Способ управления процессом флотации Советский патент 1988 года по МПК B03D1/00 

00 со СП

Од

o

Определение содержания твердого в пульпе позволяет выявить условия наступления так называемой стесненной флотации, которая наблюдается при высокой плотности пульпы (например, в перечистках) и 5 большой глубине камеры, когда скорость процесса лимитируется ограниченностью сво- бодной поверхности пузырьков. В этом случае при повышении содержания твердого или среднего значения флотируемости часИзобретение относится к области управления процессами флотации и может быть использовано при разработке и внедрении автоматизированных систем управления технологическими процессами на обогатительных фабриках угольной промышленности, цветной и черной металлургии, промышленности минеральных удобрений и строительных материлов и при флотационной водоочистке.

Целью изобретения является повышение -д тиц необходимо увеличить аэрацию, так точности управления за счет учета распре-как в противном случае имеющаяся поверхделения частиц по крупности.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Способ заключается в том, что определяют распределение частиц и ценных ком- 15 хвосты, т.е. снизится извлечение в пенный понентов по флотируемости, измеряют со-продукт. В то же время при свободной

держание твердого в пульпе, определяют классы крупности твердого и распределение частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе и изменяю степень аэрации и время флотации пропор- ционально найденным величинам распределения частиц и ценных компонентов по

ность пузырьков окажется меньше требующейся для закрепления частиц с высоким содержанием флотоактивного компонента и часть ценного минерала попадает в

флотации при повышении средней величины флотируемости частиц возможно некоторое уменьшение аэрации, рассчитанной в соответствии с известной формулой

E(t)f(l™exp(-kSt))f(K)dk, (2)

гдef(k) -распределение материала по флотируемости (м/с);

флотируемости в каждом классе крупности.

Способ обеспечивает управление гидродинамическими и аэрационными характеристиками в зависимости от крупности частиц и их флотоактивности с учетом содержания твердого в пульпе.

Крупность частиц и содержание твердого

гдef(k) -распределение материала по флотируемости (м/с);

25S -удельная аэрация пульпы (величина поверхности пузырьков в еди ничном объеме камеры); t - время флотации. Таким образом, управление аэрацией без учета плотности пульпы, определяювлияют на интенсивность столкновений час- 30 стесненность флотации, может приве- тиц с пузырьком, вероятность отрыва, ме-сти к воздействиям, противоположным опханический вынос, плавучесть пузырька,тимальным, и снижению конечных покастесненность флотации. Повышение точно-зателей. Предупреждение таких воздейсти управления флотацией невозможно безствий является одним им факторов, опреучета этих факторов.деляющих положительный эффект предлаОпределение гранулометрического сое- 35 гаемого технического решения, тава и распределения по флотируемостиДля предупреждения функционировакаждого класса крупности позволяет вычис-ния флотомашины в нежелательном режилить двумерное распределение материала 1у(г k) и ценного компонента fe (г, k) по крупности г и флотоактивности k, которое влияет на выбор структуры потоков в аппарате и необходимый расход воздуха.

Экспериментальные исследования подме стесненной флотации предлагается следующая процедура: определяют необходимую для достижения заданных показате40 ПРИ ячпяниш гпгпягнп f пптнширнию (2;

тверждают применимость формулы

леи аэрацию согласно соотношению вычисляют степень занятости поверхности пузырька по формуле, полученной для условий идеального перемешивания пульпы:

1395372

Определение содержания твердого в пульпе позволяет выявить условия наступления так называемой стесненной флотации, которая наблюдается при высокой плотности пульпы (например, в перечистках) и большой глубине камеры, когда скорость процесса лимитируется ограниченностью сво- бодной поверхности пузырьков. В этом случае при повышении содержания твердого или среднего значения флотируемости час тиц необходимо увеличить аэрацию, так как в противном случае имеющаяся поверх хвосты, т.е. снизится извлечение в пенный продукт. В то же время при свободной

ность пузырьков окажется меньше требующейся для закрепления частиц с высоким содержанием флотоактивного компонента и часть ценного минерала попадает в

хвосты, т.е. снизится извлечение в пенный продукт. В то же время при свободной

флотации при повышении средней величины флотируемости частиц возможно некоторое уменьшение аэрации, рассчитанной в соответствии с известной формулой

E(t)f(l™exp(-kSt))f(K)dk, (2)

гдef(k) -распределение материала по флотируемости (м/с);

25S -удельная аэрация пульпы (величина поверхности пузырьков в единичном объеме камеры); t - время флотации. Таким образом, управление аэрацией без учета плотности пульпы, определяюния флотомашины в нежелательном режиме стесненной флотации предлагается следующая процедура: определяют необходимую для достижения заданных показатеПРИ ячпяниш гпгпягнп f пптнширнию (2;

леи аэрацию согласно соотношению вычисляют степень занятости поверхности пузырька по формуле, полученной для условий идеального перемешивания пульпы:

Изобретение относится к.области обогащения полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение точности управления за счет учета распределения частиц по крупности. Определяют распределение частиц и ценных компонентов по флотируе- мости. Измеряют содержание твердого в пульпе. Определяют классы крупности твердого и распределение частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе. Изменяют степень аэрации и время флотации пропорционально найденным величинам распределения частиц и ценных компонентов по флотируемости в каждом классе крупности. Способ обеспечивает управление гидродинамическими и аэрационными характеристиками в зависимости от крупности частиц и их флотоактивности с учетом содержания твердого в пульпе. Определение твердого в пульпе позволяет выявить условия наступления стесненной флотации, которая наблюдается при высокой плотности пульпы. Крупность частиц и содержание твердого влияют на интенсивность столкновений частиц с пузырьком. 1 чл. Ш Ь

i+.

(1)

для расчета коэффициента захвата частиц Е (R - размер пузырька; VP, VB - скорость частицы и пузырька относительно потока соответственно). В соответствии с соотношением (1) при измерении гранулометрического состава питания целесообразно изменять дисперсность воздуха и скорость пузырька. В механических аппаратах этого можно достичь изменением скорости вращения импеллера, а в флотомашинах пневмомеханического и пневматического типов - регулированием давления воздуха, подаваемого в камеру.

Pf(k;r, tB,S)f- (г, k )dk dr.

.Стар

5( (1-СТВ)РР (3)

- весовое содержание твердого в

пульпе, доли ед.;

)-извлечение частиц данного класса (k ,r) рассчитанное для условий свободной флотации, в простейшем приближении e(k ,

r,t,S) 1-exp(k StB);

- время подъема пузырька в пульпе;k КС«РСС k/P,

KCN E- интенсивность столкновений частиц с пузырьком;

РаеР/ - вероятности зэкрепления частицы на пузырьке и удержания частицы в пенном слое: при Р,-« 1 k « k;

рв, РР - плотность жидкой фазы пульпы и средняя плотность частиц соответственно.

Если расчетное значение сг превышает

при ограничении

ах лазг

(Зягос

о

Рп. (r,k)lt--(r,k)drdk/

лгпет ff

f Paclr.kJfvlr.kldrdkl pj, (61

о о

где заданное качество концентрата р определяется из технико-экономических условий или по результатам межконтурной оптими1/2, то флотация при данных условиях про- 10 зации схемы обогащения, текает в стесненном режиме и следует уве-д я сокращения объема необходимых

вычислений

личить аэрацию S до величины , а затем рассчитать прогнозируемые показатели по формуле (2) или аналогичной ей зависимости. При значительном отличии расчетных показателей от заданных необходимо вести управление за счет других воздействий, например, добавлением воды в процесс с целью уменьщения плотности пульпы и пересчета предельной аэрации при новом значении Ств.

При управлении флотационным процессом посредством регулирования аэрации необходимо также иметь в виду, что при увеличении минерализации пузырька сверх некоторого критического значения он может быть увлечен потоком в камерный про дукт ввиду высокой средней плотности агрегата пузырек-частицы. Для предельно нагруженного пузырька, движущегося в статических условиях, выполняется равенство

15

. 25

можно вести управление по упрощенной методике на основе расчета среднего размера частицы Т. Если вероятность прилипания после соударения Рас слабо зависит от г, то с достаточной точностью выполняется равенство

Ь

20

I-ехр (-Кен (rvS)Pao(k)t))X

X f(k)dk.(7)

При неизменном реагентном режиме зависимость одинакова для лабораторной периодической машины, в которой проводится флотометрический анализ и про- мьщ1ленного аппарата, поэтому после вычисления согласно (2) необходимо для достижения заданных показателей времени флотации при имеющейся аэрации в лабораторной мащине определять аэрацию в про- 2Q мыщленном аппарате по формуле, вытекающей из (7)

подъемная

рпод Ртяж, где Риод -i p,-g -

np

архимедова сила; FT«K 2 -(fpi -ff )gсила тяжести; Пр - число частиц; налипщих на рассматриваемый пузырек.

После подстановки выражения для Пр и преобразований получено следующее уравнение для оценки минимальной величины аэрации

i

max rfnai.

- 8(k ,r,tB,S)f(r,k )drdk

00.

Нтт(рЛ100-Ств)-р,-Ств)

6Ств(рр-р,-)(4)

:

где Rrnin - диаметр наименьщего пузырька.

Управление подачей воздуха в камерь должно обеспечить для каждой частицы столкновение с пузырьком, без которого невозможно образование флотокомплекса. В то же время крупность частицы наряду с гидродинамическими параметрами потока влияет на устойчивость агрегата пузырек- частицы, поэтому целевую функцию управления можно записать в виде

I(S) е f Кс« (r,S)fe(r,k)drdk

о о

max

(5)

при ограничении

ах лазг

(Зягос

о

Рп. (r,k)lt--(r,k)drdk/

лгпет ff

f Paclr.kJfvlr.kldrdkl pj, (61

о о

где заданное качество концентрата р определяется из технико-экономических условий или по результатам межконтурной оптимизации схемы обогащения, сокращения объема необходимых

вычислений

можно вести управление по упрощенной методике на основе расчета среднего размера частицы Т. Если вероятность прилипания после соударения Рас слабо зависит от г, то с достаточной точностью выполняется равенство

25

Ь

20

I-ехр (-Кен (rvS)Pao(k)t))X

X f(k)dk.(7)

При неизменном реагентном режиме зависимость одинакова для лабораторной периодической машины, в которой проводится флотометрический анализ и про- мьщ1ленного аппарата, поэтому после вычисления согласно (2) необходимо для достижения заданных показателей времени флотации при имеющейся аэрации в лабораторной мащине определять аэрацию в про- 2Q мыщленном аппарате по формуле, вытекающей из (7)

SoКс л (7)-S.iti

) tn

(8)

35

40

где индексы л и п обозначают лабораторные и промышленные условия соответственно. После этого необходимо провести проверку стесненности флотации по формуле (3) и плавучести пузырька по формуле (4).

Необходимый объемный расход воздуха (при давлении, равном сумме атмосферного и гидростатического давления столба пульпы) определяется из соотношения

5

0

5

SR

Q (9)

где R - средний размер пузырька;

QP- объемный поток пульпы, поступающей во флотомашину.

Способ реализуется устройством, которое работает следующим образом.

Материал, поступающий на флотацию во флотома1-1ину 1, проходит через расходомер 2 и плотномер пульпы 3. Проба материала отбирается в блок 4 флотометриче- ского анализа, соединенный с грануломет- ром 5. В результате определения гранулометрического состава питания операции и концентратов кинетического опыта в блоке 4 флотометрического анализа вырабатываются коэффициенты двумерного распределения материала по крупности и ф.лотоак:тивности, которые поступают в вычислительный блок 6, где определяется зависимость показателей непрерывного процесса от аэрации без учета ограниченности сво- бодпой поверхности пузырьков и их плавучести. В вычислительном блоке 8 на основе параметров зависимости e{S), поступающих из вычислительного блока 6, и заданного извлечения из запоминающего блока или системы управления верхнего уровня 9 ме

При средней крупности пузырька воздуха 0,8 мм и 1,5 мм подстановка скорости осаждения частиц по Стоксу в формулу (2) дает следующую зависимость для лабораторной и промышленной мащины (r) ,.1

(йП.О Ь

-))S(800 40000

15000 60000

В результате гранулометрического анализа найдено, что средняя крупность частиц

тодом итерации рассчитывается необходи- Ю в питании флотации составляет 38 мкм, мая аэрация пу.тьпы. В вычислитльном т.е. ,(r) 1,25; Кс„п(г) 0.74. Для дости- блоке 10 на основе формулы (3) определя- женин заданного извлечения меди, равного

80% от операции, в лабораторной машине оказалось необходимо tn 5 мин. Подстановка найденных параметров в формулу (8)

ется степень загруженности поверхности :пузырьков. Если эта величина превышает 1/2, то блок 13 сравнения включает в работу вычислительный блок 14, где определяется не- Обходимая аэрация из условия а 1/2. |Исходя из ЭТ01-О значения аэрации в вычис- |лительном блоке 15 прогнозируются показатели флотации, информация о которых поступает на терминал 16 оператора. При 20 сообщении оператора о возможности регулирования на полученном уровне показателей, либо при занятости поверхности при первоначально рассчитанной аэрации менее,

дает

с - 1,25-15-5о дс, „..-1.

- 6,74-15

Затем определяется, не будет ли в полученных условиях флотация проходить в стесненных условиях. Расчет по формуле (3) для частиц среднего размера дает 0,37, т.е. выполняются условия свободной флоЗатем определяется, не будет ли в полученных условиях флотация проходить в стесненных условиях. Расчет по формуле (3) для частиц среднего размера дает 0,37, т.е. выполняются условия свободной флочем наполовину, включается вычислительный

блок 11, где происходит проверка неравен- 25 тации (время подъема пузырька найдено ства (4). Если оно не выполняется, вы-как отношение глубины камеры к средней

скорости подъема по Стоксу).

Подстановка измеренных и расчетных параметров показывает, что неравенство (4) справедливо при объемном газосодержа- НИИ не менее 7%, что выполняется при определенной величине удельной аэрации. Таким образом, значение S 8,45 см

числительный блок 17 увеличивает на основании невязки левой и правой частей неравенства (4) величину аэрации. Полученное значение передается в вычислительный блок 15 и зате.м на тер.минал 16 оператора. В вычислительные блоки 6, 10, 11 и 14 и в блок 4 флотометрического анализа передаются данные о содержании твердого из плотномера 3 и параметры зависимо- :Стей Ki-w.i(r), Кс«л(г), Pac(r,k) из запоминающего блока 7. Если неравенство (4) вы- полняется, то на основании величины удельной аэрации, поступающей из вычислительного блока 8, и объемного расхода пульи рассчитанный согласно (9) расход воздуха QB 2,4 обеспечивают необходимые показатели флотации.

Формула изобретения

Способ управления процессом флотации, включающий определение распределения часпы, измеряемого расходомером 2, определяется расход воздуха. Эта операция прово-40 тиц и ценных компонентов по флотируе- дится вычислительным блоком 1,2. Получен-мости и изменение степени аэрации и вре- ное значение передается в регулятор 18, амени флотации, отличающийся тем, что, с оттуда на исполнительный механизм 19,целью повышения точности управления за изменяющий положение шибера воздухопро-счет учета распределения частиц по крупно- вода.сти, измеряют содержание твердого в пульпе, Пример. Управление расходом воздуха определяют классы крупности твердого и при флотации сульфидной медной руды вораспределение частиц и ценных компонен- флотомашипе при минутном дебите пульпытов по флотируемости в каждом классе круп- 9 , проводят по упрошенной мето-ности, а степень аэрации и время флота- дике, основанной на соотношении (8). Ла-ции корректируют пропорционально найден- бораторная флотомашина, в которой про-. ным величинам распределения частиц и цен- водят кинетичский опыт, характеризуется ных компонентов по флотируемости в каждом значением удельно§ аэрации .классе крупности.

При средней крупности пузырька воздуха 0,8 мм и 1,5 мм подстановка скорости осаждения частиц по Стоксу в формулу (2) дает следующую зависимость для лабораторной и промышленной мащины (r) ,.1

(йП.О Ь

-))S(800 40000

15000 60000

дает

с - 1,25-15-5о дс, „..-1.

- 6,74-15

Затем определяется, не будет ли в полученных условиях флотация проходить в стесненных условиях. Расчет по формуле (3) для частиц среднего размера дает 0,37, т.е. выполняются условия свободной флотации (время подъема пузырька найдено как отношение глубины камеры к средней

и рассчитанный согласно (9) расход воздуха QB 2,4 обеспечивают необходимые показатели флотации.

Формула изобретения

Способ управления процессом флотации, включающий определение распределения частиц и ценных компонентов по флотируе- мости и изменение степени аэрации и вре- мени флотации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления за счет учета распределения частиц по крупно- сти, измеряют содержание твердого в пульпе, определяют классы крупности твердого и распределение частиц и ценных компонен- тов по флотируемости в каждом классе круп- ности, а степень аэрации и время флота- ции корректируют пропорционально найден- ным величинам распределения частиц и цен- ных компонентов по флотируемости в каждом классе крупности.