Флотация под музыку

В Казахстане постепенно увеличивается доля весьма тонко вкрапленных руд, требующих глубокого измельчения для вскрытия извлекаемых минералов. При этом существенная доля руды измельчается до размеров (менее 10 мкм и значительной долей наночастиц), эффективно флотируемых только газами, выделяемыми из водной фазы флотопульпы. С этого способа начиналась флотация в целом (патент Германии № 39369, 1986 год). Однако несмотря на целенаправленные усилия ученых и промышленников, он до сих пор не вышел в практику промышленной флотации. Сотрудники лаборатории обогащения НЦ КПМС РК в конце прошлого века обратили внимание на то, что в воде растворяется не более 25 мг/л газов воздуха.

Эксперименты показали, что этого газа недостаточно для извлечения всех рудных частиц, находящихся во флотопульпе. Начался поиск решения этой проблемы. В ходе экспериментов было установлено, что в акустическом поле при наличии в пульпе флотоспособных гидрофобных минеральных частиц процесс их флотации не зависит от ограниченной растворимости газов воздуха в воде, а идет до тех пор, пока в пенный концентрат не прейдут все гидрофобные частицы.

Процесс акустической флотации физически эффективен в диапазоне частот от единиц до тысяч килогерц (кГц), но рентабелен пока на частотах в единицы килогерц, которые могут воспроизводиться в пульпе механо-гидроакустическими устройствами, к каковым относится и разработанный акустический ротационный аэратор. Преимущества использования газов, выделяемых из водной фазы пульпы, прежде всего, значимы при флотации микро- и нанодисперсий, не флотируемых другими способами. Технологические исследования показали, что если эффективность способа оценивать по классу крупности менее 10 микрометров, то при содержании этого класса 50% при флотации сульфидных минералов из весьма тонковкрапленных руд сложного состава извлечение галенита в свинцовом цикле при акустическом способе выше на 16%, чем при традиционной флотации. При этом содержание свинца в концентрате, соответственно, больше на 14%, а загрязняющего цинка меньше на 7%. Извлечение сфалерита в цинковом цикле, соответственно, с акустоаэратором выше на 11%, содержание цинка в цинковом концентрате выше на 9%, а загрязняющего свинца меньше на 5%. Если при переносе метода на промышленную площадку эти показатели могут сократиться вдвое, то и тогда эффект от его внедрения будет впечатляющим, так как на обогатительных предприятиях идет борьба за каждый процент извлечения.

В настоящее время одновременно ведутся работы по углубленному изучению открытого явления и создания и испытаний полупромышленного варианта аппарата для сравнительных испытаний на полупромышленной фабрике. Углубленно изучаются особенности гидродинамических и акустических аспектов процесса флотации в звуковом поле, что позволяет быстрыми шагами двигаться к созданию промышленного варианта. Например, было установлено, что переход от доакустических к акустическим колебаниям происходит в воде на частотах 1,47 кГц, а во флотопульпе – на 2,90 кГц, что предварительно связывается с водноструктурным фактором, но требует углубленного изучения, без которого процесс не будет полностью управляемым. Другой существенный фактор: по мере повышения акустической частоты возрастает эффективность поглощения ультразвука пульпой, но при этом снижается глубина проникновения акустических колебаний в пульпу и необходимо выявить границы этого явления.

Еремин Ю.П.

академик АМР РК, доктор технических наук,

главный научный сотрудник «РГП «НЦ КПМС РК»