Как регулируется уровень пульпы аэрация пульпы

Опубликовано: 17.04.2024

Практические работы

Домашнее задание для студентов группы 5ОПИ-14 по «Технологии обогащения полезных ископаемых». Преподаватель спец. дисциплин –

Тема: Практическая работа № 6 «Изучение конструкций флотационных машин ФМУ.».

Литература: . 1. Основы обогащения полезных ископаемых.- М.: Издательство Московского горного университета, 2006, с.417- Т.1 Обогатительные процессы.

2. Технология обогащения углей.- М.: Недра, 1987.- 360 с.

Задание: 1) Выполнить практическую работу согласно методического указания.

2)Письменно ответить на контрольные вопросы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6

ТЕМА: Изучение конструкций флотационных машин ФМУ.

ЦЕЛЬ: Ознакомиться с конструктивными особенностями флотационных машин, и уяснить назначение их основных частей.

Устройство флотационной машины МФУ-12. Устройство блок аэратора. Устройство импеллера. Устройство статора. Эксплуатация флотационной машины. Возможные нарушения в работе флотационных машин. Причины и способ их устранения.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

Корпус флотационной машины состоит из двухкамерных секций (МФУ-12) или отдельных камер (МФУ-12). Необходимо рассмотреть на модели, каким образом пульпа поступает в машину и как она переходит из камеры в камеру.

Основной частью флотационной машины является блок аэратора, который состоит из вертикального вала, импеллера и статора. Какую роль выполняет импеллер и статор? Каким образом происходит аэрация пульпы? Как осуществляется внутрекамерная циркуляция пульпы? Необходимо уяснить принцип работы флотомашины и способ её регулирования. Продумать, как можно регулировать уровень пульпы в машине, каким образом можно регулировать аэрацию пульпы. После изучения флотационной машины составить схему.

В отчете должна быть приведена схема флотационной машины с обозначением ее составных частей и описанием принципа работы.

Устройство и принцип работы флотомашин МФУ-12. Роль импеллера и статора в механических флотационных машинах. Основные нарушения в работе флотационных машин. Какие факторы влияют на флотацию угля? Как регулируется уровень пульпы, аэрация пульпы? Типы флотационных машин и их отличительные особенности.

КЛАССИФИКАЦИЯ ФЛОТАЦИОННЫХ МАШИН

По способу аэрации пульпы делятся на:

а) механические, в которых аэрация и перемешивание пульпы осуществляется импеллерами, эжекторами и насосами, засасывающими воздух из атмосферы.

б) пневматические, в которых аэрация пульпы осуществляется непосредственным вводом сжатого воздуха в пульпу с помощью различных механизмов.

в) пневмомеханические (комбинированные), в которых аэрация пульпы осуществляется механическим перемешиванием с помощью импеллера и одновременной дополнительной подачей воздуха под давлением.

2. по характеру движения пульпы делятся на:

а) камерные, в которых движение пульпы происходит последовательно из камеры в камеру через переливные карманы. Исходное питание подается в приемный карман 1 и далее поступает на импеллер 2 первой камеры. Из первой камеры пульпа поступает в переливной карман 3, из которого поступает на импеллер второй камеры и т. д. уровень пульпы в каждой камере регулируется шибером 4. (рис.1)

б) прямоточные, в которых пульпа переходит из камеры в камеру, через отверстие в перегородках, минуя импеллеры. Исходный продукт подается в приемный карман 1 и поступает в камеру 2 и через отверстие 3 перегородок движется вдоль камеры к хвостовому карману 4. Уровень пульпы во всех камерах будет одинаковый. Он регулируется одним

шибером 5. (рис.2)

в) комбинированные. (рис.3)

ТРЕБОВАНИЯ К ФЛОТАЦИОННЫМ МАШИНАМ

С учетом особенностей флотации угля флотационные машины должны обеспечивать:

Интенсивное и равномерное перемешивание пульпы, чтобы все минеральные частицы в рабочей зоне машины находились во взвешенном состоянии; Достаточную аэрацию пульпы мелкими пузырьками воздуха; Диспергирование воздушных пузырьков с целью создания их максимальной поверхности для прилипания частиц; Создание спокойной зоны для всплывания минерализованных пузырьков на поверхность пульпы и образование устойчивой пены; Не прерывное снятие всего слоя образовавшейся пены без захвата нижерасположенного слоя пульпы; Непрерывное удаление несфлотировавшейся части пульпы; Непрерывность действия; Удобство для ремонта и обслуживания; Минимальный удельный расход эл. энергии.

УСТРОЙСТВО ФЛОТАЦИОННЫХ МАШИН МФУ12

Представляет собой прямоточную машину, состоящую из 6 однозначных расположенных камер, объединенных в две секции по три камеры. Секции смонтированы с перепадом 300мл и соединены между собой промежуточным карманом, имеют свой уровень пульпы, регулируемый автоматически с помощью шибера.

Камера машины имеет прямоугольную форму с вертикальными боковыми стенками, скошенными в нижней части. В каждом капере помещено по 2 блок – аэратора, которые выполняют функцию осевого насоса и центробежного импеллера.

УСТРОЙСТВО БЛОК – АЭРАТОРА

Состоит из вертикального вала, помещенного подшипниках, центробежного импеллера, стержневого статора, соединенного с трубой для подвода воздуха, трубы для всасывания воздух из атмосферы.

Состоит из консольных лопаток, выступающих за пределы верхнего и нижнего дисков, и большой площадью контакта пульпы с воздушной средой, что обеспечивает высокую производительность аэратора по воздуху. Верхние и нижние кольцевые щели служат для поступления пульпы, кольцевая щель – для воздуха.

Стержневой статор представляет собой диск с закрепленными на нем стержнями.

ПРИНЦИП РАБОТЫ МФУ – 12

Исх. пульпа из приемного кармана поступает в первую камеру машины, где она попадает в центробежный импеллер через верхнюю кольцевую щель. Одновременно на импеллер поступает воздух из атмосферы, засасываемый через воздушную трубу. В результате происходит насыщение пульпы воздухом (аэрация). При вращении импеллера его лопатки выбрасывают пульповоздушную смесь. При этом происходит дробление пузырьков воздуха (диспергирование).

Аэрированная пульпа поступает во флотационную камеры, где частицы угля прилипают к пузырькам воздуха. Минирализованные пузырьки воздуха вплывают на поверхность пульпы, образуя пену, которую удаляют из камеры поногонами.

Пульпа из первой камеры подается во вторую и процесс флотации повторяется.

Породные частицы остаются в пульпе, протекают с ней из камеры в камеру и удаляются из последней камеры через специальный карман.

Камера флотационной машины МФУ12 - 1

1 – камера; 2- двухрядный пеногон; 3- пружина натяжного устройства ременной передачи; 4 – электродвигатель; 5 пена; 6- желоб для флотационного концентрата; 7 – минерализованные пузырьки воздуха; 8 – центробежный импеллер; 9 – статор; 10 – блок – аэратор; 11 – пробка.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ФЛОТАЦИОННЫХ МАШИН

Перед пуском машины необходимо проверить состояние камер, футеровки лопастей пекогона, клиновидных ремней, реагентных питателей – импеллеров, а так же наличие запасов реагентов.

Флотационная машина останавливают в следующем порядке:

Отключают подачу пульпы и флотационных реагентов Вырабатывают в течении 5 – 10 мин оставшийся в машине шлам; Отключают электродвигатель импеллера и пеносьема; Выпускают содержимое машины.

Время работы ф. м необходимо следить за равномерой подачи пульпы, соблюдение реагентного режима. При повышенной загрузочности пульпы ухудшается качество к – та. Частое изменение расхода реагентов может привести к расстройству процесса флотации.

Нормальное протекание технологического процесса характеризуется выделением хорошо минерализованной пены, выход которой уменьшается от первых кемер к последней. Одним из главных факторов, определяющих показателей флотации реагентов это уровень пульпы в камеры. Нормальный уровень пульпы в камерах ф. машин, особенно в первых, характеризуется небольшой минерализованный слой пены так называемый «подпенок», оставшийся в камере после съема основной массы хорошо минерализованной пены.

При обслуживании ф. м необходимо следить:

За исправным их состоянием; Приводные ремни вала импеллера должны плотно сидеть в пазах и умеренно натянуты.

Пеногоны должны иметь полный контакт скребков. Зазор между лопатками импеллера и статора должны быть 6 – 8 мм.

ВОЗМОЖНЫЕ НАРУШЕНИЯ В РАБОТЕ ФЛОТАЦИОННЫХ МАШИН. ПРИЧИНЫ И СПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ.

Потемнение отходов флотации

1.Увелич. содержание твердого в питании

2. чрезмерная подача питания

3. отсутствие или недостаточный расход реагентов

4. снижение уровня пульпы в камере, недостаточный съем пенного продукта

1. увелич. обьем воды или снизить содержание твердого в сгущенном продукте.

2.уменьш. питании до нормы

3. отрегулиров. реагентный режим

4. увелич. пеносьем подьемом уровня пульпы в камерах

Избыток пенного продукта в хвостовых камерах

1.перегрузка машины исх. шламом

1. снизить питание до нормы

Повышена Аd к – та

1.Перебой в подаче питания

2.Перелив пульпы с нефлот. Шламом в желоб с к - том

1.Отрегулир. подачу питания и уровень пульпы

2.Снизить уровень пульпы в камерах

Чрезмерное выделение слабоминеральной пены

1.Повыш. расход выпенивателя

2.попадане в пульпу машинного масла

3.уменьш. содержан. Твердого в питании

1. отключить либо резко уменьшить расход выпенивателя понизить уровень в камере, уменьш. съем пенного продукта

2.устранить уровень попадания в пульпу масла, понизить уровень в камере

3.отрегулир. сод – е твердого в питании либо уменьшить расход вспенивателя

Недостаток либо полное отсутствие пены на поверхности

1.уменьшение скорости вращения вала импеллера из за проскальзывания ремней

2.чрезмерный износ импеллера

3.зашламовка воздушного патрубка или центральной трубы

5.недостаточный расход реагентов

1.натянуть ремни, заменить новыми

4.остановить машину и расшламовать

5.отрегулировать подачу реагентов в соответствии с режимной картой.

2020-06-08

284

Необходимость контроля пульпы

Плотность, или удельный вес, пульпы является одним из основных факторов контроля и регулирования технологического процесса на обогатительных фабриках. Сохранение оптимальной плотности пульпы, установленной для руд данного типа в результате многих лабораторных испытаний или заводской практикой в различных фазах процесса обогащения, — необходимое условие получения наиболее высоких технологических показателей при обработке руд.

Особо важное значение имеет плотность пульпы в циклах измельчения, флотации, гравитации и обезвоживания. Плотность пульпы также влияет на работу транспортирующих аппаратов, как-то: желобов, насосов и пр.

При измельчении тонкость помола и величина циркуляционной нагрузки регулируются изменением плотности пульпы. Сохранение заданной плотности пульпы, обеспечивающей получение наилучшей гранулометрической характеристики и наибольшей производительности мельниц, является обязательным.

При флотации плотность пульпы имеет двоякое значение: во-первых, для каждого типа руд и для каждой стадии процесса флотации существует оптимальная плотность, при которой можно получить наиболее высокие технологические показатели, во-вторых, плотность пульпы оказывает влияние на производительность флотационных машин и на расход реагентов; однако следует иметь в виду, что чрезмерное увеличение плотности пульпы снижает аэрацию. Поэтому пределом разбавления пульпы при флотации считается примерно Ж : Т 1:1.

При расчетах принимают во внимание не плотность пульпы, а содержание твердого в пульпе, выраженное в процентах или в долях единицы.

СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ ПУЛЬПЫ

Плотность пульпы определяют ручным и автоматическим способами. При ручном способе плотность определяется через каждые 15, 20, 30 минут, в зависимости от степени колебания плотности пульпы в данной точке. Ручной способ нахождения плотности состоит в том, что от струи пульпы берется проба сосудом определенной емкости (1 литр). Взвесив наполненный сосуд, находят удельный вес и по таблице определяют процент твердого в пульпе.

Обычно в практике обогащения для определения содержания твердого вещества в пульпе пользуются таблицей или номограммой, составляемыми на основе формулы

, (3.1)

где Р – содержание твердого в пульпе, %;

; δ – плотность твердого, кг/м 3 ;

Δ – плотность пульпы, кг/м 3 .

Отношение массы жидкой фазы Ж к массе твердой Т называется разжижением R

, (3.2)

, (3.3)

Пре отборе пробы пульпы ни в коем случае нельзя допускать, чтобы пульпа переливалась через край, так как твердые частицы могут осесть, и через край перельется часть пульпы, имеющая меньшую плотность.

Плотностью ρ вещества называют физическую величину, определяемую отношением массы mвещества к занимаемому им объему V:

, [ед. массы]/[ед. объема]. (3.4)

Удельным весом γ вещества называют физическою величину, определяемую отношением веса Gвещества к занимаемому им объему V:

, [ед. силы]/[ед. объема]. (3.5)

Удельный вес и плотность связаны соотношением

, (3.6)

где g - ускорение свободного падения.

Единицей плотности в системе СИ является кг/м 3 .

Способы автоматического контроля плотности пульпы

Известно несколько способов автоматического контроля плотности пульпы и растворов. Важнейшими из них являются такие, как ареометрический (поплавковый); пьезометрический; весовой (пикнометрический); радиоизотопный; резонансный (частотный) и др.

Ареометрический способ контроля плотности основан на применении закона Архимеда. Датчиком в таком плотномере является поплавок (полностью или частично погруженный в контролируемую среду). Такой метод контроля применим для измерения плотности однородных жидких сред, в которых не происходит расслоение твердой и жидкой фаз, при условии нахождения жидкости в открытом резервуаре. Недостатком ареометрического метода контроля плотности пульпы является загрязнение датчика вследствие налипания на нем твердых частиц, это сказывается на точности результатов измерения. Наибольшее распространение из числа поплавковых датчиков получили плотномеры, работающие по методу сравнения, и дифференциальные датчики. Метод сравнения заключается в том, что при помощи поплавков плотность контролируемой жидкости или пульпы сравнивается с плотностью эталонной жидкости. Один поплавок погружается в эталонную жидкость, находящуюся в отдельном сосуде, а другой – в жидкость, плотность которой измеряется. Поплавки подвешены на коромысле, которое связано с пером самопищущего прибора.

Измерение плотности пульпы Δρ вызывается приращением веса поплавка:

, (3.7)

где V – объем поплавка.

Дифференциальный поплавковый датчик выполняется в виде коромысла, на концах которого подвешены поплавки разных объемов. Разница в весах ΔР, передаваемая на плечи коромысла, равна произведению удельного веса пульпы γна разность объемов поплавков ΔР, т.е.

, (3.8)

Точность измерения прибора составляет 1-2 %

Пьезометрический способ состоит в том, что в пульпу на различную глубину погружают две пьезометрические трубки и измеряют перепад давления, возникающий в этих трубках. Сжатый воздух в пьезометрические трубки подается от установленного рядом гидрокомпрессора.

Рисунок 3.1 - Схема пьезометрического плотномера: 7, 2 - пьезометрические трубки; 3, 4 - дроссели; 5 - регулятор расхода; 6 - дифманометр; 7 – аппарат.

В пьезометрических плотномерах рисунок 3.1 измерение гидростатического давления осуществляется путём продувки сжатого воздуха. Такие плотномеры используют для измерения плотности непосредственно в технологических аппаратах. В аппарате 7 установлены пьезометрические трубки 1 и 2 с различной глубиной погружения в контролируемую среду. Сжатый воздух от регулятора расхода 5 подается в трубки через дроссели 3 и 4 постоянного сечения. Расход воздуха должен быть небольшим и постоянным, так как колебания расхода могут вызвать дополнительную погрешность измерения.

Трубки пьезометрического датчика из нержавеющей стали с внутренним диаметром 4-6 мм и открытым концом установлены с перепадом 100-150 мм. Концы трубок заточены на конус.

Через открытые торцы трубок воздух барботирует через жидкость. Давление воздуха в трубках 1 и 2 определяется гидростатическим давлением столба жидкости высотой Н₁ и Н₂. Разность давлений в трубках измеряется дифманометром 6 с пневматическим или электрическим выходным сигналом. Этот перепад определяется выражением:

(3.9)

Сжатый воздух в пьезометрические трубки на обогатительных фабриках обычно подается от гидрокомпрессора (рисунок 3.2) принцип действия которого основан на инжекции воздуха струей воды при прохождении ее через форсунку.

Рисунок 3.2 – Гидрокомпрессор: 1,4 – отверстия для прохождения воды; 3 – отверстия для инжекции воздуха; 2,5,7 – камеры; 8,9 – патрубки; 6 – труба.

Вода, поступающая под давлением, проходя через отверстия 1 и 4, инжектируют воздух из камеры 2, куда он засасывается из атмосферы через отверстия 3. Смесь вода-воздух, заполнив нижнюю часть камеры 5, устремляется в трубу 6, из которой вода сливается в камеру 7, откуда через патрубок 8 направляется в дренаж. Воздух, выделившийся из смеси в камере 5, вытесняет воду до тех пор, пока уровень воды не достигнет нижней кромки трубы 6. Дальнейшее понижение уровня воды прекращается, так как избыток воздуха, преодолевая сопротивление столба воды в трубе 6, будет выходить в атмосферу через патрубок 9. В результате в камере 5 устанавливается постоянное давление. В гидрокомпрессорах, применяемых на обогатительных фабриках, давление воздуха составляет 400 мм вод. ст. Это давление остается постоянным, поскольку количество воздуха, вводимого в гидрокомпрессор, значительно превышает потребность плотномера. Воздух с постоянным давлением из гидрокомпрессора поступает во влагоуловитель, а затем в распределитель потоков. Влагоуловитель служит для улавливания влаги, захваченной воздухом при прохождении через гидрокомпрессор. Он представляет собой трубу диаметром 40 мм, закрытую с обоих концов, с двумя штуцерами для подвода и отвода воздуха. Для выпуска воды в дне влагоуловителя имеется отверстие, которое закрывается пробкой.

Распределитель потоков воздуха представляет собой камеру с тремя штуцерами, в отверстия отводящих штуцеров вставлены шайбы диаметром 0,7 мм.

Пьезометрические плотномеры позволяют измерять плотность пульпы до 1200 - 1400 кг/м 3 с погрешностью ± 1 %.

Основными недостатками пьезометрических плотномеров являются: забивание пьезотрубок и необходимость регулярной чистки их; невозможность использования для контроля пульпы повышенной плотности; необходимость в специальном источнике сжатого воздуха.

При постоянном уровне пульпы или при постоянной плотности пульпы можно ограничиться одной пьезотрубкой для контроля уровня реагентов в растворимых емкостях.

Пьезометрические датчики плотности отличаются простотой в конструктивном отношении и обеспечивают сравнительно высокую точность измерения (в пределах ± 1%). Чувствительность их состовляет примерно 0,3-0,5 % по содержанию твердого.

1) Изучить материал и вычертить схему пьезометрического плотномера, обозначив составные части;

2) Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы:

1.Обьяснить сущность необходимости контроля пульпы на ОФ.

2.Какие способы определения плотности вы знаете?

3.Напишите формулу определения содержания твердого в пульпе.

4.Что такое разжиженность?

5. Опишите принцип действия пьезометрического плотномера ,его преимущества и недостатки.

CC BY

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Клейн М. С., Вахонина Т. Е.

Pulp preparation before flotation by a method of oil air agglomeration coal of particles / Klein M.S, Vahonina Т.Е.//The bulletin of KuzSTU, 2012, No 1.P.2830. Possibility to intensify process of flotation coal slimes at the expense of waterproof aggregation of small coal particles on air vials covered with oil is shown by pulp preparation before flotation by a method of oil air agglomeration . Technology factors of process and a circuit design industrial installations of oil air agglomeration are considered. Подготовка пульпы перед флотацией методом масляной аэроагломерации угольных частиц / Клейн М.С., Вахо-нина Т.Е.// Вестник КузГТУ, 2012. № 1. С.28-30. Показана возможность интенсифицировать процесс флотации угольных шламов за счет гидрофобной агрегации мелких угольных частиц на омасленных пузырьках воздуха при подготовке пульпы перед флотацией методом мас-ляной аэроагломерации. Рассмотрены технологические факторы процесса и принципиальная схема промышленной установки масляной аэроагломерации .

Текст научной работы на тему «Подготовка пульпы перед флотацией методом масляной аэроагломерации угольных частиц»

УДК 504.064.4: 622.7

М.С. Клейн, Т.Е. Вахонина

ПОДГОТОВКА ПУЛЬПЫ ПЕРЕД ФЛОТАЦИЕЙ МЕТОДОМ МАСЛЯНОЙ АЭРОАГЛОМЕРАЦИИ УГОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ

Одна из основных проблем недостаточной эффективности углеобогащения связана с существенными недостатками технологий переработки тонких угольных шламов, которые, с одной стороны, нельзя сбрасывать без обогащения с отходами из-за роста потерь угля и загрязнения окружающей среды, а с другой стороны, нельзя добавлять необогащенный шлам к угольному концентрату из-за увеличения его зольности и влажности и снижения при этом ценности и конкурентоспособности товарного продукта. Поэтому, высокие требования к качеству концентрата коксующихся углей вызывают необходимость обогащения угольных шламов.

Практически единственным способом обогащения шламов является разделение угольных и породных частиц по смачиваемости флотационным методом с использованием масляных реагентов, что обусловлено естественной гидрофобно-стью угольной поверхности и хорошей смачиваемостью угля маслом. Основная трудность селективной сепарации угольных шламов связана с высоким содержанием в них тонкодисперсных частиц. Результаты гранулометрического анализа шламов некоторых углеобогатительных фабрик (УОФ) показывают, что среднее содержание частиц размером меньше 30 мкм составляет 30-40 % и может доходить до 50 %. Высокая сложность разделения угольно-глинистых дисперсий, содержащих большое количество разнообразных по своей химической природе и физико-химическим свойствам тонкодисперсных частиц, объясняет недостаточную эффективность флотации угольных шламов.

К недостаткам флотационного метода можно отнести потери самых мелких и крупных частиц угля с отходами флотации, низкую скорость и селективность процесса при повышенном содержании тонких шламов. Для изыскания способов интенсификации флотации угольных шламов изучены статистические закономерности отдельных этапов элементарного акта флотации. Установленные зависимости вероятностей отдельных стадий процесса и константы скорости флотации от крупности частиц угля, размеров пузырьков воздуха и гидродинамических условий в камере фло-томашины позволили выявить основные причины малоэффективной флотации частиц угля крайних размеров [2].

Низкая скорость флотации микрочастиц угля вызвана малой вероятностью их безинерционного столкновения с пузырьками воздуха и близкой к нулю вероятностью закрепления на пузырьках, а значительные потери крупных частиц угля с отхо-

дами флотации происходят в результате малой вероятности удержания их на пузырьке при попадании в турбулентные вихри перемешиваемой пульпы.

Результаты исследований эффективности флотации частиц угля разной крупности показали, что для интенсификации флотации угля необходимо снижение негативного влияния тонких шла-мов, повышение степени омасливания угольной поверхности крупных частиц, которая обычно не превышает 5-10 %, создание оптимальных гидродинамических условий для взаимодействия капель масляных реагентов с частицами угля разной крупности. Одним из действенных способов решения указанных задач является эффективная подготовка пульпы перед флотацией, в ходе которой достигается гидрофобная агрегация мельчайших частиц угля масляными реагентами. При этом основная сложность заключается в разработке условий, обеспечивающих высокую эффективность образования агрегатов малым количеством масла, не превышающим флотационные расходы. Известные способы подготовки пульпы перед флотацией не обеспечивают выполнение необходимых условий [1].

Изучение механизма и кинетики отдельных стадий образования углемасляных агрегатов с помощью кинетической модели [3] и по результатам экспериментального определения степени агрегации мелких частиц угля позволило сделать вывод, что для достижения высокой степени агрегации микрочастиц угля небольшим количеством масла необходимо интенсивное перемешивание суспензии в течение некоторого времени и достаточная площадь поверхности раздела масло-вода. Обеспечить необходимые интенсивность и время перемешивания суспензии не сложно, а для увеличения поверхности раздела масло-вода без увеличения расхода масла предложено использовать дополнительные центры агрегации мелких частиц в виде омасленных пузырьков воздуха. Толщина масляной пленки на пузырьках примерно на 2 порядка меньше ее толщины на угольной поверхности, что обеспечивает многократное увеличение поверхности раздела масло-вода. В процессе масляной аэроагломерации (МАА) угольных шламов на поверхности мелких омасленных пузырьков с высокой скоростью закрепляются частицы угля, образуя устойчивые углемасляные аэрокомплексы, которые легко отделяются от минеральной пульпы последующей флотацией [4].

Исследование технологических закономерностей процесса МАА проведены с использованием специальной камеры агломерации, оборудованной

Рис.1. Принципиальная схема 2-х камерной установки масляной аэроагломерации 1 - камера аэроагломерации; 2 - вал мешалки; 3 - приводной шкив; 4 - аэрационная труба; 5 - отверстие для засасывания воздуха и пены; 6 - надимпеллерный диск; 7 - турбинная мешалка; 8 - отражательная перегородка; 9 - питающая труба; 10 - разгрузочный карман, 11-разгрузочная щель.

гидрозатвором, а также на стендовой установке, смонтированной в отделении флотации ЦОФ «Сибирь». Установлено, что основными технологическими факторами, влияющими на эффективность процесса МАА, являются интенсивность и продолжительность перемешивания пульпы, расход и тип масляных реагентов, количество добавляемого воздуха.

Интенсивность перемешивания пульпы является наиболее важным фактором, при недостаточной величине которого эффективность процесса агрегации частиц крайне мала. Интенсивность перемешивания оценивается по величине диссипации энергии, затрачиваемой на перемешивание пульпы. Диссипация энергии учитывает большинство факторов, влияющих на процесс агрегации: скорость вращения мешалки, ее тип и диаметр; количество перемешиваемой пульпы, ее плотность и вязкость; степень аэрации пульпы. Увеличение диссипации энергии при перемешивании аэрированной пульпы в процессе МАА оказывает заметное положительное влияние на эффективность последующей флотации как мелких, так и крупных частиц угля.

Улучшение флотации мелких частиц угля связано с повышением скорости и степени их агрегации. С увеличением диссипации энергии повышаются скорость турбулентных пульсаций и скорость движения частиц в пульпе, уменьшается размер пузырьков воздуха, а газосодержание увеличивается. Все это приводит к повышению вероятности эффективных столкновений и степени агрегации мелких частиц, что увеличивает скорость их флотации и устраняет вредное влияние

мелких частиц на флотацию крупных.

Улучшение показателей флотации крупных частиц угля объясняется закреплением в процессе МАА на их поверхности микропузырьков воздуха, которые обеспечивают эффективную флотацию крупных частиц по коалесцентному механизму. Увеличение числа микропузырьков в пульпе с повышением скорости ее перемешивания способствует этому процессу.

Расход и тип масляных реагентов. В качестве масляных реагентов в процессе МАА используются обычные собиратели для флотации угля, например, керосин, термогазойль и др., при этом за счет интенсивной турбулизации пульпы появляется возможность применения более вязких реагентов, например комплексного реагента собирателя на основе отработанных минеральных масел [5].

Увеличение расхода масляных реагентов, подаваемых в процесс МАА, положительно сказывается на результатах флотационного разделения продуктов масляной аэроагрегации: увеличиваются скорость флотации, зольность отходов, выход концентрата, содержание твердого в пенном продукте.

Оптимальная продолжительность перемешивания пульпы в процессе МАА находится в диапазоне от 1 до 3 минут и зависит от гранулометрической характеристики шлама и интенсивности перемешивания пульпы:

- чем мельче угольный шлам, тем больше необходимое время процесса аэроагломерации для полного извлечения мелких угольных частиц в углемасляные аэрокомплексы;

- при недостаточной интенсивности переме-

шивания пульпы увеличение продолжительности МАА до 5 минут и более не позволяет добиться необходимой степени агрегации частиц и практически не влияет на показатели процесса флотации.

Подача воздуха в процесс МАА значительно повышает эффективность масляной агломерации при одновременном снижении энергозатрат на турбулизацию пульпы. Положительный эффект от аэрации пульпы возрастает с увеличением интенсивности перемешивания. При определении оптимального количества добавляемого воздуха необходимо учитывать влияние аэрации пульпы на следующие факторы: эффективность процесса МАА; технологические свойства пенного продукта флотации; нежелательность избыточного пено-образования в камерах агломерации.

Для практической реализации технологии МАА разработана конструкция промышленной установки, принципиальная схема которой показана на рисунке. Установка МАА состоит из нескольких последовательно соединенных камер аэроагломерации 1 прямоугольной или цилиндрической формы при примерно равных высоте и диаметре камеры. Реагенты собиратель и вспени-ватель подаются в виде смеси или раздельно в питающую трубу 9 или в 1-ю камеру аэроагломерации. Шламовая вода вместе с реагентами поступает в верхнюю часть 1-ой камеры, где насыщенная мелкими пузырьками воздуха пульпа интенсивно перемешивается и переходит через разгрузочную щель 11 в нижней части камеры в следующую камеру аэроагломерации. Поочередное нижнее и верхнее расположение разгрузочных щелей в камерах обеспечивает вертикальное перемещение и прохождение всей перемешиваемой пульпы через зону максимальной турбулизации в районе мешалки. После аэроагломерации в последней камере подготовленная к флотации пульпа из разгрузочного кармана 10 распределяется по флотомашинам.

Общий объем камер агломерации должен обеспечить необходимую продолжительность процесса МАА, например установка с объемом камер 12 м3 позволяет подготовить к флотации до 450 м3/ч пульпы. Перемешивание пульпы в каждой камере осуществляется мешалкой 7 турбинного типа, при этом размеры и скорость вращения мешалки должны обеспечивать диссипацию энергии на турбулизацию пульпы не менее 5 кВт на 1 м3 полезного объема камеры. Для усиления турбулентных пульсаций в каждой камере устанавливаются отражательные перегородки 8.

Воздух в камеры засасывается вращающейся мешалкой через отверстия 5 в аэрационной трубе

4, расположенные выше уровня пульпы. При определенном размере отверстий исключается накопление пены на поверхности пульпы. При избытке воздуха образующаяся пена перекрывает часть площади аэрационных отверстий, за счет чего снижается подача воздуха и скорость образования пены, т.е. происходит автоматическая регулировка количества засасываемого воздуха на оптимальном уровне.

Технология подготовки пульпы перед флотацией с использованием процесса МАА внедрена на трех углеобогатительных фабриках Кузбасса: на двух секциях ЦОФ «Сибирь», на ГОФ «Тому-синская» и на ОФ «Анжерская». Сравнительная оценка результатов работы фабрик до и после внедрения новой технологии показала, что применение МАА позволило уменьшить загрязненность оборотной воды и обеспечило повышение технологической и экономической эффективности работы фабрик: увеличилась производительность флотомашин в 1,5-2 раза, уменьшился расход собирателя на 20-30 %, сократились потери угля и количество сбрасываемых шламовых отходов на 40-50 %, увеличился выход концентрата на 2-5 %.

1. Абрамов А. А. Флотационные методы обогащения: учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Обогащение полезных ископаемых» направления подготовки «Горное дело» / А. А. Абрамов. - М.: МГГУ: Горная книга: Мир горной книги, 2008. - Т. 4. - 710 с.

2. Клейн, М. С. Очистка шламовых вод углеобогащения с использованием селективной сепарации шламов масляными реагентами / М. С. Клейн // Уголь, 2005. - № 9. - С. 43-45.

3. Клейн, М. С. Оценка эффективности процесса масляной агломерации мелких угольных частиц / М. С. Клейн // Вест. Кузбасс. гос. техн. ун-та. - Кемерово, 2003. - № 5. - С. 82-85.

4. Пат. № 2223828 РФ, МПК7 В 03 Б 1/02. Способ обогащения угольных шламов / ЗАО ЦОФ «Сибирь»; Клейн М. С. Опубл. 20.02.2004. Бюл. № 5.

5. Вахонина Т. Е. Использование отработанных моторных масел для флотации угольных шламов / Т. Е. Вахонина, М. С. Клейн, И. А. Горбунков // Вестник. КузГТУ, 2009, № 1. С. 15 - 17.

Михаил Симхович, Татьяна Евгеньевна,

докт.техн.наук., проф. каф. «Обогащение ст. препод. каф. . «Обогащение

полезных ископаемых». КузГТУ. полезных ископаемых» КузГТУ

ЕтьаП: 1;о:кт8.ор1@кщ81;и.т Тел.8 -3842-39-69-31

CC BY

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Клейн М. С., Вахонина Т. Е.

Текст научной работы на тему «Подготовка пульпы перед флотацией методом масляной аэроагломерации угольных частиц»

УДК 504.064.4: 622.7

М.С. Клейн, Т.Е. Вахонина

ПОДГОТОВКА ПУЛЬПЫ ПЕРЕД ФЛОТАЦИЕЙ МЕТОДОМ МАСЛЯНОЙ АЭРОАГЛОМЕРАЦИИ УГОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ

мелких частиц на флотацию крупных.

- при недостаточной интенсивности переме-

Воздух в камеры засасывается вращающейся мешалкой через отверстия 5 в аэрационной трубе

Михаил Симхович, Татьяна Евгеньевна,

докт.техн.наук., проф. каф. «Обогащение ст. препод. каф. . «Обогащение

полезных ископаемых». КузГТУ. полезных ископаемых» КузГТУ

ЕтьаП: 1;о:кт8.ор1@кщ81;и.т Тел.8 -3842-39-69-31

Типы флотационных аппаратов. Устройство. Принцип работы. Соединение флотационных камер.

Флотомашины – аппарат, в котором реализован процесс флотации.

Общим для всех современных конструкций флотационных машин является использование в качестве рабочего агента воздуха в виде мелких пузырьков, образуемых в пульпе тем или иным способом. Минерализация воздушных пузырьков происходит при непосредственном столкновении их с частицами, скольжении частиц по поверхности пузырьков, выделении пузырьков на поверхности частиц и сочетании этих явлений. Относительная роль способов минерализации зависит от применяемых способов аэрации и конструкций флотационных машин.

Флотационные машины различаются по конструктивным признакам, способу аэрации и технологическому назначению. В большинстве случаев их классификации за определяющий признак принимают способ аэрации. По этому признаку флотационные машины могут быть разделены на следующие группы: механические, в которых аэрация пульпы осуществляется засасыванием воздуха из атмосферы мешалками различных

конструкций; пневмомеханические, обеспечивающие аэрацию пульпы сжатым воздухом, подаваемым в машину от вентиляторов, воздуходувок или компрессоров, диспергирование которого осуществляется мешалками или виброустройстзами различной

конструкции; пневмогидравлические с самоаэрацией или принудительной подачей сжатого воздуха, в которых для диспергирования применяются различные гидравлические устройства; пневматические с аэрацией пульпы сжатым воздухом,

подаваемым через патрубки или пористые перегородки; электрофлотационные с аэрацией жидкости пузырьками, выделяющимися при электролизе; флотационные машины с изменяемым давлением, аэрация в которых обеспечивается выделением растворенных газов из пульпы при снижении давления над ней; комбинированные, в которых пульпа аэрируется несколькими способами. Аэрирующие устройства устанавливаются в емкостях корытного, колонного и камерного типов. Флотационные машины корытного типа представляют собой ванну, вытянутую в длину. Исходная пульпа поступает с одного

конца ее и выходит с другого в виде хвостов. Пену удаляют в желоба по всей длине ванны через боковые борта (обычно самотечным способом). Уровень пульпы регулируют скоростью разгрузки хвостов. Флотационные машины колонного типа представляют собой вертикальные устройства круглого, прямоугольного или эллипсовидного сечения. Концентрат удаляется с верхней, а хвосты — с нижней частей колонны; исходное питание поступает обычно в среднюю часть. Флотационные машины камерного типа состоят из

отдельных камер, в каждой из которых устанавливается один или несколько аэраторов. В зависимости от способа продвижения пульпы из предыдущей камеры в последующую машины подразделяются на камерные, прямоточные камерные или камерно-

прямоточные. В камерных машинах уровень пульпы регулируется в каждой камере. Пульпа из одной камеры в другую попадает через специальный разгрузочный карман. Образующийся в полости работающего импеллера небольшой вакуум обеспечивает

возможность подсоса в аэратор промпродуктов флотации. Благодаря этому в одной машине можно осуществить несколько технологических операций. Недостатками камерных машин являются: более сложный надзор из-за необходимости регулирования уровня пульпы в каждой камере; ограничение производительности машины по потоку производительностью импеллера; непостоянство аэрации при колебаниях потока пульпы.

В прямоточных камерных машинах, в которых пульпа течет по длине машины самотеком, уровень пульпы регулируется только в последней камере, а одинаковый дебит проходящей через аэратор пульпы обеспечивает постоянство ее аэрации. Это исключает „недостатки, присущие камерным машинам. Для прохода пульпы в межкамерных перегородках по ширине всей камеры имеются большие отверстия, нижний уровень которых находится на уровне надымпеллерного диска, а верхний — на 300—400 мм ниже уровня пульпы. Недостатком прямоточных машин является понижение уровня пульпы вдоль машины, из-за чего в каждой камере устанавливается своя высота пенного

порога и своя высота лопастей пеносъемника. Камерно-прямоточные машины собираются из секций, состоящих из нескольких камер. Первая камера называется всасывающей. Пульпа в нее подается непосредственно на импеллер, а остальные камеры работают как прямоточные. Уровень пульпы регулируется в последней камере каждой

секции. Кроме того, существуют так называемые монокамерные флотационные машины, состоящие из одной камеры. Эти машины обычно устанавливают на сливе мельницы, между ней и классифицирующим устройством, или перед основным фронтом

флотации. Камерными обычно бывают машины механического и пневмомеханического типа, корытными — машины всех других типов, колонными — машины пневматического типа.

Механические флотомашины

Во всех аэрационных узлах флотационных машин засасывание воздуха из атмосферы и образование пульповоздушной смеси, выбрасываемой под действием центробежных сил в

камеру, обусловлено образованием небольшого вакуума в полости вращающегося импеллера. В качестве импеллеров используются мешалки различных конструкций (дисковые с радиально расположенными лопатками, стержневые типа беличьего колеса с осевыми насосами внутри них и др.)- При этом аэрация пульпы определяется окружной скоростью импеллера и конструктивными особенностями аэрирующих узлов и камер

механических флотационных машин.

В
каждой камере устанавливается блок аэраторов, является самостоятельным конструктивным узлом. Блок аэратора состоит из вертикального вала 10 с насаженным на нем импеллером.

Импеллер представляет собой диск 19 с шестью радиальными

лопатками 17. Вал вращается внутри трубы 2, верхний конец

которой закрыт наглухо. В нижней части труба расширяется и

к ней крепится надымпеллерный диск 9 с лопатками статора 16,

расположенными под углом 60° к радиусу. Направляющие лопатки статора способствуют превращению тангенциальной составляющей динамического напора пульпы в статический, увеличивая тем самым аэрацию. Радиальный зазор между лопатками импеллера и статора не должен превышать 5—8 мм. Исходная пульпа из приемного кармана / поступает в аэратор по трубе 20, а воздух — по трубе 3. Для внутрикамерной

циркуляции надымпеллерный диск имеет круглые отверстия, расположенные по окружности над лопатками 17 импеллера. Кроме того, для регулирования внутрикамерной циркуляции в нижней части трубы 2 имеется отверстие 18, которое прикрывается заслонкой 14. Тягой 5 она устанавливается в таком положении, чтобы был обеспечен оптимальный поток пульпы на импеллер, необходимый для достижения максимальной

Всасывающая и прямоточная камеры разделены перегородкой 4, В каждой второй камере секции или в последней камере прямоточной машины имеется устройство для регулирования уровня пульпы и удаления камерного продукта (хвостов). Основная часть пульпы переливается через отверстие 13 в боковой стенке 12 камеры и поступает в приемный карман следующей камеры. Чтобы вместе с камерным продуктом не уходила

пена, разгрузочное отверстие экранировано перегородкой 6. Для регулирования высоты слоя пены в камере (секции) или, что то же, уровня пульпы разгрузочное отверстие со

стороны межкамерного кармана прикрыто заслонкой 11, положение которой регулируется устройством 8. Для разгрузки крупных частиц (песков), находящихся в нижнем слое пульпы, внизу межкамерной перегородки 12 имеется небольшое отверстие,

которое может перекрываться шибером при опускании его тягой 7.

Пневмомеханические флотационные машины

Возможность создания камер большой вместимости вследствие разъединения в них операций подачи воздуха и диспергирования его с одновременным перемешиванием пульпы мешалками различных

С пальцевым аэратором

На полый вал насажен конический или плоский импеллер 2, по окружности которого -на расстоянии 20—30 мм друг от друга

вертикально расположены стержни (пальцы) небольшой длины. Импеллер окружен статорной решеткой (успокоителем) с радиальными лопастями 5. Сжатый воздух по воздухопроводу через полый вал подается под крышку импеллера от воздуходувки низкого давления.

Достоинствами машины по сравнению с механическими

являются возможность регулирования аэрации в каждой камере.

К
онический аэратор представляет собой полый усеченный конус 4

закрытый сверху диском 2 и установленный на полом валу 3

вершиной вниз. На внешней поверхности конуса имеются

стержневые рифли 1.

Воздух подается внутрь полого конуса(4), выходит через

отверстие в его нижней части и за счет собственной подъемной

силы устремляется вверх по внешней расширяющейся

поверхности, попадая в пристенный слой, в котором он движется

вместе с потоками перекачиваемой жидкости. При этом благодаря

расширению конуса слой воздуха утоньшается, образуются каверны, при замыкании которых происходит эффективное диспергирование воздуха.Аэратор отличается простотой конструкции, низкой энергоемкостью и высокой удельной производительностью. Машина с коническими аэраторами применяются в основном при

флотации горнохимического сырья

с

остоит из лопастного ротора 1 и радиального статора

2. Ротор 1 представляет собой диск, к которому снизу по кругу крепятся 10 элементов. Каждый элемент состоит из двух радиальных лопастей. Лопасти соседних элементов параллельны и между ними имеются щели, из которых воздух, подаваемый через полый вал 3, выходит в камеру.

При вращении ротора пульпа со дна камеры засасывается

вверх в полость между радиальными лопастями и выходит в верхней части ротора..

И
мпеллер устанавливается на полом валу 3, в нижней части которого имеются отверстия 2 для подачи воздуха внутрь импеллера.

Импеллер флотационной машины, как правило, работает без статора, достаточно равномерно распределяет воздух и перемешивает его с пульпой. Съем пены односторонний и осуществляется самотеком.

Достоинствами пневмомеханических машин являются:

достаточная простота их конструкции; постоянство аэрационной характеристики;

возможность регулирования расхода воздуха в широком диапазоне; меньший расход

электроэнергии; большой срок службы аэратора; простота эксплуатации.

К недостаткам пневмомеханических машин относятся: невозможность организации покамерной регулировки уровня пульпы; необходимость использования всасывающего

механического блока для перекачки промпродуктов; необходимость применения воздуходувок для нагнетания воздуха.

Пневмогидравлические флотационные машины

Во флотационной машине с циклонными аэраторами. Аэраторы представляют собой центробежные форсунки, в которых распыление подаваемого под давлением

в 1,5 - 104 Па воздуха происходит под воздействием вихревых потоков жидкости, вытекающей из циклона в виде веера. В

качестве жидкости используется пульпа, подаваемая в аэратор. Циклонные аэраторы расположены вдоль машин

корытного типа по осевой линии на расстоянии 1200 мм друг от друга. Пена удаляется с двух сторон самотеком через пенные пороги или пеносъемники. Хвосты отводятся через

Пневматические флотационные машины

В
пневматических флотационных машинах пульпа аэрируется и перемешивается сжатым воздухом. К основным типам таких машин относятся аэролифтные, колонные, циклонные и пенной сепарации. В мелких аэролифтных машинах (рис. 15.11, а) подаваемый

из ресивера 1 под давлением 1,2- 104—3- 104 Па воздух, выходя из трубок 6, установленных в ванне 4У поднимается между продольными стенками аэролифта 5 и смешивается с пульпой, понижая ее плотность в этой зоне. Вследствие возникающей

разности гидростатического давления, пульпа выбрасывается из аэролифта и падает между стенками аэролифта и перегородками 2.

Флотационные машины с изменяемым давлением

К этой группе машин относятся вакуумные и компрессионные флотационные машины.

В вакуумных флотационных машинах пульпа, предварительно обработанная реагентами и насыщенная воздухом, поступает в вакуумную камеру, в которой (вследствие снижения

давления над пульпой) на поверхности гидрофобных частиц выделяются пузырьки растворенного воздуха, приводя к их флотации.

В компрессионных машинах флотация осуществляется в результате выделения очень мелких пузырьков при снижении давления над пульпой. Пульпа перед подачей в машину

подвергается насыщению сжатым воздухом при избыточном давлении 105—4- 105 Па, а затем подается в ванну машин. Компрессионные машины широко применяются для флотационной очистки сточных вод промышленных предприятий.

Читайте также:

Как регулируется уровень пульпы аэрация пульпы

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Клейн М. С., Вахонина Т. Е.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Клейн М. С., Вахонина Т. Е.

Текст научной работы на тему «Подготовка пульпы перед флотацией методом масляной аэроагломерации угольных частиц»

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Клейн М. С., Вахонина Т. Е.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Клейн М. С., Вахонина Т. Е.

Текст научной работы на тему «Подготовка пульпы перед флотацией методом масляной аэроагломерации угольных частиц»