Способ управления процессом флотации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 19) 01) 3898 51) 4 В 03 Р 1 ОБРЕТЕН ОПИСАН АВЛЕ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(7 ) Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых (72) Ю. Б. Рубинштейн, М. А. Бурштейн и В. М. Узлов(54) СПОСОБ УПР НИЯ ПРОЦЕССОМ ФЛОТАЦИИ(57) Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение точности управления процессом флотации в противоточной пневматической колонной машине с зонами минерализации и очистки за счет учета влияния структуры потоков. Для этого определяют распределение частиц исходного питания процесса по классам крупности, среднюю крупность частиц, содержание тонких частиц, распределение классов крупности по времени пребывания их в процессе, флотируемость частиц средней крупности, выход воды в пенный продукт и степень аэрации. При этом изменяют высоту зоны минерализации обратно пропорционально флотируемости частиц средней крупности и прямо пропорционально распределению частиц классов крупности по времени пребывания их в процессе. Высоту зоны очистки изменяют прямо пропорционально содержанию тонких частиц, выходу воды в пенный продукт и степени аэрации, Определение распределения частиц по классам крупности позволяет найти критическую константу в промышленной флотомашине. 3 табл. 1 ил.1389854 30е о еМФХСви= 5 5 1- (1) ви(г; 1) с 1,сй, (4)о огде Е,(1) - плотность распределения времени пребывания в процессе частицразмером г, определяемая структурой потоков процесса.Пренебрегая влиянием седиментации частиц, можно считать, что время пребывания частиц в процессе (колонной флотомашине) слабо зависит от их размера и равно Е(1),40 Высота рассматриваемого аппарата значительно больше его диаметра и размеровзон гидродинамической неоднородности вблизи точек подачи питания и воздуха в камеру, следовательно форма распределениявремени пребывания не зависит от высотызон минерализации и очистки и определяется степенью аэрации.Таким образом, при постоянном расходе воздуха распределение безразмерноговремени пребывания не меняется:50- Е( - ) =1 с 1 егп,Ч сЧН Н(5) где Ри(г), Рл(г) - интенсивности захватачастиц крупностью г в промышленном и лабораторном аппаратах, соответственно;К, К. - константы скорости флота ции в промышленнойфлотомашине и лабораторном аппарате, в которомпроводится флотометрический анализ, соответственно.Подставив соотношение (1) в кинетическое уравнение первого порядка с распределенной константой скорости, можно получить следующее соотношение: ПричемГ (1 - с(2) Изобретение относится к управлению флотационным процессом в пневматической машине колонного типа и может быть использовано на обогатительных фабриках цветной металлургии, угольной промышленности, промышленности минеральных удобрений, а также при флотационной водо- очистке.Целью изобретения является повышение точности управления процессом флотации в противоточной пневматической колонной машине с зонами минерализации и очистки за счет учета влияния структуры потоков,На чертеже приведена расчетная кривая зависимости извлечения ценного компонента в концентрат от высоты зоны минерализации,Способ заключается в том, что определяют распределение частиц исходного питания процесса по классам крупности, распределение частиц классов крупности по времени пребывания их в процессе, определяют среднюю крупность частиц, содержание тонких частиц, флотируемость частиц средней крупности, выход воды в пенный продукт и степень аэрации, изменяют высоту зоны минерализации обратно пропорционально флотируемости частиц средней крупности и прямо пропорционально распределению частиц классов крупности по времени пребывания их в процессе, изменяют высоту зоны очистки прямо пропорционально содержанию тонких частиц, выходу воды в пенный продукт и степени аэрации.Определение распределения частиц по классам крупности позволяет найти кинетическую константу в промышленной флотомашине по формулеК =К,Р, (г) (1) м НаСРи,г 1ви(г 1)=(1 - ехр( -- -" Кл 1 сРл(г) где 1(Кл;г) - плотность распределения частиц или ценного компонента покрупности и флотоактивности,рассчитанная по данным лабо 5 раторного опыта в периодическом режиме.Величина 1(К.;г) с 1 К. с(г равна весовой доле частиц крупностью от г до г+с 1 и флотоактивностью в лабораторном аппарате отКл до К.+ с 1 Кл от всей массы питания флота ции.Экспериментальные исследования длярасчета функции Рл(г), Ри(г), определяемыхструктурой потоков во флотомашине, показали удовлетворительную адекватность соотношенияР(г) - ср( - + 3),г 11,(3) где К - средний размер пузырьков;1.1(1 - скорости седиментации частиц размером г и подъема пузырьков диаметром 1 с. относительно пульпы соответственно;ср - объемное газосодержание, доли ед.Определение распределения времени пребывания частиц в процессе (колонном аппарате) с высотой зоны минерализации (расстояние от точки ввода питания до аэратора) Н позволяет оценить выход и извлечение по формуле где Ч - скорость потока пульпы; Я - объемный поток пульпы; Р - величина сечения колонны.Из соотношений (1) - (5) следует уравнение для определения необходимой высоты зоны минерализации%Ввиду трудоемкости экспериментального определения двумерного распределения 1(К,; г) и сложности управления на основе формулы (7) целесообразно использовать эту формулу в упрощенном видеоо на,кс Р(гв(Н) = 5 5 (1 - ехр( -- - К 1) хРд (г)(8)гщкгде г=г 1(г) дг - средний размер частицв питании операции.Итак, высота зоны минерализации М, обеспечивающая заданное извлечение частиц в, обратно пропорциональна флотируемости частиц средней крупности К. и прямо пропорциональна интенсивности перемешивания в аппарате, которую можно оценить на основе распределения частиц классов крупности по времени пребывания их в процессе.Наряду с зоной минерализации и пенным слоем противоточная колонная флотомашина содержит также зону очистки, расположенную между точкой ввода пульпы и пеной. В этой зоне осуществляется повышение качества концентрата вследствие отрыва случайно захваченных восходящим потоком мелких зерен, определяющих неселективный механический вынос. В аппаратах пневматического типа, где отсутствуют механические перемешивающие устройства, вынос шламовых частиц связан только с движением некоторого объема присоединенной пульпы вместе с всплывающим пузырьком. Следовательно, увеличение высоты зоны очистки с целью снижения влияния механического выноса должно проводиться при увеличении степени аэрации пульпы либо при повышении содержания в питании тонких классов.Доля безынерционных частиц, захватываемых локальйыми восходящими потоками, близка к выходу воды в пену. Случайно попавшие в зону очистки частицы вымываются водой, подаваемой в подпенный слой.Кинетику этого процесса можно описать экспоненциальным закономут -- аж уьехр ( - Кь Но) /100, (9)где у - выход материала в пенный продукт за счет механического выноса; а, - содержание шламов в питании операции;уь - выход воды в пенный продукт;Н - высота зоны очистки;Кь - константа, определяемая экспериментально, пропорциональная аэрации пульпы и обратно пропорциональная расходу воды в подленнь(йслой,Так как интенсивность механическоговыноса не зависит от поверхностныхсвойств частиц, то вепичина выхода и извлечения за счет механического выноса равнымежду собой.Для небольших изменений высоты зоны15 очистки экспоненцильную функцию в соотношении (9) можно заменить гиперболическойзависимостью. Следовательно, для того, чтобы загрязнение концентрата за счет механического выноса не превышало допустимогозначения, необходимо регулировать высотузоны очистки Н, прямо пропорционально содержанию тонких частиц а, выходу воды вленный продукт уь и степени аэрацииПример. Объемный поток пульпы составляет Я= 10 м/ч, диаметр колонны равен25 д= 0,7 м, объемное газосодержание р == 15 ОГПлотность распределения безразмерноговремени пребывания, полученная в результате опытов с трассером, приведена в таб.п. 1;распределение частиц исходного питания по30 классам крупности в - табл. 2; гистограмма распределения частиц по флотоактивности - в табл. 3.Степень аэрации в зоне минерализациилабораторной механической флотомашинысоставляет около 20 Я. Средний размер пу 35 зырька воздуха в лабораторной машинеравен 0,7 мм, а в колонном аппарате1,5 мм.Обработка данных распределения частиц исходного питания по классам круп 40 ности (табл. 2) показывает, что среднийразмер частиц равен г= 46 мкм.При указанных условиях расчет по формуле (3) дает Р (г)/Р. (г)= 0,43. Скоростьдвижения пульпы в аппарате определяетсяпо формуле (6)1 О 4- 72 ( ) - 0,6 м/мин,Уравнение (8) в дискретной форме дляпримера записано в следующей форме (достаточную точность определения величины50 Н дают три первых слагаемых дискретнойзаписи интеграла по времени):1389854 Таблица 3 К, мин0-0,5 0,5-1 1 - 1,5 й (К) 0,75 0,15 0,10 й, (К)- ехр( - 0,431,25 1,5) ) 0,3.Для определения высоты зоны минерализации последнее уравнение решено при 10 помощи метода половинного деления. Значения Е( - ) при этом определяются интерОlНполяцией экспериментальных данных табл. 1.Из приведенной на чертеке расчетной зависимости е/Н следует, что для достикения извлечения е=65 о необходима высота зоны минерализации Н= 4,5 м, что совпадает с результатами численного решения.Высота зоны очистки определяется из условия (9) При имевшихся расходах воз духа через диспергатор и воды в подпенный слой экспериментально определено, что Кь= 2,6 м . Следовательно,0,20 0,50 0,30 Формула изобретения 08 о- овн+ (1 - ехр ( - 0,43 0,75 1,5) ) 0,5+ (1 -ВНИИПИ Заказ 1601/8Производственно-полиграфичес Предлагаемый способ позволяет повыситьизвлечение ценного компонента в концентратв колонной пневматической машине. Способ управления процессом флотации, основанный на изменении времени флотации в зависимости от распределения частиц и ценного компонента по флотируемости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления процессом флотации в противоточной пневматической колон ной машине с зонами минерализации и очистки за счет учета влияния структуры потоков, определяют распределение частиц исходного питания по классам крупности, среднюю крупность частиц, содержание тонких частиц, распределение частиц классов крупности по времени пребывания их в процессе, флотируемость частиц средней крупно - сти, выход воды в пенный продукт, степень аэрации, при этом изменяют высоту зоны минерализации обратно пропорционально флотируемости частиц средней крупности и прямо пропорционально распределению частиц классов крупности по времени пребывания их в процессе, а высоту зоны очистки изменяют прямо пропорционально содержанию тонких частиц, выходу воды в пенный продукт и степени аэрации.