Способ флотационного обогащения полезных ископаемых

Способ флотационного обогащения полезных ископаемых

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при флотации. Цель - повышение извлечения полезного компонента и качества концентрата за счет увеличения флотационной активности пузырьков воздуха. Сырье кондиционируют с реагентами и аэрируют. Измеряют диаметр преобладающих в пульпе пузырьков воздуха и степень аэрации пульпы. Затем обрабатывают пульпу акустическими колебаниями. Интенсивность колебаний определяют из соотношения I=[(N<SP POS="POST">.</SP>C<SP POS="POST">.</SP>A<SP POS="POST">2</SP>φ):(2R<SP POS="POST">2</SP>H)][P<SB POS="POST">ст</SB>+2σ/R, где I - интенсивность акустического воздействия, Вт/м<SP POS="POST">3</SP>

N - показатель политропы

C - скорость звука в жидкости, м/с

A - амплитуда колебаний излучателя, м

φ - коэффициент объемного газосодержания

P<SB POS="POST">ст</SB>=P<SB POS="POST">0</SB>+ρ<SB POS="POST">ж</SB>GН

Р<SB POS="POST">о</SB> - атмосферное давление кгс/м<SP POS="POST">2</SP>

G - ускорение свободного падения, м/с<SP POS="POST">2</SP>

σ - коэффициент поверхностного натяжения

R - радиус преобладающих в камере пузырьков воздуха, м

H - высота столба жидкости над озвучиваемыми пузырьками, м

ρ<SB POS="POST">ж</SB> - плотность жидкой фазы, кг/м<SP POS="POST">3</SP>. Частота колебаний равна собственной частоте радиально-симметричных колебаний пузырьков воздуха. Воздействие акустических колебаний указанных частоты и интенсивности приводит к получению воздушных пузырьков ограненной формы. Появление "огранки" на поверхности пузырьков повышает их флотационную активность.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„ 1 554 7 (51)Я В 03 0 1/00

3ИЫ63".Ы

14 » TL- Ы ха

Е iE.I ..1О г -.А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

AQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЩМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4459856/31-03 (22) 13.07.88 (46) 07.04.90. Бюл. Р 13 (71) Иркутский политехнический институт (72) К.В. Федотов, С.Б. Леонов, В.Д. Казаков, И.И, Ратинер и И.IO. Толстой (53) 622.765 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

- 202807, кл. В 03 1» 1/04, 1967.

Авторское свидетельство СССР

Р 1461512, кл. В 03 D 1/ОО, 1987. (54) СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕИЫХ (57) Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и м.б. использовано при флотации, Цель — повышение извлечения полезного компокента и качества концентрата за счет увеличения флотационной активности пузырьков воздуха. Сырье коидиционируют с реагеитами и азрируют. Измеряют диаметр преобладающих в нульпе пузырьков воздуха и степень аэрации пульпы. Затем обрабатывают пульИзобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к способам флотационного обогащения.

Целью изобретения является повышение извлечения полезного компонента и качества концентрата за счет увеличения флотационной активности пузырьков воздуха.

2 пу акустическими колебаниями. Интенсивность колебаний определяют из соотношения l = ((n с А с ):(2В,хН)) х

"(Рс + 24/Я, где I — интенсивность акустического воздействия, Вт/м ;

n — показатель политропы; с — скорость звука в жидкости, м/с; А — амплитуда колебаний излучателя, м; коэффициент объемного газосодержаниях ст Ро + gH; Р— атмосферное давление кгс/м ; g — ускорение свободного падения, м/с ; Q коэффициент поверхностного натяжения;

Р. — радиус преобладающих в камере пузырьков воздуха, м; Н вЂ” высота столба жидкости над озвучиваемыми пузырьками, м; ж — плотность жидкой фазы, кг/м . Частота колебаний равна собственной частоте радиальносимметричных колебаний пузырьков воздуха. Воздействие акустических колебаний указанных частоты и интенсивности приводит к получению воздушных пузырьков ограненной формы. Появление "огранки" на поверхности пузырьков повыпает их флотационную активность, Исходное сырье кондиционируют с .реагентами, аэрируют, измеряют диаметр преобладающих в пульпе пузырьков воздуха и обрабатывают акустическими колебаниями с частотой, равной частоте радиально-симметричных колебаний пузырьков воздуха, Дополнительно перед обработкой радиально-симметричных колебаний пу1554973 зырьков воздуха акустическими колебаниями измеряют степень аэрации пульпы,,а обработку акустическими колебаниями проводят с интенсив5 ностью, определяемой из соотношения п.с A2 Q 26 (р + — ) 2 2 Я ст R где I — интенсивность акустического воздействия, Вт/м2;

n — показатель политропы; с — скорость звука в жидкости, м/с;

А — амплитуда колебаний излуча теля, м; (— коэффициент объемного газосодержания;

15

Р +)+8 Н, 20

Р— атмосферное давление, кгс/м ;

g — ускорение свободного падения, м/с

1 плотность жидкой фазы пуль- 25 кг/мз . () — коэффициент поверхностного натяжения;

R — - радиус преобладающих в камере пузырьков, м; 30

Н вЂ” высота столба жидкости над озвучиваемыми пузырьками, м.

Необходимым условием для осуществления предлагаемого способа является наличие предварительной операции

35 по замеру степени аэрации в камере флотационного аппарата. Замер степени аэрации, в свою очередь, необходим для того, чтобы определить фактическую интенсивность колебаний на 40 веденную в двухфазной (газ — жидкость).среде. Дело в том, что, при йаличии в жидкости пузырьков воздуха или газа скорость звука в ней резко падает, В резУльтате, для опреде- 45 ления величины интенсивности наведен— ных в обрабатываемой среде колебаний требуется определение степени ее аэрации (объемного газосодержаиия), расчета скорости звука в ней для это50 го случая, а затем расчет величины

Интенсивности колебаний, Скорость звука в воде с определенной степенью йэрации воздухом рассчитывать необяаательно, есть табличные данные.

Вывод и обоснование расчетной фор-55 мУлы вытекает из следующих рассуждайий. Замер параметров акустического воздействия в газах или жидкостях

= и. с V2 /2 = 2 2. р с Аг . f (1) где p — плотность жидкости; с — скорость звука в обрабатываемой жидкости;

А — амплитуда колебаний излучателя;

f — частота колебаний излучателя.

Поскольку в данном случае частота колебаний излучателя величина расчетная и для каждого размера воздушных пузырьков (по условиям прототипа) определяется из соотношения

f

2аi R (2) то подставив выражение (2) в формулу (1), получают следующую зависимость: п с.А2 28 (Р + -- ) °

2R2 Í R

С учетом диссипации энергии на определенный объем газовой фазы путем введения коэффициента объемного газосодержания g в жидкости окончательно получают

ncA2О 26

1 — — — — - (Р. + -- ) (3)

2R2 и ст ц ) где К - радиус преобладающих в камере пузырьков;

Н - высота столба жидкости над озвучиваемыми пузырьками; б - коэффициент поверхностного натяжения, Сг о (W @ не представляет большой трудности.

Сложнее замерить акустические параметры в жидкости, содержащей пузывьки воздуха. В связи с этим интенсивность акустических колебаний, вводимых в двухфазную (газ — жидкость) или трехфазную (газ — жидкость твердое) среды оценивается различным образом. Интенсивность акустического воздействия лучше характеризуется произведением плотности акустической энергии на частоту акустических колебаний Е f, вт/м . Эта величина.показывает, какая акустическая мощность приходится на единицу обрабатываемого объема.

Плотность потока акустической энергии определяется из выражения

1554973

".к т

r-ж

5 иб — -зО (4) .Я +Г S

Г-ж яс-т:к- т

55 где Р— атмосферное давление; плотность жидкой фазы пульпы; ускорение свободного падения;

Ъ

n — показатель политропы; с — скорость звука в жидкости; (— коэффициент объемного газосодержания; 30

А — амплитуда колебаний источника.

Предлагаемый способ флотации основывается на использовании особенностей динамического состояния по- (5 верхности газовых пузырьков при обработке двухфазной среды (газ — жидкость) акустическими колебаниями определенной частоты и интенсивности.

Обработка пульпы колебаниями с частотой, равной собственной частоте радиально-симметричных колебаний пузырьков воздуха одинакового размера и с интенсивностью, превышающей определенное ее значение, приводит к такому технологическому эффекту, как принятие ограненной формы воздушными пузырьками. В механике жидкости известно такое явление. Данный эффект еще не получил полного объяснения, но зО его использование во флотационных методах обогащения уже сейчас позволяет значительно интенсифицировать эти процессы.

Эффективность использования явления принятия ограненной формы воздушными пузырьками при обработке пульпы акустическими колебаниями в процессе флотации можно объяснить следующим образом. Для обоснования данно- 4О го положения обратимся к элементарному акту взаимодействия минеральная частица - газовый пузырек. При образовании комплекса минерал — пузырек, учитываемой свободной энергией сис- 45 темы является поверхностная энергия на границах раздела: твердое— газ {т-r), твердое — жидкость (т-ж) и жидкость — газ (ж-г). Количество свободной энергии определяется в 50 этом случае суммой произведений поверхностных энергий на соответствующие площади поверхностей раздела: где K, — запас свободной энергии

4 системы до прилипания частицы к пузырьку; площади по"-.eðхностей ра 3 дела газ вЂ,"чдкость н жидкость — твердое; поверхностная энергия на этих же разделах. где Š— свободная энергия системы после закрепления частицы на пузырьке;

l В „ н Я, т- площади поверхностей газжидкость и жидкость— твердое после закрепления частицы на пузырьке.

Величина, характеризующая изменение поверхностной энергии системы при элементарном акте фпотации, отнесенная к единице площади контакта газ — твердое, называется показателем флотируемости F.

Еу-Еа (Бг-a -S, a (г-т

Чем больше значение F тем вероятнее закрепление частицы на поверхности раздела жидкость — газ и ее флотации. В данном случае эффект появления ограненной формы поверхности пузырьков при обработке флотационной пульпы акустическими колебаниями определенной интенсивности позволяет изменять следующие параметры уравнения (4). Поверхности треугольной, четырехугольной и т,д. форм пузырьков больше сферической, следовательно, происходит увеличение S . Очевидно, что появление "огранки" на поверхности пузырьков приводит также и к увеличению краевого угла смачивания 6 . Увеличение поверхности S„ и угла Ц вызывает повышение показателя флотируемости F (уравнение 4) или увеличение флотационной активности пузырьков воздуха и скорости флотации.

Таким образом, проведение всех операций предлагаемого способа позволяет достичь повышения флотационной активности пузырьков.

Способ осуществляют следующим образом.

Во флотационной машине (тип машины может быть различным) протекает

1554973

Иэ анализа данных следует, что скорость протекания процесса флотации нри обработке предварительно аэрированной пульпы по предлагаемому способу вьппе, чем по условиям прототипа, H p и м е р 2. Лля оценки влияния акустической обработки пульпы .на селективность процесса провели следующий опыт. При одинаковом технологическом режиме флотировали искусственно приготовленную смесь кварца и кальцита (50% + 50%). В первом случае обработка пульпы велась по условиям прототипа, во втором — по условиям предлагаемого технического решения.

50 процесс флотации. Заведомо зная диаметр пузырьков и степень аэрации в данной зоне камеры флотомашины, подвергают этот участок обработке эву5 ком интенсивностью, рассчитанной по предлагаемой формуле для данного диаметра пузырьков, степени аэрации и существующих параметров среды.

Пузырьки воздуха, поднимаясь от аэра- 10 тора и попадая в зону, обрабатываемую звуком, принимают ограненную форму. В силу того, что при флотации с обработкой по предлагаемому способу за счет увеличения краевого угла сма» 15 чивания 0 минеральным частицам легче закрепиться на поверхности пузырьков, а количество частиц, закрепившихся в результате увеличения суммарной поверхности раздела S, „,, возрастает, 20 можно утверждать, что процесс флотации в этом случае протекает быстрее.

Л р и м е р 1. Предлагаемый способ был осуществлен при мономинеральной флотации кальцита„ в качестве соби- 25 рателя применялся олеат натрия с расходом 30 мг/л.

Флотацию проводили в механической фпотационной машине. Радиус преобладающих пузырьков (70%) в камере 30

-у флотомашины равен 3<10 м. Озвучиваwe пузырьков производили на глубине

0,2 м, коэффициент объемного газосодержания в пульпе p = 0,45, частота колебаний источника f = 548 Гц. Интенсивность колебаний I при с =

= 30 м/с; n = 1; А = 3 10 м; R = 3

«10 м; Ц = О«45; Н = О, м; Р

«

Р +, . Н; Ро = 10 кг/м ранна

3,4 кВт/м .

В обоих случаях озвучивание пуль= пы не приводит к нарушению селективности процесса.

Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает повы. ..ение извлечения полезного компонента, например, кальцита на 0,7-0,6% ри повышении качества на 1-1 4% за сч"..т увеличения флотационной активности пузырьков воздуха.

Формула и э обретения

Способ флотационного обогащения 1 полезных ископаемых, включающий кондиционирование исходного сырья с реагентами, аэрацию пульпы, измерение диаметра преобладающих в пульпе пузырьков воздуха и обработку акустическими колебаниями с частотой, равной частоте радиально"симметричных,колебаний пузырьков воздуха, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения извлечения полезного компонента и качества концентрата за счет увеличения флотационной активности пузырьков воздуха, перед обработкой акустическими колебаниями измеряют степень аэрации пульпы, а обработку акустическими колебания" ми проводят с интенсивностью, определяемой из соотношения псА2У 26

Х = — — -„— — (Р + --)

2В= .П ст В где Х - интенсивность акустического воздействия, Вт/мз; и — показатель политропы; с — скорость звука в жидкости, м/с;

А - амплитуда колебаний излучателя, м;

Ч"- коэффициент объемного гаэосодержания;

Рсг где Р„ — атмосферное давление, кгс/м2 °

g - -ускорение свободного падения, м/с ;

1 +- плотность жидкой фазы пуль,/ з. б — коэффициент поверхностного натяжения;

P — радиус преобладающих в камере пузырьков, м;

Н вЂ” высота столба жидкости над озвучиваемьми пузырьками, м.