Устройство для автоматического регулирования процесса пенной сепарации Советский патент 1984 года по МПК B03D1/00 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, касается оперативного управления процессом пенной сепарации (флотации) и може быть использовано, например, при об г.ащении алмазосодержащего сырья мет дом пенной сепарации. Известно устройство автоматического регулирования процесса обогащения , содержащее измеритель техно логических параметров, соединенный с входом регулятора, связанного чер исполнительный механизм с питателем реагентов С 1 . о Недостатком известного устройства является отсутствие элементов, обеспечивакщих прямое измерение тех нологических параметров, тесно свя занных с флотационными условиями в ванне машины пенной сепарации и их о тимизацию. Известно устройство для автоматического регулирования процесса пенной сепарации, содержащее измеритель поверхностного натяжения пульпы, выполненный в виде точечного источника света, диссептора и регистратора поверхностного натяжения пул пы, регулятор расхода реагента, свяJ занный через исполнительный механизм с питателем реагента,подаваемого в трубопровод оборотной воды, кап льный дозатор с вертикальной трубкой, причем по одну сторону свободного конца вертикальной трубки установлен точечный источник света, а по другую - световоспринимающая поверхность диссептора С 23. К недостаткам данного устройства относится отсутствие узлов и связей для измерения и использования при уп равлении процессом пенной сепарации изменения во времени поверхностного натяжения непосредственно после скач кообразного изменения величины повер ности раздела, что препятствует извлечению крупных частиц, хотя техноло гические параметры флотации при использовании известного устройства вьапе, чем у известных устройств. Цель изобретения - повышение качества регулирования путем повышения точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического управления процессом пенной сеп рации, содержащее измеритель поверхностного натяжения пульпы, выполненный в виде точечного источника света, диссептора и регистратора поверх- , ностного натяжения пульпы, регулятор расхода реагента, связанньш через исполнительный механизм с питателем реагента, иодаваемого в трубопровод оборо,тной воды, капельный, дозатор с вертикальной трубкой, причем по одну сторону свободного конца вертикальной трубки установлен точечный источник света, а по другую - световоспринимающая поверхность диссептора, снабжено определителем изменения поверхностного натяжения пульпы, выход которого связан с регистратором измерителя поверхностного натяжения пульпы, а выход - с регулятором расхода реагента, а также тем, что вертикальная трубка с капельным дозатором установлена на микролифте. На фиг.1 изображена схема устройства автоматического управления процессом пенной сепарации; на фиг.2 измеритель поверхностного натяжения, вид сверху и в разрезе; на фиг.З блок-схема определителя поверхностного натяжения пульпы; на фиг.4 - зависимость показаний регистратора сигнала от изменения высоты Н пузырька Л. Прочность закрепления частицы на пузьфьке воздуха при флотации и пенной сепарации зависит при прочих условиях от изменения поверхностного натяжения на его поверхности. В равновесном состоянии сила прилипания и сила отрыва частицы, закрепившейся на поверхности пузырька воздуха, одинаковы, так как определяются одним и тем же значением поверхностного натяжения в на границе жидкость-газ. При действии на частицу отрывающих усилий (за счет сил инерции при движении флотокомплекса и в местах завихрений в турбулентном потоке аэрированной пульпы и пены) в период, предшествукяций отрыву частицы от пузырьков воздуха, происходит растяжение поверхности пузырька на узких кольцевых участках, прилегающих к границе трехфазного периметра контакта частица-пузырек. В результате этого локального растяжения и увеличения площади пузьфька нарушается равновесие молекул поверхностно-активного вещества (ПАВ) на границе жидкость-газ И утончаются конденсированные пленки у трехфазного периметра контакта. В итоге значение поверхностного натяжения на узких кольцевых участках поверхности пузырька у трехфазного периметра контакта скачкообраз возрастает (зффект А. Покельс). Пропорционально возрастает и сила п липания (при неизменной силе отрыва, зависящей от поверхностного нат жения на всей поверхности пузырька, которое при локальном растяжении поверхности не изменяется). Таким образом, происходит многократное упрочнение контакта в момент действия открывающих усилий на частицу, прилипшую к пузырьку. Это упрочнение действует до тех пор, пока не восстановится нарушенное равновесие концентрации реагентов на поверхности пузырька. В исходном положении концентрация реагентов на поверхности пузырь ка, в частности вблизи частицы, велика, что приводит к низкому значен поверхностного натяжения (чем боль ше концентрация реагента на поверхности, тем ниже значение и ). При вытягивании пузырька молекулы реагента, находившиеся на поверхности пузырька, распределяются на большей площади, их концентрация падает, а значение увеличивается, что повы шает прочность контакта пузырька с частицей. Однако из раствора к поверхности пузырька под действием перепада концентраций начинают дифф дировать молекулы реагента и приво дят величину 6 через некоторое время к исходному значению. Если к этому времени действие растягивакнцих усилий продолжается, то частица может отделиться от пузырька и н всплыть. Если же завихрение жидкости и связанное с ним увеличение рас гивающего усилия исчезнет раньше, чем дополнительное количество реагента диффундирует к поверхности пузырька, то частица удерживается н пузырьке и всплывает. Время восстановления адсорбционного равновесия реагентов на поверхности пузырька зависит от концентрации реагентов в пульпе и от состава реагентов. Чем меньше концентрация реагентов в пульпе и больше разница в значениях поверхностного .натяжений, измеренного в динамических условиях, тем медленнее восстанавливается адсорбционное равновесие и тем сильнее и длительнее упрочняется контакт частицы с пузырьком. Соответственно этому, эффективнее идет флотация, особенно крупных частиц. Устройство для автоматического регулирования процесса пенной сепарации (фиг.1) содержит определитель 1 .изменения поверхностного натяжения, блок 2 сравнения сигналов, задатчик 3 величины изменения поверхностного натяжения, регулятор 4 расхода реагента, исполнительный механизм 5, питатель.6 реагента в трубопроводе 7 реагента, трубопровод 8 оборотной воды, измеритель 9 поверхностного натяжения . В состав измерителя 9 поверхностного натяжения входят регистратор 10 сигнала, усилитель II, вибропреобразователь 12, мост 13 и измеритель . высоты пузырька, диссептор, содержащий корпус 14, верхний 15 и нижний 16 светочувствительные элементы, окуляр 17 с зеркалом 18, объектив 19, точечный источник света 20 с конденсором 21, капельный дозатор 22 с вертикальной трубкой 23, окруженной со всех сторон камерой 24, микролифт 25, байпас 26, побудитель расхода 27 дополнительный источник света 28 с конденсатором 29, фотоаппарат 30, резистор 31. Выход определителя 1 изменения поверхностного натяжения соединен с одним входом блока 2 сравнения сигналов, к второму входу которого под-с соединен задатчик 3 величины изменения поверхностного натяжения. Выход блока 2 сравнения сигналов соединен с регулятором 4 расхода реагента, выход которого через исполнительный механизм 5 связан с питателем 6 реагента в трубопроводе 7 реагента, соединенном с трубопроводом 8 оборотной воды. Выход измерителя 9 поверхностного натяжения т.е. выход регистратора 10 сигнала, соединен с входом определителя I изменения поверхностного натяжения. Усилитель 11, вибропреобразователь 12 и мост 13 соединены последовательно . Выход усилителя 11 подсоединен к регистратору сигнала 10. К входу моста 13 дифференциально включены через резистор 31 верхний 15 и нижний 16 светочувствительные элементы, закрепленные в конце корпуса 14. В корпусе 14 установлен источник света 20, за которьм расположены к денсатор 21 и камера 24, окружающая со всех сторон вертикальную трубку 23, соединенную с дозатором 22. Объектив 20 установлен за камерой 24, которая закреплена на микролифте 25 с возможностью вертикаль ного перемещения и с помощью байпаса 26 через поб гдитель 27 расхода соединена с магистралью 8 жидкой фазы пульпы. Для наблюдения за границей между освещенной и неосвещенной зоной в верхней части корпуса 14 установлен окуляр 17 с зеркалом 18. Для фотографирования пузырька А имеется дополнительный источник света 28 с конденсатором 29 и фотоаппарат 30, установленные на оси, перпендикулярной к основной оси кор пуса 14, по разные стороны камеры 24 (фиг.2 сечения А-А,Б-Б). Теневое изображение пузырька А на светочувствительном элементе 16 показано на фиг.2.. Определитель 1 изменения поверхностного натяжения построен на базе настольной вычислительной машинки (фиг.З). Он содержит разрешающую схему 32 вход которой соединен с регистратором 10 сигнала ,и с тактовым генерат ром 33, а выход - с преобразователе аналог-цифра 34, который соединен через входную схему 35 с настольной вычислительной машинкой 36, выход к торой соединен с блоком 2. сравнения сигналов. Вход и второй выход схемы 35 соединены также со схемой 37 опр са. В качестве элементной базы схем 32, 35 и 37 выбраны микросхемы сер К155 и К131, схема 35 кроме того со держит катушки индуктивности, соединенные с герконами, заменяюпщми клавиши настольной машинки 36, Машинка 36 выполнена на интегральной схеме. Регистратор 10 сигнала представляет собой обычный самопишущий прибор, в котором встроено лекало, восп , чизводящее нелинейную зависимость величины поверхностного натяжения от высоты И пузырька (фиг.4). Устройство работает следующим образом. , Из трубопровода 8 оборотной воды часть жидкой фазы подают через байпас 26 с помощью побудителя 27 в камеру 24 и по второй ветви байпаса 26 возвращают ее в основной поток. Дозатором 22 через вертикальную трубку 23 выдувают пузырек на ее калиброванном срезе до первого заданного объема и выдерживают в течение первого заданного интервала времени. По истечении этого заданного интервала времени дозатором 22 подают вторую порцию воздуха, скачкообразно раздувая пузырек А до второго заданного объема в течение второго заданного интервала времени и выдерживаютв течение третьего заданного интервала времени по истечении которого включаются в работу светочувствительные элементы 15 и 16. Свет от источника 20 проходит через конденсатор 21, в котором лучи становятся паралле1льными, затем попадают на пузырек А, от которого тянется тень (фиг.1, заштриховано). Свет проходит через объектив 19 благодаря чему удается получить увеличение в несколько раз и на светочувствительном элементе 16 врзникает теневое изображение пузырька А (фиг.2,С-С).При перемещении тени вверх и вниз в схеме моста 13 светочувствительный элемент 15 вызывает разбаланс, а светочувствительный элемент I6 служит для компенсации изменений литающего напряжения, общего светового потока и других помех. Разностное напряжение с моста 13 подают на вибропреобразователь- 12, где напряжение постоянного тока превращают в напряжение -переменного тока, затем сигнал подают на усилитель 11, откуда он поступает в регистратор сигнала 10. За счет специального . лекала показания регистратора сигнала 10 линеаризуют, и его равномерную шкалу градуируют. Зависимость показаний регистратора 10 сигнала от высоты Н пузырька А приведена на фиг.4. Из регистратора 10 сигнала сигнал поступает в определитель 1 изменения поверхностного натяжения, где по нелинейной зависимости 6 от высоты Н пузырька определяют текущее значение это значение запомина ют, Тактовый генератор 33 от момента начала цикла измерения вводит в схе му 32 стандартный сигнал по истечении третьего и четвертого заданного интервала времени. Разрешающая схем 32 в эти моменты кратковременно про пускает сигналы,соответствующие зна й и 62 , преобразователь 34,который вводит эти значения в цифровом виде в машинку 36, В момен ввода , в машинку 36 включается схема 37 опроса, обеспечиваюс1ая весь ход расчета и выдачи в блок 2 сравнения сигналов значения 4( : в момент прихода значения (а сигнал поступает на геркон схемы 35, соответствующий клавише Занесение в первый счетчик памяти машинки 36, в момент прихода значения 2 схема 37 включает геркон схемы 35, соотве ствующий клавише Занесение во второй счетчик памяти машинки 36.После выдержки времени, достаточной дл занесения в память машинки 36 второй цифры включают геркон схемы 35,соответствующий клавише минус машинки 36. в результате чего на цифровом табло машинки 36 высвечива ется значение разности, т.е. Дб. Это же значение дб поступает в блок 2 сравнения сигналов, где сравнивается с сигналом из цифрового задатчика 3 величины изменения поверхностного натяжения. Разность фа .тического и заданного значения 4 6 со знаком плюс или минус поступает в регулятор 4, который осуществляет один шаг регулирования, изменяя в соответствующую сторону на с ответетвующую величину положение заслонки регулирующего органа 6 в трубопроводе 7 реагента. По истечении четвертого заданного интервала времени определяют установившееся значение 2 вычитают из начального значения 6- установившееся значение Л и определяют лб. В качестве заданных интервалов времени выбирают утроенную постоянную времени экспоненты. Из определителя 1 изменения оверхностного натяжения значение xl6 поступает в блок 2 сравнения сигналов,в кдторый подается также заданное значение ли, из задатчика 3 величины изменения поверхностного натяжения. В блоке 2 сравнения сигналов сравнивают заданное и фактическое значение Л э ив случае, если текущее значение больше заданного, регулятор 4 с помощью исполнительного механизма 5 и регулирунщего органа 6 в трубопроводе 7 реагента понижает расход реагента и наоборот. После окончания цикла измерения с помощью поворотной пластинки (не показана) , укрепленной на уровне среза вертикальной трубки 23, срезают сидячий пузырек А,после чего цикл работы устройства повторяется. Использование изобретения позволяет снизить расход реагентов при одновременном повьш1ении извлечения- алмазов . Экономия реагентов приводит к снижению загрязнения окружающей среды в связи с тем, что уменьшается количество реагентов, просачивающихся из прудов-отстойников в слой грунтовых вод.

I

IS.

hЦ-,

д-л

Фш.2

1. УСТРОЙСТВО ДОЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕ1ТЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕННОЙ СЕПАРАЦИИ, содержащее измеритель поверхностного натяжения пульпы, выполненный в виде точечного источника света, диссектора и регистратора поверхностного натяжения пульпы, регулятор расхода реагента, связанный через исполнительный механизм с питателем реагента, подаваемого в трубопро- вод оборотной воды, капельный дозатор с вертикальной трубкой, причем по одну сторону свободного конца вертикальной трубки установлен точечный источник света, а по другую - свето- . воспринимающая поверхность диссектора, отлича. ющееся тем,что, с с целью повышения качества р улирования за счет повышения точности измерения, оно снабжено опредеАителем изменения поверхностного натяжения пульпы, вход которого связан с (Л регистратором измерителя поверхностного натяжения пульпы, а выход - с С регулятором расхода реагента. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а- J2 ющееся тем, что вертикальная трубка с капельным дозатором установлена на микролифте. со о 4 NU СЛ