Устройство для автоматического регулирования процесса пенной сепарации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 09) (И) ЗСЮ В 03 0 1/00ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТЭЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУФ(71) Якутский научно-исследовательскийи проектный институт алмазодобывающей промьппленностн "ЯкутНИпроалмаз 1(56) . Олейников В.А. Автоматическоеуправление технологическими процессами в обогатительной промышленности.Л., "Недра", 1966, с, 53-56.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3318572/03,кл. В 03 Р 1/00, 1984 (прототип).(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕННОЙСЕПАРАЦИИ, содержащее измеритель поверхностного натяжения пульпы, выполненный в виде точечного источника света, диссектора и регистратора поверхностного натяжения пульпы, регулятор расхода реагента, связанный через иаполнительный механизм с питателем реагента, подаваемого в трубопро-. вод оборотной воды, капепьный дозатор с вертикальной трубкой, причем по одну сторону свободного конца вертикальной трубки установлен точечный источник света, а по другую - свето- воспринимающая поверхность диссектора, о т л и ч аю щ е е с я тем,что,с с целью повыщения качества регулирования за счет повьппения точности измерения, оно снабжено определителем изменения поверхностного натяжения пульпы, вход которого связан с регистратором измерителя поверхностного натяжения пульпы, а выход - с регулятором расхода реагента.2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что вертикальная трубка с капельным дозатором установлена на микролифте.Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, касаетсяоперативного управления процессомпенной сепарации (флотации) и можетбыть использовано, например, при обо-.гащении алмазосодержащего сырья методом пенной сепарации,Известно устройство автоматического регулирования процесса обога 1 Ощения , содержащее измеритель техно"логических параметров, соединенныйс входом регулятора, связанного черезисполнительный механизм с питателемреагентов С 1 Д.о5Недостатком известного устройства является отсутствие элементов,обеспечивающих прямое измерение технологических параметров, тесно свя -занных с флотационными условиями вванне машины пенной сепарации и их оптимизацию,Известно устройство для автоматического регулирования процесса пенной сепарации, содержащее иэмернтель поверхностного натяжения пульпы, выполненный в виде точечного источника света, диссептора и регистратора поверхностного натяжения пульпы, регулятор расхода реагента, свяг занный через исполнительный меха"низм с питателем реагента,подаваемого в трубопровод оборотной воды, капельный дозатор с вертикальной трубкой, причем по одну сторону свободного конца вертикальной трубки установлен точечный источник света, а подругую - световоспринимающая поверхность диссептора 2 3К недостаткам данного устройстваотносится отсутствие узлов и связей40для измерения и использования при управлении процессом пенной сепарацииизменения во времени поверхностногонатяжения непосредственно после скачкообразного изменения величины поверх 45ности раздела, что препятствует извлечению крупных частиц, хотя техноло"гические параметры флотации при использовании известного устройствавыше, чем у известных устройств.Цель изобретения - повышение качества регулирования путем повышенияточности измерения,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для автоматического управления процессом пенной сепарации, содержащее измеритель поверхностного натяжения пульпы, выполненный в виде точечного источника света,диссептора и регистратора поверх-,ностного натяжения пульпы, регуляторрасхода реагента, связанный черезисполнительный механизм с питателемреагента, шодаваемого в трубопроводоборотной воды, капельный. дозатор свертикальной трубкой, причем по одну сторону свободного конца вертикальной трубки установлен точечныйисточник света, а по другую - световоспринимающая поверхность диссентора, снабжено определителем изменения поверхностного натяжения пульпы, выход которого связан с регистратором измерителя поверхностного натяжения пульпы, а выход - с регулятором расхода реагента, а такжетем, что вертикальная трубка с капельным дозатором установлена на микролифте.На фиг.1 изображена схема устройства автоматического управления процессом пенной сепарации; на фиг,2 -измеритель поверхностного натяжения,вид сверху и в разрезе; на фиг.З -блок-схема определителя поверхностного натяжения пульпы; на фиг,4 - зависимость показаний регистратора сигнала от изменения высоты Н пузырька Л,Прочность закрепления частицы напузырьке воздуха при флотации ипенной сепарации зависит при прочихусловиях от изменения поверхностного натяжения на его поверхности,В равновесном состоянии силапрклипания и сила отрыва частицы,закрепившейся на поверхности пузырька воздуха, одинаковы, так как определяются одним и тем же значениемповерхностного натяжения 6 награнице жидкость-гаэ,При действии на частицу отрывающих усилий (за счет сил инерциипри движении флотокомплекса и в местах завихрений в турбулентном потоке аэрированной пульпы и пены) впериод, предшествующий отрыву частицы от пузырьков воздуха, происходит растяжение поверхности пузырька на узких кольцевых участках,прилегающих к границе трехфазногопериметра контакта частица-пузы"рек. В результате этого локальногорастяжения и увеличения площадипузырька нарушается равновесие молекул поверхностно-активного вещества (ПАВ) на границе жндкость-газ1090445 и утончаются конденсированные пленки у трехфазного периметра контакта, В итоге значение поверхностногонатяжения на узких кольцевых участках поверхности пузырька у трехфазного периметра контакта скачкообразновозрастает (эффект А, Покельс).Пропорционально возрастает и сила прилипания (при неизменной силе отрыва, зависящей от поверхностного натя Ожения на всей поверхности пузырька,которое при локальном растяженииповерхности не изменяется).Таким образом, происходит много.кратное упрочнение контакта в момент действия открывающих усилийна частицу, прилипшую к пузырьку.Это упрочнение действует до техпор, пока не восстановится нарушенное равновесие концентрации реагентов на поверхности гузырька.В исходном положении концентрация реагентов на поверхности пузырька, в частности вблизи частицы, велика, что приводит к низкому значению25 поверхностного натяжения (чем больше концентрация реагента на поверхности, тем ниже значение Б ). При вытягивании пузырька молекулы реагента, находившиеся на поверхности пузырька, распределяются на большей площади, их концентрация падает, а значение 5 увеличивается, что повышает прочность контакта пузырька с частицей. Однако из раствора к по- З 5 верхности пузырька под действием перепада концентраций начинают диффундировать молекулы реагента и приво-дят величину 1 через некоторое время к исходному значению. Если к 40этому времени действие растягивающих усилий продолжается, то части- ф ца может отделиться от пузырька и не всплыть, Если же завихрение жидкости и связанное с ним увеличение растя гивающего усилия исчезнет раньше, чем дополнительное количество реагента диффундирует к поверхности пузырька, то частица удерживается на пузырьке и всплывает. 50Выход измерителя 9 поверхностного натяжения т.е. выход регистратора 10 сигнала, соединен с входомопределителя 1 изменения поверх, ностного натяжения.Усилитель 11, вибропреобразователь12 и мост 13 соединены последовательно. Выход усилителя 11 подсоединенк регистратору сигнала 10. Время восстановления адсорбциоиного равновесия реагентов на поверхности пузырька зависит от концентрации реагентов в пульпе и от состава реагентов.Чем меньше концентрация реагентов в пульпе и больше разница в значениях поверхностного .натяжений, измеренного в динамических условиях, теммедленнее восстанавливается адсорбционное равновесие и тем сильнее и длительнее упрочняется контактчастицы с пузырьком. Соответственноэтому, эффективнее идет флотация,особенно крупных частиц,Устройство для автоматического регулирования процесса пенной сепарации (фиг.1) содержит определитель 1,изменения поверхностного натяжения,блок 2 сравнения сигналов, задатчик3 величины изменения поверхностногонатяжения, регулятор 4 расхода реагента, исполнительный механизм 5,питатель 6 реагента в трубопроводе7 реагента, трубопровод 8 оборотнойводы, измеритель 9 поверхностного натяжения.В состав измерителя 9 поверхностного натяжения входят регистратор10 сигнала, усилитель 11, вибропреобраэователь 12, мост 13 и измеритель,высоты пузырька, диссептор, содержащий корпус 14, верхний 15 и нижний 16светочувствительные элементы, окуляр17 с зеркалом 18, объектив 19, точечный источник света 20 с конденсором 21, капельный дозатор 22 с вертикальной трубкой 23, окруженной совсех сторон камерой 24, микролифт25, байпас 26, побудитель расхода27 дополнительный источник света28 с конденсатором 29, фотоаппарат30, резистор 31,Выход определителя 1 измененияповерхностного натяжения соединен содним входом блока 2 сравнения сигналов, к второму входу которого под-соединен задатчик 3 величины изменения поверхностного натяжения.Выход блока 2 сравнения сигналовсоединен с регулятором 4 расходареагента, выход которого через исполнительный механизм 5 связан с питателем 6 реагента в трубопроводе 7реагента, соединенном с трубопроводом8 оборотной воды, 1090445О Определитель 1 изменения поверхностного натяжения построен на базе настольной вычислительной машин ки (фиг.3).Он содержит разрешающую схему 32, вход которой соединен с регистратором 10 сигнала,и с тактовым генератором 33, а выход - с преобразователем 40 аналог-цифра 34, который соединен через входную схему 35 с настольной вычислительной машинкой 36, выход которой соединен с блоком 2 сравнения сигналов, Вход и второй выход схемы 45 35 соединены также со схемой 37 опроса. В качестве элементной базы схем 32, 35 и 37 выбраны микросхемы серии К 155 и К 131, схема 35 кроме того со 50 держит катушки индуктивности, соединенные с герконами, заменяющими клавиши настольной машинки 36,Машинка 36 выполнена на интегральной схеме.Регистратор 10 сигнала представляет собойобычный самопишущий прибор,в котором встроено лекало, воспК входу моста 13 дифференциальновключены через резистор 31 верхний15 и нижний 16 светочувствительныеэлементы, закрепленные в конце корпуса 14. 5В корпусе 14 установлен источниксвета 20, за которым расположены конденсатор 21 и камера 24, окружающаясо всех сторон вертикальную трубку23, соединенную с дозатором 22,Объектив 20 установлен за камерой 24, которая закреплена на микролифте 25 с возможностью вертикального перемещения и с помощью байпаса 26 через поб 3 дитель 27 расходасоединена с магистралью 8 жидкойфазы пульпы.Для наблюдения за границей междуосвещенной и неосвещенной зоной вверхней части корпуса 14 установлен окуляр 17 с зеркалом 18.Для фотографирования пузырькаА имеется дополнительный источниксвета 28 с конденсатором 29 и фотоаппарат 30, установленные на оси,перпендикулярной к основной оси корпуса 14, по разные стороны камеры24 (фиг.2 сечения А-А,Б-Б),Теневое изображение пузырька Ана светочувствительном элементе 16, 30показано на фиг.2, 1 изводящее нелинейную зависимостьвеличины поверхностного натяженияот высоты Н пузырька (фиг.4),Устройство работает следующим обьразом.Из трубопровода 8 оборотной водычасть жидкой фазы подают через байпас 26 с помощью побудителя 27 в камеру 24 и по в 1"орой ветви байпаса 26возвращают ее в основной поток. Дозатором 22 через вертикальную трубку 23выдувают пузырек на ее калиброванномсрезе до первого заданного объемаи выдерживают в течение первого заданного интервала времени, По истече-,нии этого заданного интервала времени дозатором 22 подают вторую порцию воздуха, скачкообразно раздуваяпузырек А до второго заданного объема в течение второго заданного интервала времени и выдерживаютв течениетретьего заданного интервала времени по истечении которого включаютсяв работу светочувствительные элементы 15 и 6. Свет от источника 20 проходит через конденсатор 21, в которомлучи становятся параллельными, затемпопадают на пузырек А, от которого тянется тень (фиг.1, заштриховано).Свет проходит через объектив 19благодаря чему удается получить увеличение в несколько раз и на светочувствительном элементе 16 возникает теневое изображение пузырька А(фиг.2,С-С).При перемещении тенивверх и вниз в схеме моста 13 светочувствительный элемент 15 вызываетразбаланс, а светочувствительный элемент 16 служит для компенсации изменений .питающего напряжения, общего светового потока и других помех,Разностное напряжение с моста 13подают на вибропреобразователь 12,где напряжение постоянного тока превращают в напряжение .переменного тока, затем сигнал подают на усилитель11, откуда он поступает в регистра"тор сигнала 10. За счет специальноголекала показания регистратора сигнала 10 линеаризуют, и его равномернуюшкалу градуируют. Зависимость показаний регистратора 1 О сигнала от высоты Н пузырька А приведена на фиг.4. Из регистратора 10 сигнала сигнал поступает в определитель 1 изменения поверхностного натяжения, где по нелинейной зависимости Й от высоты Н пузырька определяют текущее7 0904 значение б, это значение запоминают.Тактовый генератор 33 от момента начала цикла измерения вводит в схему 32 стандартный сигнал по истечении третьего и четвертого заданного интервала времени. Разрешающая схема 32 в эти моменты кратковременно пропускает сигналы, соответствующие значениям 61 и 6, преобразователь 10 34, который вводит эти значения в цифровом виде в машинку 36. В момент ввода Й , в машинку 36 включается схема 37 опроса, обеспечивающая весь ход расчета и выдачи в блок 2 15 сравнения сигналов значения йб: в момент прихода значения 6 сигнал1поступает на геркон схемы 35, соответствующий клавише "Занесение в первый счетчик памяти" машинки 36, 20 в момент прихода значения б 2 схема 37 включает геркон схемы 35, соответствующий клавише "Занесение во второй счетчик памяти" машинки 36.После выдержки времени, достаточной для 25 занесения в память машинки 36 второй цифры включают геркон схемы 35, соответствующий клавише "минус" машинки 36. в результате чего на цифровом табло машинки 36 высвечива- З 0 ется значение разности, т.е. М. Это же значение дЬ поступает в блок 2 сравнения сигналов, где сравнивается с сигналом из цифрового задатчика 3 величины изменения по 35 верхностного натяжения. Разность фак.тического и заданного значения Д 6 со знаком плюс или минус поступает в регулятор 4, который осуществляет один шаг регулирования, изме няя в соответствующую сторону на со 45 8ответствующую величину положениезаслонки регулирующего органа 6 втрубопроводе 7 реагента.По истечении четвертого заданногоинтервала времени определяют установившееся значение 62 вычитают иэ начального значения 6 установившееся значение Ь 4 и определяют дб,В качестве заданных интервалов времени выбирают утроенную постояннуювремени экспоненты,Из определителя 1 изменения поверхностного натяжения значение Дб поступает в блок 2 сравнения сигналов,вкдторый подается также заданное эначение д 6 из задатчика 3 величины изме 3нения поверхностного натяжения,В блоке 2 сравнения сигналов сравнивают заданное и фактическое значение Д 6 и в случае, если текущеезначение больше заданного, регулятор4 с помощью исполнительного механизма 5 и регулирующего органа 6 втрубопроводе 7 реагента понижает расход реагента и наоборот.После окончания цикла измеренияс помощью поворотной пластинки (непоказана) , укрепленной на уровне среза вертикальной трубки 23, срезаютсидячий пузырек А,после чего циклработы устройства повторяется. Использование изобретения позволяет снизить расход реагентов при одновременном повышении извлечения алмазов. Экономия реагентов приводит к снижению загрязнения окружающей среды в связи с тем, что уменьшается количество реагентов, просачивающихся иэ прудов-отстойников в слой грунтовых вод.