Ход процесса флотации. Типы флотаторов

Флотация представляет собой способ обогащения, при котором в так называемом флотаторе пузырьки газа соединяются со взвесью в единый флотокомплекс. После формирования, подобные комплексы выплывают на поверхность сточных вод и удаляют из них пенный слой осадка.

Схема напорный флотатор

Процесс широко применяется в целлюлозно-бумажной, пищевой и химпромышленности. С его помощью удается очищать различные жидкости от нерастворенных в них загрязняющих веществ.

Методы разделяют по алгоритму получения пузырьков газа в жидкости:

  • Пневматическая флотация предполагает их образование при прохождении сжатого воздуха сквозь керамические мембраны, фильтрующие элементы и другие пористые материалы;
  • Напорная или вакуумная – осуществляются пузыриками, которые при определенных условиях выделяются из растворов газов;
  • При механической – очистка жидкости осуществляется газированием при эмульгировании специальными размешивающими устройствами;
  • Электрофлотацию выполняют пузыри электролитических газов, формирующихся при электролизе воды.

Частицы, получаемые в оборудовании, бывают в виде твердых соединений или капель. Для увеличения пропорций растворенных в слое пены поверхностно-активных составов применяется пенное фракционирование. После его использования на поверхности вместе с шариками воздуха собираются молекулы поверхностно-активных субстанций.

Одной из задач по очищению стоков является выведение загрязнений в пену. Добавляя флокулянты и коагулянты, удается добиваться их укрупнения, а также способствовать их слипанию. В результате, образовываются хлопья гидроксидов металлов – с их помощью эффект очищения и его интенсивность значительно повышаются. При отделении ионов тяжелых металлов их заранее переводят в фазу гидроксидов изменением pH сточных вод. Получившийся отстой подвергается флотации.

Части сталкиваются, соединяются и укрепляются на пузыриках. Затем вместе с ними они поднимаются в пену, впоследствии удаляющуюся в пеносборник. Таким образом осуществляется процесс извлечения большой доли взвеси.

Схема пневматический флотатор

Процедура в напорных флотаторах происходит несколько иначе: в них газы выделяются из влаги, находящейся на гидрофобных крупицах. В этом случае они формируются в крошечные пузырики – с их помощью вещества прилипают к крупным пузырям и выносятся наверх.

Если газы выделяются на мельчайших крупинках, то сами они формируют единый комплекс с шариками воздуха, благодаря положительной плавучести которых части самостоятельно выносятся в вегжу. Такой процесс демонстрирует наибольшую интенсивность флотации, так как исключает моменты столкновения частиц и последующего их закрепления с воздухом.

Вероятность флотации коррелируется с собственными параметрами частицы:

  • массой;
  • габаритами;
  • формой;
  • состоянием поверхности;
  • составом.

В один класс флотируемости относятся те, кто демонстрирует эквивалентную вероятность флотации. Все главные вехи флотационного процесса отражаются в вероятности одноклассных частиц в единицу времени К.

Если частица находится от пузырька дальше, чем ее диаметр, то на нее воздействуют гидродинамические силы. Если же ближе – поверхностные. Именно различия в масштабах действия сил дает возможность разделять между собой два этапа – столкновения и закрепления.

В момент фиксации частицы на пузыре она завершает последний из указанных шагов. А этап удержания заканчивается выходом устойчивого комплекса частица-пузырек в пенистый покров. Однако некоторое количество частиц сохраняет возможность возвращения в пульпу при ударе о пену и во время ее снятия. После того, как они попадают в пенный продукт, завершается шаг удержания.

К преимуществам пневмофлотаторов, предназначенных для подачи газа сквозь ячеистые пласты, относят пониженные энергозатраты и конструктивную несложность флотирующей камеры.

Используя метод напорной флотации (вакуум), можно очищать сточные потоки, где содержание веществ достигает четыре-пять килограмм на кубический метр. Чтобы повысить эффект от очистительных работ, добавляются коагулянты. Для насыщения воздухом эмульсии или суспензии, в нагнетательных трубах и напорных баках с помощью насоса повышают давление. Это приводит к уменьшению растворимости газа во флотаторе, который работает при атмосферном давлении. Затем по всему объему устройства происходит процесс выделения мелкодисперсных пузырьков. Они фиксируются на частицах и запускают процесс.