способ флотационного обогащения полезных ископаемых

Формула изобретения

Способ флотационного обогащения полезных ископаемых, включающий кондиционирование исходного сырья в пульпе с реагентами, перемешивание пульпы и ее аэрацию во флотационных камерах, флотацию и получение концентрата, отличающийся тем, что интенсивность перемешивания пульпы во флотационных камерах перечистки концентрата выбирают по величине скорости диссипации энергии в этих камерах, которую определяют по формуле

где - поверхностное натяжение воды, Н/м;

- плотность воды, кг/м³;

R - радиус пузырьков, м.

Описание изобретения к патенту

Техническое решение относится к флотационному методу обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при переработке рудного и нерудного сырья.

Известен способ флотационного обогащения полезных ископаемых по а.с. СССР №1461512, В 03 D 1/00, опубл. в БИ №8, 1989, в котором предварительно аэрируют пульпу и объем пульпы, содержащей пузырьки газа, подвергают воздействию звуковыми колебаниями с интенсивностью 0,5 Вт/см². Перед обработкой пульпы акустическими колебаниями дополнительно измеряют диаметр пузырьков воздуха и находят радиус преобладающих в пульпе пузырьков. Обработку производят с частотой, равной частоте собственных радиально-сферических колебаний пузырьков и определяемой по известной зависимости. В результате обработки пульпы звуковыми колебаниями минеральные частицы быстрее закрепляются на поверхности пузырьков, что приводит к увеличению скорости минерализации их поверхности и, следовательно, всего технологического процесса в целом. Увеличение скорости флотации предположительно связано с разрушением слоя структурированной жидкости вокруг пузырька в процессе расширения и сжатия поверхности раздела газ - жидкость. Деструктуризация способствует прорыву разделяющей объекты взаимодействия пленки жидкости в момент их столкновения. В то же время малая амплитуда радиально сферических колебаний пузырька (в условиях флотационного процесса она составляет 1 мкм и менее) не позволяет использовать указанные колебания для повышения селекции извлечения полезного компонента. Энергии колебательного движения минеральных частиц пустой породы, закрепленных на поверхности пузырьков, недостаточно для преодоления сил капиллярного прилипания частиц и сброса их с поверхности. Качество концентрата в результате обработки пульпы звуковыми колебаниями с частотой, равной частоте радиально сферических колебаний пузырьков, не повышается.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому решению является способ флотационного обогащения полезных ископаемых по патенту РФ №2167000, В 03 D 1/02, опубл. в БИ №14, 2001.

В известном способе, включающем кондиционирование исходного сырья в пульпе с реагентами, аэрацию пульпы, обработку пульпы звуковыми колебаниями, флотацию и получение концентрата, периодически отбирают пробу концентрата, рассеивают ее по классам крупности, определяют класс крупности, в котором содержание частиц пустой породы максимально. Затем, до следующего отбора пробы, пульпу обрабатывают звуковыми колебаниями с частотой f, равной частоте собственных колебаний частицы пустой породы из найденного класса крупности на поверхности раздела газ - жидкость и определяемой по установленной зависимости.

Известный способ позволяет повысить качество концентрата. Селекция извлечения полезного компонента достигается в результате повышения энергии колебательного движения частиц породы на пузырьке. Указанный эффект достигается за счет резонансного роста амплитуды собственных колебаний частицы при совпадении частоты ее колебаний на границе раздела фаз с частотой обрабатывающих жидкость звуковых колебаний. Отрыву подвергаются частицы породы, сила капиллярного прилипания которых уступает силе инерционного их отрыва и силе прилипания частиц полезного компонента к поверхности раздела фаз.

К недостаткам указанного способа следует отнести неравномерность обработки объема пульпы звуковыми колебаниями. Наиболее сильное звуковое поле наблюдается в области, прилегающей к излучателям. В то же время объем пульпы, находящийся на некотором удалении от излучателей, будет обрабатываться в меньшей мере за счет гашения амплитуды звуковой волны в процессе ее распространения по объему жидкости. Наиболее сильное гашение энергии звуковой волны наблюдается в смесях, содержащих воду и свободную газовую фазу в виде пузырьков. Энергия звуковой волны в этом случае передается пузырькам, вызывая их колебания. Даже на сравнительно небольших расстояниях от излучателя энергия звукового излучения практически полностью поглощается и ее воздействия недостаточно для разрушения флотационного комплекса частица породы - пузырек, находящегося в отдаленном объеме пульпы. Другим недостатком этого способа является значительное усложнение аппаратного оформления флотационных камер.

Технической задачей предлагаемого способа является повышение качества концентрата при флотации преимущественно тонких частиц (30 мкм и менее) за счет повышения селективности извлечения полезного компонента во флотационных камерах перечистки концентрата.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе флотационного обогащения полезных ископаемых, включающем кондиционирование исходного сырья в пульпе с реагентами, перемешивание пульпы и ее аэрацию во флотационных камерах, флотацию и получение концентрата, интенсивность перемешивания пульпы во флотационных камерах перечистки концентрата выбирают по величине скорости диссипации энергии, которую определяют по формуле

где - поверхностное натяжение воды, Н/м;

- плотность воды, кг/м³;

R - радиус пузырьков, м.

Перемешивание пульпы с интенсивностью, при которой рассеиваемая в единице объема пульпы в единицу времени энергия - скорость диссипации - соответствует найденному значению , приводит к согласованию частоты пульсаций турбулентных образований с масштабом, равным диаметру используемых пузырьков, частоте второй гармоники их поверхностных колебаний. Турбулентные образования данного масштаба оказывают определяющее воздействие на пузырьки, находящиеся в объеме пульпы. В результате резонансных явлений совпадения частоты турбулентных образований с частотой поверхностных колебаний пузырька амплитуда второй гармоники на поверхности раздела газ - жидкость возрастает. Это приводит, в свою очередь, к возрастанию амплитуды вынужденных колебаний минеральной нагрузки, находящейся на поверхности пузырька. При достаточно сильной раскачке закрепившихся частиц и достижении инерционной силой отрыва величины, превышающей значение силы капиллярного прилипания, происходит сброс частиц пустой породы. Частицы полезного компонента, сила капиллярного прилипания которых превышает силу капиллярного прилипания частиц пустой породы, сохраняют в этих условиях контакт с пузырьком газа. Всплывающие минерализованные пузырьки выносят частицы полезного компонента в пенный слой, а затем они поступают в концентрат. За счет данного эффекта достигается повышение селективности извлечения труднообогатимых тонких классов полезного компонента и, как следствие, повышение качества концентрата.

Способ реализуют следующим образом. Предположим, что флотируются достаточно тонкие классы крупности частиц. Качество концентрата в перечистных операциях, выполняемых традиционным способом, не достигает заданного значения, и необходимо повысить селективность извлечения требуемого минерала. Для этого исходное сырье кондиционируют в пульпе с реагентами, перемешивают и аэрируют пульпу во флотационных камерах. Измеряют диаметр преобладающих в пульпе пузырьков газа. Флотируют и получают концентрат. Согласно техническому решению, интенсивность перемешивания пульпы во флотационных камерах перечистки концентрата выбирают по величине скорости диссипации энергии в этих камерах, которую определяют по формуле

где - поверхностное натяжение воды, Н/м;

- плотность воды, кг/м³;

R - радиус пузырьков, м.

Для этого перемешивающему устройству флотационного аппарата (мешалке, импеллеру) сообщают мощность, равную произведению массы перемешиваемой пульпы на величину скорости диссипации энергии, рассчитанную по предлагаемой зависимости. Например, в условиях пенной флотации для наиболее вероятных значений , , R, равных соответственно 0,068 Н/м, 1200 кг/м³, 0,0005 м, скорость (диссипации энергии составит 18 м²/с³. Необходимая для перемешивания во флотационной камере емкостью 1 м³ мощность составит 18 м²/с³ 1200 кг=21,6 кВт. Ввиду того, что при изменении скорости рассеивания энергии в камере флотационной машины условия дробления газовой фазы могут измениться и привести к изменению радиуса пузырьков, повторно измеряют диаметр преобладающих в пульпе пузырьков воздуха при данной скорости рассеивания энергии. По измеренному значению R уточняют величину скорости диссипации энергии. Полученное значение и будет окончательной величиной скорости диссипации энергии во флотационной камере перечистки концентрата.