СПОСОБ АЭРИРОВАНИЯ ПУЛЬПЫ ПРИ ФЛОТАЦИИ Российский патент 2006 года по МПК B03D1/00 B03D1/24 

Изобретение относится к области горно-обогатительной промышленности и предназначено для флотационного обогащения минерального сырья. Изобретение может быть также использовано в машиностроении для испытания сосуда на герметичность.

Известен способ аэрирования пульпы в камере флотационной машины путем подсасывания воздуха вращающимся импеллером, погруженным в пульпу (Справочник по обогащению руд. Основные процессы / Под ред. О.С.Богданова. М.: Недра, 1983, с.293).

Широко используется также способ аэрирования, при котором воздух подают в машину от воздуходувки, а с помощью импеллера осуществляют тонкое диспергирование воздуха и поддержание минеральных частиц во взвешенном состоянии (Справочник по обогащению руд. Основные процессы / Под ред. О.С.Богданова. М.: Недра, 1983, с.306).

Наиболее близким к предложенному техническому решению является способ аэрирования пульпы, включающий вибрацию аэратора (Федотов А.М., Денисов Г.А., Рундквист К.А., Алексеев Е.С., Скрунде А.А. Флотационная машина. Авт. свид. №360104. БИ №36, 1972). Однако при этом способе согласование интенсивности поступления пузырьков в камеру флотационной машины и их размеров в соответствии с технологическими требованиями оптимизации условий закрепления минеральных частиц пульпы на поверхности пузырьков крайне ограничено.

Задача изобретения - ввести в технологический процесс флотации возможность управления интенсивностью подачи пузырьков в камеру машины и распределением их по размерам, при котором обеспечивается оптимальный режим флотации.

Поставленная задача решается следующим образом. Заполненную пульпой камеру флотационной машины с отверстиями, расположенными ниже свободной поверхности пульпы, или только подвижное дно камеры подвергают вибрации, вызывающей вибрационную инжекцию воздуха через отверстия внутрь камеры.

Сущность предлагаемого способа поясняется фиг.1, 2 и 3. На фиг.1 показана общая схема вибрирующей в газовой среде камеры флотационной машины, заполненной пульпой и имеющей отверстие, например, в ее дне. На схеме обозначено: 1 - камера с пульпой, 2 - газ, окружающий камеру, 3 - пузырек газа, 4 - обратный клапан. На фиг.2 показана схема камеры флотационной машины, оснащенной подвижным дном, которому сообщают вибрацию. Цифрой 5 на фиг.2 обозначено подвижное дно камеры флотационной машины. На фиг.3 представлена зависимость давления в пульпе вблизи отверстия в камере от времени (по оси ординат отложена величина безразмерного перепада давления у отверстия Δр/ΔР при вибрации сосуда, а по оси абсцисс - безразмерное время τ=ωt).

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Корпусу камеры флотационной машины, до определенного уровня заполненной пульпой, либо только подвижному дну камеры сообщают вибрации, например, по закону y=-A sinωt, где А - амплитуда, ω - частота вибрации. При этом давление в пульпе в любом поперечном сечении корпуса изменяется периодически.

Объемный мгновенный секундный расход пульпы из отверстия камеры флотационной машины определяется в каждый момент времени известной формулой гидравлики

где Q_n - объем пульпы, μ - коэффициент расхода отверстия, F - площадь отверстия, ΔР - статический перепад давления у отверстия, Δр - мгновенный перепад давления у отверстия, ρ - плотность пульпы, h - высота уровня пульпы в камере флотационной машины над отверстием, y'' - ускорение камеры, w - коэффициент перегрузки.

При коэффициенте перегрузки w>1 в промежутке δ₀<τ<π-δ₀ (фиг.3), где δ₀=arcin(1/w), величина и газ 2 (фиг.1), окружающий сосуд, засасывается внутрь сосуда с образованием пузырька [Блехман И.И., Блехман Л.И., Вайсберг Л.А., Васильков В.Б., Якимова К.С. Нелинейные эффекты при истечении жидкости из вибрирующих сосудов. ДАН, 2003, т.391, №2, с.185-188]. В промежутке безразмерного времени π-δ₀<τ<2π+δ₀, величина , и пульпа вытекает в виде капли из камеры флотационной машины.

Промежуток времени, в течение которого газ будет втекать через отверстие внутрь камеры флотационной машины, составит (см. фиг.3)

Тогда объем пузырьков (Q), поступающих за каждый период колебаний камеры флотационной машины в соответствии с (1), будет равен

где, как и ранее, n - количество отверстий в камере.

Учитывая, что ΔР=ρgh, после вычисления интеграла, получим следующее выражение для объема газовых пузырьков за один период колебаний

где ρ_p - плотность пульпы, ρ_g - плотность газа, а

Очевидно, что количество пузырьков, поступающих в камеру флотационной машины за секунду, составит

Согласно предлагаемому техническому решению при сообщении камере флотационной машины (или ее подвижному дну) вибрации в вертикальном направлении, как видно из графика на фиг.3, давление у отверстия в дне камеры меняется периодически с периодом, равным периоду колебаний сосуда (T=2π/ω). В течение части периода колебаний Т_- реализуется засасывание в пульпу газа, окружающего камеру, с образованием пузырька. В течение другой части периода Т₊ происходит вытекание пульпы из камеры в виде капли. Вытекающая пульпа может быть возвращена в камеру с помощью насоса. Предотвратить вытекание пульпы, как показали специальные эксперименты, можно путем установки обратного клапана на отверстии.

Как видно из формулы (3), объем поступающего газового пузырька зависит от частоты вибрации камеры или подвижного дна флотационной машины со. Возникает возможность выбирать размеры пузырьков газа, поступающих в камеру, оптимальные с точки зрения возможности закрепления на их поверхности определенного размера минеральных частиц пульпы. Необходимые размеры и количество пузырьков газа можно получать с помощью выбора размеров и числа отверстий в камере, располагая их как на боковой поверхности камеры, так и в ее дне.

Возможность регулирования частоты вибрации камеры или подвижного дна флотационной машины при протекании процесса флотации позволит достаточно просто управлять количеством поступающих в камеру пузырьков, обеспечивая рациональное насыщение ими пульпы. Помимо этого, как показывают эксперименты [Dedelyanova K.J., Metodiev M.S. Determination of the Influence of Vibrations on Velocity Emerge of Gas Bubbles // Mineral Processing in the 21 century: Processing of the X Balkan Mineral Processing Congress. Varna, Bulgaria, 15-20 June 2003. Varna, 2003. P.117-120], вибрация камеры приводит к уменьшению скорости всплывания пузырьков, что является еще одним фактором, повышающим вероятность закрепления минеральной частицы на пузырьке газа.

Таким образом, предлагаемый способ аэрирования пульпы в камере флотационной машины позволит повысить качество получаемого при флотации концентрата и увеличить производительность машины.

При использовании предлагаемого технического решения для испытания сосуда на герметичность о месте протечки можно судить по шлейфу пузырьков, наблюдаемых в жидкости при вибрации сосуда.

Относится к способам аэрирования пульпы при флотационном обогащении минерального сырья и может быть использовано в машиностроении для контроля герметичности сосудов. Позволяет управлять интенсивностью подачи пузырьков воздуха в камеру и их размерами. Способ включает подачу воздуха в объем пульпы с последующей диспергацией. Воздух в виде пузырьков подают через отверстия в камере, выполненные ниже уровня пульпы, путем сообщения камере или подвижному дну камеры вибрации. Вытекающую пульпу возвращают в камеру с помощью насоса или на отверстиях устанавливают обратные клапаны. Количеством пузырьков, поступающих в камеру, управляют в соответствии с формулой N=nω/2π, где n - количество отверстий в камере, ω - круговая частота вибрации, 1/с. 3 ил.

Способ аэрирования пульпы в камере флотационной машины, включающий подачу воздуха в объем пульпы с последующей диспергацией, отличающийся тем, что воздух в виде пузырьков подают через отверстия в камере, выполненные ниже уровня пульпы, путем сообщения камере или подвижному дну камеры вибрации, при этом вытекающую пульпу возвращают в камеру с помощью насоса или на отверстиях устанавливают обратные клапаны, причем количеством пузырьков, поступающих в камеру, управляют в соответствии с формулой

где n - количество отверстий в камере,

ω - круговая частота вибрации, 1/с.