Pytania pomocnicze - GIW.05

Na ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu skierowana ku górze. Siła ta jest równa ciężarowi cieczy wypartej przez ciało.

Ponieważ o zachowaniu ziarna w cieczy decyduje relacja między jego gęstością a gęstością cieczy. Ziarna cięższe opadają, a lżejsze unoszą się.

Takie ziarno opada na dno, ponieważ jego ciężar jest większy od działającej na nie siły wyporu.

Ziarno unosi się lub wypływa, ponieważ siła wyporu jest wystarczająco duża, aby przeciwdziałać jego ciężarowi.

Najważniejsza jest gęstość cieczy ciężkiej. Dobiera się ją tak, aby oddzielić składniki kopaliny o różnych gęstościach.

Prawo Archimedesa dotyczy siły wyporu działającej na ciało zanurzone w cieczy. Prawo Pascala dotyczy rozchodzenia się ciśnienia w cieczy lub gazie, więc nie opisuje bezpośrednio rozdziału w cieczach ciężkich.

We flotacji występuje mieszanie i napowietrzanie, ale o rozdziale ziaren decydują także właściwości powierzchniowe zmieniane przez odczynniki. Dlatego nie jest to tylko proces mechaniczny.

Pęcherzyki powietrza przyczepiają się do ziaren hydrofobowych i wynoszą je na powierzchnię zawiesiny. W ten sposób powstaje piana flotacyjna zawierająca składnik wzbogacany.

Hydrofobowość oznacza słabą zwilżalność wodą. Ziarna hydrofobowe łatwiej przyczepiają się do pęcherzyków powietrza i mogą zostać wyniesione do piany.

Flotacja wykorzystuje różnice we właściwościach powierzchniowych ziaren, a wzbogacanie grawitacyjne różnice gęstości składników. Są to więc procesy o różnych zasadach rozdziału.

Odczynniki flotacyjne regulują właściwości powierzchni ziaren, trwałość piany oraz selektywność procesu. Dzięki nim wybrane minerały mogą łatwiej przechodzić do piany.

Najczęściej otrzymuje się koncentrat, czyli produkt wzbogacony w składnik użyteczny, oraz odpady lub produkt ubogi. W praktyce mogą występować także produkty pośrednie.

Oznacza całkowite zwilżenie powierzchni przez ciecz. Taka powierzchnia jest idealnie hydrofilna.

Im większy kąt zwilżalności, tym słabiej ciecz zwilża powierzchnię. Duże wartości kąta świadczą o hydrofobowości.

Powierzchnia hydrofilna łatwo zwilża się wodą, a kropla rozpływa się po niej. Powierzchnia hydrofobowa odpycha wodę, więc kropla pozostaje bardziej kulista.

We flotacji wykorzystuje się różnice zwilżalności ziaren mineralnych. Ziarna hydrofobowe łatwiej przyczepiają się do pęcherzyków powietrza i przechodzą do piany.

Powierzchnia hydrofobowa ma zwykle kąt zwilżalności większy niż 90 stopni. Im bliżej 180 stopni, tym silniejsza hydrofobowość.

Kropla rozpływa się po powierzchni, tworząc kąt zwilżalności równy 0 stopni. Oznacza to pełne zwilżenie materiału.

Cząstki hydrofobowe słabo zwilżają się wodą i łatwo przyczepiają się do pęcherzyków powietrza. Dzięki temu są wynoszone na powierzchnię i trafiają do piany.

Powierzchnia hydrofobowa odpycha wodę lub słabo się nią zwilża. Powierzchnia hydrofilna dobrze zwilża się wodą i zwykle pozostaje w zawiesinie.

Wygarniak usuwa z powierzchni flotownika pianę zawierającą wyflotowane cząstki stałe. Przekazuje ją do rynien lub koryt odbiorczych jako produkt flotacji.

Pęcherzyki powietrza stanowią nośnik dla cząstek hydrofobowych. Po przyczepieniu się cząstek do pęcherzyków układ ma mniejszą gęstość i wypływa na powierzchnię.

Odczynniki flotacyjne zmieniają właściwości powierzchniowe minerałów, np. zwiększają hydrofobowość wybranych cząstek. Dzięki temu możliwe jest selektywne oddzielenie minerałów użytecznych od skały płonnej.

Cząstki hydrofilne dobrze zwilżają się wodą, dlatego nie przyczepiają się skutecznie do pęcherzyków powietrza. Zazwyczaj pozostają w zawiesinie i przechodzą do odpadów.

Większy kąt zwilżalności oznacza większą hydrofobowość powierzchni. Im bardziej hydrofobowa cząstka, tym łatwiej może zostać wyniesiona w pianie flotacyjnej.

Drobne ziarna łatwiej przyczepiają się do pęcherzyków powietrza i mogą być wynoszone do piany. Ziarna zbyt grube są cięższe i flotują mniej skutecznie.

Górna granica rozmiaru ziaren wynosi 1,0 mm. Większe ziarna nie powinny być kierowane do flotacji.

Flotacja opiera się na różnicy zwilżalności powierzchni ziaren. Ziarna hydrofobowe łatwiej przyczepiają się do pęcherzyków powietrza.

Ziarna węgla przyczepiają się do pęcherzyków powietrza i wypływają na powierzchnię w postaci piany flotacyjnej. Piana ta stanowi koncentrat.

Są trudniejsze do uniesienia przez pęcherzyki powietrza i mogą obniżać skuteczność procesu. Dla grubszych klas ziarnowych stosuje się inne metody wzbogacania.

To mieszanina wody oraz drobnych ziaren węgla i skały płonnej. Taka zawiesina stanowi nadawę do flotownika.

Sedymenacja polega na opadaniu cząstek stałych w cieczy pod wpływem siły ciężkości. Dzięki temu ciecz oddziela się od fazy stałej.

Najwyżej znajduje się warstwa cieczy sklarowanej, czyli wody sklarowanej. Jest ona najuboższa w cząstki stałe.

Woda sklarowana zawiera bardzo mało cząstek stałych lub jest ich praktycznie pozbawiona. Zawiesina zawiera cząstki stałe rozproszone w cieczy.

Osad tworzy się na dnie osadnika. Składa się z cząstek stałych, które opadły z zawiesiny.

Jest to obszar, w którym stężenie cząstek stałych jest większe niż w zwykłej zawiesinie. Znajduje się zwykle poniżej strefy zawiesiny, a powyżej osadu.

Sedymenacja umożliwia klarowanie wody, zagęszczanie zawiesin i oddzielanie drobnych cząstek stałych od cieczy. Jest ważna m.in. w gospodarce wodno-mułowej zakładu przeróbczego.

Opadanie przyspieszają większy rozmiar ziaren, większa gęstość cząstek oraz mniejsza lepkość cieczy. Pomocne mogą być także flokulanty, które łączą drobne cząstki w większe agregaty.

Są bardzo małe, mają dużą powierzchnię właściwą i często ładunek powierzchniowy. To stabilizuje zawiesinę i utrudnia samoczynną sedymentację.

Koagulant destabilizuje cząstki koloidalne, najczęściej przez zmniejszenie lub neutralizację ich ładunku powierzchniowego. Dzięki temu cząstki mogą się łączyć i szybciej opadać.

Koagulant destabilizuje drobne cząstki koloidalne, a flokulant ułatwia łączenie ich w większe kłaczki. Oba środki mogą współdziałać w zagęszczaniu i klarowaniu zawiesin.

W osadnikach, zagęszczaczach i układach oczyszczania wody obiegowej. Celem jest oddzielenie części stałych od cieczy i uzyskanie klarowniejszej wody.

Polarność dotyczy rozmieszczenia ładunków w cząsteczce, a nie typowego problemu wolnej sedymentacji w zawiesinach mineralnych. Koagulanty stosuje się przede wszystkim wobec cząstek koloidalnych.

Powoduje mętność wody i utrudnia jej ponowne wykorzystanie w procesie technologicznym. Dlatego stosuje się koagulację, flokulację i sedymentację.

Zagęszczacz promieniowy ma zwykle dużą, okrągłą wannę lub zbiornik oraz mechanizm zgarniający osad do środka. Charakterystyczny jest promieniowy ruch zgarniaczy i centralne odprowadzanie zagęszczonego produktu.

Służy do zagęszczania zawiesin, czyli oddzielania części wody od drobnych cząstek stałych. W efekcie otrzymuje się klarowniejszą ciecz przelewową i zagęszczony osad.

Osadnik ziemny jest zwykle prostym zbiornikiem lub stawem wykonanym w gruncie, bez rozbudowanego mechanizmu zgarniającego. Zagęszczacz promieniowy jest urządzeniem technologicznym z mechanicznym zgarniaczem osadu.

Zagęszczacz lamelowy wykorzystuje pakiety ukośnych płyt, które zwiększają powierzchnię sedymentacji. Zagęszczacz promieniowy ma dużą okrągłą komorę i mechaniczne zgarniacze pracujące promieniowo.

Powstaje przelew, czyli ciecz o mniejszej zawartości części stałych, oraz zagęszczony osad odprowadzany z dolnej części urządzenia. Osad może być dalej odwadniany, np. na filtrach lub prasach.

Flokulant przyspiesza łączenie drobnych cząstek w większe agregaty, które szybciej opadają. Dzięki temu poprawia się skuteczność sedymentacji i klarowność przelewu.

Flokulanty powodują łączenie drobnych cząstek w większe aglomeraty, które szybciej opadają na dno. Dzięki temu poprawia się klarowność wody przelewowej.

Koagulanty neutralizują ładunki elektryczne cząstek koloidalnych, zmniejszając ich wzajemne odpychanie. Ułatwia to późniejsze tworzenie większych skupisk cząstek.

Koagulant przygotowuje drobne cząstki do łączenia, a flokulant wiąże je w większe kłaczki. Razem przyspieszają sedymentację i poprawiają czystość wody przelewowej.

Woda przelewowa to ciecz odpływająca górną częścią zagęszczacza po oddzieleniu części stałych. Powinna być możliwie klarowna, aby mogła wrócić do obiegu technologicznego.

Cząstki koloidalne są bardzo drobne i długo utrzymują się w zawieszeniu. Bez koagulantów i flokulantów trudno je skutecznie usunąć przez samo opadanie.

Zagęszczanie koncentruje się na zwiększeniu zawartości części stałych w osadzie dolnym. Klarowanie skupia się na uzyskaniu czystej cieczy, czyli np. czystej wody przelewowej.

Aktywatory i regulatory są typowe głównie dla procesów flotacji, gdzie wpływają na właściwości powierzchni minerałów. Nie służą bezpośrednio do klarowania wody w zagęszczaczu.

Ponieważ to ilość cząstek stałych decyduje o zapotrzebowaniu na flokulant. Woda w zawiesinie może występować w zmiennej ilości i nie powinna być podstawą dawkowania.

Masa sucha obejmuje wyłącznie materiał stały po usunięciu wody. Masa mokra zawiera zarówno części stałe, jak i wodę znajdującą się w materiale.

Flokulant powoduje łączenie drobnych cząstek w większe skupiska, które szybciej opadają. Dzięki temu klarowanie i zagęszczanie przebiegają sprawniej.

Najczęściej stosuje się je w osadnikach, zagęszczaczach i układach oczyszczania wody obiegowej. Pomagają w oddzieleniu części stałych od cieczy.

Cząstki mogą opadać zbyt wolno, a ciecz nadosadowa pozostaje mętna. Proces klarowania jest wtedy mało skuteczny.

Nadmierna ilość flokulantu zwiększa koszty i może pogorszyć właściwości osadu lub przebieg sedymentacji. Dawkę należy dobrać optymalnie.

Najczęściej jako ilość środka chemicznego na jednostkę suchej masy części stałych, np. g/t suchej masy. Taki zapis pozwala porównywać dawki niezależnie od rozcieńczenia zawiesiny.