способ флотационного обогащения полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ флотационного обогащения полезных ископаемых, включающий кондиционирование исходного сырья в пульпе с реагентами, аэрацию пульпы пузырьками газа флотационной крупности, обработку пульпы звуковыми колебаниями, флотацию и получение концентрата, отличающийся тем, что пульпу обрабатывают импульсами звуковых колебаний в диапазоне частот от



до



где f_min - минимальная частота поверхностных колебаний пузырька, Гц;

- - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

- плотность жидкости, кг/м³;

R_max - максимальный радиус пузырька, м;

n - номер гармоники поверхностных колебаний пузырька, n = 2,3,4;

f_max - максимальная частота поверхностных колебаний пузырька, Гц;

R_min - минимальный радиус пузырька, м,

при этом продолжительность каждого импульса звуковых колебаний составляет от 2 до 4 периодов собственных поверхностных колебаний пузырька.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к флотационному обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при переработке рудного и нерудного сырья, очистке сточных вод промышленных предприятий.

Известен способ флотационного обогащения полезных ископаемых по а.с. СССР N 1554973, B 03 D 1/00, опубликованному 7.04.1990 г.

В известном способе воздействию звуковых колебаний подвергают объем пульпы, содержащей пузырьки газа. В результате обработки пульпы звуковыми колебаниями с частотой, равной частоте собственных радиально-сферических колебаний пузырьков, минеральные частицы быстрее закрепляются на поверхности пузырьков, что приводит к увеличению скорости минерализации поверхности пузырьков, а следовательно, и всего процесса флотации. Однако эта частота колебаний не совпадает с частотой собственных поверхностных колебаний пузырька и не может изменить форму пузырька, а вызывает лишь изменение его объема. Изменение только объема пузырька не позволит освободиться от частиц пустой породы, тогда как при изменении формы пузырька на его поверхности образуются стоячие волны, пузырек приобретает огранку. Частицы пустой породы при определенных условиях не могут удержаться на колеблющейся поверхности пузырька. Сброс частиц пустой породы с поверхности пузырька и сохранение контакта с частицами полезного минерала улучшает качество концентрата.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является способ флотационного обогащения полезных ископаемых по патенту РФ N 2038856, B 03 D 1/00, 1/02, опубликованному 10.07.1995 г.

В известном способе, включающем кондиционирование исходного сырья с реагентами, аэрацию пульпы пузырьками газа обычной флотационной крупности, обработку пульпы звуковыми колебаниями, флотацию и получение концентрата, пульпу обрабатывают звуковыми колебаниями с частотой, равной частоте одной из первых гармоник поверхностных колебаний пузырьков, а интенсивность колебаний определяют по формуле



где c - скорость звука в обрабатываемой жидкости, м/с;

A - амплитуда колебаний излучателя, м;

- коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

- коэффициент объемного газосодержания;

R - радиус преобладающих в газожидкостной смеси пузырьков, м;

n - номер гармоники поверхностных колебаний пузырьков, n = 2,3,4-10.

Известный способ обеспечивает измельчение пузырьков, что увеличивает скорость флотации.

К недостаткам данного способа следует отнести то, что звуковые колебания подают на одной частоте, и в процессе флотационного обогащения воздействуют на пузырьки узкого интервала размеров. Пузырьки других размеров, частота собственных колебаний которых отличается от частоты подаваемых звуковых колебаний, в значительно меньшей степени подвергаются дроблению.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение селективности извлечения полезного компонента и получение более качественного концентрата за счет задействования более широкого интервала размеров пузырьков при их звуковой обработке и сброса сфлотированных частиц пустой породы с поверхности пузырька.

Поставленная задача достигается тем, что в способе флотационного обогащения полезных ископаемых, включающем кондиционирование исходного сырья в пульпе с реагентами, аэрацию пульпы пузырьками газа флотационной крупности, обработку пульпы звуковыми колебаниями, флотацию и получение концентрата, согласно изобретению пульпу обрабатывают импульсами звуковых колебаний в диапазоне частот от



до



где f_min - минимальная частота поверхностных колебаний пузырька, Гц;

- коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

- плотность жидкости, кг/м³;

R_max - максимальный радиус пузырька, м;

n - номер гармоники поверхностных колебаний пузырька, n = 2, 3, 4;

f_max - максимальная частота поверхностных колебаний пузырька, Гц;

R_min - минимальный радиус пузырька, м, при этом продолжительность каждого импульса звуковых колебаний составляет от 2 до 4 периодов собственных поверхностных колебаний пузырька.

Обработка пульпы в интервале частот от f_min до f_max при выбранной длительности импульса расширяет интервал размеров пузырьков, участвующих в интенсификации процесса флотации и приводит к сбросу частиц пустой породы с колеблющейся поверхности пузырька. Это повышает селективность извлечения полезного компонента и обеспечивает получение более качественного концентрата.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнения и чертежом, на котором изображена схема установки для реализации предлагаемого способа флотационного обогащения полезных ископаемых. Она состоит из корпуса 1 с крышкой 2, внутрь которого помещены излучатели 3 звуковых колебаний, соединенные токоподводящей шиной 4 с фильтрами 5 частот, широкополосного генератора 6 звуковых импульсов и преобразователей 7 электрических колебаний в механические.

Способ реализуют следующим образом. Исходное сырье кондиционируют с реагентами, проводят аэрацию пульпы пузырьками газа обычной для механических машин флотационной крупности от R_min = 0,2 мм до R_max = 1,5 мм. При этом в камере происходит процесс минерализации пузырьков и вынос минеральной нагрузки в пенный слой, то есть флотация.

В процессе флотации от широкополосного генератора 6 подают звуковые импульсы через фильтры 5 частот в пульпу. При этом частоты колебаний подаваемых импульсов совпадают с частотами собственных поверхностных колебаний пузырьков и находятся в диапазоне от



до



где f_min - минимальная частота поверхностных колебаний пузырька, Гц;

- коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;

- плотность жидкости, кг/м³;

R_max - максимальный радиус пузырька, м;

n - номер гармоники поверхностных колебаний пузырька, n = 2, 3, 4;

f_max - максимальная частота поверхностных колебаний пузырька, Гц;

R_min - минимальный радиус пузырька, м.

При частоте подаваемых импульсов f_min = 79 Гц и номере гармоники n = 2 задействуют пузырьки больших размеров с радиусом R_max = 1,5 мм. При этом сила прилипания частиц пустой породы к пузырьку оказывается меньше силы отрыва, и пузырек освобождается от частиц пустой породы. При частоте подаваемых колебаний f_max = 10247 Гц и номере гармоники n = 2 задействуют пузырьки малых размеров с радиусом R_min = 0,2 мм. Таким образом, при диапазоне частот от f_min = 79 Гц до f_max = 10247 Гц обрабатывают пузырьки обычной для механических машин флотационной крупности с радиусом от R_min = 0,2 мм до R_max = 1,5 мм. В результате подавляющее большинство пузырьков, образующихся в камере флотомашины, участвует в процессе селективной минерализации. Пузырьки с радиусом менее 0,2 мм и более 1,5 мм встречаются в камере механической флотомашины в очень малом количестве и не оказывают заметного влияния на флотационный процесс. Поэтому обработка звуковыми колебаниями таких пузырьков нецелесообразна.

В конструкциях камер других флотомашин диапазон размеров пузырьков может быть другим и, следовательно, диапазон частот подаваемых импульсов будет другим.

При длительности каждого импульса, равной 2 и более периодов собственных поверхностных колебаний пузырька, на его поверхности образуется стоячая волна, пузырек приобретает огранку, форма которой зависит от номера гармоники. Поверхность пузырька начинает колебаться, в результате чего происходит сброс прикрепившихся к пузырьку частиц пустой породы. В то же время сброса частиц полезного компонента не происходит, поскольку сила прилипания частиц к пузырьку, характеризуемая краевым углом смачивания, различна для этих веществ.

Если длительность подаваемого импульса составляет один и менее периода собственных поверхностных колебаний пузырька, то происходит образование стоячей волны с малой амплитудой, то есть резонансного роста амплитуды при этом не происходит. При такой амплитуде сброса частиц пустой породы с поверхности пузырька не происходит.

Если длительность подаваемого импульса звуковых колебаний составит 5 и более периодов собственных поверхностных колебаний пузырька, то время обработки пульпы импульсами в диапазоне частот от f_min до f_max значительно увеличивается. Это может привести к тому, что пузырьки не всех размеров, находящиеся в объеме пульпы у излучателей, будут обрабатываться, так как объем пульпы у излучателей постоянно обновляется. В результате часть пузырьков окажется неозвученной. Это, в свою очередь, приводит к нарушению селекции процесса.

Данный способ позволит улучшить качество концентрата и повысить селективность извлечения полезного компонента из пульпы.