Процессы флотационного обогащения (часть 1)

Флотационное обогащение — процессы, в которых разделение минеральных частиц основано на избирательном прилипании их к поверхности раздела двух фаз. В зависимости от участвующих в процессе фаз флотация может быть пенной, масляной, на гидрофобной твердой поверхности, на жировой поверхности.
Пенная флотация — процесс разделения минеральных частиц в аэрированной суспензии на основе различий в смачиваемости их водой, при этом гидрофобные частицы прилипают к пузырькам воздуха и, поднимаясь, образуют пену, а гидрофильные частицы остаются в суспензии во взвешенном состоянии.
Различная способность минералов смачиваться водой определяется энергетическим состоянием поверхности частиц, зависит от химического состава и строения кристаллохимической решетки.
В соответствии со вторым законом термодинамики закрепление частицы на межфазовой поверхности и флотация возможны, если свободная энергия системы после закрепления частицы на пузырьке Е2 будет меньше свободной энергии системы до закрепления частицы Е1. В этом случае система из состояния 1 самопроизвольно перейдет в состояние 2 при условии, что на пути перехода нет энергетического барьера или системе временно сообщена энергия (энергия активации), достаточная для его преодоления.
Запас свободной энергии системы Е1 до прилипания частицы к пузырьку определяем по формуле

Изменение поверхностной энергии системы после прилипания частицы к пузырьку воздуха:

Из рис. 12.12 видно, что

вследствие деформации особенно малых пузырьков при закреплении на них минеральных частиц.
Учитывая, что в равновесных условиях


Система перейдет из состояния 1 в состояние 2 только при F > 0, т. е. Е1>Е2. Чем больше значение F, тем вероятнее закрепление частицы на поверхности раздела жидкость — газ и ее флотация.
При закреплении на пузырьках минеральных частиц, размеры которых малы по сравнению с размерами пузырьков, что наблюдается при обычной пенной флотации, т. е. когда деформация пузырьков мала и можно принять (Sжг - S'жг)/Sгт ≈ 1, показатель флотируемости

Отсюда следует: чем больше краевой угол смачивания, тем больше показатель флотируемости; при θp = 0 F = 0.

---