Способ управления процессом флотации

 

Изобретение относится к.области обогащения полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение точности управления за счет учета распределения частиц по крупности. Определяют распределение частиц и ценных компонентов по флотируемости. Измеряют содержание твердого в пульпе. Определяют классы крупности твердого и распределение частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе. Изменяют степень аэрации и время флотации пропорционально найденным величинам распределения частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе крупности. Способ обеспечивает управление гидродинамическими и аэрационными характеристиками в зависимости от крупности частиц и их флотоактивности с учетом содержания твердого в пульпе. Определение твердого в пульпе позволяет выявить условия наступления стесненной флотации, которая наблюдается при высокой плотности пульпы. Крупность частиц и содержание твердого влияют на интенсивность столкновений частиц с пузырьком. 1 чл. Ш Ь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1395372 юр 4 В 03 D 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4081490/22-03 (22) 30.06.86 (46) 15.05.88. Бюл. № 18 (71) Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых

«ИОТТ» (72) Ю. Б. Рубинштейн, М. А. Бурштейн, О. М. Буниатян и Л. А. Волков (53) 622.725 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 716608, кл. B 03 D 1/00, 1965.

Авторское свидетельство СССР № 1005918, кл. В 03 D 1/00, 1981. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ФЛОТАЦИИ (57) Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых. Цель изобретения — повышение точности управления за счет учета распределения частиц по крупности. Определяют распределение частиц и ценных компонентов по флотируемости. Измеряют содержание твердого в пульпе. Определяют классы крупности твердого и распределение частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе. Изменяют степень аэрации и время флотации пропорционально найденным величинам распределения частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе крупности. Способ обеспечивает управление гидродинамическими и аэрационными характеристиками в зависимости от крупности частиц и их флотоактивности с учетом содержания твердого в пульпе. Определение твердого в пульпе позволяет выявить условия наступления стесненной флотации, которая наблюдается при высокой плотности пульпы. Крупность частиц и содержание твердого влияют на интенсивность столкновений частиц с пузырьком. 1 чл.

1395372

Изобретение относится к области управления процессами флотации и может быть использовано при разработке и внедрении автоматизированных систем управления технологическими процессами на обогатительных фабриках угольной промышлен- 5 ности, цветной и черной металлургии, промышленности минеральных удобрений и строительных материлов и при флотационной водоочистке.

Целью изобретения является повышение точности управления за счет учета распределения частиц по крупности.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Способ заключается в том, что определяют распределение частиц и ценных ком- 15 понентов по флотируемости, измеряют содержание твердого в пульпе, определяют классы крупности твердого и распределение частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе и изменяю степень аэрации и время флотации пропорционально найденным величинам распределения частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе крупности.

Способ обеспечивает управление гидродинамическими и аэрационными характеристиками в зависимости от крупности частиц и их флотоактивности с учетом содержания твердо о в пульпе.

Крупность частиц и содержание твердого влияют на интенсивность столкновений час- 39 тиц с пузырьком, вероятность отрыва, механический вынос, плавучесть пузырька, стесненность флотации. Повышение точности управления флотацией невозможно без учета этих факторов.

Определение гранулометрического сос- 35 тава и распределения по флотируемости каждого класса крупности позволяет вычислить двумерное распределение материала

f,(r k) и ценного компонента fc (г, k) по крупности r и флотоактивности k, которое влияет на выбор структуры потоков в аппарате и необходимый расход воздуха.

Экспериментальные исследования подтверждают применимость формулы

Определение содержания твердого в пульпе позволяет выявить условия наступления так называемой стесненной флотации, которая наблюдается при высокой плотности пульпы (например, в перечистках) и большой глубине камеры, когда скорость процесса лимитируется ограниченностью свободной поверхности пузырьков. В этом случае при повышении содержания твердого или среднего значения флотируемости частиц необходимо увеличить аэрацию, так как в противном случае имеющаяся поверхность пузырьков окажется меньше требующейся для закрепления частиц с высоким содержанием флотоактивного компонента и часть ценного минерала попадает в хвосты, т.е. снизится извлечение в пенный продукт. В то же время при свободной флотации при повышении средней величины флотируемости частиц возможно некоторое уменьшение аэрации, рассчитанной в соответствии с известной формулой в(1) = ) (1 — ехр (— kSt) ) f (k)dk, (2) о где f (k) — распределение материала по флотируемости (м/с);

S †удельн аэрация пульпы (величина поверхности пузырьков в единичном об.ьеме камеры);

t — время флотации.

Таким образом, управление аэрацией без учета плотности пульпы, определяющей стесненность флотации, может привести к воздействиям, противоположным оптимальным, и снижению конечных показателей. Предупреждение таких воздействий является одним им факторов, определяющих положительный эффект предлагаемого технического решения.

Для предупреждения функционирования флотомашины в нежелательном режиме стесненной флотации предлагается следующая процедура: определяют необходимую для достижения заданных показателей аэрацию согласно соотношению (2; вычисляют степень занятости поверхности пузырька по формуле, полученной для условий идеал1 ного перемешивания пульпы: дпя расчета коэффициента захвата частиц

E (R — размер пузырька; Vp, Vâ — скорость частицы и пузырька относительно потока соответственно) . В соответствии с соотношением (1) при измерении гранулометрического состава питания целесообразно изменять дисперсность воздуха и скорость пузырька. В механических аппаратах этого можно достичь изменением скорости вращения импеллера, а в флотомашинах пневмомеханического и пневматического типов — регулированием давления воздуха, подаваемого в камеру.

I 6 (k, r, 18, S) -ч — 1у (г, k ) dk dr0 О

r с,.

50 где С- — весовое содержание твердого в пульпе, доли ед.; е (k,r,Ь,S) — извлечение частиц данного класса (k,r) рассчитанное для условий свободной флотации, в простейшем приближении a(k

55 ",,Ь,5) = 1 — exp(k St.);

Ь вЂ” время подъема пузырька в пульпе;

k =

13953 з

К.н -Š— интенсивность столкновений частиц с пузырьком;

Pa,Pr- — вероятности закрепления частицы на пузырьке и удержа ния частицы в пенном слое: при Р;= 1 k = k; р., pp — плотность жидкой фазы пульпы и средняя плотность частиц соответственно.

Если расчетное значение о превышает

1/2, то флотация при данных условиях про- 10 текает в стесненном режиме и следует увеличить аэрацию S до величины о= l/2, а затем рассчитать прогнозируемые показатели по формуле (2) или аналогичной ей зависимости. При значительном отличии расчетных показателей от заданных необходимо вести управление за счет других воздействий, например, добавлением воды в процесс с целью уменьшения плотности пульпы и пересчета предельной аэрации при новом значении С-.

При управлении флотационным процессом посредством регулирования аэрации необходимо также иметь в виду, что при увеличении минерализации пузырька сверх некоторого критического значения он может быть увлечен потоком в камерный продукт ввиду высокой средней плотности агрегата пузырек — частицы. Для предельно нагруженного пузырька, движущегося в статических условиях, выполняется равенство — одъемная

Rç

6 архимедова сила; F,, ñ = (р — P< )g—

np З

72 при ограничении

anSr itsy

Да j ) Р:; (г,k) f» (г,k) rlrdk/ о о ватою

Для сокращения объема необходимых вычислений можно вести управление rro упрощенной методике на основе расчета среднего размера частицы r. Если вероятность прилипания после соударения Р слабо зависит от г, то с достаточной точностью выполняется равенство

Ьюх в= (1 — ехр (— К.» (г,S) Р;«(1х) t) ) р, О кар )»ь ь

К;на(г) tlt (8) y f (k) dk. (7)

При неизменном реагентном режиме зависимость Р (1 ) одинакова для лабораторной периодической машины, в которой проводится флотометрический анализ и промышленного аппарата, поэтому после вычисления согласно (2) необходимо для достижения заданных показателей времени флотации при имеющейся аэрации в лабораторной машине определять аэрацию в промышленном аппарате по формуле, вытекающей из (7) сила тяжести; n — число частиц; налипших на рассматриваемый пузырек. 35

После подстановки выражения для и и преобразований получено следующее уравнение для оценки минимальной величины аэрации

40 .(" х "мх — 5 5 (k .r,t.S)((.k ) drdk ( о о (4) 45 где R;„— диаметр наименьшего пузырька.

Управление подачей воздуха в камеры должно обеспечить для каждой частицы столкновение с пузырьком, без которого невозможно образование флотокомплекса. В то же время крупность частицы наряду с гидродинамическими параметрами потока влияет на устойчивость агрегата пузырек— частицы, поэтому целевую функцию управления можно записать в виде 55

I x

1(S)= е — о Кон (r,5) Ь(г,k) drdk о о (5) з- max где индексы л и и обозначают лабораторные и промышленные условия соответственно, После этого необходимо провести проверку стесненности флотации по формуле (3) и плавучести пузырька по формуле (4).

Необходимый объемный расход воздуха (при давлении, равном сумме атмосферного и гидростатического давления столба пульпы) определяется из соотношения

8Я (х = " 6--57 у (9) где R — средний размер пузырька;

gp — объемный поток пульпы, поступающей во флотомашину.

Способ реализуется устройством, которое работает следующим образом.

Материал, поступающий на флотацию во флотомаг ину 1, проходит через расходомер 2 и плотномер пульпы 3. Проба материала отбира тся в блок 4 флотометрнческого анализа, соединенный с гранулометром 5. В результате определения гранулометрического состава питания операции и концентратов кинетического опыта в блоке

4 флотометрического анализа вырабатываются коэффициенты двумерного распределения материала по крупности и флотоак1395372 тивности, которые поступают в вычислительный блок 6, где определяется зависимость показателей непрерывного процесса от аэрации без учета ограниченности свободной поверхности пузырьков и их плавучести. В вычислительном блоке 8 на основе параметров зависимости е(Я), поступающих. из вычислительного блока 6, и заданного извлечения из запоминающего блока или системы управления верхнего уровня 9 методом итерации рассчитывается необходи- 10 мая аэрация пульпы. В вычислитльном блоке 1О на основе формулы (3) определяется степень нагруженности поверхности пузырьков. Если эта величина превышает

1/2, то блок 13 сравнения включает в работу вычислительный блок 14, где определяется не,обходимая аэрация из условия о= 1/2.

Исходя из этого значения аэрации в вычислительном блоке 15 прогнозируются показатели флотации, информация о которых поступает на терминал 16 оператора. При 2р сообщении оператора о возможности регулирования на полученном уровне показателей, либо при занятости поверхности при первоначально рассчитанной аэрации менее, чем наполовину, включается вычислительный блок 11, где происходит проверка неравенства (4). Если оно не выполняется, вычислительный блок 17 увеличивает на основании невязки левой и правой частей неравенства (4) величину аэрации. Полученное значение передается в вычислительный блок 15 и затем на терминал 16 оператора. В вычислительные блоки 6, 10, 11 и 14 и в блок 4 флотометрического анализа передаются данные о содержании твердого из плотномера 3 и параметры зависимостей К«ал (г), Ксд» (г), Р»» (г,k) из запоминающего блока 7. Если неравенство (4) выполняется, то на основании величины удельной аэрации, поступающей из вычислительного блока 8, и объемного расхода пульпы, измеряемого расходомером 2, определяется расход воздуха. Эта операция прово- 40 дится вычислительным блоком 12. Полученное значение передается в регулятор 18, а оттуда на исполнительный механизм 19, изменяющий положение шибера воздухопровода.

Пример. Управление расходом воздуха при флотации сульфидной медной руды во флотомашине при минутном дебите пульпы

9 м /мин, проводят no ynpollleHHQH методике, основанной на соотношении (8). Лабораторная флотомашина, в которой проводят кинетичский опыт, характеризуется значением удельноу аэрации S=15 см

При средней крупности пузырька воздуха

0,8 мм и 1,5 мм подстановка скорости осаждения частиц по Стоксу в формулу (2) дает следующую зависимость для лабораторной и промышленной машины К. (г) =

V r (800 + 40000) () (15000+60000

В результате гранулометрического анализа найдено, что средняя крупность частиц в питании флотации составляет 38 мкм, —.е. К,„,(г) = 1,25; К,„„(г) = 0.74. Для достижения заданного извлечения меди, равного

80О4 от операции, в лабораторной машине оказалось необходимо t = 5 мин. Подстановка найденных параметров в формулу (8) дает

5 125 55 545«» — .

0,74 t5

Затем определяется, не будет ли в полученных условиях флотация проходить в стесненных условиях. Расчет по формуле (3) для частиц среднего размера дает =0,37, т.е. выполняются условия свободной флотации (время подъема пузырька найдено как отношение глубины камеры к средней скорости подъема по Стоксу) .

Подстановка измеренных и расчетных параметров показывает, что неравенство (4) справедливо при объемном газосодержании не менее 7Я. что выполняется при определенной величине удельной аэрации.

Таким образом, значение S= 8,45 см и рассчитанный согласно (9) расход воздуха g»=- 2,4 м /мин обеспечивают необходимые показатели флотации.

Форму;га изобретения

Способ управления процессом флотации, включающий определение распределения частиц и ценных компонентов по флотируемости и изменение степени аэрации и времени флотации, от,гинающийся тем, что, с целью повышения точности управления за счет учета распределения частиц по крупности, измеряют содержание твердого в пульпе, определяют классы крупности твердого и распределение частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе крупности, а степень аэрации и время флотации корректируют пропорционально найденным величинам распределения частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе крупности.

1395372

Составитель В. Персиц

Редактор О. Спесивых Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

Заказ !954/12 Тираж 527 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 5

П оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. л. р о . ул. П оектная, 4