СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ФЛОТАЦИИ Российский патент 2002 года по МПК B03B13/00 B03D1/00 

Изобретение относится к управлению технологическим процессом во флотационных машинах кипящего слоя (см. Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины и аппараты. М. , Недра, 1972, с.97-100) и может быть использовано для повышения эффективности процесса на флотационных обогатительных фабриках.

Известен способ управления процессом флотации, включающий систему регулирования уровня пульпы и плотности питания во флотационной машине (см. Козин В. З. , Троп А.Е., Комаров А.Я. Автоматизация производственных процессов на обогатительных фабриках. М. , Недра, 1980, с.254). Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает регулирования плотности пульпы в последних камерах флотационной машины, которая существенно влияет на эффективность процесса (см. Глембоцкий В.А., Классен В.И. Флотация. М., Недра, 1973, с.267-269).

Наиболее близким к предлагаемому - прототипом - является способ, включающий регулирование плотности исходного питания флотации, уровня пульпы во флотационной машине и расхода воздуха в камеры, а также плотности камерного продукта, разгружаемого из последней камеры (см. Головков Б.Ю., Колпиков Г. Г. , Рейбман Л.А. Автоматизация калийных обогатительных фабрик. М., Недра, 1983, с.40-41). Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает создания оптимальной плотности и высоты кипящего слоя в каждой из камер флотационной машины.

Целью предлагаемого изобретения является повышение технологической эффективности флотации при управлении процессом за счет стабилизации значений объемной плотности и высоты кипящего слоя в каждой камере флотационной машины при условии регулирования плотности исходного питания флотации, уровня пульпы во флотационной машине и расхода воздуха в камеры.

Поставленная цель достигается тем, что в соответствии с предлагаемым изобретением в известном способе управления процессом флотации кроме регулирования плотности исходного питания флотации, уровня пульпы во флотационной машине и расхода воздуха в камеры дополнительно в каждой камере флотационной машины стабилизируют объемную плотность твердой фазы кипящего слоя в зависимости от крупности флотируемого материала изменением площади сечения щели циркуляционного желоба, а также регулируют высоту кипящего слоя изменением уровня расположения и высоты разгрузочного отверстия камерного продукта в зависимости от объемной плотности твердой фазы кипящего слоя в камере.

Объемная плотность твердой фазы кипящего слоя во флотационной камере, как известно (см. Давыдов А.В. Математическая модель внешней гидродинамики кипящего слоя во флотационных машинах. Изв. Вузов, Горный журнал, 1988 г., 6, с.110-112), для заданного значения дебита воздуха во флотационную камеру и крупности частиц твердой фазы определяется площадью сечения щели циркуляционного желоба. В случае увеличения крупности частиц флотируемого материала при прочих равных условиях кипящий слой в камере уплотняется. Изменение объемной плотности твердой фазы кипящего слоя существенно влияет на эффективность процесса флотации. Для повышения эффективности процесса флотации объемную плотность твердой фазы во флотационной камере необходимо стабилизировать изменением площади сечения щели циркуляционного желоба флотационной камеры.

Обязательным условием стабилизации объемной плотности твердой фазы кипящего слоя за счет установки соответствующей площади сечения циркуляционного желоба является регулирование в регламентируемых пределах плотности исходного питания флотации, уровня пульпы во флотационной машине и расхода воздуха в камеры. В противном случае будет иметь место колебание высоты кипящего слоя.

Высота кипящего слоя во флотационной камере при стабильной объемной плотности твердой фазы в кипящем слое и разгружаемом камерном продукте определяется уровнем расположения и высотой разгрузочного отверстия камерного продукта. Так как объемная плотность твердой фазы по высоте флотационной камеры существенно изменяется (см. Тодес О. М., Цитович О.Б. Аппараты с кипящим зернистым слоем. Л. , Химия, 1981 г.) из-за неоднородности собственно кипящего слоя и наличия выбросов твердой фазы в надслоевое пространство из зоны кипящего слоя, поэтому увеличение уровня расположения и высоты разгрузочного отверстия камерного продукта приводит к накоплению твердой фазы в камере и, соответственно, увеличению высоты кипящего слоя.

Для эффективного ведения процесса флотации рекомендуется, чтобы высота кипящего слоя во флотационной камере составляла не менее 400 мм. При меньшей высоте кипящего слоя будет иметь место нарушение однородности структуры слоя. Регламентируя высоту кипящего слоя, следует учитывать, что чем больше высота слоя, тем больше время пребывания частиц в камере и, следовательно, больше эффективность процесса флотации. С другой стороны кипящий слой во флотационной камере не должен приближаться к пенному слою ближе, чем на 200 мм (зона интенсивных выбросов твердых частиц в надслоевое пространство), так как в противном случае будет иметь место существенный механический вынос пустой породы в концентрат. При изменении регламентируемых параметров процесса флотации, которые приводят к изменению плотности разгружаемого камерного продукта, необходимо регулировать высоту кипящего слоя изменением уровня расположения и высоты разгрузочного отверстия.

Пример 1. При стабилизации объемной плотности твердой фазы во флотационных машинах основной мелкозернистой сильвиновой флотации необходимо создать в каждой камере свою оптимальную объемную плотность твердой фазы кипящего слоя. Оптимальная объемная плотность твердой фазы кипящего слоя зависит от параметров флотируемого материала и определяется экспериментальным путем. Как известно, свойства флотируемого материала изменяются по фронту флотации, поэтому оптимальная для сильвиновой флотации объемная плотность твердой фазы в кипящем слое первой камеры составляет 0,22-0,23 д.е., а в последней - 0,18-0,19 д.е.

В соответствии с известными закономерностями объемная плотность твердой фазы кипящего слоя зависит от расхода воздуха и жидкой фазы, циркулирующей в камере. Расход воздуха в соответствии с требованиями регламента должен быть стабильным и составлять 1 м³/мин на 1 м³ вместимости флотационной камеры. Отсюда следует, что объемную плотность твердой фазы кипящего слоя во флотационной камере можно регулировать изменением расхода жидкой фазы, циркулирующей в камере, за счет ширины щели циркуляционного желоба.

Так как объемная плотность твердой фазы кипящего слоя по фронту флотации уменьшается, можно сделать вывод, что ширина щели циркуляционного желоба, регулирующая объемную плотность твердой фазы кипящего слоя, должна по фронту флотации увеличиваться. В соответствии с расчетами при средней крупности флотируемых частиц 0,3 мм ширина щели циркуляционного желоба по фронту флотации должна изменяться от 5 до 10 мм, для частиц крупностью 0,4 мм - от 10 до 20 мм.

Кроме стабилизации объемной плотности твердой фазы кипящего слоя в камерах в оптимальных пределах необходимо стабилизировать высоту кипящего слоя. При условии, что регулируется объемная плотность твердой фазы кипящего слоя в каждой камере и разгрузка камерного продукта из камер осуществляется из зоны кипящего слоя, для стабилизации высоты кипящего слоя необходимо, чтобы значения объемной плотности твердой фазы в питании и разгрузке каждой камеры были близки оптимальному значению объемной плотности твердой фазы кипящего слоя.

Оптимальное значение объемной плотности твердой фазы кипящего слоя в первой камере создается за счет стабилизации объемной плотности твердой фазы в питании флотации в пределах 0,22-0,23 д.е. Оптимальное значение объемной плотности твердой фазы кипящего слоя в разгрузке последней камере, равное 0,18-0,19 д. е. , достигается за счет того, что объемная плотность пенного продукта стабилизируется на уровне 0,30-0,35 д.е. и его выход соответствует регламентному значению.

Объемная плотность твердой фазы в питании первой камеры флотационной машины основной сильвиновой флотации стабилизируется изменением подачи маточника в питание флотации. Объемная плотность пенного продукта флотации стабилизируется за счет регулирования уровня пульпы во флотационной машине.

Таким образом, для создания оптимальной объемной плотности твердой фазы и высоты кипящего слоя в каждой камере флотационной машины следует регулировать ширину щели циркуляционного желоба в каждой камере, а также регулировать плотность исходного питания флотации, уровень пульпы во флотационной машине и расход воздуха в камеры
Пример 2. В качестве разгрузочного устройства во флотационных машинах кипящего слоя чаще всего используется отверстие, вырезанное в задней стенке машины и перекрытое шиберной заслонкой. Так как высота разгрузочного отверстия существенно влияет на высоту кипящего слоя в камере, поэтому необходимо использовать такие разгрузочные устройства, в которых положение шибера не влияет на высоту открытой части разгрузочного отверстия.

В ходе специально проведенного эксперимента на флотационной машине основной сильвиновой флотации сравнивались два разгрузочных отверстия, нижний край которых расположен на уровне решетки, но отличающихся друг от друга высотой. Высота первого разгрузочного отверстия составляла 460 мм, второго - 230 мм. При проведении эксперимента стабилизировались плотность исходного питания флотации, уровень пульпы во флотационной машине и расход воздуха в камеры. Результаты эксперимента представлены в таблице. При одинаковой плотности разгружаемого камерного продукта и качестве концентрата извлечение полезного компонента в концентрат от операции для высокой щели в 1,5 раза выше, чем для низкой. Это объясняется тем, что высота кипящего слоя для случая с низким разгрузочным отверстием менее рекомендуемых 400 мм.

Таким образом, для флотационных машин кипящего слоя необходимо использовать такие разгрузочные устройства, у которых при регулировании положения шиберной заслонки изменяется ширина разгрузочного отверстия, а его высота остается неизменной.

Пример 3. Для условий основной сильвиновой флотации, когда оптимальная объемная плотность твердой фазы кипящего слоя соответствует регламентируемой плотности разгружаемого камерного продукта, рекомендуется, чтобы разгрузочное отверстие камерного продукта имело высоту 400 мм и нижний край его располагался на уровне решетки.

Для условий перечистных операций сильвинового концентрата, когда оптимальная для флотации сильвина объемная плотность твердой фазы кипящего слоя существенно больше регламентируемого значения плотности разгружаемого камерного продукта, рекомендуется, чтобы разгрузочное отверстие камерного продукта частично располагалось над кипящим слоем в зоне выбросов. Учитывая, что зона над кипящим слоем имеет для различных типов флотационных машин ограниченную высоту от 250 до 400 мм, рекомендуется, чтобы высота разгрузочного отверстия составляла не более 150 мм, а нижний край разгрузочного отверстия находился на высоте 250-300 мм над решеткой.

Испытания предлагаемых рекомендаций на сильвинитовых обогатительных фабриках показали, что регулирование высоты и уровня расположения разгрузочного отверстия камерного продукта обеспечивает максимально возможный прирост качества концентратов при прочих равных условиях.

Использование: обогащение полезных ископаемых, в частности управление технологическим процессом во флотационных машинах кипящего слоя. Технический результат - повышение технологической эффективности процесса флотации. Способ включает регулирование плотности исходного питания, расхода воздуха в камеры и уровня пульпы во флотационной машине. В каждой камере флотационной машины стабилизируют объемную плотность твердой фазы кипящего слоя в зависимости от крупности флотируемого материала изменением площади сечения щели циркуляционного желоба. Дополнительно регулируют высоту кипящего слоя изменением уровня расположения и высоты разгрузочного отверстия камерного продукта в зависимости от объемной плотности твердой фазы в камере. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ управления технологическим процессом во флотационных машинах кипящего слоя, включающий регулирование плотности исходного питания, расхода воздуха в камеры и уровня пульпы во флотационной машине, отличающийся тем, что в каждой камере флотационной машины стабилизируют объемную плотность твердой фазы кипящего слоя в зависимости от крупности флотируемого материала изменением площади сечения щели циркуляционного желоба. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулируют высоту кипящего слоя изменением уровня расположения и высоты разгрузочного отверстия камерного продукта в зависимости от объемной плотности твердой фазы в камере.