СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Российский патент 1995 года по МПК B03D1/00 B03D1/02 

Изобретение относится к флотационному обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при переработке рудного и нерудного сырья, очистки сточных вод промышленных предприятий.

Известен способ флотационного обогащения полезных ископаемых предусматривающий одновременное использование для флотации пузырьков двух размеров: микро- и макропузырьков. Микропузырьки были получены в результате выделения газа из пульпы при ее прокачке через эжектор, а макропузырьки в результате гидродинамического воздействия потоков пульпы на поверхность пузырьков в камере флотомашины. Одновременное использование во флотации пузырьков двух размеров позволило резко повысить скорость флотации. Так удельная производительность флотомашины, работа которой основана на данном способе флотации, выше в 5,5 раза по сравнению с удельной производительностью традиционных флотомашин.

Недостатком данного способа флотации является необходимость прокачки всего объема пульпы через эжектор, для получения микропузырьков и, следовательно, повышения скорости флотации. Твердые частицы, находящиеся в пульпе, приводят к быстрому износу конусных насадок эжектора, а посторонние предметы к забивке эжектора, что снижает долговечность и надежность устройства. Другим существенным недостатком указанного способа флотации является обязательное использование высоконапорного насоса для прокачки пульпы через эжектор. Внутренняя поверхность насоса должна быть защищена от гидроабразивного износа. Использование насоса, защищенного от гидроабразивного износа, приводит к удорожанию устройства, осуществляющего данный способ флотационного обогащения.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ флотации [2] По этому способу акустическому воздействию подвергается объем пульпы, содержащий пузырьки газа. В результате обработки пульпы акустическими колебаниями с частотой, равной частоте собственных радиально-сферических колебаний пузырьков, минеральные частицы быстрее закрепляются на поверхности пузырька, что приводит к увеличению скорости минерализации поверхности пузырьков, а следовательно, и всего процесса флотации. Улучшается и качество концентрата, так как частицы пустой породы сбрасываются с пульсирующей поверхности пузырька. Однако данные колебания не могут привести к изменению формы пузырька, вызывают лишь изменение его объема. При этом амплитуда радиально-сферических колебаний очень мала даже при значительной амплитуде колебаний излучателя звуковых колебаний. К дроблению пузырьков и получению развитой поверхности раздела фаз жидкость-газ приводят поверхностные колебания пузырьков.

Задачей изобретения является увеличение скорости флотации и повышение качества концентрата за счет оптимизации аэро-гидродинамических условий процесса.

Сущность способа флотации заключается в следующем.

Проводится кондиционирование исходного сырья с реагентами, аэрация подготовленной пульпы в камере флотационной машины пузырьками газа обычной флотационной крупности. Одновременно с аэрацией пульпы в камеру флотационной машины подается газожидкостная смесь, обработанная звуковыми колебаниями с частотой, равной частоте одной из первых гармоник поверхностных колебаний пузырьков. Обработка водовоздушной смеси звуковыми колебаниями вызывает разрушение крупных и образование мелких пузырьков размером 0,1-0,01 от размера пузырьков обычной флотационной крупности. Объемный расход газожидкостной смеси составляет при этом 5-30% от объемного расхода пульпы, а интенсивность акустических колебаний определяется из формулы
I (n+1)(n-1)(n+2) где С скорость звука в обрабатываемой жидкости;
А амплитуда колебаний излучателя;
σ коэффициент поверхностного натяжения;
R радиус преобладающих в газожидкостной смеси пузырьков;
n 2,3,4,10;
ϕ коэффициент объемного газосодержания.

Совместное использование во флотации крупных и мелких пузырьков резко увеличивает скорость процесса и повышает качество извлечения полезных ископаемых.

Таким образом авторы претендуют на следующие отличительные признаки:
звуковыми колебаниями обрабатывается только водовоздушная смесь;
частота звуковых колебаний излучателя равна собственной частоте поверхностных колебаний пузырьков, преобладающих в смеси;
объемный расход газожидкостной смеси составляет 5-30% от объемного расхода пульпы;
обработку акустическими колебаниями проводят с интенсивностью, определяемой по описанной формуле.

На фиг.1 изображена схема установки для реализации предлагаемого способа флотационного обогащения; на фиг.2 и 3 формы пузырьков воздуха.

Она содержит дозатор вспенивателя 1, позволяющий впрыскивать под давлением реагент в трубопровод подачи воды; смеситель 2; патрубок 3 ввода воздуха в трубопровод с вентилем 4 и обратным клапаном 5, излучатель звуковых колебаний 6; флотационную машину 7.

Установка работает следующим образом.

В трубопровод с водой впрыскивается вспениватель с помощью дозатора реагента 1. Необходимое давление воды в трубопроводе определяется в зависимости от требуемого размера мелких пузырьков. Конструкция дозатора позволяет изменять расход реагента согласно требованиям технологии. В смесителе 2 происходит смешение жидкости и вспенивателя. Далее через патрубок 3 в трубопровод подается воздух. Количество воздуха, поступающего в жидкость, регулируется вентилем 4. При внезапном падении давления воздуха в сети обратный клапан 5 исключает возможность попадания воды в воздушную сеть. Смесь жидкости и пузырьков воздуха крупного размера поступает в гидродинамический излучатель звуковых колебаний 6, где происходит их дробление. Периодическое воздействие жидкости на поверхность пузырька с частотой, равной частоте собственных поверхностных колебаний пузырька, вызывает появление на поверхности последнего стоячих волн. Пузырек приобретает "огранку". В зависимости от номера гармоники пузырек может приобрести форму треугольника, четырехугольника. При pадиально-сферических колебаниях пузырек сохраняет форму, изменяя лишь объем. Совпадение частоты вынуждающего акустического воздействия с частотой поверхностных колебаний пузырька вызывает резкий рост амплитуды поверхностных колебаний. При амплитуде колебаний поверхности пузырька соизмеримой с радиусом происходит разрушение пузырька и образование более мелких. Необходимую интенсивность акустического воздействия в излучателе I можно оценить следующим образом. Интенсивность акустического воздействия характеризуется произведением плотности акустической энергии на частоту акустических колебаний
I 2 π²ρ cA²f², где f частота колебаний излучателя.

Частота колебаний излучателя должна совпадать с собственной частотой поверхностных колебаний пузырьков
f Отсюда следует, что интенсивность акустического воздействия должна быть равной
I (n-1)(n+1)(n+2)
После получения в газожидкостной смеси множества мелких пузырьков размером 0,1-0,01 от размера пузырьков обычной флотационной крупности смесь направляется в камеру флотационной машины.

Здесь происходит смешение водовоздушной смеси, содержащей мелкие пузырьки, с пульповоздушной смесью, содержащей пузырьки обычной флотационной крупности. Совместное использование во флотации мелких и обычной флотационной крупности пузырьков резко увеличивает скорость процесса флотации, так как мелкие пузырьки выступают в роли активаторов процесса, улучшает селективность извлечения полезного компонента.

Использование: обогащение полезных ископаемых, в частности переработка рудного и нерудного сырья, очистка сточных вод промышленных предприятий. Сущность изобретения: способ флотационного обогащения полезных ископаемых, включающий кондиционирование исходного сырья в пульпе с реагентами, аэрацию пульпы пузырьками газа флотационной крупности, обработку акустическими колебаниями, флотацию и получение концентрата; обработке акустическими колебаниями подвергают газожидкостную смесь, подаваемую дополнительно к пульпе при ее аэрации, при этом обработку проводят с частотой, равной собственной частоте поверхностных колебаний пузырьков, преобладающих в газожидкостной среде, с интенсивностью, определяемой из соотношения, представленного в описании. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СПОСОБ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, включающий кондиционирование исходного сырья в пульпе с реагентами, аэрацию пульпы пузырьками газа флотационной крупности, обработку акустическими колебаниями, флотацию и получение концентрата, отличающийся тем, что обработке акустическими колебаниями подвергают газожидкостную смесь, подаваемую дополнительно к пульпе при ее аэрации, при этом обработку проводят с частотой, равной собственной частоте поверхностных колебаний пузырьков, преобладающих в газожидкостной среде, и интенсивностью I, определяемой из соотношения

где R радиус преобладающих в газожидкостной среде пузырьков, м;
c скорость звука в обрабатываемой жидкости, м/с;
A амплитуда колебаний излучателя, м;
G коэффициент поверхностного натяжения, н/м;
n 1, 2, 3,
ϕ коэффициент объемного газосодержания. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что объемный расход газожидкостной смеси составляет 0,05 0,3 объемного расхода пульпы.