Устройство для автоматического регулирования процесса пенной сепарации

 

1. УСТРОЙСТВО ДОЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕ1ТЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕННОЙ СЕПАРАЦИИ, содержащее измеритель поверхностного натяжения пульпы, выполненный в виде точечного источника света, диссектора и регистратора поверхностного натяжения пульпы, регулятор расхода реагента, связанный через исполнительный механизм 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 по другую - свето- . воспринимающая поверхность диссектора , отлича. ющееся тем,что, с с целью повышения качества р улирования за счет повышения точности измерения , оно снабжено опредеАителем изменения поверхностного натяжения пульпы, вход которого связан с (Л регистратором измерителя поверхностного натяжения пульпы, а выход - с С регулятором расхода реагента. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а- J2 ющееся тем, что вертикальная трубка с капельным дозатором установлена на микролифте. со о 4 NU СЛ

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) (И) 3СЮ В 03 D 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТЗФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3492299/22-03 (22) 20.09.82 (46) 07.05.84. Бюл. 1) !7 (72) В.И.Мелик-Гайказян, М.Н Монастырский, А,И. Семьянов, В.В.Карнаухов, М.Н.Злобин, В.П.Кулагин, В.Н.Чередник, В.Т.Пронин и Н.П.Емельянова (71) Якутский научно-исследовательский и проектный институт алмазодобывающей промьппленностн "ЯкутНИпроалмаз" (53) 622.725(088.8) (56) 1. Олейников В.А. Автоматическое управление технологическими процессами в обогатительной промьшшенности.

Л., "Недра", 1966, с, 53-56.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке К 3318572/03, кл. В 03 Р )/00, 1984 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕННОЙ

СЕПАРАЦИИ, содержащее измеритель поверхностного натяжения пульпы, выполненный в виде точечного источника света, диссектора и регистратора поверхностного натяжения пульпы, Регу лятор 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 — световоспринимающая поверхность диссектора, о т л и ч а..ю щ е е с я тем,что,с с целью повьипения 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. I, о т л и ч аю щ е е с я тем, что вертикальная трубка с капельным дозатором установлена на микролифте.

1090445

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, касается оперативного управления процессом пенной сепарации (флотации) и может быть использовано, например, при обо-. гащении алмазосодержащего сырья методом пенной сепарации.

Известно устройство автоматического регулирования процесса обогащения, содержащее измеритель технологических параметров, соединенный с входом регулятора, связанного через исполнительный механизм с питателем реагентов L 1 3. о

Недостатком известного устройства является отсутствие элементов, обеспечивающих прямое измерение технологических параметров, тесно свя— занных с флотационными условиями в ванне машины пенной сепарации и их оптимизацию.

Известно устройство для автоматического регулирования процесса пенной сепарации, содержащее иэмерн- 25 тель поверхностного натяжения пульпы, выполненный в виде точечного источника света, диссептора и регистратора поверхностного натяжения пульпы, регулятор расхода реагента, свя занный через исполнительный механизм с питателем реагента,подаваемого в трубопровод оборотной воды, капельный дозатор с вертикальной трубкой, причем по одну сторону свободного конца вертикальной трубки уста35 новлен точечный источник света, а по другую — световоспринимающая поверхность диссептора 2, К недостаткам данного устройства относится отсутствие узлов и связей

40 для измерения и использования при управлении процессом пенной сепарации изменения во времени поверхностного натяжения непосредственно после скач45 кообразного изменения величины поверхности раздела, что препятствует извлечению крупных частиц, хотя технола" гические параметры флотации при использовании известного устройства выше, чем у известных устройств.

Цель изобретения — повышение качества регулирования путем повышения точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, 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, регулятор расхода реагента, связанный через исполнительный механизм с питателем реагента, шодаваемого в трубопровод оборотной воды, капельный. дозатор с вертикальной трубкой, причем по одну сторону свободного конца вертикальной трубки установлен точечный источник 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 также тем, что вертикальная трубка с капельным дозатором установлена на микро. лифте.

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 на пузырьке воздуха при флотации и пенной сепарации зависит при прочих условиях от изменения поверхностного натяжения на его поверхности.

В равновесном состоянии сила прилипания и сила отрыва частицы, закрепившейся на поверхности пузырька воздуха, одинаковы, так как определяются одним и тем же значением поверхностного натяжения на границе жидкость-гаэ.

При действии на частицу отрывающих усилий (за счет сил инерции при движении флотокомплекса и в местах завихрений в турбулентном потоке аэрированной пульпы и пены) в период, предшествующий отрыву частицы от пузырьков воздуха, происходит растяжение поверхности пузырька на узких кольцевых участках, прилегающих к границе трехфазного периметра контакта частица-пузырек. В результате этого локального растяжения и увеличения площади пузырька нарушается равновесие молекул поверхностно-активного вещества (ПАВ) на границе жидкость-газ

1090445 и утончаются конденсированные пленки у трехфазного периметра контакта. В итоге значение поверхностного натяжения на узких кольцевых участках поверхности пузырька у трехфазного периметра контакта скачкообразно возрастает (эффект А. Покельс).

Пропорционально возрастает и сила при липания (при неизменной силе отрыва, зависящей от поверхностного натя- 1О жения на всей поверхности пузырька, которое при локальном растяжении поверхности не изменяется).

Таким образом, происходит много.Кратное упрочнение контакта в мо- 15 мент действия открывающих усилий на частицу, прилипшую к пузырьку.

Это упрочнение действует до тех пор, 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 значению

25 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 увеличивается, что повышает прочность контакта пузырька с частицей. Однако из раствора к по- 35 верхности пузырька под действием перепада концентраций начинают диффундировать молекулы реагента и приво дят величину 1 через некоторое время к исходному значению. Если к 40 этому времени действие растягивающих усилий продолжается, то частица может отделиться от пузырька и не всплыть. Если же завихрение жидкости и связанное с ним увеличение растя-45 гивающего усилия исчезнет раньше, чем дополнительное количество реагента диффундирует к поверхности пузырька, то частица удерживается на пузырьке и всплывает.

Выход измерителя 9 поверхностного натяжения т.е. выход регистратора .10 сигнала, соединен с входом определителя 1 изменения поверх55, HocTH01 o HATH®eHHa

Усилитель ll„ вибропреобразователь

12 и мост 13 соединены последовательно. Выход усилителя 11 подсоединен к 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, тем медленнее восстанавливается адсорбционное равновесие и тем сильнее и длительнее упрочняется контакт частицы с пузырьком. Соответственно этому, 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, задатчик

3 величины изменения поверхностного натяжения, регулятор 4 расхода реагента, исполнительный механизм 5, питатель 6 реагента в трубопроводе

7 реагента, трубопровод 8 оборотной воды, измеритель 9 поверхностного натяжения.

В состав измерителя 9 поверхностного натяжения входят регистратор

10 сигнала, усилитель 11, вибропреобраэователь 12, мост 13 и измеритель, высоты пузырька, диссептор, содержащий корпус 14, верхний 15 и нижний 16 светочувствительные элементы, окуляр

17 с зеркалом 18, объектив 19, точечный источник света 20 с конденсором 21, капельный дозатор 22 с вертикальной трубкой 23, окруженной со всех сторон камерой 24, микролифт

25, байпас 26, побудитель расхода

27 дополнительный источник света

28 с конденсатором 29, фотоаппарат

30, резистор 31, Выход определителя l изменения поверхностного натяжения соединен с одним входом блока 2 сравнения сигналов, к второму входу которого подсоединен задатчик 3 величины изменения поверхностного натяжения.

Выход блока 2 сравнения сигналов соединен с регулятором 4 расхода реагента, выход которого через исполнительный механизм 5 связан с питателем 6 реагента в трубопроводе 7 реагента, соединенном с трубопроводом

8 оборотной воды.

1090445

Определитель 1 изменения поверхностного натяжения построен на базе настольной вычислительной машин- 35 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 4>

35 соединены также со схемой 37 опроса.

В качестве злементной базы схем

32, 35 и 37 выбраны микросхемы серии

К155 и К131, схема 35 кроме того со50 держит катушки индуктивности, соединенные с герконами, заменяющими клавиши настольной машинки 36.

Машинка 36 выполнена на интегральной схеме.

Регистратор )О сигнала представляет собой обычный самопишущий прибор,в котором встроено лекало, воспК входу моста 13 дифференциально включены через резистор 31 верхний

15 и нижний 16 светочувствительные элементы, закрепленные в конце корпуса 14. 5

В корпусе 14 установлен источник света 20, за которым расположены конденсатор 21 и камера 24, окружающая со всех сторон вертикальную трубку

23, 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 дитель 27 расхода соединена с магистралью 8 жидкой фазы пульп.

Для наблюдения за границей между освещенной и неосвещенной зоной в верхней части корпуса 14 установлен окуляр 17 с зеркалом 18.

Для фотографирования пузырька

А имеется дополнительный источник света 28 с конденсатором 29 и фотоаппарат 30, установленные на оси, перпендикулярной к основной оси корпуса 14, по разные стороны камеры

24 (фиг.2 сечения А-А,Б-Б).

Теневое изображение пузырька А на светочувствительном элементе 16, 30 показано на фиг.2.., 1изводящее нелинейную зависимость величины поверхностного натяжения от высоты Н пузырька (фиг.4).

Устройство работает следующим обь разом.

Из трубопровода 8 оборотной воды часть жидкой фазы подают через байпас 26 с помощью побудителя 27 в камеру 24 и по в1"орой ветви байпаса 26 возвращают ее в основной поток. Дозатором 22 через вертикальную трубку 23 выдувают пузырек на ее калиброванном срезе до первого заданного объема и выдерживают в течение первого заданного интервала времени. По истече-, нии этого заданного интервала времени дозатором 22 подают вторую порцию воздуха, скачкообразно раздувая пузырек А до второго заданного объема в течение второго заданного интервала времени и выдерживают в течение третьего заданного интервала времени по истечении которого включаются в работу светочувствительные элементы 15 и 16. Свет от источника 20 проходит через конденсатор 21, в котором лучи становятся параллельными, затем попадают на пузырек А, от которого тянется тень (фиг.l, заштриховано).

Свет проходит через объектив 19> благодаря чему удается получить увеличение в несколько раз и на светочувствительном элементе 16 возникает теневое изображение пузырька А (фиг.2,С-С).При перемещении тени вверх и вниз в схеме моста 13 светочувствительный элемент 15 вызывает разбаланс, а светочувствительный элемент 16 служит для компенсации изменений .питающего напряжения, общего светового потока и других помех.

Разностное напряжение с моста 13 подают на вибропреобразователь 12, где напряжение постоянного тока превФ ращают в напряжение .переменного тока, затем сигнал подают на усилитель

ll, откуда он поступает в регистратор сигнала 10. За счет специального лекала показания регистратора сигнала 1 0 линеаризуют, и его равномерную шкалу градуируют. Зависимость показаний регистратора 10 сигнала от высоты Н пузырька А приведена на фиг.4.

Из регистратора 1О сигнала сигнал поступает в определитель 1 изменения поверхностного натяжения, где по нелинейной зависимости Й от высоты Н пузырька определяют текущее

7 l0904 значение „, 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 6< и 6, преобразователь tO

34, который вводит эти значения в цифровом виде в машинку 36. В момент ввода 6, в машинку 36 включается схема 37 опроса, обеспечивающая весь ход расчета и выдачи в блок 2 15 сравнения сигналов значения 56: в момент прихода значения G сигнал

1 поступает на геркон схемы 35, соответствующий клавише "Занесение в первый счетчик памяти" машинки 36, 20 в момент прихода значения С2 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- щ0 ется значение разности, т.е. М.

Это же значение р5 поступает в блок

2 сравнения сигналов, где сравнивается с сигналом из цифрового задатчика 3 величины изменения по35 верхностного натяжения. Разность фак.тического и заданного значения 56 со знаком плюс или минус поступает в регулятор 4, который осуществляет один шаг регулирования, изме- 40 няя в соответствующую сторону на со45 8 ответствующую величину положение заслонки регулирующего органа 6 в трубопроводе 7 реагента.

По истечении четвертого заданного интервала времени определяют установившееся значение 62 вычитают иэ начального значения 6„ установившееся значение h4 и определяют йб.

В качестве заданных интервалов времени выбирают утроенную постоянную времени экспоненты.

Из определителя 1-изменения поверхностного натяжения значение d6 поступает в блок 2 сравнения сигналов,в кдторый подается также заданное эначение d6 из задатчика 3 величины изме3 нения- поверхностного натяжения.

В блоке 2 сравнения сигналов сравнивают заданное и фактическое значение d 6 и в случае, если текущее значение больше заданного, регулятор

4 с помощью исполнительного механизма 5 и регулирующего органа 6 в трубопроводе 7 реагента понижает расход реагента и наоборот.

После окончания цикла измерения с помощью поворотной пластинки (не показана), укрепленной на уровне среза вертикальной трубки 23, срезают сидячий пузырек А,после чего цикл работы 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.

1090445

1090445

1090445

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ

Тираж 535

Заказ 2984/9

Подписное