Результаты теоретических и практических исследований флотации наноразмерных кремнийсодержащих структур

Изложены теоретические расчеты и результаты лабораторных экспериментов, свидетельствующие о том, что практически весь кварцит, уносимый в виде тонкой пылевой фазы в систему газоудаления и газоочистки, представлен сфероидизированными микро-и наночастицами SiO2. Это переводит пыль газоочистки из класса «отход» в класс «продукт» при условии удаления примеси углерода, которая неизменно сопутствует также в виде тонкодисперсной пыли. В результате изучения свойств пыли производства кремния выявлено, что на 85 % она представлена сфероидизированными частицами SiO2, а образующиеся объемы делают пыль перспективным источником для производства продукции. Оптимальным процессом для попутного извлечения углеродных нанотрубок является флотация. Флотацию частиц наноразмерных и микроразмерных частиц следует осуществлять в ламинарном потоке пульпы с наименьшим количеством элементарных циклов флотации. В толстом слое обводненной пены микросферы, наносферы и наношарики кремнезема смываются в камерный продукт по межпузырьковым каналам. Флотационные пузырьки воздуха должны быть нано-и микрокрупности. Исходные пузырьки, выходящие из аэратора, должны быть близки к монодисперсному распределению. Используемые реагенты должны быть более растворимые в воде, чем традиционные. В качестве аэратора следует использовать пневмогидравлический аэратор. Для активации гидрофилизированных частиц ценного компонента нужно применять напорную флотацию. Для снижения энергозатрат и времени флотации необходимо наименьшее количество элементарных циклов флотации (ЭЦФ). Перед флотацией и после нее следует разбивать конгломераты частиц ценного компонента с другими частицами, а также производить необходимую очистку от примесей и песковой части шлама. В результате исследований выявлено, что в качестве попутного продукта наряду с металлургическим кремнием образуется большое количество пыли, содержащей до 85 % сфероидизированных микро-и наночастиц диоксида кремния и до 10 % углерода с содержанием нанотрубок и других наночастиц. Обогащение продукта возможно до 99,5 %. Дальнейшее обогащение требует дополнительных исследований.