Flotación
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 14 de agosto de 2019; las comprobaciones requieren 7 ediciones .La flotación ( fr. flotación , de flotter - nadar) es uno de los métodos de procesamiento de minerales , que se basa en la diferencia en la capacidad de los minerales para permanecer en la superficie interfacial, debido a la diferencia en las energías superficiales específicas. Las partículas minerales hidrofóbicas (poco mojadas por el agua) se fijan selectivamente en la interfaz, generalmente gas y agua, y se separan de las partículas hidrofílicas (bien mojadas por el agua). Durante la flotación, las burbujas de gas o las gotitas de aceite se adhieren a las partículas poco humedecidas por el agua y las elevan a la superficie.
La flotación también se utiliza para purificar el agua de sustancias orgánicas y suspensiones sólidas, para separar mezclas y para acelerar la sedimentación en las industrias química, de refinación de petróleo, alimentaria y otras.
Historia
El trabajo de los químicos físicos rusos desempeñó un papel importante en el desarrollo de la teoría de la flotación: I. S. Gromeka , quien formuló por primera vez las principales disposiciones del proceso de humectación a fines del siglo XIX, y L. G. Gurvich, quien desarrolló las disposiciones. sobre la hidrofobicidad y la hidrofilicidad a principios del siglo XX. Los trabajos de A. Gaudin, A. Taggart (EE. UU.), I. Wark (Australia) y los científicos soviéticos P. A. Rebinder , A. N. Frumkin , I. N. Plaksin y B. V. Deryagin , V. R. Krivoshein y otros.
Métodos de flotación
Según la naturaleza y el método de formación de los límites interfaciales (agua - petróleo - gas), sobre los que se fijan los componentes separados (ver Surfactantes ), se distinguen varios tipos de flotación.
- La flotación de petróleo fue la primera en ser propuesta, en 1860, W. Hynes ( Gran Bretaña ) emitió una patente para ello No. 488 [1] . Cuando el mineral triturado se mezcla con aceite y agua, los minerales de sulfuro se humedecen selectivamente con aceite y flotan con él hacia la superficie del agua, y se deposita la roca ( cuarzo , feldespato). En el Imperio Ruso, la flotación de petróleo de grafito se llevó a cabo en 1904 en Mariupol .
- película _ La capacidad de las partículas minerales hidrofóbicas de permanecer en la superficie del agua, mientras que las hidrofílicas se hunden en ella, fue utilizada por A. Nibelius ( EE.UU. , 1892) y McVisten ( Gran Bretaña , 1904) para crear aparatos de flotación de película, durante los cuales, una capa delgada de mineral triturado, ubicada en la superficie del flujo de agua, caen partículas hidrofílicas.
- Espuma : en la que se hacen pasar pequeñas burbujas de aire a través de una mezcla de partículas con agua, las partículas de ciertos minerales se acumulan en la interfaz de fase " aire - líquido " , se adhieren a las burbujas de aire y se transportan con ellas a la superficie como parte de un tres -fase espuma (con la adición de un agente espumante que regula la estabilidad de la espuma). La espuma se espesa y filtra aún más. El agua se usa con mayor frecuencia como líquido, con menos frecuencia soluciones salinas saturadas ( separación de sales que forman parte de los minerales de potasa) o fundidos (enriquecimiento de azufre).
Se han propuesto varios métodos para la formación de burbujas: la formación de dióxido de carbono debido a una reacción química (S. Potter, EE. UU., 1902), la liberación de gas de una solución con una disminución de la presión (F. Elmore, Gran Bretaña , 1906) - flotación al vacío, mezcla vigorosa de la pulpa, paso de aire a través de pequeños orificios.
Para llevar a cabo la flotación por espuma, el mineral se tritura hasta un tamaño de partícula de 0,5–1,0 mm en el caso de minerales no metálicos hidrofóbicos naturales con baja densidad ( azufre , carbón , talco ) y de 0,1–0,2 mm para minerales metálicos. Se agregan reactivos de flotación para crear y mejorar la diferencia en la hidratación de los minerales separados y para dar a la espuma suficiente resistencia a la pulpa. La pulpa luego ingresa a las máquinas de flotación . La formación de agregados de flotación (partículas y burbujas de aire) ocurre cuando los minerales chocan con las burbujas de aire introducidas en la pulpa, así como cuando las burbujas de gas que emergen de la solución aparecen sobre las partículas. La flotación se ve afectada por la composición iónica de la fase líquida de la pulpa, los gases disueltos en ella (especialmente el oxígeno), la temperatura, la densidad de la pulpa. Con base en el estudio de la composición mineralógica y petrográfica del mineral enriquecido, se selecciona un esquema de flotación, un régimen de reactivos y un grado de molienda, que proporcionan una separación de minerales bastante completa. Lo mejor de todo es que los granos con un tamaño de 0,1 a 0,04 mm se separan por flotación. Las partículas más pequeñas se separan peor y las partículas de menos de 5 micras dificultan la flotación de las partículas más grandes. El efecto negativo de las partículas de tamaño micrométrico se reduce con reactivos específicos. Las partículas grandes (1–3 mm) se desprenden de las burbujas durante la flotación y no flotan. Por lo tanto, para la flotación de partículas grandes (0,5–5 mm), se desarrollaron métodos de separación de espuma en la URSS , en los que la pulpa se alimenta sobre una capa de espuma que retiene solo partículas hidrofobizadas. Con el mismo fin se han creado máquinas de flotación de lecho fluidizado con flujos ascendentes de líquido aireado.
La flotación por espuma es un proceso mucho más productivo que la flotación por película y aceite. Este método es el más utilizado .
- La electroflotación es un método prometedor para su aplicación en la industria química , consiste en flotar en la superficie de un líquido de contaminantes dispersos debido a la liberación de gases electrolíticos y al efecto de flotación.
Para purificar agua, así como para extraer componentes de soluciones diluidas, se desarrolló en la década de 1950 el método de flotación iónica , promisorio para el procesamiento de efluentes industriales, aguas termales y mineras subterráneas mineralizadas, así como agua de mar. Durante la flotación iónica, los iones individuales, las moléculas, los sedimentos finos y las partículas coloidales interactúan con los colectores de reactivos de flotación, generalmente del tipo catiónico, y se extraen mediante burbujas en una espuma o película en la superficie de la solución. Las burbujas finas para la flotación de soluciones también se obtienen por descomposición electrolítica del agua con la formación de oxígeno e hidrógeno gaseosos (electroflotación). Durante la electroflotación, el consumo de reactivos es significativamente menor y, en algunos casos, no son necesarios.
El uso generalizado de la flotación para el procesamiento de minerales ha llevado a la creación de varios diseños de máquinas de flotación con cámaras grandes (hasta 10–30 m³) con alta productividad. La máquina de flotación consta de una serie de cámaras dispuestas secuencialmente con dispositivos de recepción y descarga de la pulpa. Cada cámara está equipada con un dispositivo de aireación y un skimmer.
Aplicaciones
- Enriquecimiento de minerales ( minerales de metales no ferrosos , elementos raros y traza , carbón , azufre nativo );
- Separación de minerales de minerales complejos;
- Separación de sales ;
- Tratamiento de aguas residuales , en particular para la separación de gotas de aceites y derivados del petróleo .
- Producción de levadura (método de concentración)
En el mundo, gracias a la flotación, los yacimientos de minerales finamente diseminados se involucran en la producción industrial y se asegura el uso integrado de los minerales. Las fábricas producen hasta cinco tipos de concentrados. En algunos casos, los relaves de flotación no son desechos, sino que se utilizan como materiales de construcción, fertilizantes para la agricultura y para otros fines. La flotación es el proceso líder en el enriquecimiento de minerales de metales no ferrosos. Se está introduciendo el uso de agua reciclada, lo que reduce la contaminación de los cuerpos de agua .
Reactivos de flotación
Hay varios tipos de reactivos de flotación que difieren en el principio de acción:
- Los colectores son reactivos que se adsorben selectivamente en la superficie del mineral que necesita convertirse en espuma e impartir propiedades hidrofóbicas a las partículas. Como colectores se utilizan sustancias cuyas moléculas tienen una estructura anfifílica: un grupo polar hidrofílico, que se fija en la superficie de las partículas, y un radical hidrocarbonado hidrofóbico . Muy a menudo, los colectores son compuestos iónicos; dependiendo de qué ion esté activo, se distinguen colectores de tipo aniónico y catiónico . Los colectores se usan con menos frecuencia, que son compuestos no polares que no son capaces de disociarse . Los colectores típicos son: xantatos y ditiofosfatos para minerales de sulfuro, jabones de sodio y aminas para minerales sin sulfuro, queroseno para enriquecimiento de carbón. El consumo de los recolectores es de cientos de gramos por tonelada de mineral;
- Los reguladores son reactivos, como resultado de la sorción selectiva de los cuales en la superficie de un mineral, este último se vuelve hidrofílico e incapaz de flotar. Las sales de ácidos inorgánicos y algunos polímeros se utilizan como reguladores ;
- Los concentrados de espuma están diseñados para mejorar la dispersión del aire y la estabilidad de las espumas mineralizadas. Los agentes espumantes son tensioactivos suaves . El consumo de espumantes es de decenas de gramos por tonelada de mineral.
- Los reactivos activadores son reactivos que crean condiciones propicias para la fijación de colectores en la superficie de los minerales.
- Los reactivos depresores son reactivos que se utilizan para evitar la hidrofobización de los minerales por parte de los colectores. Están diseñados para aumentar la selectividad (selectividad) de flotación en la separación de minerales con propiedades de flotación similares.
Véase también
Notas
- ↑ Woodcroft B. Índice cronológico de patentes solicitadas y patentes concedidas, para el año 1860 . - Londres: Oficina de Patentes del Gran Sello, 1861. - Pág. 34.
Literatura
- Meshcheryakov N. F. Máquinas de flotación. — M .: Nedra , 1972. — 248 p.
- Glembotsky V. A., Klassen V. I. Flotación. — M .: Nedra, 1973. — 384 p. - 7300 copias.
- Libro de referencia sobre el enriquecimiento de minerales. En 3 volúmenes / O. S. Bogdanov (editor jefe) y otros - M . : Nedra, 1972-1974.
- Barsky L.A. Así que los fósiles se vuelven útiles. - M. : Nedra, 1988. - 152 p. - 19.000 copias. — ISBN 5-247-00326-8 .
Enlaces
- Electroflotación en la industria de galvanoplastia
- Flotación de sulfuros en la minería de oro
- Flotación // Enciclopedia química : en 5 volúmenes / Cap. Ed.: I. L. Knunyants (T. 1-3), N. S. Zefirov (T. 4-5). - M. : Enciclopedia soviética (V. 1-2); Gran Enciclopedia Rusa (T. 3-5), 1988-1998. - ISBN 5-85270-008-8 .
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