Návrat na detail prednášky / Stiahnuť prednášku / Technická Univerzita Košice / Fakulta baníctva, ekológie, riadenia a geotechnológií / flotácia

flotacia - 25otazok Skvarla (flotacia_-_tahak_-_doplnene.doc)

1.Princíp flotácie - Je založená na rozdielnych fyzikálnochemických vlastnostiach povrchu rozdružovaných minerálnych zŕn., ktoré pre jednotlivé minerály podmieňuje rozdielna špecifická povrchová energia. Flotácia, ako proces uvoľňovania minerálov, je založená na rozdielnej schopnosti minerálnych zŕn prichytiť a ustáliť sa na povrchu fázového rozhrania. Schopnosť udržiavať sa na povrchu fázového rozhrania vyplýva z veľkosti špecifickej energie, ktorá závisí od chemického zloženia a stavby štruktúrnej mriežky minerálov.

2. Spôsoby flotácie (penová, vákuová, iónová..) - Flotácia sa uskutočňuje na povrchu fázových rozhraní – kvapalina-plyn, kvapalina-kvapalina, kvaplina-TF, plyn-TF a) Rozhranie kvapalnej a plynnej fázy - FILMOVÁ FLOTÁCIA - oddeľovanie sa uskutočňuje na rovinnom povrchu rozhrania voda-vzduch. Zmes rozdružovaných min. sa zhora privádzajú na hladinu. Flotovateľné zrná sa udržia na hladine a prúdením sa odvádzajú ako koncentrát, odpad (neflotovateľné zrná) sa ponárajú do objemu. (nevyužíva sa – malá výkonnosť)

PENOVÁ FLOTÁCIA – využíva rozdiely špecifickej energie koexistujúcich fáz rozhrania (povrch rozhrania je zakrivený). Flotovateľné zrná sa spájajú s bublinkami plynu a sú vynášané na hladinu, kde sa tvorí mineralizovaná pena.

OBYČAJNÁ PENOVÁ FLOT.- vzduch sa do flot. nasáva, alebo privádza pod tlakom

VÁKUOVÁ FLOT. - prevzdušňovanie rmutu sa dosahuje vylučovaním bubliniek vzduchu z roztoku flotačného prostredia.

CHEMICKÁ, PLYNOVÁ FLOT.- bublinky plynu sú výsledkom chemickej reakcie. Flotované zrná sa vynášajú vylučovanými bublinami CO2.

ELEKTROFLOTÁCIA – využíva sa povrch H, O, ktoré vznikajú pri elektrolýze. Veľkosť bubliniek sa reguluje zmenou intenzity el. prúdu. (jemné a veľmi jemné čiastočky)

IÓNOVÁ FLOTÁCIA – k slabému zriedenému roztoku sa pridáva reagencia, ktorá tvorí s iónmi roztoku hydrofóbnu ťažkorozpustnú zrazeninu, ktorá sa potom flot. bežným spôsobom a zo získaného penového produktu sa reagenciou spätne získava reagencia.

b) Kvapalina-kvapalina – OLEJOVÁ FLOT. (voda-olej). Minerály sa zachytávajú na kvapkách oleja a udržia sa na povrchu rozhrania olej-voda. Neflot. Zrná ostanú v objeme rmutu.

3. Využitie flotácie pri spracovaní primárnych a sekundárnych surovín a inde - Flotácia umožňuje získavať jemne vtrúsené a jemne prerastené úžitkové zložky z nerastných surovín. Umožňuje úpravu chudobných rúd s nízkym obsahom kovov  (Cu rudy < 1% Cu, Mo rudy <0,01 % Mo). Umožňuje tiež komplexné získavanie a využitie všetkých zložiek suroviny. Ďalšou prednosťou je vysoká výťažnosť kovov do koncentrátu, taktiež rieši problém úpravy veľmi jemných zŕn a kalových podielov. Flotácia je účinným spôsobom na získavanie medi a meď obsahujúcich zložiek hutnických trosiek.

4. Tuhá fáza. Medziatómové  a medzimolekulové väzby v tuhých látkach, štruktúrne mriežky minerálov

   a kryštalochemické vlastnosti vo vzťahu k ich povrchu a povrchovým vlastnostiam.

Tuhá fáza – dôležitými je zloženie, štruktúrna mriežka, fyz a chem vlastnosti, energetická charakteristika mriežky a charakter síl pôsobiacich na lomových plochách minerálneho povrchu.

Väzby – HETEROPOLÁRNA (polárna, iónová) -  najsilnejšia chemická väzba. Vzniká tak, že jeden atóm odovzdá z vonkajšej vrstvy elektróny susednému atómu, ktorý si takto doplní nestabilnú obalovú sféru na stabilnú. Pribratím al. odobratím elektrónu sa stáva elektricky neutrálny atóm záporne alebo kladne nabitý, vznikajú ióny, elektropozitívny katión a elektronegatívny anión. . Väzbu medzi protichodne nabitými iónmi spôsobuje elektrická príťažlivá sila (Coulombova)

HOMEOPOLÁRNA (atómová, kovalentná)- vzniká medzi neutrálnymi atómami pôsobením valenčných síl. Uplatňuje sa pri molekúlách a kryštáloch z jedného prvku. Pri väzbe vzniká spárovanie elektrónov, ktoré sa stávajú spoločnými pre navzájom sa viažúce atómy. Rozhodujúcu úlohu majú elektrické sily – vzájomné pôsobenie medzi kladne nabitým atómovým jadrom a elektrónmi.

KOVOVÁ – valenčné elektróny vytvárajúce väzby patria celej kryštálovej mriežke. Každý atóm, ktorý sa zúčastňuje na väzbe odovzdá elektróny, stáva sa katiónom a väzba vzniká medzi katiónmi a voľne sa pohybujúcimi elektrónmi.

VAN DER WAALSOVA – medzimolekulárna sila, vo vnútri ktorých sú iné väzbové sily. Podmieňuje ich elektrické silové pôsobenie medzi permanentnými dipólmi polárnych molekúl. (slabé)

ZMIEŠANÉ (heterodesmické) – prechodové typy väzby, ktoré vznikajú tak, že elektrónová vrstva jedného iónu ovplyvňuje elektrónovú vrstvu druhého, a tým spôsobuje deformáciu a polarizáciu.

5. Tuhá fáza. Reálne štruktúrne mriežky a ich povrch, poruchy  a genéza minerálov.

Podľa charakteru delíme štruktúrne mriežky:

a)  atómové a iónové ŠM – majú homeopolárnu väzbu. ŠM diamantu – každý atóm uhlíka spája dvojica elektrónov s ďalšími 4 atómami. Celá stavba atómovej štruktúrnej mriežky je veľmi pevne viazaná orientovanými-smerovými kovalentnými väzbami rovnako medzi všetkými susednými atómami.  

Iónové – elektrostatické väzbové sily majú rozložené medzi uzavretými iónmi. Sily majú charakter silového poľa a sféricky obaľujú ión. Typy iónových mriežok- jednoduché (NaCl CsCl a ZnS typu) a komlexné – charakterstický stavebná jednotka je komplexný anión ((SO3)2-, (SO4)2-, (PO4)3-, (CO3)2-

b) Molekulárne, c) Kovové, d) Metaloidné

6.  Kvapalná fáza. Štruktúra a vlastnosti vody, väzby medzi molekulami H2O a ich stavba

Voda je prostredím pre interakciu fáz a všetkých zložiek rmutu a v dôsledku špecifických vlastností sa aktívne zúčastňuje aktu flotácie.

Štruktúra molekuly vody - elektrónovú štruktúru tvoria 3 jadrá (2 H, O) obklopené 10 elektrónmi. 2 el. sa pohybujú v blízkosti jadra O a pohyb zvyšných 8 valenčných elektrónov je na 4 eliptických dráhach. Elektróny sa pohybujú vo dvojiciach. Protónom H+ nachádzajúcim sa na vnútornej dvojici dráh zodpovedajú dva póly kladného el. náboja vo vonkajšej časti molekuly vody. Molekula vody má 4 póly elektrických nábojov. Molekuly vody sú guľovo symetrické, majú dipólový charakter → asociujú do usporiadaných celkov.

7.  Kvapalná fáza. Rozpustnosť minerálov vo vode - polárny charakter vody spôsobuje, že je voda výborným rozpúšťadlom iónových zlúčenín. Voda pôsobí na povrch minerálu tým, že ho zmáča a vytvára na ňom hydratačnú vrstvu a spôsobuje jeho rozpustnosť. Dôsledkom vzájomného pôsobenia je rozrušovanie štruktúrnej mriežky a hydratované ióny odchádzajú z povrchu zŕn do kvapalnej fázy rmutu → tvorba iónového al. molekulového disperzného roztoku. Minerál sa vo vode rozpúšťa vtedy, keď je hydratačná energia väčšia ako energia jeho štruktúrnej mriežky. Rýchlosť a stupeň rozpustnosti závisí od: zloženie, štruktúra, prirodzené vlastnosti minerálu, veľkosť špecifického povrchu zŕn, druhotné zmeny na povrchu minerálov, teplota, zloženie a pH prostredia, intenzita miešania a prítomnosť plynov (O). Kvapalná fáza flotačného rmutu obsahuje veľké množstvo iónov ťažkých kovov (najmä z mletia rudy). Pri rozbore flotačného procesu a sledovaní flotovateľnosti jednotlivých minerálov je potrebné sledovať iónové zloženie vody flotačného rmut.

8.  Plynná fáza. Rozpustnosť plynov a vývin mikrobublín (mikrokavitačný efekt) - vzduch má vo flotačnom procese: O2 a CO2 sa aktívne zúčastňujú flotačného procesu. O2 sa adsorbuje na minerálnom povrchu, oxiduje ho a vplýva na jeho rozpustnosť.

Rozpustnosť plynov – používaný vzduch vynáša zrná na hladinu a aktívne ovplyvňuje vlastnosti všetkých 3 fáz flotačnej sústavy. Znižuje pH kvapalnej fázy rmutu, kyslík a kyselina uhličitá zo vzduchu reagujú s povrchom minerálnych zŕn. Plyny zo vzduchu sa rozpúšťajú z závislosti od faktorov: charakter plynu (polárny, nepolárny), veľkosť molekuly plynu, teplota, tlak, prítomnosť ďalších plynov vo vode, počet a množstvo druhov minerálov v rmute a rozpustných látok. Rozpustnosť vzduchu a jeho zložiek vo vode závisí od tlaku plynnej fázy a parciálneho tlaku každej plynnej zložky vzduchu. So zvyšovaním parciálneho tlaku nad roztokom vzrastá rozpustnosť plynu – Henryho zákon. Rozpustnosť charakterizuje Bunsenovým adsorpčným koeficientom α al. Ostwaldovým koeficientom β. Rozpustnosť plynov klesá so stúpajúcou teplotou , a zväčšuje so zvyšovaním tlaku. (1 litri vody pri atm. tlaku a 20 oC je 9 mg kyslíka).

Mikrobubliny- v objeme flotačného prostredia sa vytvárajú mikrobublinky vzduchu, ktoré sa adsorbujú na povrch minerálnych zŕn, v množstve závislom od stupňa hydratácie povrchu zrna. Čím je povrch hydrofóbnejší, tým je väčšia adsorpcia mikrobublín na povrch zŕn. Tvorbu bublín ovplyvňuje tlakový gradient v objeme flotačného prostredia. Príčiny tlakového spádu sa najviac prejavujú v pneumaticko-mechanických a mechanicko-pneumatických flot. strojoch. Najaktívnejšie sa začnú vyvíjať mikrobubliny vzduchu a plynu z kvapalnej fázy rmutu v priestore za lopatkami rotora miešadla, kde vznikajú zóny relatívne nižšieho tlaku. Mikrobubliny sa tvoria v miestach medzi hydrofóbnym povrchom zrna a prikontaktnou vrstvou hydratačného obalu. Vytvorené bubliny sa v dôsledku difúzie postupne zlievajú do väčších rozmerov.

9.  Medzifázové javy. Rozhranie vodný roztok-vzduch - na tomto rozhraní je zmena hustoty rádove 103násobná → uvažujeme o povrchu a povrchovej energii. Charakteristickou vlastnosťou rozhrania je voľná energia prejavuje sa, že príťažlivosť molekúl zo strany vodnej fázy sa nekompenzuje zo strany molekúl plynu. Vplyvom nevyrovnaných síl príťažlivosti sa na rozhraní voda-vzduch voľná povrchová energia prejavuje ako napätie v tenkej povrchovej vrstve (10-6 mm). Povrchové napätie klesá s rastúcou teplotou a pri kritickom bode je nulové. Pri kvapalina-para neexistuje absolútne fázové rozhranie iba prechodová oblasť. Hodnota povrchového napätia závisí od veľkosti rozdielu polarity dotýkajúcich sa fáz (rozdiel intenzity molekulových síl). Mierou polarity fáz sú veličiny: dielektrická konštanta, dipólový moment molekúl, vnútorný tlak.. Čím je väčší rozdiel v polarite kontaktných fáz tým je väčšia špecifická voľná povrchová energia (napätie) na rozhraní dvoch fáz. Pri adsorpcii heteropolárnych molekúl sa tieto molekuly vo fázovom rozhraní orientujú: polárna časť molekuly smeruje do polárnej fázy a nepolárna do menej polárnej fázy. (polárna skupina heteropolárnej molekuly aktívne reaguje s dipólom molekuly vody).

10.  Medzifázové javy. Rozhranie minerálny povrch-vzduch - povrchu tuhej látky aj kvapaliny chýba všestranné nasýtenie väzbových síl, preto pôsobia do priestoru silové polia úmerné väzbovým silám, ktoré pútajú stavebné častice v mriežke. Povrch tuhej látky sa odlišuje nehomogenitou od povrchu kvapaliny a tým sa mení voľná povrchová energia tuhej látky od atómu k atómu – vyplýva to z nerovnorodosti všetkých druhov, čiastočnej povrchovej amorfizácie, lokálnej disociácie, chemisorpcie a reliefneho povrchu. Styčný povrch minerálu ovplyvňuje: zmáčateľnosť, rozpustnosť a adsorpcia. V blízkosti rozhrania v povrchovej vrstve h=h1+h2 energia vzrastá a na rozhraní fáz dosahuje maximum. Na rozhraní TL-plyn pôsobia silové polia povrchových čiastočiek na susedné molekuly plynu a tie sa adsorbujú. Adsorpciu na rozhraní TL možno určiť Gibbsovou rovnicou, Langmuirovou izotermou, izotermou BET a Freundlichovou izotermou. Pri fyzikálnej (molekulovej, nepolárnej) adsorpcii sú ads. molekuly pútané k povrchu V der Waalsovými disperznými silami. Pri polárnej (iónovej) vzniká vzájomné pôsobenie elektricky nabitých častíc alebo dipólov adsorbenta a adsorptíva elektrostatickými Coulombovými príťažlivými silami. Pri chemisorpcii sa adsorbované čiastočky k povrchu viažu veľmi pevne silami podobným chemickej väzbe. Medzi fyzikálnou  ads. a chemisorpciou existuje plynulý prechod a fyzikálna ads. predchádza chemisorpcii.

11.  Medzifázové javy.  Rozhranie minerálny povrch-voda. Hydratácia povrchu - na flotáciu je potrebné hydrofobizovať povrch zŕn, ktoré chceme vynášať do penového produktu a na zvýšenie selektivity procesu regulovať vlastnosti povrchu všetkých druhov minerálov flotačnými reagenciami → dôležité sú javy na rozhraní minerál-roztok, výsledkom čo sa určitý minerál prichytí k vzduchovej bubline a vyflotuje, a iné zrná nevytvoria kontakt s bublinami vzduchu. Fázové rozhranie minerál-voda je priestor vzájomného pôsobenia medzi povrchom minerálneho zrna a bezprostredne susediacimi molekulami vody. V hraničnom priestore FR vzniká zvýšené usporiadanie molekúl vody (vznikajú v kontakte s polárnym aj nepolárnym povrchom tuhej fázy).

Hydratácia – dej, v ktorom sa dispergované čiastočky (ióny, molekuly, povrch TF) obaľujú vodou. Molekuly vody, ktoré majú trvalé dipóly sa pri hydratácii orientujú tým dokonalejšie, čím sú bližšie k povrchu. Hydratáciu podmieňuje interakcia medzi molekulami vody a hydratovaná čiastočka: ión-dipól, dipól-dipól, vodíková väzba a van der walsove sily. Hydratácia povrchu je intenzívnejšie, čím menší je polomer iónov a čím viac sú nabité katióny a anióny mriežky. Dôsledkom hydratácie a rozpustnosti sa narušuje elektroneutralita a vzniká náboj minerálneho povrchu v roztoku. U silikátov je povrchový náboj funkciou rozpustnosti katiónov v povrchovej vrstve mriežky. Keď katióny mriežky silikátu sú iba čiastočne rozpustné a schopné hydrolyzovať potom prechádzajú do roztoku, hydrolyzujú a nakoniec sa readsorbujú....

12.  Medzifázové javy. Rozhranie minerálny povrch-voda. Adsorpcia-povrchová komlexácia

Adsorpcia – minerálne povrchy vstupujú do vzájomného pôsobenia s flotačnými reagenciami rozpustenými vo vode, všetkými iónmi, molekulami a dipólmi molekuly vody.

Polárna adsorpcia – je prechodom medzi fyzikálnou adsorpciou a chemisorpciou. Ióny sú pútané k povrchu adsorbenta pôsobením síl elektrostatického charakteru alebo chemickej väzby. V dôsledku adsorpcie získava minerálny povrch náboj: záporný – ads. anióny, kladný – ads. katióny. Pri ads. potenciál určujúceho iónu majú úlohu chemické väzbové sily. Potenciál určujúce ióny sa intenzívne adsorbujú pri veľmi nízky koncentráciách roztoku a ich ads vyjadruje:

Γ = a + b log c, Γ- ads. hustota, c- konc. roztoku, a,b – konšt.

Adsorbovateľnosť iónu na polárnom povrchu tuhého telesa závisí od mocenstva iónu, jeho polomeru a rozpustnosti tvoriacich sa adsorpčných  komplexov. Adsorbovateľnosť katiónov vyjadrujú Hofmeistrove lyotropné rady. Povrch tuhej látky iónovej mriežky sa prednostne adsorbuje taký ión, ktorý vytvára s opačne nabitým iónom mriežky málo rozpustnú alebo prakticky nedisociovanú zlúčeninu. Pri polárnej ads. ide o výmennú ads. – ión, ktorý sa nachádza na hraničnej ploche povrchu sa nahradí iným iónom z roztoku.

Molekulová (nepolárna) ads.- nevzniká elektrická dvojvrstva- adsorbujú sa nedisociované molekuly.

Chemisorpcia a chemická reakcia – (je ich ťažko odlíšiť) cheisorpcia sa ako chemický dej riadi zákonom účinku hmotnosti (opisuje ju Freudlichova ads. izoterma).

Pri flotácii sulfidov dôležitú úlohu majú vzájomné pôsobenia medzi povrchom sulfidického minerálu a vo vode rozpusteným kyslíkom. Sily, ktoré spôsobujú ads. molekúl alebo iónov  na povrch minerálu ovplyvňujú adhéziu koloidných a hrubších čiastočiek.

13.  Medzifázové javy. Rozhranie minerálny povrch-voda. Elektrický náboj, potenciál a elektrická dvojvrstva

Keď sa minerál nachádza vo vodnom roztoku tak ióny z roztoku putujú cez rozhranie na povrch až do ustálenia rovnovážneho stavu, ktorý určuje pomery rozpustnosti → môžu vznikať potenciálne rozdiely. Pri flotácii sú zaujímavé H+, OH-, HS-, S2+ ióny pri použití regulujúcich flotačných reagencii. Vznik náboja na minerálnom povrchu môže zapríčiniť prednostnú adsorpciu kladných al. záporných iónov z roztoku, alebo prednostný prechod jedných iónov z povrchu do roztoku ako dôsledok rozdielnej hydratačnej energie katiónov a aniónov.

Elektrický potenciál – adsorpciu iónov z vodného roztoku na povrch minerálu ovplyvňujú elektrické vlastnosti sústavy.  

Povrchové vrstvy dispergovaných zŕn sú elektricky nabité – nesú určitý náboj, ktorý je vyvážený opačným nábojom okolitého prostredia. Podľa prechodu náboja vzniká na rozhraní elektrická dvojvrstva. Následkom elektrostatického pôsobenia sa hromadia kladné ióny v roztoku bezprostredne susediacom s povrchom tuhej látky. Pri určitej koncentrácii náboj povrchu aj potenciál nulovú hodnotu, čo zodpovedá izoelektrickému bodu.

Elektrická dvojvrstva – na rozhraní minerál - roztok vzniká ako dôsledok schopnosti elektricky nabitého povrchu minerálu priťahovať ióny opačného znamienka. V rovnovážnom stave hustotu povrchového minerálu ρS kompenzuje priestorová hustota бd v roztoku. Podmienky rovnováhy sa môžu formulovať aj tak, že elektrochemický potenciál i-tych iónov vo fázovom rozhraní zostáva konštantný a nezávisí od vzdialenosti povrchu x.

14.  Medzifázové javy. Rozhranie minerálny povrch-voda. Elektrokinetický potenciál

(tiež zeta-potenciál alebo ζ-potenciál) Vyjadruje rozdiel potenciálov na pohybovom rozhraní, ktorý sa ustanovuje pri relatívnom pohybe tuhej fázy s  elektrickou dvojvrstvou voči roztoku. Znamienko ζ-potenciálu je opačné ako znamienko iónov vonkajšej vrstvy (Sternova vrstva) elektrickej dvojvrstvy (spravidla je potenciál v objemovej fáze rovný nule). Elektrokinetický potenciál nebýva vyšší ako 0,1 V; je značne ovplyvňovaný prídavkom (koncentráciou iónov ) elektrolytov (potenciál určujúcich iónov), a to i v malých koncentráciách. Je príčinou vzniku elektrokinetických javov. Hoci je ZP (zeta - potenciál) iba časťou potenciálu dvojvrstvy, hodí sa svojou veľkosťou a svojimi zmenami v závislosti od druhu a koncentrácie činidla, iónovej sily a pod., na skúmanie a charakterizovanie dejov, odohrávajúcich sa v elektrickej dvojvrstve. Veľkosť ZP je mierou polarity povrchu a určuje aj stupeň jeho zmáčateľnosti. Za neprítomnosti zberača zodpovedá minimu zmáčateľnosti izoelektrický stav povrchu, čiže stav, pri ktorom ZP = 0. Znamienko a hodnota ZP rozhoduje o fyzikálnej adsorpcii flotačných reagencií a následnej chemisorpcii. ZP je hodnota, ktorá charakterizuje medzifázu minerál – roztok.

15.  Trojfázový kontakt. Elementárny akt flotácie. Kinetika zrážky častice a bubliny, sily medzi ich povrchmi a interakcia

Elementárny akt - prichytenie jednotlivých zŕn na povrchu fázového rozhrania dvoch fáz. (vysvetľujú to hypotézy – adsorpčná, elektrostatická..) Hypotéza zmáčania – spôsobilosť minerálov prichytiť sa na rozhraní voda - vzduch závisí od zmáčateľnosti miner. povrchu vodou. Hydrofóbne zrná sa dobre spájajú s bublinami vzduchu a sú dobre flotovateľné. Hydrofilné zrná, ktorých povrch je zmáčateľný sa nemôžu zachytávať na bublinách – neflotovateľné. Zmáčateľnosť (flotovateľnosť) možno meniť špecificky pôsobiacimi flotačnými reagenciami, ktoré menia zloženie a vlastnosti povrchu minerálnych zŕn – umožňuje to selektívnu flotáciu komplexných rúd (podľa potreby sa flotovateľnosť vyvoláva, ruší a lebo oživuje čo slúži na získavanie selektívnych koncentrátov jednotlivých kovov).

Kinetika zrážky častice a bubliny - Elementárny akt flotácie je možný vtedy (v súlade s 2. zákonom termodynamiky), ak voľná energia sústavy po uskutočnení spojenia zrna s bublinou bude menšia ako energia sústavy pred spojením. Ak sú zrno a bublina ešte dostatočne vzdialené od seba, ich približovanie nastáva bez účinku interpartikulárnych síl, len pod vplyvom mechanických síl (sily prúdu, poľa a zotrvačnosti). Interpartikulárne sily sú van der Waalsove, pôsobiace medzi zrnom a bublinou, elektrostatické definované elektrickou dvojvrstvou. Ak sa zrno a bublina nestýkajú, nestýkajú sa ich hydratačné vrstvy a hodnota povrchovej energie sa nemení. Spojením hydratačných obalov narastá voľná energia sústavy a tým sa viac zrno a bublina nepribližujú, kým sa neprekoná energetická bariéra. Spojenie oboch zložiek sústavy podporujú: tiažová sila, vztlaková sila, odstredivé sily, zotrvačnosť hmoty, kapilárny tlak, van der Waalsove príťažlivé sily, elektrické príťažlivé sily pôsobiace na bublinu. Platí: Energetická bariéra (odpor hydratačných vrstiev) je priamo úmerná hydrofilnosti povrchu minerálneho zrna. To určuje rýchlosť spojenia zrna a bubliny. Energetická bariéra sa znižuje vplyvom kinetickej energie pohybujúcej sa bubliny a zrna. Tým sa stenčuje hydratačná vrstva, ktorá sa môže pretrhávať a dochádza k spojeniu zrna a bubliny znižovaním voľnej energie; vznikne trojfázový kontakt, sústava je v rovnovážnom stave.

16.  Fyzikálne základy flotácie – hydrodynamika. Vplyv veľkosti častice. Flotácia hrubozrnných minerálov

Do flotačného procesu vstupuje zmes minerálnych zŕn (μm – mm). Najlepšie rýchlosť flotácie je pri vsádzke ani hrubozrnného ani veľmi jemnozrnného materiálu. Priemer zŕn vo vsádzke do flotácie určuje podmienka otvorenia a uvoľnenia jednotlivých zložiek suroviny. Hrubo aj veľmi jemné zrná veľmi zle flotujú -  straty na výťažnosti. Flotovateľnosť je ohraničená hornou a dolnou hranicou priemeru zrna, ktoré závisia od hustoty minerálneho zrna, stavu hydrofobizácie, hydrodynamických podmienok prúdenia..., tieto činiteľe ovplyvňujú aj optimálny priemer zŕn, ktorý pre minerály s hustotou 3.10-3 kg.m-3 a veľkosť 150-40 μm – optimálna flotovateľnosť. Horná hranica priemeru zrna vzhľadom na flotovateľnosť: sulfidy (0,15-0,25mm), nesulfidy (0,2-0,3 mm), čierne uhlie (1-2 mm), síra (0,5-1 mm). Minerály, nad hornu hranicu priemeru zrna, ktoré majú väčšiu alebo menšiu kinetickú energiu ako je energia potrebná na rozrušenie agregátu zrna s bublinou NEFLOTUJÚ. Pri flotácii treba zabrániť vločkovaniu veľmi jemných zŕn, pretože vznikajú straty flotovanej zložky do nepenového produktu. Flokulácia (agregácia) ultrajemných zŕn a hrubozrnných minerálov vzniká pôsobením van der Walsových síl, keď sa zrniečka neodpudzujú vzhľadom na relatívne malý elektrický náboj povrchu. Možno tomu zabrániť ochrannými koloidmi, ktoré sa navrstvia  na povrch zŕn – vytvoria silný hydratovaný obal pôsobiaci proti zhlukovaniu. So zväčšovaním priemeru flotovaného zrna narastá pravdepodobnosť zrážky (Ws) a súčasne narastajú sily spôsobujúce odtrhnutie zrna od bubliny, čím výrazne znižujú pravdepodobnosť vytvorenia pevného spojenia (WE). Najlepšie flotujú zrná strednej zrnitosti a majú najväčšiu rýchlosť flotácie.

Hrubozrnné minerály (0,075 mm)- Zvýšenie priemeru flotovaných zŕn má význam: 1) zrná sa nepremieľajú, čím sa zabraňuje stratám flotovaných zložiek v kalových podielov a znižuje sa spotreba el. energiu na mletie,

2) zvyšuje sa produktivita mletia, zahusťovania, filtrácie a sušenia – znižovanie úpravníckych nákladov,

3) dosahuje sa vyššia selektivita a lepšie technologické ukazovatele flotačného procesu,

4) hrubozrnné koncentráty sa ľahšie spracúvajú.

Ak majú byť zrná väčšie, treba zvýšiť hydrofóbnosť povrchu zŕn al. znížiť namáhanie na kontakte zrno-bublina. Nepolárne zberače sa prichytia na plochy povrchu zrna pokrytého iónogénnym zberačom čím sa vytvorí hydrofóbna vrstvička, ktorá je hydrofóbnejšia – skracuje sa indukčný čas potrebný na spojenie zrna s bublinou. Účinok odtrhových síl znižuje: intenzívne prevzdušňovanie rmutu, mierne prúdenie rmutu v strednej a hornej časti flot. komory a stabilná a pokojná vrstva minerálnej peny. Na flot. hrubozrnných minerálov sú špeciálne konštrukcie flot. strojov, v kt. sa dosahuje vyšší stupeň pravdepodobnosti stretnutia a pevného spojenia zrna a bubliny (WE), zachovania tohto spojenia (WK) a udržania hrubých zŕn v mineralizovanej pene (WF). Možnosti realizácie flot. hrubozrnných minerálov z technol. hľadiska:

a) vytvorením hydrodynamických podmienok prúdenia, pri kt. je minimalizovaný účinok odtrhových síl v mieste kontaktu zrna a bubliny (konštrukciou stroja, v kt. je turbulencia nepatrná, dokonalým prevzdušnením a vysokou koncentráciou bublín veľkých priemerov).

b) vhodnou voľbou reagenčného režimu na zvýšenie účinku síl podmieňujúcich pevný kontakt bubliny a zrna. Výsledky zlepšuje zvýšená koncentrácia zberača, zberač s dlhším uhľovodíkovým radikálom a spoločné dávkovanie heteropolárneho a nepolárneho zberača.

c) podmienky na vytvorenie čo najväčšej plochy 3fázového kontaktu a dokonalé prevzdušnenie- aeroflokulačná flotácia    

d) Používa sa penová separácia – modifikácia penovej flotácie na rozdružovanie nerastov (4-5 mm fosfáty, uhlie..). Je to založené na adsorpcii povrchovoaktívnej látky na fázovom rozhraní kvapalina-plyn. Pred flot. je vsádzka v kontakte so zberačom → tvorba agregátu minerál-bublina, tie sa oddeľujú v pneumatickom flot. stroji, v kt. je nosná penová vrstva.

17.  Fyzikálne základy flotácie – hydrodynamika. Vplyv veľkosti častice. Flotácia jemnozrnných minerálov (5-20 μm)

- majú záporný účinok na priebeh flotácie. F a FCH príčiny sťažujúce flotáciu: 1) malá pravdepodobnosť stretnutia zrna s bublinou – pri obtekaní bublín vzduchu dochádza k unášaniu zŕn – dôjde k stretu zrna s bublinou

2) nedostatočná kinetická energia jemných zŕn na prekonanie energetickej bariéry vytvorenej hydratačnými vrstvami medzi bublinou a zrnom pri ich stretnutí,

3) nízky stupeň prevzdušnenia (veľký počet zŕn a nedostatočná veľkosť povrchu bublín na prichytenie)

4) vysoký stupeň hydrofóbnosti jemných zŕn  v dôsledku pokrytia ich povrchu rovnako jemnými zrnami sprievodných hornín, agregácia zŕn, oxidácia povrchu... Veľmi jemné zrná vplývajú na flot. zŕn normálnej veľkosti – znížená výťažnosť,, kvalita koncentrát, rýchlosť flot. FCH vlastnosti spôsobujú, že ich povrch má vysokú sorpčnú schopnosť a flot. aktivitu. Veľký špecifický povrch spôsobuje veľkú spotrebu reagencii a obsadzuj všetky bubliny – neostanú reagencie ani povrch bublín pre väčšie zrna.

Zvýšenie účinnosti flotácie veľmi jemných zŕn a zníženie záporného vplyvu jemných kalov možno dosiahnúť:

1. Selektívnou flokuláciou ultrajemných zŕn do flokúl optimálnej  veľkosti použitím špecificky pôsobiaceho flokulanta.

2. Selektívnou reguláciou podmienok agregačno-dispergačných procesov reagenciami v kombináciou s rôznou intenzitou miešania rmutu. Je potrebné, aby zrná a bubliny mali čo najnižšiu hodnotu elektrických potenciálov.

3. Flotácia „na nosičoch“ využitím „minerálu-nosiča“, na ktorom povrchu sa mechanizmom selektívne prichytia veľmi jemné zrná flotovateľného minerálu. Ako nosiče sa využívajú zrná optimálnej veľkosti, a to prirodzene hydrofóbnych látok

alebo reagenciami hydrofobizovaných hrubších zŕn flot. minerálu. V tomto prípade poznáme 2 mechanizmi flotácie:        a) predpokladá vyflotovanie zrna-nosiča spolu s veľmi jemnými zrnami, b) predpokladá flot. iba veľmi jemných zŕn.

4. Aglomeračnou flotáciou, má znaky penovej flotácie – do flot. prostredia sa pridáva značné množstvo oleja (obsahuje aj zberač), obsahujúceho zväčša uhľovodíky a veľmi hustý rmut sa pred flotáciou agituje.  

5. Proti zápornému vplyvu veľmi jemných – kalových čiastočiek sú opatrenia: vytriedenie najjemnejších zŕn pred flot.; vodné triedenie vsádzky do flotácie a získané produkty sa oddelene vedú do kontaktných nádrží, v ktorých sa agitujú reagenciami – 2 druhy flot – flotovanie každej triedy veľkosti zvlášť, alebo sa spoločne flotujú; čiastkové dávkovanie zberača počas agitácie do rmutu, aby sa zabezpečil dostatok zberača na flot. hrubších zŕn; flot. v zriedených rmutoch, aby sa obmedzil (zabránil) prechod hydrofilných jemnozrnných čiastočiek do agregátov a hydratačných vrstvičiek do penového produktu; pomocou reagencii peptizačného účinku zabrániť flokulácii, a tým tvoreniu kalovéhopokrytia.

18.  Fyzikálne základy flotácie – hydrodynamika. Pravdepodobnosť vo flotácii

Pravdepodobnosť závisí od pravdepodobnosti jednotlivých etáp – interakcia min. zŕn s flot. reagenciami, stretnutie a spájanie sa minerálu s bublinou, pôsobenie síl proti spojeniu a odtrhnutiu, podmienky vzniku a rozpadu zložitých aeroflokúl, procesy prebiehajúce v penovej vrstve... Pravdepodobnosť flotácie (WF) je pravdepodobnosťou početných javov prebiehajúcich vo flot. procese                 WF = WS WE WK WM

WS – pravdepodobnosť stretnutia sa zrna so vzduchovou bublinou (závisí od veľkosti a hustoty min. zrn, intenzity a charakteru miešania flot. rmutu v stroji – od typu a režimu práce flot. stroje), je tým vyššia čím je vyššia koncentrácia zŕn a bublín na jednotku objemu flot. rmutu.

WE – pravdepodobnosť vytvorenia spojenia pri stretnutí minerálu a bubliny (elementárny akt flotácie)- závisí od rýchlosti ich relatívneho pohybu (2-10 cm/s), pri optimálnej rýchlosti sa pretrhne hydratačná vrstva a vznikne 3fázový kontakt.

WK – pravdepodobnosť zachovania pevného spojenia zrna a bubliny- závisí od pevnosti spojenia, kt. podmieňuje stav povrchu zrna, hmotnosť a tvar zrna, charakter pohybu mineralizovaných bublín v rmute. Pri vysokej turbulencii majú veľkú úlohu zotrvačné sily snažiace sa odtrhnúť zrno od bubliny – stroj, ktorý vylučuje turbulentné prúdenie v zóne mineralizácie a vzostupného pohybu bublín.

WM – pravdepodobnosť udržania sa minerálneho zrna v pene- zvyšuje sa zamedzením turbulentného prúdenia vo vrstve rmutu pod vrstvou mineralizovanej peny, zvýšením stupňa mineralizácie bublín, prevzdušňovaním rmutu a optimalizovaním vzájomného pomeru koncentrácie zberača a peniča vo flot. Príčinou nízkej hodnoty je turbulencia, ktorá rozrušuje penu a spôsobuje zlievanie bublín vo vrstve peny.  

19.  Fyzikálne základy flotácie – hydrodynamika. Kinetika flotácie

KF určuje zákonitosti zmien ukazovateľov F v čase. KF možno charakterizovať závislosťou výťažnosti flotovaného minerálu ε od času t, čiže ε = f (t). KF závisí od výkonu flotačných strojov a môže posudzovať podmienky F,  flotovateľnosť a proces F.

Základ KF – K.F.Beloglazov...odvodil diferenciálnu rovnicu pre proces mineralizácie vzduchových bublín vo flotačnom stroji:        dx/dt = kφN(x0 - x), kde x je počet minerálnych zŕn, ktoré vyflotovali za čas t do penového produktu,

x0 – počet zŕn v rmute v čase t = 0, N – počet vzduchových bublín na mineralizáciu vo flotačnej komore za čas,

k – konštanta flotačného stroja,  φ – súčiniteľ účinnosti spojenia, určuje pravdepodobnosť spojenia zrna a bubliny.

Predelením rovnice hodnotou x0, vyjadrením podielu x/x0 = ε dostaneme: dε/dt = kφN(1 - ε)

Ak vlastnosti minerálu a podmienky flotácie sú konštantné, platí: dε/dt = K(1 - ε),

kde K je súčiniteľ KF, ak ε = 0 (výťažnosť na začiatku = 0).

Integrovaním a úpravou rovnice dostaneme vzťah: ln (1/(1 – ε)) = KBt,  kde KB je Beloglazova konštanta KF.

20.  Flotačné reagencie a mechanizmus ich pôsobenia. Adsorpcia

Flotačné reagencie – 1. Flotačné reagencie ovplyvňujúce fázové rozhranie tuhá látka – kvapalina

ZBERAČE – org. látky, kt. sa výberovo adsorbujú na povrch flotovaných zŕn. Zvyšujú hydrofóbnosť povrch zŕn, čím umožňujú pevné spojenie povrchu flotovaného minerálu a bubliny – základná podmienka flotácie.

RIADIACE FLOT. REAGENCIE – org., al. anorg. látky, kt. podporujú al. bránia adsorpcii zberača na povrch zŕn, čím zvyšujú al. zabraňujú flotovateľnosti určitej skupine  zŕn. Zamedzujú zhlukovaniu jemných  zŕn. Vytvárajú podmienky pre selektívne vzájomné oddeľovanie jednotlivých druhov minerálov. Patria sem reagencie:

1) Potláčajúce reagencie -  anorg. látky (elektrolyty) a niektoré org. koloidy. Potláčajú al. rušia flot. minerálov, ktoré nemajú prechádzať do penového produktu – oddelenie od dobre flotujúcich minerálov.

2) Oživujúce reagencie – anorg. látky, kt. pomáhajú adsorpcii zberača na povrch zŕn, kt. majú flotovať.

3) Modifikujúce reagencie – upravujúce a meniace zásaditosť al. kyslosť kvapalnej fázy flot. prostredia. Vplývajú na procesy interakcie zberačov, depresorov a aktivátorov s povrchom zŕn. Vplývajú na disociáciu reagencii, regulujú sa nimi aj procesy dispergácie a koagujlácie jemných zŕn.

FLOTAČNÉ REAGENCIE OVPLYVŇUJÚJE FÁZOVÉ ROZHRANIE KVAPALINA – PLYN –

Peniče – povrchovoaktívne org. heterogénne zlúčeniny, znižujú povrchové napätie na rozhraní kvapalnej a plynnej fázy, pomáhajú dispergácii vzduchu na malé bubliny, bránia ich zlievaniu  a zvyšujú stálosť a nosnosť flot. peny.    

Adsorpcia – na povrchovom rozhraní minerál-vodný roztok mení adsorpcia voľnú povrchovú energiu a tým je prostriedkom regulácie flotovateľnosti povrchu minerálnych zŕn. Podľa charakteru síl, kt. pôsobia medzi minerálnym povrchom a adsorbovanou reagenciou rozdeľujeme ads.: 1) FYZIKÁLNU (molekulová, nepolárna); 2) POLÁRNA (iónová); 3) CHEMICKÁ (chemisorpcia), taktiež je dôležitá výmenná adsorpcia – dochádza k výmene iónov v hraničnej vrstve minerálu a roztoku.

Adsorpcia reagencii na povrchu zŕn prebieha vždy v podmienkach konkurencie s molekulami vody a sprevádza ju zníženie voľnej energie sústavy, ktoré môže byť podmienené vzájomným chemickým pôsobením medzi iónmi, molekulami reagencie  a chemicky nenasýtenými atómami, iónmi mletí vytvoreného štiepneho povrchu minerálu. Takto vznikajú iónové, kovalentné alebo koordinačné väzby adsorbovanej reagencie s aktívnymi miestami na povrchu minerálu a ich pôsobením sa hydrofobizuje ich povrch.

Rozdiely fyzikálnej a chemickej ads. – Pri CHA sa ión al. molekula reagencie viaže k povrchu minerálu silnejšie; CHA je selektívnejšia a špecifická, väzba reagencii prebieha na naaktívnejšie miesta; CHA potrebuje vyššiu aktivačnú energiu (čím vyššia teplota prostredia tým je vyššia rýchlosť ads, pri FA sa spomaľuje); F naadsorbovaná reagencia sa ľahko desorbuje.

Rozdelenie adsorpčných javov na povrchu heterogénnych kryštálov – 1. Chemisorpcia iónov a heterogénna chemická reakcia; 2. Prvotná ads. vlastných a cudzích iónov, kt. sa delí na prvotnú výmenu adsorpciu a potenciál určujúci ads.

3. Druhotná ads., kt. možno rozdeliť na iónovú a molekulárnu.

21.  Flotačné reagencie a mechanizmus ich pôsobenia. Zberače a ich charakteristika, rozdelenie

Organické látky, ktoré zväčšuje al. vyvolávajú hydrofóbnosť povrchu minerálnych zŕn, a tým podmieňujú flotovateľnosť. Hydrofobizačný účinok sa viaže na prítomnosť nepolárnej skupiny v molekule zberača heteropolárneho charakteru al. na celú molekulu zberača skladajúca sa iba z nepolárnej látky.

Charakteristika – heteropolárne al. nepolárne zberače. Molekula heteropolárnych disociujú na príslušné ióny. Molekula heteropolárneho ionogénneho zberača obsahuje uhľovodíkový radikál alifatickej al. cyklickej zlúčeniny., kt. tvorí nepolárnu časť zberača a má aj polárnu časť. Polárna skupina určuje jeho chemické vlastnosti a schopnosť prichytiť sa na polárnom povrchu zrna, nazýva sa solisofilná skupina.  

Rozdelenie: 1) Ionogénne zberače – a) Anióaktívne – sulfhydrilové – flotujú sulfidické minerály, rýdze neželezné a ušľachtilé kovy a sulfáty Cu a pB, silikáty Cu po suflidácii povrchu

- oxhydrilové – flotujú uhličitánové minerály, baryt, fluorit, fosfáty, oxidy železa, rutil, zirkón, ilmenit

b) Katiónaktívne - hydrofobizujúci účinok má katión na báze 5mocného N, amíny a ich primárne, sekundárne, terciárne a kvartérne soli. Flotujú – kremeň, silikátové minerály, draselné a sodné soli

2) Neionogénne zberače – nepolárne kvapalné uhľovodíky. Petrolej, oxidovaný petrolej, produkty spracovania ropy, uhlia, smoly. Flotujú – grafit, čierne uhlie, Sm molybdenit, siderit. Zosilňujú flot. účinok aniónaktívnych zberačov. Sú vhodné na flot. jemných zŕn a zintenzívňujú flot. hrubozrnných minerálov. Najväčší praktický význam majú organické látky odvodené od kyseliny uhličitej, foforečnej, sírovej, tiokyselín (ich deriváty obsahujú v solidofilnej časti sulfhydrilovú skupinu –S–H (pri kyselinách, –S–Me (pri soliach), preto sa nazývajú sulfhydrilové zberače (patria sem- xantogénany, tiofenoly, merkaptány) – mastné kyseliny a ich mydlá.  

22. Flotačné reagencie a mechanizmus ich pôsobenia. Zberače a termodynamické predpoklady ich adsorpcie, vplyv

    dĺžky uhľovodíkového (CH) radikálu.          

Termodynamické predpoklady – Úlohou zberačov je hydrofobizovať povrch zŕn. Zvýšenie hydrofóbnosti po adsorpcii zberača na povrchu protirečí 2. zákonu termodynamiky – zníženie zmáčateľnosti povrchu neznižuje, ale zvyšuje rozdiel v polarite koexistujúcich fáz, narastanie voľnej energie na rozhraní minerál-roztok. – na rozhraní fáz tuhá-kvapalná vznikajú pri adsorpcii zberača dve hranice – tuhá fáza-polárna skupina zberača (A) a nepolárna skupina-vodný roztok. Povrchová energia rozhrania (B), ktoré charakterizujú hydrofóbne vlastnosti je väčšia ako povrchová energia základného rozhrania základného rozhrania povrchu tuhej  a kvapalnej fázy. Vďaka interakcii polárnej skupiny zberača s minerálom sa zmenšuje celková hodnota povrchovej energie celej sústavy a tým prítomnosť zberača spôsobuje hydrofóbnosť povrchu zŕn, ktoré majú flotovať.

Vplyv dĺžky CH radikálu- Pevnosť prichytenia sa zberača na povrchu zrna možno charakterizovať prácou potrebnou na jeho desorpciu. Charakter adsorpcie a pevnosť väzby zberača na povrchu flot. zŕn má vplyv na celý priebeh flot. procesu. Vplyv dĺžky CH reťazca je skúmaný na desorpcii iónov aniónaktívneho zberača pomocou anorganických iónov. Pri desorpcii sa ióny zberača na povrchu zŕn vymieňajú za anorganické ióny desorbentu a prebieha obrátený dej v objeme rmutu. Celkovú energiu E´ potrebnú na desorpciu zberača s pomerne dlhším CH reťazcom vyjadruje súčin energii:

E´ = (E1 + E´2 + E4 + E´8) – (E5 + E6 + E7)

Celková energia desorpcie zberača s krátkym CH radikálom        E´´= (E1 + E´´2 + E4 + E´´8) – (E5 + E6 + E7)

V prvých zátvorkách je súčet energii potrebných v procese desorpcie na rozrušenie väzieb a povrchové energie na znovu vzniknutých povrchových rozhraniach (E´8 a E´´8). V druhých zátvorkách je súčet energii novovzniknutých väzieb.

Rozdiel celkovej energie desorpcie zberača s dlhým aj krátkym CH reťazcom  E´- E´´ = (E´2 – E´´2) – (E´8 – E´´8),  

(E´2 > E´´2) – disperzná väzba medzi dlhšími je väčšia ako medzi krátkymi reťazcami. Silnejšie prichytenie iónov zberača s väčším počtom CH skupín v radikále závisí od rozdielu energii disperznej väzby medzi CH reťazcami zberača, prichyteného na povrchu zŕn, od rozdielu voľných povrchových energii, ktoré sa prejavujú pri prechode CH radikálov z minerálu a roztoku.

23. Flotačné reagencie a mechanizmus ich pôsobenia. Sulfhydrilové a oxhydrilové zberače.

Sulfhydrilové zberače – patria sem: a) organické zlúčeniny (OZ) na báze kyseliny dithiouhličitej (xantogénany- sú stále, dorbe rozpustné vo vode a majú dobré zbieracie účinky sulfidov, rýdzich neželezných kovov, nesulfidických Cu a Pb minerálov po aktivácii ich povrchu sulfidáciou) výroba xantogénanov  CS2 + KOH + ROH = ROCSSK + H2O, získavajú sa viacnásobnou rekryštalizáciou v alkohole.;

b) OZ kyseliny dithiofosforečnej (diofosfáty-aerofloty); c) OZ ditiokarbamidovej; d) OZ sulfánu-tiofenoly  R–S–H

Oxhydrilové zberače – používajú sa na flotáciu nesulfidických minerálov z rúd, sú to organické deriváty kyseliny uhličitej a kyseliny sírovej. Alkylsulfáty a alkylsulfonáty – sú to zberače, kt. majú aj emulgačné účinky, penotvorné účinky, pretože sú odvodené od silných kyselín, málo hydrolyzujú vo vode, preto sa môžu používať v kyslom prostredí. Používajú sa na flot. baritu zo scheelit-barytových, olovobarytových, na magnezit, dolomit aj vápenec.

24.  Flotačný proces z praktického hľadiska. Schémy flotácia

Výsledky flot. procesu ovplyvňujú: vlastnosti úžitkových minerálov podmieňujúce ich flotovateľnosť, špecifickosť v zložení rúd a surovín, zrnitosti, zloženie vody, hustota a teplota rmutu, reagenčný režim flotácie, účinnosť práce flot. stroja...

Základné charakteristiky zloženia suroviny: obsah úžitkových zložiek (výťažnosť), mineralogické zloženie, charakter zrastov a vtrúsení minerálov, druhotné zmeny minerálov spôsobené oxidáciou, zvetrávaním...

Činitele ovplyvňujúce priebeh a výsledky flotácie – 1) Mineralogická charakteristika upravovanej rudy a jej jednotlivých technologických typov nachádzajúcich sa v ložisku, 2) Fyzikálnochemické činitele ovplyvňujúce zmáčateľnosť, agregačno-dispergačné javy, adsorpciu reagencii v závislosti od druhu a koncetrácie ak aj tvorbu agregátu bubliny a zrna. 3) Činitele flotačného procesu v závislosti od prípravy vsádzky, voľby flot. stroja, voľby schémy flot. cyklu a prevádzkových parametrov.

Flotovateľnosť minerálov – delíme ich na polárne (majú silné heteropolárne al. homeopolárne väzby, polárny povrch zŕn v styku s polárnou kvapalinou (voda) reaguje s dipólom molekuly vody, kt. sa veľmi intezívne adsorbujú a vytvárajú hydratačný obal na povrchu zrna.) a nepolárne (styčný uhol 60-90o, patria sem: grafit, S, diamant, čierne uhlie, mastenec, molybdenit)  v závislosti na ich vzťahu k vode aj na čiastkových vlastnostiach stavebných komponentov štruktúrnej mriežky, type väzbových síl.

Rozdelenie polárnych minerálov: 1) Minerály so slabo polárnym povrchom (galenit, rumelka, chalkopyrit, sfalerit, antimonit..); 2) So stredne slabo polárnym povrchom (baryt, anhydrit, sadrovec..); 3) Stredne polárnym povrchom (malachit, tenorit, kalcit, dolomit, apatit, fluorit); 4) So silne polárnym povrchom (hematit, magnetit, spinel, limonit);

5) S veľmi silne polárnym povrchom (zirkón, torit, živec, kremeň)

Schémy – presne určená postupnosť jednotlivých operácii flotácie vrátane mletia a vodného triedenia. Pri výbere schém vychádzame z charakteru a stupňa prerastenia minerálov, ich obsahu v rude a flotovateľnosti.

Operácie flot. procesu – ZO – vytvorenie základných podmienok na oddeľovanie minerálov od seba a od sprievodných horninotvorných minerálov (nezískavajú sa produkty požadovanej kvality), PO – penového produktu, KO- nepenového.

ZO, PO, KO – flotačný cyklus. Konečnými produktmi sú koncentrát a odpad, ostatné produkty vo vnútri schémy sú medziprodukty. Podmienky na flot. sa volia podľa toho či ide o selektívnu, kolektívnu, alebo kolektívno-selektívnu.

25.  Flotačný proces z praktického hľadiska. Flotácia vybranej suroviny.

Flotácia čierneho uhlia (0,5, 0,75 – 1 mm) – je doplnkom iných spôsobov rozdružovania, pozostáva iba z rozdružovania najjemnejších podielov ťaženého uhlia, vznikajúcich oterom a rozpadom počas jeho ťažby a úpravy. Do penového produktu prechádza špecificky ľahšia časť upravovanej suroviny. Z hľadiska kvality získaných koncentrátov predstihuje flotácia ostatné spôsoby úpravy. Flotovateľnosť uhlia závisí od stupňa preuhoľnatenia, súvisí s jeho nepolárnym charakterom povrchu – vysoká sorpčná schopnosť. Uhlie sa skladá zo 4 mikrolitotypov- vitrit (+), klarit (+), durit, fuzit (odlišujú sa flot. schopnosťou). Hodnota uhla zmáčateľnosti sa mení v závislosti od obsahu uhlíka. Maximálne hodnoty uhla charakterizujú technologické typy čierneho uhla: koksové mastné a koksové uhlie, nižšie má antracit. Zmáčateľnosť závisí aj od množstva a druhu popolovín v uhlí. Optimálne pH 6-7, teplota rmutu 3-50 oC. Zhoršenú flotovateľnosť zapríčiňuje oxidácia povrchu uhlia (vzniká pri bežných atm. podm.), tvoriace sa kyslé skupiny na povrchu znižujú hydrofóbnosť a flotovateľnosť. Na rozpustenie oxidačného povrchu sa používa 1 % roztok kaustickej sódy – flot. potom prebieha v alkalickom prostredí.

Flotácia sulfidických rúd- sú zdrojom neželezných kovov. Sulfidické koncentráty obsahujú okrem hlavných kovov aj ťažké, vzácne a ušľachtilé kovy (Cd, Ag, AU, indium, selén..) K sulfidickým minerálom získavaných z flotácie patria: pyrit, galenit, chalkopyrit, sfalerit, arzenopyrit, s kt. do penového produktu prechádzajú aj iné sprievodné sulfidické minerály. Charakteristickou črtou minerálov tejto skupiny je ich schopnosť flotovať xantogénanmi, kt. sú neflotovateľné minerály sprievodných hornín, kremeň, silikáty, oxidy, fosfáty a karbonáty.

Flotácia medných rúd (obsah Cu 0,35-0,4 %)- ide o chalkopyrit, Bornit, chalkozín. Využívajú sa sulfhydrilové zberače,

pH 6-13. Na potlačenie flotovateľnosti sulfidov medi sa využívajú kyanidy, S2-, OH- ióny. Základnou úlohou úpravy medných a medeno-pyritových rúd je oddeliť sulfidy medi od sulfidov železa (využívajú sa zásady s malými dávkami kyanidu, aby sa nepotlačila flot. sulfidov medi).

Flotácia polymetalických rúd- gylenit, chalkopyrit, a iné Cu minerály, sfalerit, pyrit a sulfidy ďalších kovov, taktiež je tu často prítomne Ag, Au. Charakteristické je pre nich to, že jednotlivé minerály sú navzájom veľmi jemne vtrúsené a prerastané. Vhodnou flotáciou je kolektívna al. kolektívno-selektívna, kt. cieľom je získať kvalitné koncentráty Cu, Pb, Zn a pyritu s maximálnou výťažnosťou príslušného kovu do príslušného koncentrátu. Flotácia prebieha v zásaditom prostredí s pH 8-9, vytvorenom sódou pri použití silného peniča. Používané zberače- xantogénany, dixantogénany, tiokarbamáty. Pred selektívnym rozdelením kolektívneho koncentrátu je potrebná desorpcia zberača a následne domletie na požadovanú zrnitosť. Desorpcia zberača sa uskutočňuje: 1) intenzívnym miešaním koncentrátu bez prevzdušňovania v dosť koncetrovanom roztoku sulfidu sodného (ak je veľa zberača); 2) intenzívne premiešavanie koncentrátu so sulfidom sodným, 3) premišavanie koncentrátu iba s aktívnym uhlím (ak je málo zberača)

Flotácia rúd obsahujúcich arzén, antimón, ortuť – arzenopyrit, antimonit, rumelka – sú monometalické al. polymetalické. Antimonit flotuje xantogénanmi iba po predchádzajúcej aktivácii povrchu zŕn soľami Cu al. Pb v slabokyslom až neutrálnomprostredí. Rumelka – xantogénanmi al. ditiofosfátmi bez aktivácie povrchu. Arzenopyrit – poddobne ako pyrit, ľahko oxiduje a tým stráca flotovateľnosť. Ortuťové koncentráty – 10-30% Hg s výťažnosťou 75-95 %