vibroflotație

Mașină de plutire cu coloane vibrante

Cerințele moderne în domeniul teoriei aerării celulozei și a mineralizării cu bule necesită crearea unei noi generații de mașini pneumatice de flotație de tip coloană, utilizate în flotația minereurilor de metale neferoase, prețioase, rare, feroase, cărbune și altele minerale, precum și utilizarea lor pe scară largă în tratarea apelor uzate din diverse industrii.

Implementarea practică largă a mașinii de flotație pe coloană este o mare realizare în ultimul deceniu în domeniul îmbogățirii flotației. Avantajele mașinii de flotație pe coloană comparativ cu mecanica și pneumo-mecanica includ: productivitate crescută, hidrodinamică îmbunătățită, selectivitate a procesului, obținerea unui concentrat de calitatea necesară cu o cantitate minimă de operații de purificare și control, reducerea volumului suprafeței de producție, a energiei economii.

Natura mișcării particulei și a bulei este un factor important de care depind probabilitatea de formare a complexului de flotație, gradul de mineralizare, viteza de flotație și intensitatea energetică a procesului. În coloană, din cauza absenței agitatorilor și a turbulenței reduse a fluxului de celuloză, forțele inerțiale care distrug complexul particule-bule sunt nesemnificative.

Creșterea activității de flotație a bulelor de aer este asociată cu o creștere a timpului de condiționare a acestora, adică. intervalul dintre momentul formării și mineralizarea bulelor. Datorită înălțimii semnificative a coloanei, durata de ședere a bulelor de aer din ea este mai mare de 20 de secunde, adică. are loc un proces de mineralizare la activitatea optimă de flotație a bulelor.

Trebuie remarcat selectivitatea crescută a flotației în aparatul de coloană datorită accelerării proceselor de concentrație secundară care au loc în zona de purificare și în stratul de spumă, unde este furnizată apă dulce, ceea ce permite obținerea de concentrate de înaltă calitate și simplificarea schema tehnologică.

Principala zonă de cercetare în aparatele de coloană este flotarea pulpei cu granulație fină. Absența amestecării intensive a pulpei, zona de curățare a produsului, amplasarea ridicată a nivelului de alimentare, înălțimea ridicată a stratului de spumă - toate acestea contribuie la producerea de concentrat cu o calitate mai bună în comparație cu mașinile cu rotor.

În aparatele de coloană, în condiții de turbulență scăzută, probabilitatea de atașare și reținere a particulelor grosiere la bulă este mai mare, astfel încât, în unele cazuri, utilizarea mașinii de plutire a coloanei poate fi adecvată pentru plutirea materialului cu granulație grosieră.

Eficiența muncii la mașinile de plutire depinde de condițiile de dispersie a aerului. Aeratorii trebuie să furnizeze conținut maxim de gaz la o dimensiune medie optimă a bulelor. Aeratoarele sunt supuse următoarelor cerințe: asigurarea unei dimensiuni a bulelor care să asigure apariția complexului de flotație, macrocirculare minimă a pulpei în cameră, caracteristici de aerare stabile.

Dispersantul de aer este proiectat în două modificări - pentru vibrații verticale și orizontale. Dispozitivul pentru vibrații verticale (Fig.2-1-aer) dispersează aerul trecându-l printr-un spațiu inelar, care permite reglarea fluxului într-un anumit interval și obținerea bulelor de gaz de o anumită dimensiune prin ajustarea frecvenței și amplitudinii vibrații.

În paralel cu crearea de bule, oscilațiile verticale creează un câmp vibroacustic care se propagă de-a lungul înălțimii coloanei. Dispozitivul pentru vibrații orizontale (fig.3-1-aer) permite crearea de bule de gaz prin deschideri circulare, perpendiculare pe direcția vectorului câmpului de vibrații.

Modulul de alimentare permite alimentarea pulpei în mașina de flotație și distribuția uniformă a acesteia pe secțiunea transversală a coloanei, precum și pentru umplerea cu apă în timpul măsurătorilor vibroacustice. Modulul pentru crearea de bule de gaz unice permite alimentarea micrometrică a aerului prin duze înlocuibile cu un anumit diametru al deschiderii pentru obținerea de bule de gaz cu un anumit diametru inițial. Nivelul pulpei este reglat infinit pe principiul vaselor conectate.

Influența vibrațiilor asupra fazei solide

S-au efectuat studii asupra influenței frecvenței și amplitudinii vibrațiilor asupra vitezei de sedimentare a boabelor minerale cu densitate, diametru și greutate relativă diferite a particulelor. În acest scop, s-au efectuat o serie de experimente, în care s-au folosit boabe minerale unice cu un diametru de la 0,09 până la 0,155 mm și densități ale diferitelor boabe 2,65; 5,1 și 7,6 g/cm 3. Frecvența de oscilație variază de la 20 la 70 Hz, iar amplitudinea - de la 1,5 la 3,0 mm.

Studiile experimentale efectuate permit concluzia că mediul vibrator creează o forță suplimentară de rezistență aplicată particulelor minerale, ceea ce determină o scădere a ratei de cădere. Această forță este o funcție nu numai a intensității vibrațiilor ca o cantitate complexă pentru impactul vibrațional, ci este și o funcție a frecvenței vibrațiilor aplicate, unde reducerea vitezei a exprimat în mod clar valori experimentale în funcție de densitatea particulelor. Se observă vizual că atunci când particula nu încetinește semnificativ viteza (la anumiți parametri de vibrație), amplitudinea ei de oscilație este aproximativ egală cu amplitudinea de oscilație a lichidului. Când rata de cădere a particulei scade semnificativ, amplitudinea acesteia crește considerabil.

O astfel de relație între rata de cădere a boabelor minerale într-un mediu vibrator lichid și parametrii câmpului de vibrații poate fi explicată ca interacțiunea dintre două mișcări oscilante - boabele minerale și

Influența vibrațiilor asupra vitezei bulei de gaz și a actului elementar de flotație

Amplitudinea mai mică a vibrațiilor în prezența unei faze gazoase se explică prin pierderea de energie pentru a schimba forma bulelor de gaz din faza lichidă. Presiunea alternativă generată de partea din față a undei sonore care se propagă de-a lungul înălțimii pulpei în mașina de flotație provoacă o schimbare a formei bulei de la aproape la sferică la o formă apropiată de un elipsoid cu diametru orizontal crescut și dimensiune verticală redusă - fig . 1. Schimbarea cantității de energie este absorbită de bulele de gaz pentru a le schimba forma - fig. 2 (1 - energie în sistem cu bule de gaz, 2 - diferență în cantitatea de energie din sistem fără și cu bule de gaz). Această schimbare de formă explică, de asemenea, reducerea ratei la care apar bulele de gaz. Diametrul crescut al bulei și înălțimea redusă cresc rezistența la ascensiune (forma este similară cu cea a particulelor plate și au o rezistență mai mare la mișcare) datorită secțiunii medii crescute. Cu cât este mai mare amplitudinea lichidului fără fază gazoasă, cu atât este mai mare valoarea decelerării ratei de ascensiune.

Schimbarea formei bulei se face cu frecvența oscilațiilor aplicate. Aceasta înseamnă că de 25 - 40 de ori într-o secundă forma bulei se schimbă și permite realizarea unui număr de efecte care afectează pozitiv cursul procesului de flotație.

Reducerea ratei de ascensiune a bulei de gaz mărește practic conținutul fazei gazoase și posibilitatea mineralizării în procesul de ascensiune.

Schimbarea diametrului crește posibilitatea contactului cu particulele fazei solide în procesul de mineralizare în două direcții diferite - odată cu creșterea diametrului crește posibilitatea „prinderii”; vibrația bulei mărește energia contactului.

În pulpa mașinii de flotație sub vibrație, particulele de fază solidă vibrează cu o diferență de fază față de faza lichidă. Această diferență de fază ajunge la 90 0 în funcție de diametrul și densitatea particulelor. Bulele de gaz vibrează (crescându-și diametrul și scăzând înălțimea bulei) într-o fază cu vibrațiile fazei lichide. Interacțiunea dintre particulele fazei solide și bulele de gaz are loc (pentru un număr mare de particule care vibrează cu o diferență mare de fază cu faza lichidă) la o viteză relativă semnificativ mai mare decât în ​​condiții normale (Fig. 3 - 1 - viteza bulei, 2 - vibrațiile bulei, 3 - rata de cădere a particulei minerale, 4 - vibrațiile particulelor minerale). Acest lucru a crescut, datorită vibrațiilor, viteza la contact permite o probabilitate crescută în depășirea barierei energetice a stratului de hidrat și efectuarea actului elementar de flotație.

Acest proces este realizat practic pe tot parcursul intervalului de la dispersant la portul de alimentare și permite implementarea procesului cu o eficiență sporită.

Vibrația bulei de gaz determină, de asemenea, posibilitatea de a îndepărta boabele antrenate din faza solidă, care nu ar trebui să cadă în produsul spumat. În timpul vibrațiilor bulei, perimetrul umectării se modifică datorită unei modificări a diametrului bulei, ceea ce duce la o slăbire a forței de aderență și îndepărtarea boabelor neplutabile.