Пінна сепарація

Доцільність подачі збагачуваного матеріалу на піну була обґрунтована професором В. А. Маліновським в 1961 р. на основі майже дворічних досліджень по збагаченню свинцево-цинкових та інших руд.

З 1961 р., коли в доповідях АН СРСР були вперше сформульовані основні положення нового методу, названого пінною сепарацією, опублікований цілий ряд численних робіт, присвячених вивченню кінетики і механізму пінної сепарації, її технологічних особливостей, а також застосуванню пінної сепарації для збагачення різного виду мінеральної сировини, конструюванню машин пінної сепарації та їх вдосконаленню.

Розвитку процесу пінної сепарації і його швидкому впровадженню в промисловість неабиякою мірою сприяли дослідно-конструкторські роботи по флотації фосфоритів Щигровського та Єгор'євського родовищ, проведені у ДІГХС, а потім в Держгорхімпроекті. Вже до 1965 р. було сконструйовано і виготовлено декілька спеціальних лабораторних і промислових машин, випробуваних в напівпромислових і промислових умовах.

До кінця 1974 р. на підприємствах хімічної промисловості, кольоровій і чорній металургії новим методом було перероблено близько 8 млн т фосфоритових, калійних, алмазовмісних, золотоносних, марганцевих, олов'яних та інших руд при покращених техніко-економічних показниках. Так, застосування пінної сепарації для збагачення окиснених цинкових руд дозволило знизити вміст цинку у відвальному продукті до 1,69 % (замість 8,5 % — при флотації) при одночасному підвищенні його виходу. Промислові випробування пінної сепарації в молібденовому циклі збагачувальної фабрики Тирниаузського комбінату показали хорошу селективність процесу — вміст сульфідного молібдену в чорновому концентраті сепарації більш, ніж в 2 рази вище, ніж вміст його в пінному продукті чорнової флотації. При цьому 6 камер машини ФПС-16 із загальним об'ємом 14,4 м³ замінили 16 камер М-6А із загальним об'ємом 44,8 м³, встановлених на секції збагачувальної фабрики.

Для збагачення нефелінового концентрату пінною сепарацією на АНОФ-2, що переробляє нефелінові руди Хібінського родовища, дозволило підвищити в ньому зміст глинозему, що забезпечило випуск кондиційного концентрату. Випробування пінної сепарації на вкраплених мідних і мідно-цинкових рудах уральських родовищ показали, що застосування пінної сепарації в голові процесу з метою виділення відвальних хвостів при загрубленні помелу дозволяє після першої стадії подрібнення виділити від 30 до 60 % відвальних хвостів і підвищити продуктивність секцій мінімум на 15-30 %, а у поєднанні з розробленим режимом селекції концентрату пінної сепарації істотно підвищити показники збагачення.

На Алмаликському гірничо-металургійному комбінаті 4-камерна машина пінної сепарації ФП6,3, яка встановлена в операції міжциклової колективної свинцево-цинкової флотації, порівнювалася з паралельно працюючою 12-камерною механічною машиною флотації ФМ 3,2. Вилучення свинцю та цинку в машині ФП відповідно на 4,11 і 7,08 % вище, ніж в еталонній. При рівних значеннях продуктивності і вилученні витрата електроенергії на 1 т вихідного живлення в машині ФП в 2 рази менше, ніж в еталонній. Об'єм і площа будівлі у разі установки ФП скорочується в 2 рази. На збагачувальній фабриці Березовської копальні при сепарації золото- та серебровмісних руд на машині ФПС-16 середні показники збагачення виявилися вищими, ніж при збагаченні флотацією — технологічне вилучення золота зросло на 2 %, якість кінцевого концентрату на 20 г/т при зниженні втрат металу з хвостами фабрики від 0,5 до 0,3 г/т. Застосування пінної сепарації при збагаченні мусковітових руд дозволило отримати концентрат із змістом близько 100 % при вилученні 95,8 %.

У 1980-90-і роки пінна сепарація отримала свій подальший розвиток. Н. В. Матвієнко розглядає пінну сепарацію, що забезпечує збільшення швидкості розділення флотації частинок на порядок і більш, в порівнянні з пінною флотацією, як метод інтенсифікації останньої. Метод пінної сепарації дає можливість значно інтенсифікувати процес флотації за рахунок збільшення її швидкості на порядок і більш. Висока швидкість розділення в машинах пінної сепарації забезпечується подачею згущеної пульпи, обробленої реагентами, на шар підготовленої піни, тобто при надлишку поверхні рідина-газ і, як наслідок, швидкій адсорбції твердих частинок в піні, а також завдяки відсутності руйнування флотокомплексів під дією динамічних сил.

У порівнянні із звичайною пінною флотацією пінна сепарація володіє ря-дом переваг:

• – можливість вилучення з пульп грубозернистих гідрофобних частинок. Максимальна крупність флотованих при пінній сепарації зерен у 5 – 7 разів бі-льше, ніж при пінній флотації;
• – різке скорочення часу флотаційного розділення гідрофобних і гідрофільних частинок, що визначає більшу продуктивність машин пінної сепарації і дозволяє запобігти протіканню деяких небажаних реакцій в пульпі під час флотації;
• – відсутність необхідності зважування частинок в пульпі, що значно скорочує енерговитрати у порівнянні з пінною флотацією і зменшує стирання зе-рен крихких мінералів;
• – можливість вилучення гідрофобних частинок при будь-якій розрідженості пульпи (від R = 1 до R = 100 м³/т і більше).

На поліметаличних баритовмісних і свинцево-цинкових рудах проведені випробування машини ФП-40 для флотації відповідно бариту і цинкових мінералів. Відмічено приріст вилучення корисних компонентів в готовий концентрат. Аналіз показав, що машина ФП-40 в порівнянні з ФМ 6,3 ефективніше флотує частинки мінералів крупністю мінус 74 мкм. На одній із золотовилучальних фабрик машину ФП-80 протягом тривалого часу випробовували на хвостах сорбції. Машина дозволила додатково вилучити 1,4 % золота і 1,9 % срібла від руди, при цьому з вищою швидкістю флотують тонкі частинки — вилучення срібла від операції з класу мінус 74 мкм вище, ніж на пневмомеханічних машинах ФПМ — ГМ 01.2.

Інститутом «Якутніпроалмаз» розроблена і упроваджена на збагачувальній фабриці АК «Алмази Росії — Саха» технологія і апаратура для пінної сепарації і грубозернистої флотації алмазовмісних руд. Технологія може бути використана при збагаченні руд кольорових, чорних і рідкісних металів, нерудної сировини і вугілля. Перевагами технології є висока швидкість флотації, стабільна підтримка технологічних показників, висока надійність використовуваного устаткування, розширення діапазону крупності збагачуваного матеріалу, підвищене вилучення частинок корисного компоненту.

Машини і спосіб пінної сепарації, розроблені в колишньому СРСР, запатентовані в 12 країнах, зокрема у Великій Британії, Бельгії, США, Франції, ФРН та ін. Проте, не зважаючи на очевидні переваги, пінна сепарація ще не зайняла належне місце у ряді інших методів збагачення. В першу чергу це обумовлено недостатнім врахуванням специфічних особливостей процесу і його механізму при конструюванні апаратів для його здійснення.

Розробка нових машин пінної сепарації, зокрема, машина з циліндровою камерою, (автор Іоффе В. М.) дозволяє значно підвищити вилучення корисного компоненту в концентрат. Заслуговують уваги нові розробки Злобина М. Н. (Росія) в області пінної сепарації. Зокрема, ним запатентований спосіб пінної сепарації, що дозволяє підвищити технологічні показники процесу за рахунок поліпшення умов для формування флотокомплексів з підвищеною несучою здатністю. Для цього кондиціонування вихідної сировини проводиться у присутності маслоподібних реагентів шляхом введення в пульпу піноутворювача і газу у вигляді тонкодисперсних бульбашок.

Пінна сепарація знаходить застосування при збагаченні різних корисних копалин (сильвіну, фосфориту, марганцевих і сульфідних мінералів та ін.). З урахуванням зазначених особливостей пінну сепарацію доцільно застосовувати при збагаченні крупнозернистих матеріалів, в міжцикловій флотації, при збагаченні дуже розведених або дуже густих пульп, для отримання грубих концентратів.

• Пінна флотація
• Флотаційна машина пінної сепарації
• Дослідження збагачуваності корисних копалин пінною сепарацією

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — ISBN 57740-0828-2.
• Малиновский В. А. Селективное извлечение гидрофобных и гидрофобизированных частиц и некоторых поверхностно-активных веществ пенной сепарацией. — ДАН СССР, 1961, т. 141, №2, с.420-423.
• Матвеенко Н. В. Кинетические основы интенсификации флотации. Цветные металлы, №11.-1986.-с.82-87.
• Совершенствование техники и технологии грубозернистой флотации. — Апатиты. — 1986. — с.
• Пенная сепарация и колонная флотация . Ю. Б. Рубинштейн, в.и. Мелик-Гайказян, Н. В. Матвеенко и др. — М. -Недра. −1989. — 304с.
• Использование процесса пенной сепарации при обогащении руд. Н. К. Воробьёв, Л. С. Воробьёва, В. П. Соколова и др.// Новые технологии и техника для переработки руд чёрных металлов. Сб. науч. трудов ин-та Механобрчермет. — Кривой Рог.- 1995. — с.128-138.
• Воробьёв Н. К., Соколова В. П. Разработка и испытание флотационно-магнитной схемы обогащения окисленных железистых кварцитов для КГОКОР с применением межцикловой пенной сепарации /. Новое в технологии, технике и переработке минерального сырья. Сб. науч. трудов ин-та Механобрчермет. Кривой Рог. — 2004 . — с. 5-12.
• Смирнов В. О., Білецький В. С. Флотаційні методи збагачення корисних копалин. Донецьк: Східний видавничий дім, НТШ-Донецьк — 2010. — 496 стор.