Что такое ph пульпы

Опубликовано: 17.04.2024

Ионный состав флотационной пульпы во многом определяет эффективность процесса флотации в результате обеспечения оптимальных условий селекции минералов. Отклонение ионного состава пульпы от определенных значений ухудшает выходные показатели процесса, приводит к перерасходу реагентов. Поэтому для оперативного управления процессом флотации необходим контроль остаточной концентрации реагентов, концентрации водородных, сульфидных ионов и т.д.

На обогатительных фабриках для автоматического контроля ионного состава пульпы применяют потенциометрические (ионов водорода, серы, меди цинка и т.д.) и кондуктометрические (концентрация свободного СаО, реагентов, подаваемых в процесс). Для контроля концентрации ксантогената можно использовать спектрофотометрический метод, который, однако, обладает большой инерционностью, и для оперативного контроля ионов ксантогената лучше использовать аргентитовые электроды.

Основной областью применения потенциометрического метода на обогатительных фабриках является контроль активной концентрации ионов водорода в пульпе, имеющей важное значение для технологического процесса флотации. Мерой активной концентрации ионов водорода служит величина pH: pH=-lgH + (чистая вода имеет pH=7, кислая среда - pH 7).

Для контроля pH пульпы служат измерительные ячейки, включающие измерительный (стеклянный) и сравнительный (вспомогательный) электроды. В настоящее время выпускаются комбинированные датчики pH, в которых конструктивно измерительный и сравнительный электроды, а также термодатчик размещены в одном корпусе. Эти датчики более компактны и проще в обслуживании по сравнению с электродной парой.

Системы контроля pH пульпы включают следующие элементы:

- pH-ячейку с термодатчиком;

- держатель, посредством которого осуществляется монтаж pH датчиков в технологическом аппарате;

- преобразователь, который преобразует сигнал pH датчика в стандартный аналоговый (4-20 мА постоянного тока) или цифровой.

- система отчистки для удаления различных загрязнений со стеклянного электрода.

Структура системы контроля pH изображена на рис. 3.7.


Рисунок 3.7 Структура системы контроля рН-пульпы.

На отечественных обогатительных фабриках эксплуатируются системы контроля pH пульпы в составе арматурных датчиков ДПг-4М, ДМ-5М, включающих измерительный и вспомогательный электроды и держатель, и промышленный преобразователь типа П-216.3.

Датчики могут быть по исполнению проточного и погружного типа.

Преобразователь П-216.3 используется в составе анализаторов, предназначенных для непрерывных потенциометрических измерений активности ионов водорода (pH), а также в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов различных отраслей народного хозяйства.

Преобразователь П-216.3 рассчитан на работу с любыми серийно выпускаемыми чувствительными элементами, например БГ-1, ДПг-4М, ДМ-5М и др.

Он может измерять pH в диапазоне -20 о до +20 о при температуре пульпы -20 о до 150 о , имеет выходные сигналы 0-5 мА (Rн о .

Контроль и регулирование концентраций реагентов в пульпе является практически единственным путем создания надежных и эффективных систем автоматического поддержания оптимального реагентного режима и получения максимально возможных показателей флотации при минимальном расходе реагентов.

Оптимизация по остаточной концентрации реагентов позволяет учитывать изменение поглотительной или сорбционной емкости минеральной поверхности всех компонентов измельченной руды по отношению к расходу реагентов. Она позволяет учитывать изменение минералогического состава руды, содержания металлов, гранулометрического состава, количества переработки и плотности пульпы, влияния режима предыдущего цикла флотации, взаимосвязь оптимальных концентраций отдельных реагентов и т.д.

В основе управления по остаточной концентрации лежат количественные физико-химические модели (3.1); а не статистические, которые не учитывают изменение поглотительной способности минеральной поверхности измельченной руды. Коэффициенты математических уравнений регрессии «плывут» во времени, вследствие чего статические модели неустойчивы и малонадежны.

где [Kx], pH, [Cu ++ ], [Zu ++ ], [CN] – концентрации ионов ксантогената, водорода, меди. Цинка и цианидов в пульпе: a, b, c, d, K – коэффициенты, определяемых реагентным режимом и видом депрессируемых минералов.

Метод ионометрии позволяет быстро находить оптимальные режимы при любом изменении параметров технологического процесса.

Важнейшим элементом системы контроля остаточной концентрации является датчик ионного состава пульпы. На работоспособность датчиков, устанавливаемых непосредственно в потоках пульпы, кроме их зарастания, оказывает влияние плотность, скорость и аэрация потоков, вибрация, электромагнитные наводки, посторонние включения в пульпе (щепа, пленка и т.п.), загрязненность мест установки приборов и др. Автоматическая очистка измерительных электродов снимает только часть проблем и следовательно малоэффективна. Поэтому такие системы трудоемки в эксплуатации и ненадежны, а при большом количестве точек контроля становятся неработоспособными.

При контроле остаточной концентрации в фильтрах пульпы, оптираемых с помощью фильтрующих установок и транспортируемых к измерительным приборам, установленным в специальном помещении или шкафу, все выше перечисленные проблемы устраняются практически полностью.

Основное требование к фильтру – образующийся на его поверхности слой твердых частиц должен быть минимальным и не искажать ионного состава фильтрата. Минимальный срок между заменами фильтрующей поверхности фильтра должен превосходить безотказный срок измерительного электрода, установленного в пульпе в заданной точке контроля.

Автоматическая система контроля остаточной концентрации, показанная на рисунке 3.8 содержит: фильтр с накопителем фильтрата; пластиковые трубки Ø 8×1 для отбора и транспорта фильтрата; узел эжекции для создания вакуума, содержащий два электромагнитных клапана и эжектор; камеру приема фильтрата; измерительные ячейки; датчики ионного состава фильтрата; шкаф управления и АРМ.

Система работает следующим образом. Открываются оба электромагнитных клапана, и эжектор создает разрежение в системе отбора фильтрата. Фильтрат с фильтра поступает в накопитель. Продолжительность отбора задается программой управления. После окончания отбора закрывается клапан, расположенный на выходе эжектора.

Сжатый воздух от открытого первого клапана через эжектор по линии отсоса поступает в накопитель. Примерно половина отобранного раствора вытесняется в фильтр для регенерации его поверхности. Другая половина транспортируется в камеру приема, откуда самотеком поступает в проточные измерительные ячейки. Объем транспортируемого раствора многократно превосходит объем ячеек, поэтому они надежно промываются от остатков предыдущего раствора. Надежно также регенерируется поверхность фильтра, на которой твердые частицы не накапливаются.

Реле давления используется для автоматической диагностики состояния системы отбора и транспорта фильтрата. По его данным формируются сигналы:

1) «Норма»; 2) «Мало»; 3) «Нет пробы»; 4) «Сменить фильтр».

Контрольные вопросы к главе 3

1. Какие виды флотационных реагентов Вы знаете?

2. По каким параметрам можно дозировать флотореагенты?

3. Назовите замкнутые и разомкнутые системы автоматического регулирования расхода реагентов?

4. Что входит в состав автоматизированной системы управления дозированием реагентов?

5. Для чего используется установка УРИП-6?

6. Какие питатели реагентов Вы знаете?

7. Что является сигналом управления питателей?

8. В каких режимах могут работать питатели реагентов?

9. Поясните принцип работы дозаторов малых, средних и больших расходов?

10. Что такое рН-пульпы?

11. Что входит в состав современных рН-метров?

Ионный состав флотационной пульпы во многом определяет эффективность процесса флотации в результате обеспечения оптимальных условий селекции минералов. Отклонение ионного состава пульпы от определенных значений ухудшает выходные показатели процесса, приводит к перерасходу реагентов. Поэтому для оперативного управления процессом флотации необходим контроль остаточной концентрации реагентов, концентрации водородных, сульфидных ионов и т.д.

На обогатительных фабриках для автоматического контроля ионного состава пульпы применяют потенциометрические (ионов водорода, серы, меди цинка и т.д.) и кондуктометрические (концентрация свободного СаО, реагентов, подаваемых в процесс). Для контроля концентрации ксантогената можно использовать спектрофотометрический метод, который, однако, обладает большой инерционностью, и для оперативного контроля ионов ксантогената лучше использовать аргентитовые электроды.

Основной областью применения потенциометрического метода на обогатительных фабриках является контроль активной концентрации ионов водорода в пульпе, имеющей важное значение для технологического процесса флотации. Мерой активной концентрации ионов водорода служит величина pH: pH=-lgH + (чистая вода имеет pH=7, кислая среда - pH 7).

Для контроля pH пульпы служат измерительные ячейки, включающие измерительный (стеклянный) и сравнительный (вспомогательный) электроды. В настоящее время выпускаются комбинированные датчики pH, в которых конструктивно измерительный и сравнительный электроды, а также термодатчик размещены в одном корпусе. Эти датчики более компактны и проще в обслуживании по сравнению с электродной парой.

Системы контроля pH пульпы включают следующие элементы:

- pH-ячейку с термодатчиком;

- держатель, посредством которого осуществляется монтаж pH датчиков в технологическом аппарате;

- преобразователь, который преобразует сигнал pH датчика в стандартный аналоговый (4-20 мА постоянного тока) или цифровой.

- система отчистки для удаления различных загрязнений со стеклянного электрода.

Структура системы контроля pH изображена на рис. 3.7.


Рисунок 3.7 Структура системы контроля рН-пульпы.

На отечественных обогатительных фабриках эксплуатируются системы контроля pH пульпы в составе арматурных датчиков ДПг-4М, ДМ-5М, включающих измерительный и вспомогательный электроды и держатель, и промышленный преобразователь типа П-216.3.

Датчики могут быть по исполнению проточного и погружного типа.

Преобразователь П-216.3 используется в составе анализаторов, предназначенных для непрерывных потенциометрических измерений активности ионов водорода (pH), а также в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов различных отраслей народного хозяйства.

Преобразователь П-216.3 рассчитан на работу с любыми серийно выпускаемыми чувствительными элементами, например БГ-1, ДПг-4М, ДМ-5М и др.

Он может измерять pH в диапазоне -20 о до +20 о при температуре пульпы -20 о до 150 о , имеет выходные сигналы 0-5 мА (Rн о .

Контроль и регулирование концентраций реагентов в пульпе является практически единственным путем создания надежных и эффективных систем автоматического поддержания оптимального реагентного режима и получения максимально возможных показателей флотации при минимальном расходе реагентов.

Оптимизация по остаточной концентрации реагентов позволяет учитывать изменение поглотительной или сорбционной емкости минеральной поверхности всех компонентов измельченной руды по отношению к расходу реагентов. Она позволяет учитывать изменение минералогического состава руды, содержания металлов, гранулометрического состава, количества переработки и плотности пульпы, влияния режима предыдущего цикла флотации, взаимосвязь оптимальных концентраций отдельных реагентов и т.д.

В основе управления по остаточной концентрации лежат количественные физико-химические модели (3.1); а не статистические, которые не учитывают изменение поглотительной способности минеральной поверхности измельченной руды. Коэффициенты математических уравнений регрессии «плывут» во времени, вследствие чего статические модели неустойчивы и малонадежны.

где [Kx], pH, [Cu ++ ], [Zu ++ ], [CN] – концентрации ионов ксантогената, водорода, меди. Цинка и цианидов в пульпе: a, b, c, d, K – коэффициенты, определяемых реагентным режимом и видом депрессируемых минералов.

Метод ионометрии позволяет быстро находить оптимальные режимы при любом изменении параметров технологического процесса.

Важнейшим элементом системы контроля остаточной концентрации является датчик ионного состава пульпы. На работоспособность датчиков, устанавливаемых непосредственно в потоках пульпы, кроме их зарастания, оказывает влияние плотность, скорость и аэрация потоков, вибрация, электромагнитные наводки, посторонние включения в пульпе (щепа, пленка и т.п.), загрязненность мест установки приборов и др. Автоматическая очистка измерительных электродов снимает только часть проблем и следовательно малоэффективна. Поэтому такие системы трудоемки в эксплуатации и ненадежны, а при большом количестве точек контроля становятся неработоспособными.

При контроле остаточной концентрации в фильтрах пульпы, оптираемых с помощью фильтрующих установок и транспортируемых к измерительным приборам, установленным в специальном помещении или шкафу, все выше перечисленные проблемы устраняются практически полностью.

Основное требование к фильтру – образующийся на его поверхности слой твердых частиц должен быть минимальным и не искажать ионного состава фильтрата. Минимальный срок между заменами фильтрующей поверхности фильтра должен превосходить безотказный срок измерительного электрода, установленного в пульпе в заданной точке контроля.

Автоматическая система контроля остаточной концентрации, показанная на рисунке 3.8 содержит: фильтр с накопителем фильтрата; пластиковые трубки Ø 8×1 для отбора и транспорта фильтрата; узел эжекции для создания вакуума, содержащий два электромагнитных клапана и эжектор; камеру приема фильтрата; измерительные ячейки; датчики ионного состава фильтрата; шкаф управления и АРМ.

Система работает следующим образом. Открываются оба электромагнитных клапана, и эжектор создает разрежение в системе отбора фильтрата. Фильтрат с фильтра поступает в накопитель. Продолжительность отбора задается программой управления. После окончания отбора закрывается клапан, расположенный на выходе эжектора.

Сжатый воздух от открытого первого клапана через эжектор по линии отсоса поступает в накопитель. Примерно половина отобранного раствора вытесняется в фильтр для регенерации его поверхности. Другая половина транспортируется в камеру приема, откуда самотеком поступает в проточные измерительные ячейки. Объем транспортируемого раствора многократно превосходит объем ячеек, поэтому они надежно промываются от остатков предыдущего раствора. Надежно также регенерируется поверхность фильтра, на которой твердые частицы не накапливаются.

Реле давления используется для автоматической диагностики состояния системы отбора и транспорта фильтрата. По его данным формируются сигналы:

1) «Норма»; 2) «Мало»; 3) «Нет пробы»; 4) «Сменить фильтр».

Контрольные вопросы к главе 3

Какие виды флотационных реагентов Вы знаете?

По каким параметрам можно дозировать флотореагенты?

Назовите замкнутые и разомкнутые системы автоматического регулирования расхода реагентов?

Что входит в состав автоматизированной системы управления дозированием реагентов?

Для чего используется установка УРИП-6?

Какие питатели реагентов Вы знаете?

Что является сигналом управления питателей?

В каких режимах могут работать питатели реагентов?

Поясните принцип работы дозаторов малых, средних и больших расходов?

10. Что такое рН-пульпы?

11. Что входит в состав современных рН-метров?


CC BY

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Бочаров В. А., Игнаткина В. А., Видуецкий М. Г.

Текст научной работы на тему «Факторы, определяющие формирование ионного состава жидкой фазы пульпы и технологической воды при флотации сульфидных руд»

© В.А. Бочаров, В.А Игнаткина, М.Г. Видуецкий, 2006

В.А. Бочаров, В.А. Игнаткина, М.Г. Видуецкий

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ФОРМИРОВАНИЕ ИОННОГО СОСТАВА ЖИДКОЙ ФАЗЫ ПУЛЬПЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЫ ПРИ ФЛОТАЦИИ СУЛЬФИДНЫХ РУД*

Гехнологическая вода является активным компонентом жидкой фазы пульпы, которая обеспечивает взаимодействие флотационных реагентов с минеральной поверхностью и участвует в элементарном акте флотации. Химические и физические свойства воды во флотации играют важную роль, вода представляет собой ассоциированную полярную жидкость с молекулами большого дипольного момента. Вода без примесных компонентов является диэлектриком. Вследствие растворяющей способности она содержит различные ионы и соединения, обусловливающие ее свойства, в том числе электропроводность.

Взаимодействие между твердой поверхностью минерала и молекулами жидкости определяется характером связей, обнажающихся при раскрытии или раскалывании минералов, что в свою очередь зависит от их структуры. Наличие на поверхности минерала ионных и некомпенсированных ковалентных связей приводит к полной смачиваемости поверхностей твердых компонентов водой. Если при раскалывании обнажаются преимущественно слабые (молекулярные) или сильные, но компенсированные связи, то поверхность минерала

смачивается не полностью и в этом случае наблюдается естественная флоти-руемость минералов.

Молекулы воды могут адсорбироваться на твердой поверхности путем притяжения полярных групп воды электрически заряженными ионами поверхностного слоя минерала в результате межмолекулярного взаимодействия между молекулами воды и молекулами поверхностного слоя минерала, а также путем образования химических соединений по типу водородной и координационной связей.

Чем менее прочны связи на плоскостях раскола минерала, тем сильнее молекула воды притягивается к твердой поверхности, тем более гидратирована и гидрофильна минеральная поверхность. На хорошо смачиваемой поверхности молекулы воды образуют многослойные покрытия.

Структурно-кинетическая теория состояния воды (Я.Н. Френкель, О.Я. Самойлов, В.И. Классен и др.) предполагает возможность гидратации и взаимодействия ионов в водных растворах применительно к жидкой фазе и оборотной воде флотационных пульп. Физикохимические свойства воды определяются ее ионно-молеку-лярным составом.

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ.

Свежая технологическая вода, поступающая на обогатительную фабрику, имеет определенный состав ионов, образовавшихся в результате растворения твердых компонентов материала водоема. Природные воды содержат ионы натрия, кальция, магния, водорода, хлора, анионы углекислоты и сульфат-ионы; в меньшем количестве присутствуют ионы железа, марганца, брома, йода, фтора, тиосульфата; газы: кислород, углекислый, сероводород, азот, метан и др. Состав природных вод разнообразен, содержание в них ионов в различное время года непостоянно.

Рудничные воды в широких пределах содержат катионы тяжелых металлов мг/л: меди 0,3-670; цинка 0,2-500; железа закисного до 3800; железа окисного до 2000. Для воды характерен показатель жесткости: 20 мг/л кальция или 12 мг/л магния (1 мг-экв жесткости). Мягкая вода содержит 1,5-3 мг-экв, а жесткая - до 9 мг-экв жесткости.

Минеральные соединения в какой-то мере растворимы в воде. Вода также содержит неорганические ионы, являющиеся продуктами распада органических веществ: азот представлен нитратным, нитритным или аммонийным; ионы фосфорной кислоты и другие. Большинство растворимых в воде веществ оказывают определенное влияние на результаты флотации, особенно при селекции минералов цветных металлов. В некоторых случаях для улучшения качества воду перед флотацией подвергают кондиционированию. Удаляя избыток ионов кальция или магния, воду «смягчают». При большой кислотности шахтные воды нейтрализуют, добавляя в них щелочь. При недостатке кислорода воду аэрируют с целью улучшения ее окисли-тельно-восстанови-тельного состояния.

Отработанная технологическая во-да имеет иной состав и соответственно -

другие технологические свойства, чем свежая вода. Расход технологической воды на обогатительных фабриках неодинаков. Расход свежей технологической воды на большинстве обогатительных фабрик США, перерабатывающих руды цветных металлов - 2,5-3,5 м3 на 1 т руды. На фабриках цветной металлургии СНГ общий расход близок к мировым нормам и не превышает 4 м3 на 1 т руды, а сброс сточных вод в естественные бассейны запрещен или незначителен.

Сбрасываемые воды содержат нерастворимые тонкодисперсные примеси и растворимые вещества. Основными вредными примесями сточных вод являются различные органические и неорганические флотационные реагенты, ионы тяжелых металлов, сульфаты, сульфоксидные ионы и др. Повторное использование сточных вод, разработка мер по снижению или полному прекращению сбросов сточных вод - основная тенденция в мировой обогатительной практике.

Л.В. Миловановым установлено, что при бесконечном возврате в оборот сточных вод содержание накопленных в оборотной воде веществ меняется незначительно. В результате проведения ряда технических решений, выполненных Казмеханобром, Унипромедью, Уралмеханобром, Гин-цветметом, Механобром некоторые крупные обогатительные фабрики (Джезказганская, Ал-малыкская, Учалинская, Гайская и др.) переведены на полный водооборот.

Хвостохранилища используют как очистные системы. Твердые частицы, содержащиеся в сточной пульпе, эффективно осаждаются при высоких pH. Труднее осветляются пульпы, содержащие жидкое стекло, при pH, близких к нейтральным. В этом случае применяют активные коагулянты: сульфат закиси

железа, сульфат алюминия (100-600 г на 1 м3 пульпы) в щелочной среде - известь (50-1000 г на 1 м3 пульпы), высокомолекулярные вещества - полиакрильные флокулянты (сепаран, магнафлок, зетаг и др.). Сбрасываемые воды хвостохра-нилищ должны иметь допустимый pH 68,5. По данным Ю.Ю. Лурье при длительном нахождении в хвостохранили-ще сточных вод наблюдается снижение концентрации цианидов, ксантогенатов, дитиофосфатов, pH среды, разрушение фенолов, крезолов и др. Процессы самоочищения ускоряют: диоксид углерода, кислород воздуха, температура, солнечная энергия, био-химические процессы. Очистку сточных вод от катионов тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, никеля) осу-ществляют гашеной известью, известняком, реже применяют гипохлорит кальция, электрокоагуляцию, электрофлотацию, ионную очистку, электрохимическую обработку и др.

Перевод обогатительных фабрик, перерабатывающих сульфидные медноцинковые руды, на оборотное водоснабжение оказал влияние на изменение ионного состава оборотной воды, особенно на изменение содержания суль-фоксидных ионов. Обогатительные фабрики Урала стали переходить на оборотную воду с конца 50-х гг; в 1970 г. водооборот составлял 40 %, в 1980 более 80 %, причем в основных операциях измельчения и флотации процент использования оборотной воды значительно выше; Учалинской, Гайской, Сибай-ской до 90 % и 100 %.

Оборотная вода от переработки сплошных сульфидных руд имеет pH 11,5-12,5, высокие содержания суль-фоксидных ионов и комплексных соединений. На горно-обогатительных предприятиях оборотная вода формируется за счет жидкой фазы хвостов обогащения (Учалинская, Гайская, Сибай-

ская фабрики) и шахтных вод. На предприятиях, имеющих горно-

обогатительное и химико-металлургическое производство, оборотная вода формируется путем смешивания в хвостохранилище сточных вод нескольких цехов: обогащения, медеплавильного, химического (серно-кис-

лотного,суперфосфатного-фабрика ОАО «Святогор»), горного (шахтные воды). Такие оборотные воды имеют низкие значения pH, жесткость и малые содержания сульфоксидов.

Качественный состав жидкой фазы пульпы и сточных вод при использовании свежей и оборотной воды практически одинаков, количественный состав жидкой фазы в случае оборотной воды значительно меняется, что оказывает заметное влияние на результаты флотации.

Важнейшими компонентами оборотной воды, определяющими ее свойства, являются гидроксид-ионы, сульфид ионы и сульфоксидные соединения.

Работами Г.И. Аржанникова, Е.М. Косикова и др. показано, что оборотная вода значительно изменяет скорость окисления сульфидных руд и ионный состав жидкой фазы, что определяется как более низким содержанием активного кислорода в оборотной воде, так и концентрацией ионов восстановителей.

При измельчении руды с оборотной водой содержание сульфоксидных ионов снижается более чем в 3-5 раз, чем на свежей воде. Оборотные воды фабрик содержат, мг/л: кальция-750-1230; меди до

0,5-1,0; цинка до 0,1; железа до 0,5; суль-фоксидов до 1400; сульфатов до 2700; хлоридов до 900; органических соединений до 9.

В зависимости от среды и времени года наблюдаются значительные изменения в составе оборотной воды.

При кондиционировании сульфидной руды в течение 2 ч с оборотной водой скорость потребления кислорода снижается при 100 % водообороте в 3 раза в сравнении с 25 % водооборотом.

Ионно-молекулярный состав оборотной воды оказывает влияние на жидкофазные реакции с участием применяемых флотореагентов (ксантогената, ди-тиофосфата) и на состав, образование и закрепление поверхностных соединений на минералах.

Нами подробно изучен состав жидкой фазы флотационных сульфидных пульп в зависимости от основных технологических факторов: pH, температуры, концентрации подавителей и т. д.

Селективная флотация сульфидных медных и медно-цинковых руд осложняется технологическими особенностями вещественного состава минерального сырья и ионным составом технологических вод. Основные из них: наличие в рудах многообразия медных минералов и модификаций пирита с близкими фи-зико-химичес-кими и флотационными свойствами; тонкая и неравномерная вкрапленность сульфидных минералов цветных металлов друг в друге и в пирите; активное окисление сульфидов; активация катионами тяжелых металлов сфалерита и пирита; высокое содержание других активирующих ионов в жидкой фазе.

Для селективной флотации важны: степень и глубина окисления сульфидных минералов; устойчивость собирателей и подавителей; взаимодействие компонентов жидкой фазы между собой и с поверхностью минералов, с металлическим железом и окисленными его формами; окислительно-

восстановительное состояние сульфид-

ной пульпы; состав породных минералов и т. д. Установлено, что основные потери металлов в хвостах флотации вызваны как тонкими свободными минеральными зернами фло-тационной крупности, так и сложными сростками. Большую часть этих потерь можно объяснить несовершенством режимов флотации, изменением физико-химических свойств сульфидных минералов вследствие окислительно-восстановительных процессов, происходящих на поверхности минералов и в объеме жидкой фазы пульпы; отсутствием специальных методов пульпо- и водоподготовки. В результате этого наблюдаются значительные потери цинка в медном концентрате, высокое содержание пирита в медном и цинковом концентратах и ухудшение их качества; высокие потери меди, цинка, благородных металлов с отвальными хвостами и пиритом.

Исследованиями установлены закономерности растворимости и окисляе-мости сульфидных минералов, зависящих от значений pH среды, крупности зерен минералов, температуры, концентрации кислорода, собирателей, подавителей и т.д. Каждый из этих факторов влияет на изменение ионного состава неодинаково, что в конечном итоге отражается на результатах селективной флотации.

Изучено влияние состава жидкой фазы флотационной сульфидной пульпы, как базового состава, на формирование оборотной технологической воды.

Изучение ионного состава жидкой фазы пульпы показало, что по степени насыщения пульпы продуктами окисления серы сульфиды располагаются в ряду: РеБ2 > СиРеБ2 >2пБ> Си і3Ав8і2 >Си5 БеБф

Ионы: 1 - БОз2' ; 2 - Б 2032- ; 3 - Б 3062-; 4 - Б п0т2-; 5 - Б 2- и ИБ-

Рис. 1. Концентрация серосодержащих ионов в зависимости от pH при окислении пирита при измельчении

Количественный состав образующихся продуктов окисления серы меняется в зависимости от значений pH среды (рис. 1 и рис. 2), соотношения в рудной пульпе сульфидных и породных минералов, концентрации применяемых подавителей пирита и сфалерита, концентрации кислорода.

С повышением pH в щелочных средах концентрация серосодержа-щих ионов возрастает; в присутствии породных минералов с высокоразвитой поверхностью (например, гипс) концентрация ионов значительно сни-жается. На ионный состав жидкой фазы влияет концентрация применяемых и задаваемых подавителей (сернистый натрий, тиосульфат, суль-фит, диоксид серы), которые изменяют качественный и количественный состав жидкой фазы.

Концентрация тиосульфатного иона в жидкой фазе практически всегда выше концентрации других серосодержащих ионов, за исключением сульфатного ио-

на. При нагревании пульпы до 60 °С концентрация возрастает в несколько раз. Показано, что тиосульфатный ион в растворе и тиосульфатный комплекс на поверхности пирита и других сульфидов является наиболее устойчивым продуктом окисления, оказывающий основное модифицирующее воздействие на депрессию или флотацию сульфидных минералов, что учтено при разработке режима и схемы регулирования и расхода подавителей флотации пирита и сфалерита.

Для стабилизации концентрации тио-сульфатных ионов, подавляющих флотацию пирита и сфалерита, предложено регулировать значения pH среды, одновременно дозируя сочетания различных серосодержащих ионов, например, сернистого натрия, сульфита натрия, диоксида серы и других. Роль этих добавок сводится к тому, что обладая большой активностью к кислороду, они поглощают его из раствора, предохраняя тем

Пульпа зуба

Пульпой зуба называется мягкая соединительная ткань, состоящая из кровеносных сосудов и нервных сплетений. Эпителий заполняет зубную полость и выполняет множество важнейших зубосохраняющих функций. О том, как устроена пульпа и в чем заключаются ее задачи, читайте в статье Startsmile.

Из чего состоит пульпа зуба?

Анатомическое строение пульпы зуба

С точки зрения анатомии ткань делится на две зоны. Коронковая зубная мякоть имеет рыхлую структуру и участвует в дентиногенезе, все слои пульпы зуба в этой части пронизаны обширной сетью капилляров и нервных клеток. Корневая пульпа зуба более плотная, поскольку не содержит большого количества клеточных элементов, зато насыщена коллагеновыми волокнами. Через апикальное отверстие каналы сообщаются с тканями пародонта и позволяют минералам и питательным веществам поступать к стенкам зуба.

Пульпа и дентин зуба образуют прочный комплекс — твердая ткань оберегает зубную мякоть от внешних раздражителей, а та, в свою очередь, помогает образованию дентина.

Пульпа переднего зуба плавно переходит от коронковой к корневой части, зубная мякоть моляров имеет четкие границы — устья дентальных каналов.

Гистологическое строение пульпы зуба

В пульпе находится большое количество различных элементов:

  • Волокна эластина и коллагена снабжают орган гиалуроновой кислотой, уменьшая восприимчивость к токсинам и бактериям.
  • Одонтобласты и звездчатые клетки отвечают за регенерацию пульпы зуба.
  • Лейкоциты, лимфоциты и фибропласты поддерживают жизнедеятельность эпителия и организуют связь между клетками.
  • Разветвленная сеть нервных отростков образует сплетение Рашкова и провоцирует возникновение болевой чувствительности при действии раздражителей — иннервация пульпы зуба происходит за счет тройничного нерва.
  • Сосуды и капилляры обеспечивают кровоснабжение пульпы зуба, необходимое для питания тканей.

Состав пульпы зуба

Ткань на 74 % состоит из воды, оставшаяся часть — органические и неорганические слои. Клетки пульпы включают белковые соединения, кислоты, липиды, глюкозу и различные ферменты, что позволяет эпителию активно потреблять и перерабатывать кислород.

Многие ошибочно полагают, что пульпа — это нерв. Мнение неверно, поскольку кроме нервных сплетений ткань содержит кровеносные сосуды и коллагеновые волокна.

Возрастные изменения пульпы зуба

Пульпа временных и постоянных зубов имеет схожую структуру и лишь со временем истончается. До формирования корней пульпа молочного зуба сосредоточена в коронковой части. Позже ткань начинает распространяться в дентальные каналы через апикальное отверстие и разрастаться в широкую сеть. Пульпа зуба у ребенка отличается массивной и плотной структурой, а также большим размером волокон.

Развитие пульпы зуба продолжается всю жизнь, но с возрастом процессы регенерации замедляются: количество активных клеток уменьшается, что приводит к хрупкости сосудов, недостаточному питанию тканей, зуб страдает от атрофии одонтобластов, то есть от невозможности образования дентина. Описанные изменения касаются пожилых людей.

Функции пульпы зуба

Основная роль пульпы заключается в выполнении нескольких задач для поддержания жизнедеятельности зуба.

  1. Пластическая функция. Образование основного дентина, а также формирование твердой ткани при повреждениях.
  2. Защитная функция. Препятствие проникновению инфекций в пародонт через каналы, удаление мертвых клеток, поддержание процессов регенерации.
  3. Сенсорная функция. Сигнал о наличии внешнего или внутреннего раздражителя для сохранения здоровья зуба.
  4. Трофическая функция. Поступление питательных элементов к дентину и зубной эмали.

Заболевания пульпы зуба

Наиболее распространенной болезнью пульпы зуба является пульпит — воспалительный процесс в мягких тканях. Расстройство сопровождается острой режущей болью, при несвоевременном лечении начинается отмирание клеток, что приводит к тяжелой форме патологии и периодонтиту. К методам диагностики воспаления пульпы зуба можно отнести жалобы пациента на самочувствие и осмотр стоматолога.

Что может стать причиной появления пульпита?

Ожог пульпы зуба

Как правило, ожог пульпы при обточке зуба возникает вследствие врачебной ошибки или неаккуратности. Перед протезированием коронковая часть обрабатывается при высоких температурах. Недостаточное охлаждение в процессе препарирования может привести к ожогу, который и спровоцирует последующее воспаление пульпы зуба.

Гематома пульпы зуба

После травмы зуба есть вероятность получения гематомы, то есть кровоизлияния в дентин. Коронка приобретает красноватый оттенок, при надавливании возникают болезненные ощущения. Однако ушиб, не перешедший в пульпит или некроз, не нуждается в лечении и со временем проходит сам.

Кариес

Сквозь мельчайшие трещины в полости зуба инфекция и болезнетворные бактерии проникают в пульпу. Запущенный кариес — одна из самых частых причин развития пульпита.

Любые повреждения или осложнения заболеваний могут привести к плачевным последствиям, если их не лечить. Некроз пульпы зуба — процесс отмирания тканей при распространении зараженных клеток. Распознать аномалию можно по сероватому цвету зуба и непрекращающейся ноющей боли. Во время лечения врач проведет депульпацию, прочистит и запломбирует каналы.

Терапевтические методы лечения пульпы зуба

Терапевтическими, или консервативными называют способы лечения, позволяющие обойтись без удаления ткани. Данные методы сохранения пульпы зуба доступны не всем пациентам, имеются определенные показания:

  • возраст не старше 40 лет;
  • глубокий кариес;
  • острый серозно-гнойный или фиброзный пульпит;
  • вскрытие пульпы зуба вследствие травмы;
  • отсутствие врачебного вмешательства в процесс воспаления до настоящего времени.

Как правило, стоматолог обрабатывает операционное поле антисептическими растворами, удаляет пораженные ткани и закладывает в полость лекарственный препарат. Существует две методики выполнения данной процедуры.

  1. Непрямое покрытие пульпы зуба. На дно полости закладывается антибактериальное средство, стимулирующее выработку костного вещества. Регенерация проходит естественным образом.
  2. Прямое покрытие пульпы зуба. Медикамент накладывается непосредственно на мягкую ткань для сохранения жизнеспособности здоровых клеток, затем изолируется прокладкой.

Далее зуб реставрируется временными материалами, после вторичного осмотра — восстанавливается окончательно.

Хирургические методы лечения пульпы зуба

В случае когда терапевтические способы бессильны, остается только удаление пульпы зуба. Вариант применяется в тех случаях, когда иммунитет пациента ослаблен, заболевание находится на стадии обострения или зуб в дальнейшем будет использоваться в качестве опоры для протезирования. Хирургическое вмешательство подразумевает ампутацию или экстирпацию пульпы зуба.

  1. Ампутация пульпы зуба — во время процедуры удаляется лишь коронковая часть. Назначается при остром пульпите или механическом повреждении зубной мякоти.
  2. Экстирпация — полное удаление пульпы. Используется при всех формах пульпита.

Пульпа может быть удалена витальным способом, то есть под анестезией без предварительного умерщвления. Если данный метод невозможен, врач прибегает к девитализации пульпы зуба — токсичное вещество оставляется в полости примерно на сутки, после чего отмершая ткань безболезненно извлекается. К средствам для девитализации пульпы зуба относят мышьяковистую или параформальдегидную пасту.

Запломбированный зуб после удаления пульпы может немного болеть при надкусывании. Дискомфорт не является отклонением от нормы, если неприятные ощущения прошли в течение недели. В противном случае следует обратиться к стоматологу.

Зуб без пульпы называют «мертвым», поскольку в нем больше не осталось сосудов и нервов, а, значит, он не получает питания и не реагирует на внешние раздражители. Со временем это может привести к его потемнению и даже разрушению. Поэтому крайне важно проходить профилактический осмотр у стоматолога раз в полгода, при возникновении тревожных сигналов обращаться к врачу, а не лечиться народными методами самостоятельно или оставлять проблему без внимания.

Ионный состав флотационной пульпы во многом определяет эффективность процесса флотации в результате обеспечения оптимальных условий селекции минералов. Отклонение ионного состава пульпы от определенных значений ухудшает выходные показатели процесса, приводит к перерасходу реагентов. Поэтому для оперативного управления процессом флотации необходим контроль остаточной концентрации реагентов, концентрации водородных, сульфидных ионов и т.д.

На обогатительных фабриках для автоматического контроля ионного состава пульпы применяют потенциометрические (ионов водорода, серы, меди цинка и т.д.) и кондуктометрические (концентрация свободного СаО, реагентов, подаваемых в процесс). Для контроля концентрации ксантогената можно использовать спектрофотометрический метод, который, однако, обладает большой инерционностью, и для оперативного контроля ионов ксантогената лучше использовать аргентитовые электроды.

Основной областью применения потенциометрического метода на обогатительных фабриках является контроль активной концентрации ионов водорода в пульпе, имеющей важное значение для технологического процесса флотации. Мерой активной концентрации ионов водорода служит величина pH: pH=-lgH + (чистая вода имеет pH=7, кислая среда - pH 7).

Для контроля pH пульпы служат измерительные ячейки, включающие измерительный (стеклянный) и сравнительный (вспомогательный) электроды. В настоящее время выпускаются комбинированные датчики pH, в которых конструктивно измерительный и сравнительный электроды, а также термодатчик размещены в одном корпусе. Эти датчики более компактны и проще в обслуживании по сравнению с электродной парой.

Системы контроля pH пульпы включают следующие элементы:

- pH-ячейку с термодатчиком;

- держатель, посредством которого осуществляется монтаж pH датчиков в технологическом аппарате;

- преобразователь, который преобразует сигнал pH датчика в стандартный аналоговый (4-20 мА постоянного тока) или цифровой.

- система отчистки для удаления различных загрязнений со стеклянного электрода.

Структура системы контроля pH изображена на рис. 3.7.


Рисунок 3.7 Структура системы контроля рН-пульпы.

На отечественных обогатительных фабриках эксплуатируются системы контроля pH пульпы в составе арматурных датчиков ДПг-4М, ДМ-5М, включающих измерительный и вспомогательный электроды и держатель, и промышленный преобразователь типа П-216.3.

Датчики могут быть по исполнению проточного и погружного типа.

Преобразователь П-216.3 используется в составе анализаторов, предназначенных для непрерывных потенциометрических измерений активности ионов водорода (pH), а также в системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов различных отраслей народного хозяйства.

Преобразователь П-216.3 рассчитан на работу с любыми серийно выпускаемыми чувствительными элементами, например БГ-1, ДПг-4М, ДМ-5М и др.

Он может измерять pH в диапазоне -20 о до +20 о при температуре пульпы -20 о до 150 о , имеет выходные сигналы 0-5 мА (Rн о .

Контроль и регулирование концентраций реагентов в пульпе является практически единственным путем создания надежных и эффективных систем автоматического поддержания оптимального реагентного режима и получения максимально возможных показателей флотации при минимальном расходе реагентов.

Оптимизация по остаточной концентрации реагентов позволяет учитывать изменение поглотительной или сорбционной емкости минеральной поверхности всех компонентов измельченной руды по отношению к расходу реагентов. Она позволяет учитывать изменение минералогического состава руды, содержания металлов, гранулометрического состава, количества переработки и плотности пульпы, влияния режима предыдущего цикла флотации, взаимосвязь оптимальных концентраций отдельных реагентов и т.д.

В основе управления по остаточной концентрации лежат количественные физико-химические модели (3.1); а не статистические, которые не учитывают изменение поглотительной способности минеральной поверхности измельченной руды. Коэффициенты математических уравнений регрессии «плывут» во времени, вследствие чего статические модели неустойчивы и малонадежны.

где [Kx], pH, [Cu ++ ], [Zu ++ ], [CN] – концентрации ионов ксантогената, водорода, меди. Цинка и цианидов в пульпе: a, b, c, d, K – коэффициенты, определяемых реагентным режимом и видом депрессируемых минералов.

Метод ионометрии позволяет быстро находить оптимальные режимы при любом изменении параметров технологического процесса.

Важнейшим элементом системы контроля остаточной концентрации является датчик ионного состава пульпы. На работоспособность датчиков, устанавливаемых непосредственно в потоках пульпы, кроме их зарастания, оказывает влияние плотность, скорость и аэрация потоков, вибрация, электромагнитные наводки, посторонние включения в пульпе (щепа, пленка и т.п.), загрязненность мест установки приборов и др. Автоматическая очистка измерительных электродов снимает только часть проблем и следовательно малоэффективна. Поэтому такие системы трудоемки в эксплуатации и ненадежны, а при большом количестве точек контроля становятся неработоспособными.

При контроле остаточной концентрации в фильтрах пульпы, оптираемых с помощью фильтрующих установок и транспортируемых к измерительным приборам, установленным в специальном помещении или шкафу, все выше перечисленные проблемы устраняются практически полностью.

Основное требование к фильтру – образующийся на его поверхности слой твердых частиц должен быть минимальным и не искажать ионного состава фильтрата. Минимальный срок между заменами фильтрующей поверхности фильтра должен превосходить безотказный срок измерительного электрода, установленного в пульпе в заданной точке контроля.

Автоматическая система контроля остаточной концентрации, показанная на рисунке 3.8 содержит: фильтр с накопителем фильтрата; пластиковые трубки Ø 8×1 для отбора и транспорта фильтрата; узел эжекции для создания вакуума, содержащий два электромагнитных клапана и эжектор; камеру приема фильтрата; измерительные ячейки; датчики ионного состава фильтрата; шкаф управления и АРМ.

Система работает следующим образом. Открываются оба электромагнитных клапана, и эжектор создает разрежение в системе отбора фильтрата. Фильтрат с фильтра поступает в накопитель. Продолжительность отбора задается программой управления. После окончания отбора закрывается клапан, расположенный на выходе эжектора.

Сжатый воздух от открытого первого клапана через эжектор по линии отсоса поступает в накопитель. Примерно половина отобранного раствора вытесняется в фильтр для регенерации его поверхности. Другая половина транспортируется в камеру приема, откуда самотеком поступает в проточные измерительные ячейки. Объем транспортируемого раствора многократно превосходит объем ячеек, поэтому они надежно промываются от остатков предыдущего раствора. Надежно также регенерируется поверхность фильтра, на которой твердые частицы не накапливаются.

Реле давления используется для автоматической диагностики состояния системы отбора и транспорта фильтрата. По его данным формируются сигналы:

1) «Норма»; 2) «Мало»; 3) «Нет пробы»; 4) «Сменить фильтр».

Контрольные вопросы к главе 3

Какие виды флотационных реагентов Вы знаете?

По каким параметрам можно дозировать флотореагенты?

Назовите замкнутые и разомкнутые системы автоматического регулирования расхода реагентов?

Что входит в состав автоматизированной системы управления дозированием реагентов?

Для чего используется установка УРИП-6?

Какие питатели реагентов Вы знаете?

Что является сигналом управления питателей?

В каких режимах могут работать питатели реагентов?

Поясните принцип работы дозаторов малых, средних и больших расходов?

10. Что такое рН-пульпы?

11. Что входит в состав современных рН-метров?

Читайте также: