Способ управления процессом флотации

 

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 пепный 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. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 В 03 D 1 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ Eppes ,/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ @ лга-,, (21) 4132626/22-03 (22) 14.07.86 (46) 23.04.88. Бюл. № 15 (7! ) Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых (72) Ю. Б. Рубинштейн, М. А. Бурштейн и В. М. Узлов (53) 622.765 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1214213, кл. В 03 D 1/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1233940, кл. В 03 D !/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1005918, кл. В 03 D 1/00, 1981. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ФЛОТАЦИИ (57) Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых. Цель изобретения— повышение точности управления процессом флотации в противоточной пневматической

„„SU„„1389854 А1 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 где f(Kn;r) — плотность распределения частиц или ценного компонента по крупности и флотоактивности, рассчитанная по данным лабо5 раторного опыта в периодическом режиме.

Величина f(K. г) dK. dã равна весовой доле частиц крупностью от г до r+d„и флотоактивностью в лабораторном аппарате от

Кл до К. + йКл от всей массы питания фло10 тации.

Экспериментальные исследования для расчета функции Pn(г), Р.(r) определяемых структурой потоков во флотомашине, показали удовлетворительную адекватность соотношения

Р(г) — ср(— + 3 — ), r U, (3) 30 где Р.(г), Pn(r) — интенсивности захвата частиц крупностью r в промышленном и лабораторном аппаратах, соответственно;

К, К. — константы скорости флота ции в промышленной флотомашине и лабораторном аппарате, в котором проводится флотометрический анализ, соответственно.

Подставив соотношение (1) в кинетическое уравнение первого порядка с распределенной константой скорости, можно получить следующее соотношение:

Причем

F(1 V) (6) 55

xf(K@ r) dK., (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 водооч истке.

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 формуле

К„= PP} К„, P.. (г) (1) на с

P (г} вп(гi.t)= $ (1 — ехр(— — " - Knt))

Рл (r) где R — средний размер пузырьков;

U„U — скорости седиментации частиц размером r и подъема пузырьков диаметром R. относительно пульпы соответственно;

q> — 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 м ахи ел= $ $ Е,(t) en(r; t) d,Ì, (4) о о где Е,(i) — плотность распределения времени пребывания в процессе частиц размером r, 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 E(t).

40 Высота рассматриваемого аппарата значительно больше его диаметра и размеров зон гидродинамической неоднородности вблизи точек подачи питания и воздуха в камеру, следовательно форма распределения времени пребывания не зависит от высоты зон минерализации и очистки и определяется степенью аэрации.

Таким образом, при постоянном расходе воздуха распределение безразмерного времени пребывания не меняется:

50 — Е(— ) = Idem.

Ч tV

Н Н (5) где V — скорость потока пульпы;

Q — объемный поток пульпы;

F — вел ич и на сечен и я колон ны.

1389854

Из соотношений (1) — (5) следует урав нение для определения необходимой высо ты зоны минерализации > } c р„(y ) (н)= н 5 5 S (1 — Р(— р() K t) х f(K; r) Е(Н) dK dr dt. (7)

tV

Ввиду трудоемкости экспериментального определения двумерного распределения

1(К.; r) и сложности управления на основе формулы (7) целесообразно использовать эту формулу в упрощенном виде р„(г1 . (Н) = 5 5 (I — exp (— К. 1) х рл (r) х((К)е(н) н)К dt}

tV VV (8)

r „ где r= ) rf(r) dr — средний размер частиц в 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 законом у= а ybexp (— К Н,) /100, (9) где у — выход материала в пенный продукт за счет механического выноса; а„,— содержание шламов в питании операции; у}, — выход воды в пенный продукт;

H„— высота зоны очистки;

Kb — константа, определяемая экспериментально, пропорциональная аэрации пульпы и обратно пропорциональная расходу воды в подленнь}й слой.

Так как интенсивность механического выноса не зависит от поверхностных свойств частиц, то вепичина выхода и извлечения за счет механического выноса равны между собой.

Для небольших изменений высоты зоны

15 очистки экспоненцильную функцию в соотношении (9) можно заменить гиперболической зависимостью. Следовательно, для того, чтобы загрязнение концентрата за счет механического выноса не превышало допустимого значения, необходимо регулировать высоту зоны очистки Н, прямо пропорционально содержанию тонких частиц а„, выходу воды в ленный продукт 7b и степени аэрации р.

Пример. Объемный поток пульпы составляет Q= 10 м /ч, диаметр колонны равен

d= 0,7 м, объемное газосодержание (} =

=15ОГ

Плотность распределения безразмерного времени пребывания, полученная в результате опытов с трассером, приведена в таб.п. 1; распределение частиц исходного питания по

З0 классам крупности в — табл. 2; гистограмма распределения частиц по флотоактивности — в табл. 3.

Степень аэрации в зоне минерализации лабораторной механической флотомашины составляет около 20Я . Средний размер пу35 зырька воздуха в лабораторной машине равен 0,7 мм, а в колонном аппарате

1,5 мм.

Обработка данных распределения частиц исходного питания по классам круп40 ности (табл. 2) показывает, что средний размер частиц равен г= 46 мкм.

При указанных условиях расчет по формуле (3) дает P (r)/Р (r)= 0,43. Скорость движения пульпы в аппарате определяется по формуле (6)

10 4 у — 60 0 7 (1 0 15) — 0,6 м/мин.

Уравнение (8) в дискретной форме для примера записано в следующей форме (достаточную точность определения величины

50 Н дают три первых слагаемых дискретной записи интеграла по времени): .}Н}=-,505EI b5H"} (}}в — ехр (— 0,43 0 25 0 5) ) 0 2+ (1— — exp(— 0,430,75.0,5) 0,5+ (1— ехр(— 0,43 1,25.0,5) ).0,3) +

+ Н 1.E(Н ) ((t ехр(0430251) 0,2+

05 . 05 ° 1

1389854

Таблица 3

К, мин

0-095 0,5 — 1

1 — 1,5

f (К) 0,75

0,15

0,10

0,20

0,50

0,30

Формула изобретения (уу= 0,8%, откуда Н,= 0,5 м.

Таблица 1

Таблица 2

100

26

В Н И И ПИ Заказ 160 i /8 Тираж 527 Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

+ (1 — exp (— 0,4 0,75.1) ) 0,5+ (1—

-exP(-0,431,25.1)) 0,3)+ 15Е(-1-5)х

>с ((1 — ехр (— 0,43 0,25-1,5) ) 0,2+

+ (1 — ехр (— 0,43 0,75 1,5) ).0,5+ (1— — ехр (— 0,43 1,25 1,5) ) 0,3) .

Для определения высоты зоны минерализации последнее уравнение решено при 10 помощи метода половинного деления. Значения E(— ) при этом определяются интерtV

Н поляцией экспериментальных данных табл. 1.

Из приведенной на черте>ке расчетной зависимости е/H следует, что для дости>кения извлечения в=65% 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- 20 духа через диспергатор и воды в подпенный слой экспериментально определено, что

К = 2,6 м . Следовательно, — О 0 5 1 1,5 2 30

Е 0 0,6 0,8 0,4 0,1 0

r, мкм — 20 — 44+20 -71+44 — 100+71 +100

f (r), 7. 20 32 30 14 4

Предлагаемый способ позволяет повысить извлечение ценного компонента в концентрат в 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 ленный продукт и степени аэрации.