Абсорбція та флотація

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

1. Абсорбція

1.1 Застосування абсорбції

1.2 Устрій і принцип дії абсорберів

1.3 Рівновага при абсорбції

1.4 Розрахунок абсорберів

1.5 Схеми абсорбційних установок

2. Флотація

2.1 Механічне очищення води або освітлення

2.2 Види флотації

2.3 Флотореагенти

2.4 Схеми флотації

2.5 Основні чинники що впливають на результат флотації

Висновки

Список літератури



Вступ

Абсорбцією називають процес поглинання індивідуального газу, а також вибіркового поглинання одного або декількох компонентів газової суміші рідким поглиначем -- абсорбентом. Поглинання газу може відбуватися або за рахунок його розчинення в абсорбенті, або в результаті його хімічної взаємодії з абсорбентом. У першому випадку процес називають фізичною абсорбцією, а в другому випадку -- хемосорбцієй. Компоненти, що абсорбуються газової суміші називають абсорбтивом, а ті, що не абсорбують -- інертом. Прикладами використання процесів абсорбції в техніці можуть служити: поділ вуглеводородних газів на нафтопереробних установках, одержання соляної кислоти, аміачної води, очищення газів, що відходять, із метою вилову цінних продуктів, видалення шкідливих домішок із газових сумішей (наприклад, CO і CO2 з азотоводневої суміші при синтезі NH3 та ін.), або ж необхідності знешкодження навколишнього середовища шляхом очищення викидів. Флотамція (від фр. Flottation) -- спосіб розділення сумішей твердих дрібних частинок, що належать різним речовинам, а також виділення крапель дисперсної фази з емульсій, заснований на їх різній змочуваності і здатності накопичуватися на поверхні розділу фаз. Флотація можлива тільки при неповному змочуванні поверхні частинок, що виділяються рідиною. Зазвичай це досягається шляхом додавання невеликих кількостей спеціальних речовин -- флотореагентів. Продукти флотації: пінний продукт і камерний продукт.

Області застосування

Збагачення корисних копалин (руд кольорових металів, рідкісних і розсіяних елементів, вугілля, самородної сірки);

Розділення мінералів комплексних руд;

Розділення солей;

Очищення стічних вод, зокрема для виділення крапель масел і нафтопродуктів.

1. Абсорбція

флотореагент абсорбція освітлення вода

1.1 Застосування абсорбції

Абсорбцією називають процес поглинання індивідуального газу, а також вибіркового поглинання одного або декількох компонентів газової суміші рідким поглиначем -- абсорбентом. Поглинання газу може відбуватися або за рахунок його розчинення в абсорбенті, або в результаті його хімічної взаємодії з абсорбентом. У першому випадку процес називають фізичною абсорбцією, а в другому випадку -- хемосорбцієй. Компоненти, що абсорбуються газової суміші називають абсорбтивом, а ті, що не абсорбують -- інертом.

Абсорбентами служать індивідуальні рідини або розчини активного компонента в рідкому розчиннику.

Прикладами використання процесів абсорбції в техніці можуть служити: поділ вуглеводородних газів на нафтопереробних установках, одержання соляної кислоти, аміачної води, очищення газів, що відходять, із метою вилову цінних продуктів, видалення шкідливих домішок із газових сумішей (наприклад, CO і CO2 з азотоводневої суміші при синтезі NH3 та ін.), або ж необхідності знешкодження навколишнього середовища шляхом очищення викидів.

Процеси абсорбції часто сполучаються на практиці з десорбцією, тобто, із виділенням поглинених газів (інколи цінних, іноді викидних) з абсорбенту з метою його подальшого багаторазового використання. Абсорбція є процесом масообміну, інтенсивність якого пропорційна різниці концентрацій компонента, що поглинається в газовій суміші у і в рівноважному стані над розчином абсорбент -- абсортив ур; природно у > ур. Умова десорбції прямо протилежна, тобто рівноважна концентрація поглиненого компонента ур повинна перевищувати його концентрацію у газовій суміші над розчином, тобто ур> у. При десорбції здійснюється виділення цих компонентів із рідини -- і в такий спосіб відбувається поділ. У промислових установках для фізичної абсорбції процес десорбції здійснюють або шляхом зниження тиску над розчином абсорбент -- абсортив, або нагріванням розчину, або тим та іншим одночасно. При фізичній абсорбції розчинення газу не супроводжується хімічною реакцією. При хемосорбції компонент, що абсорбується, вступає в хімічну реакцію в рідкій фазі.

Рідкі поглиначі (абсорбенти) вибирають за розчинністю в них тих компонентів, що поглинаються.

Розчинність газів у рідких поглиначах залежить:

від фізичних і хімічних властивостей газової і рідкої фаз;

від температури;

від тиску газу в суміші.

Апаратно -- технологічне оформлення процесів порівняно просте, тому процеси абсорбції широко використовують у техніці.

1.2 Устрій і принцип дії абсорберів

Апарати, застосовувані для адсорбції, класифікують не за конструктивними ознаками, а за принципом дії, головним чином за засобом і характером контактування взаємодіючих потоків газу і рідини. У даному аспекті абсорбери можна розділити на три групи:

а) поверхневі апарати, у яких поверхнею фазового контакту є поверхня рідини, що розтікається по спеціальній насадці;

б) барботажні апарати, у яких поверхня фазового контакту створюється потоками газу (пари) і рідини;

в) розпилювальні, у яких поверхня фазового контакту створюється шляхом розбризкування рідини.

Поверхневі абсорбери

До групи аналізованих апаратів належать найпоширеніші в промисловості насадочні абсорбери (рис. 2.1).

Вони являють собою колони, обладнані колосниковими або плоскими перфорованими штахетами, що завантажуються насадкою у вигляді дрібних тіл різноманітної форми (рис. 2.1,в). Штахети служать опорою для завантаженого прошарку насадки і для рівномірного розподілу газового потоку, що надходить знизу. Над прошарком насадки розташовуються пристрої для рівномірного розподілу абсорбенту по перетину колони. Контакт газу з абсорбентом відбувається в основному по поверхні змоченої насадки, і оскільки ця поверхня в одиницях об'єму дуже велика (доходить до 600 м2/м3), то інтенсивність насадкових абсорберів досить значна.

Рис. 2.1. Насадочні абсорбери і види насадок: а -- колона з суцільним шаром насадки; б -- колона з секціонованим шаром насадки: 1 -- опорно -- розподільна решітка; 2 -- куля насадки; 3 -- розподільник рідини; 4 -- перерозподільна решітка; 5, 6 -- вхід і вихід газу; 7, 8 -- вхід і вихід рідини; в -- види насадок: 1 -- кільця Рашига; 2 -- кільця з перегородкою; 3 -- кільця з хрестоподібною перегородкою; 4 -- кільця Палля (з вирізами в тінках і перегородками);

5 -- сідла Берля; 6 -- сідло «Інталокс»; 7 -- розетка Теллера;

8 -- насадка «Спрей пак»



Для нормальної роботи насадкових адсорберів потрібен рівномірний розподіл подаваної рідини по їхньому перетину, переважно -- безліччю дрібних цівок. Це досягається за допомогою розподільних тарілок.

Необхідно зазначити, що початковий розподіл рідини не зберігається при подальшому її плину по насадці. Як правило, сходячий газовий потік, що підіймається, займає центральну сферу прошарку насадки, відтиснює рідину до його периферії. Для деякого зменшення нерівномірності розподілу потоків часто вдаються до поділу прошарку насадки в абсорбері на декілька секцій за допомогою перерозподільних пристроїв, що складаються з проміжних штахетів із конусними фартухами (рис 2.1, б). Газ і рідина взаємодіють при прямуванні протиструмом. Для нормальної роботи насадкових абсорберів потрібен рівномірний розподіл рідини, що подається по їхньому перетину, переважно -- безліччю дрібних цівок. Це досягається найпростіше за допомогою розподільних тарілок (рис. 2.2), що складаються з горизонтальних плит. Застосовують два варіанти тарілок:

із стоком рідини по патрубках і відводом газу з межтрубного простору (рис. 2.2 а, б);

із зустрічним рухом рідини і газу через усі патрубки. Відомі також й інші розподільні пристрої, що працюють за принципом тонкого розбризкування рідини: форсунки, душові прискавки, перфоровані труби, що обертаються, і диски різноманітної форми.

Рис. 2.2. Розподільні тарілки: а, б -- зі стоком рідини по патрубках і відводом газу з міжтрубного простору; в -- із зустрічним рухом рідини і газу в усіх патрубках; 1 -- плита; 2 -- патрубки; 3 -- вхід рідини; 4 -- вихід газу

Барботажні абсорбери. В аналізовану групу апаратів входять насадкові колони, що працюють у режимі подвисіння й емульгування, а також колони із гратами, колпачковими й іншими тарілками. Найбільш простим у даній групі є абсорбер із суцільним барботажним прошарком (рис. 2.3, а), що подає собою циліндричну колону, обладнану в нижній частині пористою плитою або перфорованими гнратами для диспергирування газового потоку, що надходить Над штахетом за допомогою підпорної трубки («качки») підтримується прошарок рідини, через який барботи- зують кульки газу. Рідина підводиться в колону звичайно зверху, а іноді знизу, але в обох випадках вона циркулює у вертикальному напрямку, захоплені нагору потоком газових пухирців у центральній частині колони, і спускаючись у її пристенної частині. Завдяки цій циркуляції (подовжньому перемішуванню) концентрація газом, що абсорбується, в рідині практично постійна по висоті барботажного прошарку, що призводить до втрати рушійної сили масообміну і низької ефективності абсорбера. Цим пояснюється переважне застосування аналізованого апарата для здійснення процесів хемосорбції. Для зменшення подовжнього перемішування рідини абсорбери із суцільним барботажним прошарком часто секціонують шляхом розміщення в них ряду проміжних гратів. Значно більшого ефекту досягають при завантаженні в зону барботажного прошарку якоїсь насадки (рис. 2.3,б), перетворюючи апарат у насадковий абсорбер із бар- ботажним робочим режимом.



Рис. 2.3. Абсорбери із суцільним барботажним шаром: а -- без внутрішніх розподільних пристроїв; б -- з насадкою в барботажному шарі; 1, 2 -- вхід і вихід газу; 3, 4 -- вхід і вихід рідини; 5 -- колона; 6 -- газорозподільна решітка;

7 -- утка; 8 -- насадка; 9 -- секціоновані решітки

Широке застосування одержали тарілчасті барботажні колони, секціоноровані по висоті поперечними тарілками різноманітних конструкцій. У цих апаратах вихідний потік газу послідовно через прошарки рідини на тарілках, розташованих на визначеній відстані одна від одної. Рідина (абсорбент) безупинно перетікає з верхніх на нижче розміщені тарілки, відділені одна від одної вільним простором, де газ відокремлюється від віднесених їм крапель і бризок.

Таким чином, у тарілчатих абсорберах відбувається не безупинний, а ступеневий контакт газу й абсорбенту (рис. 2.4).



Рис. 2.4. Тарільчаста колона з переливними пристроями: 1 -- тарілка; 2 -- переливний пристрій

Ці апарати облаштовані горизонтальними тарілками 1 і переливними пристроями 2. Рідина L надходить на верхню тарілку, переливається через переливні пристрої згори вниз і віддалиться з нижньої частини апарата. Газ (пара) G вводиться в нижню частину апарата і переміщується нагору, розподіляючись на кожній тарілці у вигляді пухирців або смолоскипів.

Характер розподілу газу і рідини залежить не стільки від конструкції устроїв, що розподіляють, скільки від швидкості газового потоку. При невеликій швидкості газу в отворах сітчастої тарілки окремі кульки газу (пари відриваються і переміщаються в рідині один за одним; при цьому тарілка працює неповним перетином. Такий режим розподілу газу називають кульковим. При цьому на тарілці утворюється піна.

При збільшенні швидкості газу відбувається руйнація пористої піни; подібний розподіл газу і пари називають смолоскиповим. При сильному зростанні швидкості газу (пари) потоки його розбивають піну і починають підкидати рідину на велику висоту.

Останнім часом у промисловості знаходить застосування ряд тарілок нових конструкцій: клапанна тарілка; тарілки з двома зонами контакту фаз; струминна тарілка; тарілки з обертовим потоком рідини та ін.

У барботажних абсорберах рідина безупинно перетікає з верхніх на розташовані нижче тарілки. У міжтарілковому просторі газ визначається від віднесених крапель і бризок. Контакт між газом, що піднімається, і рідиною, що стікає, здійснюється безупинно.

Розпилювальні абсорбери (рис. 2.5). В апаратах цієї групи поверхня зіткнення фаз утвориться краплями рідини, отриманими за допомогою форсунок, розпилювачів, сіток тощо. Швидкість газу у форсункових абсорберах звичайно дорівнює 1--

Рис. 2.5. Розпилювальний абсорбер: а -- порожній; б -- з кульовою насадкою

Абсорбери цього типу часто виконуються у вигляді колон, у яких розпилення рідини проводиться зверху, а газ рухається знизу нагору, і застосовуються головним чином для абсорбції з газового потоку добре розчинених газів.

Поверхня крапель зростає зі збільшенням щільності зрошення і зі зменшенням розміру і швидкості руху крапель.

До розпилювальних належать також Скрубери Вентури, що одержали поширення при очищенні запилених газових потоків, і механічні абсорбери.

Скрубери Веитури (рис. 2.6) працюють у режимі прямоструму газу і рідини. У адсорбера, зображеного на рис. 2.6,а, газ входить у конфузор, а рідина -- через отвори в горловину. Пройшовши з великою швидкістю (20--30 м/с) через дифузор, газорідинна суміш надходить тангенциально у вертикальний сепаратор, де вона витрачається; рідина йде через нижній штуцер, а газ -- через штуцер у верхній кришці. У іншому варіанті (рис. 2.6,б) рідина входить через центральне сопло, а газ -- по бічному штуцері.

Рис. 2.6. Абсорбери Вентури: а -- із введенням рідини в горловину; б -- із введенням рідини через центральне сопло і бічним входом газу; в -- із плівковим введенням рідини; 1 -- конфузор; 2 -- горловина; 3 -- дифузор; 4 -- сепаратор; 5, 6 -- вхід і вихід газу; 7 -- вхід рідини; 8 -- вихід рідини

Будучи дуже продуктивними, абсорбери Вентури внаслідок прямоструму фаз мають обмежену масообмінну спроможність.

1.3 Рівновага при абсорбції

При абсорбції вміст газу в розчині залежить від властивостей газу і рідини, тиску, температури і складу газової фази (парціального тиску газу, що розчиняється у газовій суміші).

Як основний закон, що характеризує рівновагу між фазами (наприклад, газ -- рідина) використовується закон розчинності газів у рідині, сформульований Генрі. Відповідно до цього закону, при даній температурі мольна частка газу (х) у розчині (розчинність) пропорційна парціальному тиску газу над розчином (р):

х* = р / Е, (2.1) або (2.2)

де р* -- парціальний тиск газу над розчином, Па;

х* -- концентрація газу в розчині, мол. частки;

E -- коефіцієнт пропорційності (коефіцієнт Генри), Па.

Значення р і х, що задовольняють рівнянню (2.1), мають місце при досягненні рівноваги між фазами; ці значення варто розглядати як рівноважні; р -- парціальний тиск газу, рівноважний із розчином, що має концентрацію х, або х -- концентрація газу в розчині, рівноважна з газом, у якому парціальний тиск газу дорівнює р.

Числові значення коефіцієнта Генрі для даного газу залежать від природи поглинача газу і від температури, але не залежать від загального тиску в системі.

Залежність E від температури виражається рівнянням:

(2.3)

де q -- теплість розчинення газу, кДж/кмоль;

R -- універсальна газова постійна [R = 8,314 кДж/(кмоль. град);

C -- постійна, що залежить від природи газу і рідини (поглинача);

T -- температура розчинення, К.

Для ідеальних розчинів на діаграмі р - х (рис. 2.7) залежність рівноважних концентрацій від тиску зображується прямою, що має нахил, рівний E -- коефіцієнту Генрі.

З рис. 2.7 і рівняння (2.3) випливає, що з підвищенням температури збільшується значення E, і, відповідно, зменшується, відповідно до рівняння (2.1), розчинність газу в рідині.

Рис. 2.7. Розчинність газу в рідині при різноманітних температурах (t1 >> t2 > t3 і відповідно E1 > E2> E3)

Парціальний тиск газу, що розчинюється, в газовій фазі, відповідний рівновазі, може бути замінено рівноважною концентрацією. Відповідно до закону Дальтона, парціальний тиск компонента в газовій суміші дорівнює загальному тиску, помноженому на мольну частку цього компонента в суміші, тобто,

(2.4)

де P -- загальний тиск газової суміші; у -- концентрація газу, що розподіляється в суміші, мольні частки.

Співставляючи останню рівність із (2.2), знайдемо:

(2.5)

або закон Генрі може бути поданий у формі

(2.6)

де m = константа фазової рівноваги або коефіцієнт розподілу.

Рівняння 2.6 показує, що залежність між концентраціями даного компонента в газовій суміші й рівноважної з нею рідини виражається прямою лінією, що проходить через початок координат і має кут нахилу, тангенс якого дорівнює m. Числові значення розміру m залежать від температури і тиску в системі: зменшуються зі збільшенням тиску і зниженням температури. Таким чином, розчинність газу в рідині збільшується з підвищенням тиску і зниженням температури.

Для зниження температури охолоджують вихідну газову суміш і поглинач, відводять теплоту в процесі абсорбції, за допомогою встудованих (внутрішніх) або зовнішніх теплообмінників.

При такому виразі концентрації як загального тиску приймається різниця P - раб.

При виразі складу фаз не в абсолютних, а у відносних концентраціях видозмінюється і запис закону Генрі. Тому в рівнянні (7.6) концентрації x І у, виражені в мольних частках, замінюють на X і У;тоді, маючи у вигляді співвідношення рівняння (2.6) можна уявити у вигляді

При незначних концентраціях X розмір (1 - Ap)X « 1 і рівняння (2.7) набуває більш простого виду:

(2.8)

До чинників, що покращують розчинність газів у рідинах, і, отже, умови абсорбції, належать підвищений тиск і знижена температура, а до чинників, що сприяють десорбції, -- знижений тиск, підвищена температура і додаток до абсорбенту добавок, що зменшують розчинність газів у рідинах.

У наведених залежностях не враховувався вплив тиску пари поглинача на рівновагу, що припустимо, якщо цей тиск малий порівняно з парціальним тиском газу, що абсорбує. Якщо ж тиск пари поглинача великий, то його рівновага при абсорбції враховують таким чином.

Нехай Раб -- тиск пари чистого абсорбенту в умовах абсорбції; раб -- тиск парів абсорбенту в розчині; P -- загальний тиск; x -- мольна частка газу, що абсорбує, у розчині; у -- мольна частка газу в газовій фазі; уа6 -- мольна частка абсорбенту в газовій фазі; уин -- мольна частка інертних газів у газовій фазі.

Відповідно до закону Рауля, парціальний тиск компонента в розчині дорівнює тиску пари чистого компонента, помноженому на його мольну частку в розчині, у такий спосіб:

(2.9)

Відповідно до закону Дальтона, парціальний тиск абсорбенту в газовій фазі дорівнює:

Раб = РУаб. (2.10) При рівновазі Руаб = ра6(1 - x);

(2.11)

У цьому випадку концентрація газу в газовій фазі до концентрації інертного газу складає:

(2.12)

При такому виразі концентрації як загального тиску приймається різниця



1.4 Розрахунок абсорберів

При розрахунку абсорберів звичайно задані: витрати газу G, його початкове Ун і кінцеве Yк вміст в ньому цільового компонента в абсорбенті Хн. Основними обумовленими розмірами є: витрати абсорбенту L, діаметр Dа і висота H абсорбера, його гідравлічний опір Ар.

Витрата абсорбенту. Витрата L поглинача знаходять за рівнянням (7.15). При цьому значення кінцевої концентрації Хк вибирають, виходячи з оптимальної питомої витрати абсорбенту.

Гідравлічний опор абсорберів. При прямуванні через колону газ переборює гідравлічний опор, причому різниця тисків газу на вході в абсорбер і виході з нього повинна дорівнювати опорові його руху. Гідравлічний опір абсорбер залежить від конструктивних особливостей апарата і гідродинамічного режиму його роботи, пов'язаного зі швидкістю газу. Основний вплив на розмір А р робить швидкість газу.

Діаметр абсорберів. Діаметр D визначають за прийнятою фіктивною швидкістю W0 (м/с) газу, користуючись загальним рівнянням (6.39), де Vt -- об'ємна витрата газу, що проходить через колону, м3/с.

Висота абсорберів. Висоту H абсорбера розраховують за загальним рівнянням масопередачі (6.41) і (6.41,а). Наприклад, якщо рушійна сила виражена в концентраціях газової фази, то

де M -- кількість газу, що поглинається, Ку -- коефіцієнт масопередачі; G -- питома поверхня контакту фаз; S -- площа перетину колони; АГср -- середня рушійна сила процесу.

За відсутностю даних про поверхню контакту фаз висота абсорбера може бути знайдена іншими способами, наприклад, через об'ємні коефіцієнти масопередачі або число одиниць переносу (рівняння 6.38).

Розрахунок плівкових абсорберів. У ряді процесів хімічної технології (абсорбція, ректифікація, випарювання й ін.) застосовуються апарати, в яких рідина рухається по поверхні у вигляді тонких плівок. Від характеристики плину плівок, їхньої товщини і швидкості прямування значною мірою залежать швидкості цих процесів.

Розглянемо спочатку стікання плівки рідини під дією сили ваги по вертикальній поверхні за умови, що газовий потік не впливає на рух рідини. Цієї умови дотримують при невеликих швидкостях газу.

Гідродінамічний режим прямування плівки визначається критерієм Рейнольдса для плівки:

де Ю -- середня швидкість прямування плівки;

d3 -- еквівалентний діаметр плівки.

Еквівалентний діаметр плівки товщиною 8 визначається площею перетину плівки S = П8 і периметром П поверхні, по якому рухається плівка:

(2.22)

(при русі плівки по внутрішній поверхні труби П = Kd, де d -- внутрішній діаметр).

Підставивши значення d3 у вираз для Rera одержимо:



Через трудність виміру товщини і швидкості прямування плівки зручніше використовувати в розрахунках вираз ю8рж, що входить у вираження для Rera. Цей вираз може бути записаний у вигляді

Величину Г [кг/(м-сек)] називають лінійною масовою щільністю зрошення. Вона являє собою масу рідини, що проходить в одиницю часу через одиницю довжини периметра поверхні, по якому плине плівка. При підстановці Г = Юорж у вираз Яепл одержують таке вираження критерію Рейнольдса для плівки:

(2.24)

Встановлено наявність трьох основних режимів руху плівки:

ламінарний плин плівки з гладкою поверхнею поділу з газом (Яепл « -12);

-- ламінарний плин плівки з хвилястою поверхній поділу фаз

(-12« Remi « -1600);

турбулентний плин плівки (Rera >> -1600).

При ламінарному плині плівки з гладкою поверхнею швидкість по товщині її змінюється за параболічним законом від нуля у твердої стінки до ютах У вільної поверхні, причому TOmax = 1,5 Ю, де W -- середня швидкість плівки.

Розрахунок середньої швидкості Ю плівки і товщини 8 при ламінарному плині роблять за теоретичними рівняннями:

(2.26)



Якщо поверхня не вертикальна, а нахилена під кутом а до горизонту, то в ці рівняння замість g уводять добуток gsina.

При турбулентному плині Ю і 8 можна розраховувати за рівняннями, отриманими узагальненням дослідних даних:

(2.25,а) (2.26,а)

Для характеристики плівкового плину іноді використовують поняття так званої наведеної товщини плівки 8пр.

Плин плівки відбувається під дією сили ваги. Тому для його опису слід, крім критерію Рейнольдса, застосовувати або критерій Фруда, або похідний від нього критерій Галлілея.

(2.27)

де l -- визначальний геометричний параметр.

При стіканні плівки рідини по внутрішній поверхні вертикальної труби, по якій протиструмом до рідини, тобто, знизу нагору, рухається потік газу (пари), швидкість плівки і її товщини не залежать від швидкості газу доти, доки ця швидкість достатньо мала. Проте зі зростанням швидкості газу сила його тертя об поверхню рідини збільшується. Як у газі, так і в рідині біля поверхні їхнього поділу виникають рівні, але протилежні за напрямком дотичні напруги. При цьому рух рідкої плівки починає гальмуватися, причому її товщина збільшується, середня швидкість знижується, а гідравлічний опір апарата газовому потокові зростає. При визначеній швидкості газу (~5--10 м/с) досягається рівновага між силою ваги, під дією якої рухається плівка, і силою тертя в поверхні плівки, що гальмує її прямування. Це призводить до за- хлинання апарата; наставання захлинання супроводжується накопиченням рідини в апараті, початком її викиду і різкого зростання гідравлічного опору. Протиструмний рух взаємодіючих фаз при швидкостях, вищих за точку захлинання неможливо.

Гідравлічний опір Дрпл розраховують за рівнянням (1.30):

де H -- висота поверхні, по якій стікає плівка;

d3 -- еквівалентний діаметр каналу, по якому рухається газ;

Юотн = Ю + Ю ж. ср -- відносна швидкість газу (при протитоці);

Юж.ср -- середня швидкість прямування рідкої плівки, що визначається за рівнянням (2.25, а);

рг -- щільність газу;

Л -- коефіцієнт тертя.

Коефіцієнт тертя X в загальному випадку залежить від критерію Рейнольдса для газу Яег і безрозмірного комплексу розмірів:

юж.ст.Иж , де цж -- в'язкість рідини і G -- її поверхневий натяг.

Розмір X розраховують за рівняннями:

при(2.28)

при(2.29)

де Re1^ = ю°ш^Рг -- критичне значення критерію Рейнольдса

И г

для газу;

Ren кр -- критичне значення критерію Рейнольдса з урахуванням впливу на режими прямування газового потоку швидкості прямування і фізичних властивостей рідкої плівки. Значення Ren кр визначається залежністю:

(2.30)

Діаметр абсорбера розраховують у такий спосіб. Для трубчастих апаратів за прийнятим значенням швидкості Ю газу в трубах спочатку визначають сумарну площу їхнього поперечного перетину:

Потім, задаючись внутрішнім діаметром d труб (звичайно 0,02 - 0,05 м), знаходять їхнє число:

(2.31)

Приймаючи крок t = (1,25 - 1,5)dn, де dn -- зовнішній діаметр труб і товщину 8тр стінок труб, визначають діаметр абсорбера за рівнянням (6.39).

Швидкість газу Юз, що відповідає початку захлинання, може бути знайдена за рівнянням:



(2.32)

де рж -- плотність рідини, кг/м3; Цж -- в'язкість рідини, мн- сек/м2; L' і G' -- витрати рідини і газу, кг/сек.

Рівняння (2.32) за структурою є загальним для плівкових і на- садкових абсорберів і вирізняється тільки величиною А. У даному випадку: А = 0,47 + 1,5 lg ^3 . 0,025

Висота труб H в трубчастому абсорбері дорівнює

де Fiv -- внутрішня поверхня всіх труб; dra -- внутрішній діаметр труби.

Нехтуючи товщиною плівки, що стікає, можна прийняти, що Fтp = F -- поверхні контакту фаз. Тоді:

Підставляючи замість F її вираз з рівняння (6.26), одержують:

(2.33)

При розрахунку коефіцієнта масопередачі Ку (або Кх) коефіцієнт масовіддачі в газовій фазі Pр може бути визначений за рівнянням:

(2.34)

де Л -- коефіцієнт тертя.

Відповідно висота одиниць переносу для газової фази

(2.34,а)

У рівняннях (2.34) і (2.34,а):

Nu' = Вг^3 -- дифузійний критерій Нуссельта;

ДГ 2

(Дг -- коефіцієнт молекулярної дифузії в газовій фазі, м2/сек);

Ргг = -^r дифузійний критерій Прандтля.

РгДг

Коефіцієнт масовіддачі в рідкій фазі Рж можна розрахувати по рівнянню:

(2.35)

де Nu' ж = ПР -- дифузійний критерій Нуссельта для рідкої Дж плівки;

d3 = = 48 -- еквівалентний діаметр рідкої плівки;

К.єж = ЮжсрРждГз -- критерій Рейнольдса для рідкої плівки;

Рг'ж = --^ дифузійний критерій Прандтля для рідини;

Дж -- коефіцієнт молекулярної дифузії в рідкій фазі; 8пр = [и ж /(рж2 g)] 1|3 -- наведена товщина плівки. Значення B, m, n, p, для різноманітних режимів прямування плівки подані нижче:

Режим прямування	B	m	n	P
Re^ 300	0,888	0,45	0,5	0,5
300< Reж< 1600	1,21- 1060,909р	Р 2,18



Відповідно до цих режимів знаходять: при Re-ж < 300

при 300< Reж< 1600

(2.35,б)

при Reж > 1600

(2.35,в)

Розрахунок насадочних абсорберів. Для розрахунку гідравлічного опору апарата попередньо визначається опір сухої насадки:

(2.36)

де H -- висота насадки; 4Є

d3 = еквівалентний діаметр насадки (Є -- вільний обсяг

насадки, м /м ;

а -- питома поверхня насадки, м2 /м3);

Ю = --^ -- дійсна швидкість газу в прошарку насадки (Юо --фіктивна швидкість газу, тобто швидкість газу, віднесена до всього перетину колони);

Л -- коефіцієнт опору, що враховує сумарні втрати тиску на тертя і місцеві опори.

Значення коефіцієнта опору Л для різноманітних насадок визначаються за емпіричними рівняннями. Так, для безладно засипаних кільцевих насадок знаходять:

-- при ламінарному режимі руху газу (Re << 40)

(2.37)

-- при турбулентному режимі руху газу (Re >> 40)

(2.37,а)

де Re1^ = Ю d^r -- критерій Рейнольдса для газу.

Гідравлічний опір зрошуваної насадки Дрор більший за опір сухої насадки. Це пояснюється тим, що деяка кількість рідини затримується в насадці внаслідок змочування її поверхні й скуп- чення у вузьких криволінійних каналах, утворених насадочними тілами, що стикаються.

Для наближеного розрахунку Арор при роботі колони в режимах нижче точки інверсії можна використовувати емпоричне рівняння:

(2.38)

де u -- щільність зрошення, м3/(м2- сек);

в -- дослідний коефіцієнт, значення якого наводяться в спеціальній літературі [наприклад, для насадки 25 X 25 X 3 мм при

u = (0,5 - 36,5)- 10- --г-- розмір в = 51,2]. м2сек

Змочена поверхня насадки. У абсорберах, що працюють у режимах нижчих за точку інверсії, насадка може не змочуватися рідиною. У цьому випадку поверхня масопередачі буде меншою за поверхню насадки. Відношення питомої змоченої поверхні G^ (м2/м3) до всієї питомої поверхні насадки називається коефіцієнтом змочування насадки і позначається через у. Таким чином: у = 0c^.

Коефіцієнт змочування значною мірою залежить від розміру і засобу подачі зрошення на насадку або від числа точок зрошення пор. Величина у зростає зі збільшенням U і пор до визначених значень цих параметрів, після чого залишається практично постійною.

Коефіцієнт змочування насадки може бути знайдений за рівнянням:

(2.39)

У цьому рівнянні показник ступеня m = cRe^ = c 4иРж ,

де рж і |Иж -- щільність і в'язкість рідини.

Значення A, c і п наводяться в літературі (наприклад, для колець розмірами 15--35 мм: А = 1,02; c = 0,16; п = 0,4).

За допомогою рівняння (2.39) за відомою питомою поверхнею G насадки можна розрахувати її питому змочену поверхню G5ia.

Діаметр абсорбера Д визначають за загальним рівнянням. Фіктивну швидкість газу Юо приймають з урахуванням розрахованої за рівнянням (2.32) граничної швидкості Юз. °три- мане значення Д необхідно скорегувати з урахуванням того, що насадка повинна за можливістю цілком змочуватися рідиною, а щільність зрошення пов'язана з Д залежністю [в м3/(м2сек)]:

(2.40)

де L0 -- витрата абсорбенту, м3/сек.

Знайдене значення підставляють у рівняння (2.39) і визначають величину коефіцієнта у. Якщо при даній щільності зрошення u значення у близька до одиниці, то розраховану величину Д можна вважати задовільною. Якщо ж потрібно поліпшити змочування насадки, тобто збільшити у, то необхідно або підвищити витрату поглинача (із наступним перерахунком Юо), або замінити прийняту насадку на насадку великих розмірів.

Висота абсорбера. Робоча висота абсорбера (висота прошарку насадки) визначається на основі необхідного обсягу насадки У нас, що, у свою чергу, залежить для даної насадки від поверхні масопередачі F, що знаходять за загальним рівнянням масопередачі (6.26) або (6.26,а). Тоді обсяг насадки:

(2.41)

де S -- площа поперечного перетину колони, м2.

Звідси, підставляючи замість F її вираз з рівняння (6.26), одержують:

(2.42)

При розрахунку коефіцієнта масопередачі Ку або Кх коефіцієнт масовіддачі P1^ у газовій фазі для невпорядковано завантажених насадок може бути визначений за рівнянням:

(2.43)

Відповідно висота одиниці переносу для газової фази в цьому випадку:

(2.44)

Для регулярних насадок: або



(2.45,a)

де l -- висота елемента насадки.

У рівняннях (2.43)--(2.45) у критеріях Nu/ = -^1^ і Re

= о за визначальний геометричний розмір прийнятий еквівалентний діаметр насадки d3 =

При розрахунку висоти насадки через висоту одиниці переносу для газової фази значення Нг обчислені за рівняннями (2.44) і (2.45,а), варто поділяти на частку активної поверхні уа, знайдену відповідно на підставі формул:

де аа- питома, активна поверхня насадки.

Для кільцевої насадки коефіцієнт масовіддачі в рідкій фазі, віднесений до одиниці повної геометричної поверхні насадки, можна визначити за рівнянням:

(2.46)

TL T f ВЖ5

у якому критерій N^ = r^ розрахований за наведеною товщиною плівки. Відповідно: Дж

(2.46,а)



Розрахунок тарілчатих абсорберів. Розмір гідравлічного опору Дрт барботажних тарілок розраховують як суму трьох приватних опорів:

(2.47)

де Дрс.т -- опір сухої тарілки;

Дра -- опір, обумовлений силами поверхневого натягу рідини; Дргж -- опір газорідинного прошарку на тарілці.

Величина Арст визначається за рівнянням: Арст = C1 , у якому

Юотв = швидкість газу в отворах тарілки.

Коефіцієнт опору тарілок змінюється в широких межах (0,5-- 4) і залежить від конструкції тарілок. Значення ^ наводяться в спеціальній літературі.

Втрати тиску ApG на подолання сил поверхневого натягу рідини G при вході в прошарок рідини на тарілці:

(2.48)

Для тарілок, що працюють у струминному режимі, значенням ApG можна знехтувати.

Гідравлічний опір газорідинного прошарку на тарілці Аргж приймають рівним статичному тиску прошарку:

(2.49)

де Но і Нт, ж -- висота рідини і газорідинного прошарку на тарілці;

рж і ргж -- щільність рідини і газорідинного прошарку на тарілці.

Значення Аргж можуть бути визначені за емпіричними рівняннями.

Для провальних, сітчастих і клапанних тарілок розмір Нт:ж можна розрахувати за рівнянням:

(2.50)

де Еио = ^р2гж критерій Ейлера;

Рго = критерій Фруда.

Бризкоунесення. При визначених швидкостях газ починає захоплювати із собою краплі рідини, що утворяться при розірванні пухирців, що виходять на поверхню барботажного прошарку; при цьому краплі потрапляють із потоком газу на вищерозташовану тарілку. Унесення рідини газовим потоком призводить до зниження рушійної сили процесу масопередачі, збільшення рідинно- го навантаження зливних пристроїв, втраті абсорбенту з газом, що йде з абсорбера, і є однією з основних причин, що обмежують можливість інтенсифікації тарілчатих апаратів.

Величина унесення l орієнтовно не повинна перевищувати 5-- 10 % загальної кількості подаваної в абсорбер рідини.

Для сітчатих тарілок, наприклад, розмір унесення рідини (у кг/кг газу) може бути знайдено за рівнянням:

(2.51)

де а -- поверхневий натяг рідини, Мн/м; Нсп -- висота сепараційного простору. Причому Нсп = Нт - Нг. ж, де Нт -- відстань між тарілками. Для запобігання втратам абсорбенту внаслідок унесення над верхньою тарілкою часто встановлюють сепараційний устрій (наприклад, прошарок насадки або металевої сітки, тощо). Аналогічні пристрої є й у колонах інших конструкцій.

Поверхня контакту фаз. Звичайно поверхню контакту фаз визначають як поверхню пухирців, що перебувають у барботажно-

му прошарку. У цьому випадку питому поверхню контакту фаз а

(у м2/м3) можна обчислити з рівняння d^ = -- ,

де dср -- середній поверхнево-об'ємний діаметр пухиря, м;

Є -- газонаповнення барботажного (пінного) прошарку, м3/м3;

Тоді а = dL.

Поверхня контакту, віднесена до одиниці площі тарілки, виражається як:

(2.52)

Діаметр абсорберів. Діаметр Д апарата визначають за прийнятою фіктивною швидкістю газу в колоні, користуючись загальним рівнянням (6.39).

Висота абсорберів. Робочу висоту H (відстань між крайніми тарілками) можна визначити за рівнянням масопередачі. Коефіцієнт масопередачі визначається за допомогою рівняння (6.25) або (6.25,а). °скільки розрахунок поверхні контакту фаз на тарілці утруднений, коефіцієнти масовіддачі відносять частіше за все до перетину Sт тарілки (точно визначена величина), або до обсягу піни F11 = Нт, ж Sт або рідини на тарілці Уо = Но Sт (де Нт, ж і Но -- висота піни і прошарку рідини на тарілці).

Відповідно, число одиниць переносу на тарілку (пг або пж) виражається в такий спосіб:

для газової фази пг = --T--, (2.53)

для рідкої фази пж = --^--. (2.54)

Коефіцієнти масовіддачі Р^ і Рж. ^1., віднесені до одиниці робочої площі Sт тарілки, пов'язані з поверхневими коефіцієнтами масовіддачі Рг і рж співвідношеннями, аналогічними виразами (2.43):

-- для газової фази Ррет, Sт = Рг.Аж = Рг.у'^о = P^G кгж (2.55)

для рідкої фази Рж, Sт = Рж.у^гж = Рж.уХ = PжG h, (7.56) де Рг.' v і Р'ж,у -- коефіцієнти масовіддачі в газовій і рідкій фазах, віднесені до обсягу рідини на тарілці.

Коефіцієнти масовіддачі або числа одиниць переносу на тарілку звичайно розраховують за рівняннями, застосовуваними тільки для конкретної конструкції тарілки.

Висоту абсорбера можна визначити, виходячи з такого рівняння:

де Нсп -- висота сепараційного простору;

hB -- відстань від верхньої тарілки до кришки абсорбера, що приймається на підставі конструктивних розумінь;

пд -- число дійсних тарілок.

1.5 Схеми абсорбційних установок

Промислові схеми абсорбційних установок бувають протист- румові, прямострумові, одноступеневі з рециркуляцією і багатоступеневі з рециркуляцією.

Прямострумова схема взаємодії речовин у процесі абсорбції показана на рис. 2.10,а. У цьому випадку потоки газу й адсорбенту рухаються паралельно один одному; при цьому газ із більшою концентрацією речовини, що розподіляється, приводиться в контакт із рідиною, що має меншу концентрацію цієї речовини, а газ із меншою концентрацією взаємодіє на виході з апарата з рідиною, що має велику концентрацію речовини, що розподіляється.



Рис. 2.10. Прямострумова (а) і протиструмова (б) схеми абсорбції

Противоточная схема показана на рис. 2.10,б. За цією схемою в одному кінці апарата приводяться в контакт газ і рідина, що мають великі концентрації розподіленої речовини, а в протилежному -- менші.

Схеми з рециркуляцією передбачають багаторазове повернення в апарат або рідини, або газу. Схема з рециркуляцією рідини показана на рис. 2.11,а. Газ проходить через апарат знизу нагору, і концентрація речовини, що розподіляється в ньому, змінюється від Ун до Ук. Поглинаюча рідина підводиться до верхньої частини апарата при концентрації речовини, що розподіляється Хн, потім мішається з рідиною, що виходить, з апарата, у результаті чого концентрація підвищується до Хс. Робоча лінія рекомендується на діаграмі відрізком прямої; крайні точки його мають координати Ун, Хк і Ук, Хс відповідно. Значення Хс легко знайти з рівняння матеріального балансу.

Рис. 2.11. Схема абсорбції з рециркуляцією рідини (а) і газу (б)

Позначимо через n кратність циркуляції, або відношення числа кіломолей рідини, що протікає через абсорбер, до числа кіло- молей вихідної рідини. Тоді через абсорбер буде проходити n кмоль і рециркулювати (n - 1)L кмоль поглинача, L -- витрата поглинача. Відповідно матеріальний баланс процесу виражають рівнянням:звідки стислість циркуляції:

Концентрація абсорбенту в суміші на вході в колону:

(2.58)

Лінія АВ на діаграмі У - X (рис. 2.11,а) відповідає абсорбції без рециркуляції (тобто при n = 1), причому нахил цієї лінії дорівнює відношенню витрат фаз L / G. За наявності циркуляції робоча лінія має більший нахил (nL / G) і виражається відрізком АВС. Нахил робочої лінії зростає зі збільшенням п, проте граничне положення робочої лінії відповідає прямій АД, точка Д якої знаходиться на лінії рівноваги. Це положення робочої лінії відповідає максимальній величині n, коли суміш надходить у колону, що перебуває в рівновазі з газом, що уходить.

При одноступеневій абсорбції з рециркуляцією абсорбера частина рідини концентрацією Хк відбирається з нижньої частини колони як кінцевий продукт, а інша її частина повертається насосом наверх колони, де рідина приєднується до поглинача, що має початкову концентрацію Хн. У результаті утвориться суміш, концентрація якої Хс, причому Хс > Хн.

Рідина, що повертається в колону, може бути попутно охолоджена, що призведе до зниження температури рідини, яка зрошує колону, і відповідно -- до зниження температури процесу.

Схема абсорбції з рециркуляцією газу наведена на рис.2.11,б. Тут матеріальні співвідношення аналогічні попереднім. Положення робочої лінії визначають точки Ас(УС, Хк) і Б(Ук, Хн); ордината Yc знаходиться з рівняння матеріального балансу:

(2.59)

Одноступеневі схеми з рециркуляцією можуть бути протист- румними і прямострумними.

Багатоступеневі схеми з рециркуляцією можуть включати прямий струм, протиструм, рециркуляцію рідини і рециркуляцію газу. Велике практичне значення має багатоступенева протиструмна схема з рециркуляцією рідини в кожному щаблі (рис. 2.12). При цьому газ проходить послідовно через усі колони назустріч рідині. На діаграмі У - X робоча лінія для всієї системи зображується прямою AB. Ця пряма складається з відрізків AC, СД, ДВ, що відповідають робочим лініям для окремих колон. За відсутності рециркуляції дану схему можна було б розглядати як один абсорбер, розділений на частини. Якщо кожна окрема колона працює з рециркуляцією рідини, то робочі лінії для кожної з цих колон виражатимуться відрізками A' С, C' Д і Д' В.

Кількість рідини, що проходить через абсорбери, працюючі за схемою з рециркуляцією поглинача, при тій самій витраті свіжого абсорбенту значно більше, ніж у схемах без рециркуляції. У результаті збільшується коефіцієнт масовіддачі в рідкій фазі Рж при деякому зниженні рушійної сили процесу.

Рис. 2.12. Схема багатосхідчастої протиструмної абсорбції з рециркуляцією рідини в кожному абсорбері

Застосування схеми з рециркуляцією поглинача доцільно в таких випадках: 1) коли основний опір масопередачі зосереджений у рідкій фазі; 2) за необхідності охолоджувати поглинач у процесі абсорбції; 3) для поліпшення змочування насадки (при малих щільностях зрошення).

На рис. 2.13 подана схема абсорбційно-десорбційної установки з рециркуляцією рідини. Газ, що містить компонент, який добувають, проходить через абсорбер 1 знизу вгору, а рідина стікає зверху вниз. При цьому газ, що йде з абсорбера, зустрічається зі свіжим абсорбентом, що забезпечує більш повний витяг компонента, що поглинається. Насичений поглинутим компонентом абсорбент зливається в збірник 2, звідки насосом 5 через теплообмінник 8 подається в десорбційну колону 9, де звільняється від розчиненого газу. Регенерований поглинач із колони 9 надходить у теплообмінник 8, де віддає своє тепло рідині, що спрямовується на десорбцію, і далі через холодильник 10 повертається в цикл зрошення першого (по ходу рідини) абсорбера.

Рис. 2.13. Схема абсорбційної установки з рециркуляцією рідини

і десорбцією: 1 -- абсорбер; 2--4 -- збірники; 5--7 -- насоси; 8 -- теплообмінник; 9 -- десорбційна колона; 10 -- холодильники



2. Флотація

2.1 Механічне очищення або освітлення

Може здійснюється різними способами: у полі відцентрових сил, відстоюванням, флотацією, фільтр, звуковим фільтр. Найбільшу застосування знаходить процес фільтрування через сітки, тканини, пористі матеріали, що фільтрує середу. Обумовлено це низькою вартістю обладнання і простотою експлуатації. Очищення води сріблом. Іони срібла мають бактеріостатичну та бактерицидну властивості. При концентраціях 50-100 мкг/л іони срібла володіють бактериостатическим дією і мають властивості. Очищення води від заліза. Обеззалізювання - одна з найскладніших завдань в водопідготовки. Навіть з елементарного огляду методів очищення води від заліза видно, що одного універсального економічно виправданого методу очищення, який можна було б застосувати в усіх випадках для будь-якої води, не існує.

Вибір конкретного методу знезалізнення залежить від досвіду фахівців компанії, яка робить водопідготовку, і від спектру обладнання, яке використовується даною компанією при очищенні води. Метод очищення води за допомогою іонообмінних смол. Іонний обмін за допомогою іонообмінних смол застосовується у водоочистці з середини минулого століття. Іонообмінна смола - складається з дрібних (близько міліметра) кульок з полімерних матеріалів. Кульки смоли вловлюють і вбирають з води іони різних забруднень, міняючи їх на звичайні іони інших речовин. Тобто здійснюється іонний обмін, тому називаються іонообмінні смоли або іоніти.

Обеззалізювання за допомогою іонного обміну. Іонний обмін - це процес поглинання іонітів (іонообмінні смоли) позитивних чи негативних іонів «забруднень» в обмін на еквівалентну кількість іонів іоніти.

Зниження жорсткості води. Пом'якшення води - процес зниження жорсткості води, тобто зменшення концентрації іонів кальцію і магнію. Жорсткість води - це властивість води, обумовлене наявністю у воді солей двовалентних катіонів, як правило кальцію (Са2+) та магнію (Mg2+).

Зворотний осмос. Сам процес зворотного осмосу, як спосіб очищення води, що використовується з початку 60-х років. Первісне застосування було для опріснення морської води. Сьогодні за принципом зворотного осмосу в світі виробляються сотні тисяч тонн питної води на добу.

Ультрафіолетові установки для знезараження води. Знезараження води - процес знищення мікроорганізмів. Значна частина бактерії і вірусів затримується в процесі очищення води (макрофільтрація) до 98%. Частина мікроорганізмів може містити патогенні організми (див. мікроорганізми в воді), тому для їх знищення потрібно знезараження води.

Рисунок 3.1. - Флотаційний цех на збагачувальній фабриці

2.2 Види флотації

Сьогодні відомі такі способи флотації: плівкова флотація, пінна флотація, вакуумна флотація, компресійна флотація, йонна флотація, хімічна флотація, електрофлотація, соляна флотація, масляна флотація, флотація з носієм, пінна сепарація, адгезійна сепарація.

Найпоширенішою є пінна флотація:

Пінна флотація -- флотація, при якій через суміш частинок з водою пропускають дрібні бульбашки повітря, частинки певних мінералів збираються на поверхні розділу фаз «повітря-рідина», прилипають до бульбашок повітря і виносяться з ними на поверхню у складі трифазної піни, яку надалі згущують і фільтрують. Як рідина найчастіше використовується вода, рідше насичені розчини солей (розділення солей, що входять до складу калійних руд) або розплави (збагачення сірки). Цей метод застосовується найширше;

2.3 Флотореагенти

Існує декілька типів флоторегантів, що відрізняються принципом дії:

Збирачі -- реагенти, що вибірково сорбуються на поверхні мінералу, який необхідно перевести в пінний продукт, і що додають частинкам гідрофобні властивості. В якості збирачів використовують речовини, молекули яких мають дифільну будову: гідрофільна полярна група, яка закріплюється на поверхні частинок, і гідрофобний вуглеводневий ланцюг. Найчастіше збирачі є іонними сполуками; залежно від того, який іон є активним розрізняють збирачі аніонного і катіонного типів. Рідше застосовуються збирачі, що є неполярними сполуками, не здатними до дисоціації. Типовими збирачами є: ксантогенати і дитіофосфати -- для сульфідних мінералів, натрієві мила і аміни -- для несульфідних мінералів, гас -- для збагачення вугілля.

Витрата збирачів становить сотні грамів на тонну руди;

Піноутворювачі -- призначені для поліпшення диспергування повітря і додання стійкості мінералізованим пінам. Піноутворювачами служать слабкі поверхнево-активні речовини.

Витрата піноутворювачів становить десятки грамів на тонну руди.

Регулятори -- реагенти, в результаті вибіркової сорбції яких на поверхні мінералу, останній стає гідрофільним і не здатним до флотації. Як регулятори застосовують солі неорганічних кислот і деякі полімери;

Відомо вже декілька тисяч різних флотореагентів.

2.4 Схеми флотації

Схема флотації може включати декілька послідовних операцій: основну, перечисну, контрольну.

Основна флотація

Основна флотація - перша операція у кожному циклі, її основна мета - максимально можливе вилучення корисного компоненту. В результаті здійснення операції основної флотації не вдається отримати кондиційний концентрат і відвальні хвости внаслідок близькості флотаційних властивостей розділюваних мінералів, недостатнього розкриття зростків, недосконалості флотаційних апаратів. Тому отримані бідні концентрати і багаті хвости (іноді після додаткового подрібнення) направляють в операцію повторної (перечисної) флотації.

Перечисна флотація

Перечисна флотація - повторна флотація концентрату попередньої операції. Основною метою перечисної флотації є підвищення якості концентрату до кондиційної.

Контрольна флотація

Контрольна флотація - повторна флотація відходів з метою остаточного вилучення корисного компоненту і отримання бідних відвальних хвостів.

Схема флотації будь-якого компоненту звичайно включає основну флотацію, одну або декілька перечисних флотацій концентрату і одну або декілька контрольних флотацій. Число перечисних і контрольних флотацій залежить від якості руди і вимог до концентратів. Якщо вміст корисного компоненту в руді малий, кондиції на вміст корисного компоненту у концентраті високі і мінерал легко флотується, то схеми включають велике число перечисних операцій концентрату (наприклад, для молібденових руд число перечищень концентрату досягає 6 - 8). При протилежних умовах число перечищень зменшується. В схемах обробки корисних копалин з дуже високим вмістом корисного компоненту (наприклад, вугілля) перечисних операцій може не бути зовсім. Для звичайних умов флотації число перечищень коливається від 2 до 4. Число контрольних операцій, як правило, не перевищує 2 - 3, але частіше за все схеми включають тільки одну контрольну флотацію.

2.5 Основні чинники що впливають на результат флотації

Результати флотації залежать від ряду факторів, основними з яких є: речовинний склад корисної копалини, крупність подрібнення руди перед флотацією, густина пульпи, реагентний режим і порядок введення реагентів, інтенсивність аерації і перемішування пульпи, інтенсивність знімання піни, тривалість флотації, температура пульпи, схема флотації, дебіт пульпи, що надходить у флотаційну машину.

До основних характеристик речовинного складу корисних копалин, які визначають техніко-економічні показники збагачення відносяться: вміст і флотованість цінних компонентів, мінеральний склад, характер вкраплення і зростання мінералів, наявність ізоморфних домішок, вторинні зміни мінералів внаслідок окиснення, вивітрювання і взаємної активації.

Вміст компонента впливає на ступінь його вилучення у відповідний концентрат. За інших рівних умов вилучення зростає зі збільшенням вмісту даного компонента в корисній копалині.

Мінеральний склад корисної копалини впливає на технологічні показники вилучення кожного компонента і якість отриманих концентратів, що пояснюється такими особливостями корисних копалин:

- кожний метал або елемент у корисної копалині може бути представлений мінералами з різною флотованістю: легкофлотованими, важкофлотованими і не флотованими. Різні групи мінеральних форм вимагають різних реагентних режимів і при їхній одночасній присутності у руді важко забезпечити оптимальні умови флотації для вилучення усіх мінералів. У такому випадку в технологічної схемі звичайно передбачають роздільне флотаційне вилучення мінералів;

- можливість селективної флотації залежить від ступеня близькості фізико-хімічних властивостей розділюваних мінеральних компонентів. Труднощі здійснення селективної флотації зростають при розділенні мінералів з однаковим аніоном або катіоном;

- селективна флотація ускладнюється при наявності в рудах легкофлотованих алюмосилікатів і при значному вмісті шламистих мінералів і порід, які володіють великою поглинальною здатністю по відношенню до флотаційних.

Генезис (умови утворення корисних копалин) визначають будову корисних копалин, характер кристалізації, ізоморфізм, швидкість і ступінь окиснення і електронні властивості мінералів. Генезисом визначається вміст ізоморфної домішки у мінералах. Ізоморфізм є основною причиною наявності у рудах лег-ко- і важкофлотованих різновидів одного й того ж мінералу. Вторинним змінам можуть бути піддані як рудні мінерали, так і мінерали вмісних порід. В процесі направлених вторинних змін відбувається уніфікація поверхневих властивостей різних породних мінералів при зростанні їхнього загального ступеня гідрофобності і утворення великої кількості легкофлотованих шламів. Внаслідок цього зростають труднощі депресії пустої породи, запобігання шкідливого впливу шламів і отримання багатих концентратів.