способ аэрации флотационной пульпы

Формула изобретения

Способ аэрации, включающий нагнетание в пульпу воздуха через перфорированные резиновые трубки, отличающийся тем, что в емкости создают три слоя: бромоформа, жидкого стекла и воды, при этом нагнетание в пульпу воздуха осуществляют через указанные слои.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к способам аэрации флотационной пульпы.

Известен способ аэрации, осуществляемый в механических флотационных машинах, где в качестве аэрирующих и перемешивающих устройств применяют мешалки (импеллеры) турбинного и лопастного типов [1].

Недостатком аэрации в механических флотационных машинах является то, что минерализация и флотация осуществляется в беспорядочных турбулентных потоках, в которых возникают значительные инерционные силы, отрывающие минеральные частицы от пузырьков, поэтому крупность флотируемых минеральных частиц высокой плотности (более 4000 кг/м³) не превышает 0,1 мм, а минеральных частиц пониженной плотности (менее 4000 кг/м³) составляет 0,3-0,4 мм. Низка в них и сохранность минерализации воздушных пузырьков в пенном слое из-за турбулентного воздействия на него потоков пульпы. Она для различных руд колеблется от 20% до 55%.

Известны пневматические флотомашины, в которых применяются разные аэрационные устройства, такие как пневматические, гидропневматические и гидравлические аэраторы, однако не достигается такая степень аэрации и дисперсности (крупности) пузырьков как в механических машинах [2].

Известен способ аэрации вдуванием в пульпу воздуха через пористые перегородки (барботирование). Реализация данного способа осуществляется в пневматических флотационных машинах [1].

В зависимости от линейной скорости газа могут быть три режима истечения из затопленного отверстия: пузырьковый, промежуточный и струйный. Основным недостатком данного способа аэрации является то, что при уменьшении скорости истечения газовой фазы из отверстия, скорость всплывания пузырьков становится недостаточной для их своевременного удаления и вновь образующийся пузырек попадает в гидродинамический след предыдущего пузырька, что при дальнейшем увеличении скорости газа приводит к образованию сплошной струи газа, которая дробится частично только на некотором расстоянии от барботера.

Практически могут быть сфлотированы частицы, примерно на порядок меньше, чем это можно быть предложить на основании произведенных расчетов. Причина такого расхождения следующая: в расчетах принято, что отрывающая сила измерения только массой частицы в статических условиях, а фактически же отрыв частиц от пузырьков происходит под действием инерционных сил.

В динамических условиях пенной флотации система частица-пузырек, двигаясь в турбулентном потоке пульпы, испытывает различные ускорения. Всплески этих ускорений на отдельных этапах движения потока порождают значительные отрывающие усилия, которые по литературным данным могут в десятки раз превосходить отрывающую силу. Для того чтобы усилия не приводили к деминерализации пузырьков, частицы отдельных минералов должны прилипать к ним с некоторым запасом прочности.

Предел крупности флотируемых частиц можно увеличить при применении коалесцентного механизма закрепления. Для этого аэрируют тонкодисперсные пузырьки. Это приводит к увеличению крупности флотируемых частиц. Множество пузырьков воздуха, закрепившись на поверхности частицы, способствуют устойчивости флотокомплекса и также увеличивают суммарную несущую способность. Во всяком случае, чем меньше крупность диспергируемых пузырьков воздуха, тем эффективнее проходит флотация, при этом необходимо преодолеть такое явление, как процесс слипания пузырьков друг с другом (коалесценция). Благодаря этому процессу, пузырьки, диспергируясь с аэратором при столкновении друг с другом, способны сливаться и образовывать более крупные пузыри. Это значительно снижает эффективность процесса флотации.

Отмеченные недостатки могут быть устранены в предлагаемом способе аэрации.

Сущность изобретения заключается в том, что способ аэрации, включающий нагнетание в пульпу воздуха через перфорированные резиновые трубки, отличающийся тем, что в емкости создают три слоя - бромоформа, жидкого стекла и воды, при этом нагнетание в пульпу воздуха осуществляют через указанные слои.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с известными аэрирующими устройствами механического типа показывает, что в новом способе обеспечивается снижение турбулентности потоков в камере флотации за счет равномерности и стабильности аэрирования воздуха через слой тяжелой органической жидкости - бромоформа и жидкого стекла. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «новизна».

В отличие от обычных аэрирующих устройств пневматического типа за счет пропускания воздушных пузырьков через слой бромоформа и жидкого стекла достигается получение аэрируемых пузырьков меньших размеров.

Тяжелая жидкость - бромоформ является вязкой и плотной средой, где пузырек воздуха изначально не может образоваться больших размеров, происходит их предварительная диспергация при выходе пузырьков воздуха из отверстия аэрирующих устройств. Кроме того, слой жидкости при насыщении его воздухом переходит в стабильное виброкипящее состояние, при котором из его объема равномерно по всей площади выводятся пузырьки воздуха. Причем исходная крупность пузырьков зависит от давления подаваемого воздуха, толщины и плотности слоя тяжелой жидкости бромоформа.

Кроме этого в тяжелую жидкость могут быть добавлены флотационные реагенты для стабилизации пены. В этом случае за счет управления величиной поверхностного натяжения система «газ-жидкость» пузырьки воздуха приобретают более стабильное состояние, за счет которого снижается уровень слипания пузырьков друг с другом (коалесценция), а пузырьки становятся более флотоактивными.

Для реализации этой идеи в лабораторных условиях изготовлен стенд (чертеж) и проведены исследования.

На дно емкости помещается резиновая перфорированная трубка. В емкость добавляется вода, жидкое стекло и бромоформ (CHBr₃) (вещества большей плотности). Образуются три слоя: CHBr₃, жидкое стекло и вода. Включается воздуходувка и пропускается воздух по трубке. Пузырьки, всплывая через эти слои, покрываются пленкой жидкого стекла. Обработанный таким образом пузырек в последующем не слипается с другими пузырями и при этом размер пузырьков примерно в три раза меньше (1,5-1 мм), чем при простом аэрировании воздуха в воде (3,5-4 мм). При этом пузырьки распределяются более равномерно и турбулентные потоки в воде не образуются. Заметно, что скорость подъема пузырьков несколько замедляется.

Таким образом, новый способ аэрации позволяет исключить применение дорогостоящих и энергоемких механических аэраторов во флотомашинах, а также обрабатывать аэрируемые пузырьки воздуха реагентами, стабилизирующими и предотвращающими их слипание в процессе флотации.

Источники информации

1. Мещеряков Н.Ф. Кондиционирующие и флотационные аппараты и машины, М., Недра, 1990, с.337.

2. Глембоцкий В.А. Классен В.И. Флотационные методы обогащения, М., Недра, 1981, с.303.