ФЛОТАЦИЯ
(франц. flottation,
от flot-ter - плавать), процесс разделения мелких твёрдых частиц (гл. обр.
минералов), основанный на различии их в смачивае-мости водой. Гидрофобные
(плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на границе
раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых
водой) частиц. При Ф. пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым
водой частицам и поднимают их к поверхности .
Ф.- один из осн. методов
обогащения полезных ископаемых, применяется также для очистки воды от органич.
веществ и твёрдых взвесей, разделения смесей, ускорения отстаивания в хим.,
нефтепе-рерабат., пищ. и др. отраслях пром-сти. В зависимости от характера
и способа образования межфазных границ (вода - масло - газ), на к-рых происходит
закрепление разделяемых компонентов (см. Поверхностно-активные вещества)
различают неск. видов Ф.
Первой была предложена масляная
Ф., на к-рую в 1860 В. Хайнсу (Великобритания) был выдан патент. При перемешивании
измельчённой руды с маслом и водой сульфидные минералы избирательно смачиваются
маслом и всплывают вместе с ним на поверхность воды, а порода (кварц, полевые
шпаты) осаждается. В России масляная Ф. графита была осуществлена в 1904
в г. Мариуполе (ныне Жданов, УССР).
Способность гидрофобных минеральных
частиц удерживаться на поверхности воды, в то время как гидрофильные тонут
в ней, была использована А. Ни-белиусом (США, 1892) и Маквистеном (Великобритания,
1904) для создания аппаратов плёночной Ф., в процессе к-рой из тонкого
слоя измельчённой руды, находящегося на поверхности потока воды, выпадают
гидрофильные частицы.
Увеличение объёмов и расширение
области применения Ф. связано с пенной Ф., при к-рой обработанные реагентами
частицы выносятся на поверхность воды пузырьками воздуха, образуя пенный
слой, устойчивость к-рого регулируется добавлением пенообразователей. Для
образования пузырьков предлагались различные методы: образование углекислого
газа за счёт хим. реакции (С. Поттер, США, 1902), выделение газа из раствора
при понижении давления (Ф. Элмор, Великобритания, 1906) - вакуумная Ф.,
энергичное перемешивание пульпы, пропускание воздуха сквозь мелкие отверстия.
Для проведения пенной Ф.
производят измельчение руды до крупности 0,5- 1,0 мм в случае природногидрофобных
неметаллич. полезных ископаемых с небольшой плотностью (сера, уголь, тальк)
и до 0,1-0,2 мм для руд металлов. Для создания и усиления разницы в гидрати-рованности
разделяемых минералов и придания пене достаточной устойчивости к пульпе
добавляются флотационные реагенты. Затем пульпа поступает во флотац. машины.
Образование флотационных агрегатов (частиц и пузырьков воздуха) происходит
при столкновении минералов с пузырьками воздуха, вводимого в пульпу, а
также при возникновении на частицах пузырьков газов, выделяющихся из раствора.
На Ф. влияют ионный состав жидкой фазы пульпы, растворённые в ней газы
(особенно кислород), темп-pa, плотность пульпы. На основе изучения минералого-петрогра-фич.
состава обогащаемого полезного ископаемого выбирают схему Ф., реагентyый
режим и степень измельчения, к-рые обеспечивают достаточно полное разделение
минералов. Лучше всего Ф. разделяются зёрна размером 0,1- 0,04 мм. Более
мелкие частицы разделяются хуже, а частицы мельче 5 мк ухудшают Ф. более
крупных частиц. Отрицательное действие частиц микронных размеров уменьшается
специфич. реагентами. Крупные (1-3 мм) частицы при Ф. отрываются от пузырьков
и не флотируются. Поэтому для Ф. крупных частиц (0,5-5 мм) в СССР разработаны
способы пенной сепарации, при к-рых пульпа подаётся на слой пены, удерживающей
только гидрофобизированные частицы. С той же целью созданы флотац. машины
кипящего слоя с восходящими потоками аэрированной жидкости. Это - гораздо
более производительные процессы, чем масляная и плёночная Ф.
Для очистки воды, а также
извлечения компонентов из разбавленных растворов в 50-х гг. был разработан
метод ионной Ф., перспективный для переработки пром. стоков, минерализованных
подземных термальных и шахтных вод, а также мор. воды. При ионной Ф. отдельные
ионы, молекулы, тонкодисперсные осадки и коллоидные частицы взаимодействуют
с флотац. реагентами-собирателями, чаще всего катионного типа, и извлекаются
пузырьками в пену или плёнку на поверхности раствора. Тонкодисперсные пузырьки
для Ф. из растворов получают также при электролитич. разложении воды с
образованием газообразных кислорода и водорода (электрофлотация). При электрофлотации
расход реагентов существенно меньше, а в нек-рых случаях они не требуются.
Широкое использование Ф.
для обогащения полезных ископаемых привело к созданию различных конструкций
флотационных машин с камерами большого размера (до 10-30 м3),
обладающих высокой производительностью. Флотационная машина состоит из
ряда последовательно расположенных камер с приёмными и разгрузочными устройствами
для пульпы. Каждая камера снабжена аэрирующим устройством и пеносъёмником.
В СССР и за рубежом благодаря
Ф. вовлекаются в пром. произ-во месторождения тонковкрапленных руд и обеспечивается
комплексное использование полезных ископаемых. Фабрики выпускают ДО пяти
видов концентратов. В ряде случаев хвосты Ф. не являются отходами, а используются
в качестве стройматериалов, удобрений для с. х-ва и в др. целях. Ф. является
ведущим процессом при обогащении руд цветных металлов. Внедряется использование
оборотной воды, что снижает загрязнение водоёмов.
В развитии теории Ф. сыграли
важную роль работы рус. физикохимиков - И. С. Громека, впервые сформулировавшего
в кон. 19 в. основные положения процесса смачивания, и Л. Г. Гурвича, разработавшего
в нач. 20 в. положения о гидрофобности и гидрофильности. Существенное влияние
на развитие совр. теории Ф. оказали труды А. Годена, А. Таггарта (США),
И. Уорка (Австралия), сов. учёных П. А. Ребин-дера, А. Н. Фрумкина, И.
Н. Плаксина, Б. В. Дерягина и др.
Лит.: Мещеряков Н. Ф., Флотационные
машины, М., 1972; Глембоцкий
В. А., Классен В. И., Флотация,
М., 1973; Справочник по обогащению руд, М., 1974. В. И. Классен, Л. А.
Барский.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я