть сода, известь, щелочи, серная, соляная и другие кислоты.

Процесс флотации производится во флотационных машинах, которые представляют собой металлическую ванну, разделенную на ряд камер, где происходит аэрация рудной пульпы, то есть обработка пульпы потоком воздушных пузырьков (рис. 4.7). В каждой камере при

вращении импеллера через центральную трубу всасывается воздух и дробится на пузырьки, которые всплывают вверх, собирая несмачиваемые минералы. Минерализованная пена собирается в разгрузочный желоб. В машине производится только аэрация. Добавление флотореагентов в рудную пульпу производится предварительно в агитаторах.

Содержание твердой фазы в пульпе при флотации составляет 25―30% масс.

12. Классификация процессов выщелачивания урана. Агитационное выщелачивание. Аппаратура.

С точки зрения аппаратурного оформления выщелачивание

осуществляется двумя методами:

1. агитационным;

2. Перколяционным (т.е методом проникновения, просачивания через слой материала).

При агитационном методе осуществляется интенсивное перемешивание руды и выщелачивающих растворов механическими мешалками или воздухом.

Аппараты с механическим перемешиванием чаще используют для вскрытия концентратов и отходов производства, так как они имеют сравнительно малый объем (до 75 м3).

Рис. 7.1 Агитатор с механическим перемешиванием

1 – пропеллерная мешалка,

2 – дефлектор.

Они представляют собой цилиндрические емкости с плоским, сферическим или коническим днищем. Диаметр аппарата, как правило, равен его высоте. Для устранения закручивания и появления воронки в центре аппарата укрепляется циркуляционная труба (дефлектор)диаметром d = (0,1− 0,2)Д_апп, на трубе могут быть расположены отверстия по винтовой линии для циркуляции пульпы и раствора. Пропеллерная мешалка располагается у нижней открытой части трубы

При вращении мешалки чаще всего в дефлекторе образуется восходящий поток, а вблизи корпуса аппарата нисходящий поток.

Регулярно организованная циркуляция пульпы предотвращает оседание твердых частиц пульпы на днище аппарата. Предотвращение образования воронки можно добиться также установкой продольных ребер на корпусе.

При работе аппарата в каскаде ввод и вывод рудной пульпы производятся через боковые штуцеры в верхней части аппарата.

Для выщелачивания бедных руд, когда перерабатываются огромные массы рудного материала, чаще используются аппараты с пневматическим перемешиванием (пачуки) большого объема (до 600 и более кубометров).

Схема аппаратов с пневматическим перемешиванием (типа Пачука) с циркулятором (а) и со свободным и транспортным аэролифтами (б).

1 – корпус; 2 – центральная циркуляционная труба; 3 – патрубок для подачипульпы; 4 – отражатель; 5 – слив для пульпы; 6 – транспортный аэрлифт; 7 –свободный аэрлифт.

Ответ на вопрос 13. Принципиальная схема кучного выщелачивания урана. Устройство кучи. Является наиболее простым и дешевым способом извлечения урана из забалансовых руд, выданных на поверхность. Капитальные затраты по КВ составляет 20%, а эксплуатационные 40% от затрат извлечения урана традиционным металлургическим способом.

Метод КВ пригоден для руд с относительно высокой проницаемостью растворов по микро и макротрещинам, плоскостям напластования и скола, где, как правило, осаждены урановые минералы.

При формировании штабелей КВ используют различные типы водонепроницаемых оснований:

- из уплотненной глины толщиной 0,12–0,45 м;

- асфальтовые 0,1–0,3 м;

- пластиковые с гравийным слоем для дренажа.

Площадки под КВ готовят для одноразового и многоразового использования.

Конструктивно штабель кучного выщелачивания представляет собою четырехугольную усеченную пирамиду с боковыми поверхностями, сформированными под углом естественного откоса отсыпаемой руды. Высота штабеля до 10 м, в штабель отсыпается несколько десятков или сотен тысяч тонн руды.

По сторонам площадки КВ сооружаются бордюры высотой 2–2,5 м из бетона с толщиной стенок 0,5–0,8 м или глины. Для стока растворов основание кюветы выполняется с уклоном 2–2,5^о. В штабель закладывается система перфорированных труб для аэрации рудного материала сжатым воздухом.

Ответ на вопрос 14. Принципиальная схема ПВ (подземного блочного выщелачивания). Подземное выщелачивание – это способ разработки рудных месторождений избирательным переводом полезного компонента в жидкую фазу непосредственно в недрах с последующей переработкой продукционных растворов (ПР). В этом способе реализован прогрессивный прием – перенос перколяции в место залегания рудного материала.

Добыча урана методом подземного выщелачивания (ПВ) развивается в последнее время быстрее традиционных методов добычи урана путем проведения горных работ. Удельный вес добычи урана методом ПВ возрастает. Сейчас в мире 20% урана добывается с помощью ПВ.

Блочное выщелачивание. При этом методе рудные залежи разбиваются на этажи, блоки или камеры. В центре камеры взрывом обеспечивают разрыхление Кр=1,2.

Руда в камере отбивается от массива взрывными скважинами. С вышерасположенного горизонта бурятся орасительные скважины, по которым подается выщелачивающий раствор в камеру.

Продуктивный раствор собирается на днище камеры и извлекается через дренажные скважины насосами, размеры камеры любые, но технологически оправданные.

После отбитая руда остается в камере и заполняет все ее пространство, что позволяет не оставлять целики.

Преимущества: Меньше объем транспортируемой руды в 5 раз, фактически вывозится руда только из компенсационной щели. Этим методом целесообразна переработка бедной руды, с содержанием урана 0,01%, попутно можно выщелачивать и другие полезные компоненты, не требуется закладка выработки, не имеются хвостохранилище и отвалы пород. Сокращается число рабочих. Себестоимость добычи ниже на 20-50%.

Ответ на вопрос 15. Принципиальная схема ПСВ (подземного скважинного выщелачивания).

Для выполнения скважинного варианта ПВ необходимо выполнение ряда условий.

1. Уран должен быть представлен, в основном, вторичными минералами, легко вскрываемыми разбавленными растворами кислот и карбонатов, т.к. применение растворов средней и высокой концентрации приведет к большому расходу кислоты и карбонатов, что сделает ПСВ невыгодным.

2. Должна быть хорошая проницаемость породы, содержащей уран: минимальная скорость просачивания, при которой еще можно применять ПВ, составляет 10 см/сутки. Принято считать пределом применимости ПВ проницаемость 0,5–0,7 дарси (под дарси понимают проницаемость породы, когда жидкость вязкостью 1

сантипуаз (вода) просачивается со скоростью 1 см/с при перепаде давления 1 атм/см). При Vпрос=10 см/сутки, то

проницаемость породы соответствует 0,58 дарси

3. В данной местности должна быть малая скорость миграции грунтовых вод.

4. Наличие водоупорного подстилающего слоя.

Наиболее благоприятным случаем применения ПСВ можно считать извлечение урана из вторичных месторождений, находящихся в песках и пористых песчаниках.

Образование таких месторождений можно представить следующим образом. Когда коренное месторождение урана в результате геологических процессов выходит на поверхность, оно подвергается выветриванию. Под действием воздуха, воды на сульфидные породы

может образовываться серная кислота, которая может вскрыть окисленный шестивалентный уран.

Схемы организации подземного выщелачивания урана.

Геотехнологическое поле ПСВ.

Рудник состоит из геотехнологических полей, которые создаются над р.т.

Поля обычно имеют форму шестиугольника. В линейной схеме между рядами 60 м., а между скв. в ряду 30м.

Возле каждой зоны оруденения пробуривается группы скв, для отслеживания движения растворов за пределы. Скв. обсаживаются, чтобы жидкости текли в рудную зону и из нее, не затрагивая вышележащих водоносных горизонтов.

В Казахстане и Австралии используются кислотное выщелач., а в др. – щелочные растворы (карбонат натрия, диоксид углерода).

При запуске блока ПСВ в закачную скв сначала закачивается вода, для вытеснения грунтовых вод, затем-закисление.

Его проводят кислыми растворами с максимальной концентрацией кислоты и окислителей для создания соответствующей геохимической обстановки, т.е. рН-2,5-3, а ОВП – 0,42-0,45.

При этом концентрация урана достигается более 30мг/л. Активное выщелачивание ведется после закисления блока, в том же гидродинамическом режиме, но с постоянным уменьшением концентрации кислоты в выщелачивающих растворах.

В рудном теле рН уменьшается до 1,5, а концентрация урана увеличивается до максимальных значений. Извлекается 60-70%.

Ответ на вопрос 16. Переработка продуктивных растворов. Краткая характеристика методов. Продуктивные растворы, полученные различными методами выщелачивания, направляют на отчистку и концентрацию.

Концентрация может быть осуществлена методом осаждения, но основным методом является ионный обмен.

Ионный обмен – это обмен ионов между двумя электролитами.

Или

где R и R₁ (с чертой сверху) — матрицы соответственно катионита и анионита. Черта сверху означает фазу ионита.

При ионном обмене, как и при адсорбции, реакции протекают в двух фазах, например, в твердой и жидкой. Характерным различием между этими процессами является то, что ионный обмен представляет собой химическую реакцию взаимного обмена между ионами ионообменного материала и раствора.