автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Создание пневматической флотационной машины для разделения минералов в активированных водных дисперсиях воздуха

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Институт проблем комплексного освоения недр

На правах рукописи

Скороходов Владимир Федорович

СОЗДАНИЕ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ФЛОТАЦИОННОЙ МАШИНЫ

АЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ В АКТИВИРОВАННЫХ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЯХ ВОЗДУХА

Специальность 05.15.08 -"Обогащение полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Горном институте Кольского научног центра Российской академии наук

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Мещеряков Н.Ф.

доктор технических наук, профессор Самыгин В.Д. кандидат технических наук Лавриненко А.А.

Ведущее предприятие - Ковдорский ГОК

Защита диссертации состоится «_» 1998 г. в ^ час.^мш

на заседании диссертационного совета Д.003.20.02 при Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук п адресу: 111020, Москва, Е-20, Крюковский тупик, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПКОН РАН.

Автореферат разослан » 1997 г.

J У Л

Ученый секретарь

диссертационного совета, у У^Чу ^ Шрадер Э.А.

)БЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Необходимость обеспечить высокие технико-кономические показатели в условиях постоянного снижения качества [сходного минерального сырья и резкого удорожания энергоносителей тавит перед обогатителями задачи дальнейшего развития и овершенствования процессов обогащения и обогатительной техники. Из богатительных процессов - флотация один из основных процессов [ереработки минерального сырья, который находит все более широкое [рименение и в других отраслях промышленности.

Перспективным направлением интенсификации флотационного разделения минеральных суспензий является разработка и создание новых инструкций флотационных аппаратов, в которых обеспечиваются лагоприятные условия для эффективного улавливания ценных омпонентов пузырьками воздуха, предварительно обработанными еагентами.

Цель работы заключается в создании пневматической дотационной машины для разделения руд в восходящих потоках ктивированной газожидкостной смеси, обеспечивающей повышение ффективности разделения минеральных частиц широкого диапазона рупности.

Идея работы состоит в использовании закономерностей бразования, течения и устойчивости активированной водной исперсии воздуха (АВДВ) до встречи с минеральной суспензией при оздании пневматической флотационной машины.

Методика исследования. Работа выполнена с применением омплекса экспериментальных и аналитических исследований и ключала: методику по изучению флотируемости руд в АВДВ, ¡атематическое моделирование с использованием статистических методов, етоды определения течения газожидкостных систем ■ранулометрический состав, газосодержание, скорость подъема узырьков), измерение сорбции реагентов на минералах методом адиоактивных индикаторов, определение удельной поверхности орошков минералов методом тепловой десорбции аргона, лабораторные, олупромышленные и опытно-промышленные испытания образцов дотационной машины, гранулометрический, минералогический и шический анализы продуктов обогащения.

Научная новизна. Для условий системы активированный пузырек-едратированная минеральная частица показано, что разность энцентраций поверхностно-активных веществ на взаимодействующих

фазах, способствующая образованию флотокомплексов, достигается путец предварительной адсорбции ПАВ на газовых пузырьках.

По результатам изучения условий образования I аэрогидродинамических характеристик АВДВ в зависимости с общего газосодержания, концентрации флотореагентов в исходно» растворе, его расхода и других факторов предложен спосо( приготовления активированных дисперсий, обеспечивающий и; устойчивое течение в заданном пузырьковом режиме.

Предложена методика расчета основных конструктивно технологических параметров узла приготовления АВДВ.

Изложенные выше положения послужили теоретическо] предпосылкой создания флотационной машины, позволяющей бе механического перемешивания пульпы осуществлять ее разделение : восходящих потоках активированных пузырьков.

Практическая значимость. Создан опытно-промышленньи образец пневматической флотационной машины ФК-9.

Технология обогащения медно-никелевых руд с применение? АВДВ внедрена на комбинате «Печенганикель», что позволил! увеличить извлечение никеля в концентрат на 0.8%.

Разработана технология дообогащения текущих отходо апатитовой флотации ковдорской руды и наработаны опытны партии фосфатных продуктов, пригодных для производств плавленных фосфорно-магниевых удобрений.

На защиту выносятся. Принципы создания флотационных маши] для разделения руд в активированных водных дисперсиях воздуха.

Методика расчета основных конструктивно-технологически параметров узла приготовления АВДВ.

Конструкция пневматической флотационной машины дл разделения руд исключительно в восходящих потока активированной газожидкостной смеси.

Публикации. По материалам диссертационной работ! имеется 8 публикаций, получено 2 авторских свидетельства.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 гла! заключения, списка использованной литературы и приложена Диссертация содержит 154 стр., включая 22 рис., 10 таблиц и списо использованных источников из 140 наименований работ отечественных зарубежных авторов.

Апробация работы. Основные положения диссертаци докладывались и получили одобрение па: Всесоюзной конференци молодых ученых и специалистов по разработке и обогащению полезны

ископаемых, Москва, 1977; Всесоюзной конференции по обогащению иламов, Апатиты, 1983; Всесоюзной конференции по совершенствованию техники и технологии грубозернистой флотации, Апатиты, 1986г.; I, II и III областных конференциях молодых ученых и специалистов, Апатиты, 1980, 1982, 1984 гг; Научно-технической конференции «Развитие экологически безопасных технологий переработки минерального сырья», тосвященной памяти И.И. Плаксина, Апатиты, 1994 г.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ современного состояния пневматической флотационной техники

Прогресс в области конструирования механических и шевмомеханических флотационных машин и то внимание, которое оделялось изготовителями и потребителями машин этих типов, шились по-видимому, причиной того, что сравнительно жономичные по расходу электроэнергии машины пневматического действия оказались практически вытесненными из промышленного фименения на флотационных обогатительных фабриках.

Появившееся в 70-х годах сообщение канадских специалистов >б успешном и эффективном применении глубоких пневматических [>лотомашин на ряде фабрик Канады вновь пробудили интерес к >тому типу машин. В ряде стран появилось несколько конструкций шевматических флотационных аппаратов, например, для флотации ¡ильвинита - во Франции, серных руд - в Польше, многоступенчатая солонна - бывшей Чехословакии, аппарат Себоннет - Японии.

У нас в стране научно-исследовательские работы по >азработке конструкций пневматических машин характеризовались {естабильностью и проводились в отдельные периоды различными шститутами, в том числе Госгорхимпроектом, Механобром, ИОТТ, 'инцветметом, ГИГСом, Горным институтом КНЦ РАН и другими.

В последние годы в промышленной эксплуатации на нескольких арубежных фабриках по обогащению руд цветных металлов и угля юявилась пневматическая флотационная машина с отдельной камерой эрации, разработанная учеными Германии и выпускаемая фирмой Бергбау Форшунг». Развитие этого направления конструирования шевматических флотационных машин представляет большой фактический интерес т. к. в данных аппаратах возможно создание гаиболее оптимальных гидродинамических условий для флотационной

сепарации минерального сырья, а также возможно формировани регулирование поверхностных свойств газовой фазы.

В Кольском научном центре РАН разрабатываются спос флотационного обогащения руд в активированных водных дисперс воздуха, основанные на способности газовых пузырьков, предварите^ приготовленных в растворах флотационных реагентов, акги взаимодействовать с необработанными твердыми частицами.

Выявленная тенденция развития пневматичес флотационной техники позволила сформулировать следуки основные задачи диссертационной работы:

разработать способ приготовления активирован! дисперсий, обеспечивающий их устойчивое течение в задан! «пузырьковом режиме»;

- выявить закономерности и особенности процесса флотациош разделения руд в активированных водных дисперсиях воздуха;

- создать и испытать пневматическую флотационную маил позволяющую без механического перемешивания пульпы осуществлял эффективное разделение в восходящих потоках активирован! пузырьков.

Теоретические предпосылки создания, конструкция

и принцип действия новой пневматической флотомашины

В Горном институте КНЦ РАН разрабатываются споо флотационного обогащения руц в активированных водных дисперсиях возг (АВДВ). Реализация способов развивается в двух самостоягелы направлениях. С одной стороны, создаются принципиально но пневматические флотомашины, в которых разделение пульпы происхо исключительно в потоке активированной дисперсии, с другой стороны, интенсификации существующих флотационных технологий разрабатывай: специальные устройства для приготовления и дозирования АВДВ в рабо камеры флотомашин известных конструкций.

Принципиально способ флотации руд в АВДВ отличается известной флотации тем, что в нем поверхностно-актив! флотореагенты, и в том числе собиратели, взаимодействуют минеральными частицами в основном через их адсорбционные плен предварительно образованные на газовых пузырьках. При Э" характерная особенность способа заключается в том, что осуществляется в результате взаимодействия двух потоков, одним которых является минеральная суспензия, а другим - АВДВ. В э-

условиях весьма важно, чтобы при подготовке дисперсии обеспечивалась величина адсорбции на газовой поверхности, близкая к ее предельному значению.

В качестве ПАВ (собирателя) используются поверхностно-активные вещества гетерополярного строения, молекулы которого способны взаимодействовать с поверхностью минеральных частиц, снижая ее поверхностную энергию.

Следует отметить, что как при флотации минералов в АВДВ гак и при обычной флотации закрепление частицы на пузырьке и упрочнение флотокомплекса происходит за счет перераспределения и перехода активного вещества с газовой поверхности на твердую в первом случае и в обратном направлении - во втором.

Факт взаимодействия молекул ПАВ, адсорбированных на поверхности пузырьков, с твердой фазой подтвержден экспериментально. Как видно из рис. 1 (получен по результатам флотации чистых разностей щатита активированными пузырьками) увеличение адсорбции олеата натрия на газовой поверхности приводит к повышению его адсорбции на ^флотированных частицах апатита.

Сделав допущение, что для условий разделения руд в АВДВ десорбция молекул ПАВ с газовой поверхности в жидкость минимальна, неизбежен их минимум и на твердой поверхности. Гаким образом, в момент образования общей границы газ-твердое шеет место высокий градиент концентраций поверхностно-активного вещества между контактирующими фазами. Установлено, 1То при предельной адсорбции олеата натрия его концентрация на азовом пузырьке в 30000 раз больше объемной.

Результаты экспериментов показывают, что кинетика 1дсорбции олеата натрия на минерале, значительно ниже, чем на 1узырьке (рис. 2). Величины адсорбции определены с применением методов радиоактивных индикаторов и тепловой десорбции аргона.

Высокий градиент концентрации обуславливает и высокую >азность полярностей фаз. В этих условиях, согласно правилу 'ебиндера об уравнивании полярностей, процесс адсорбции фотекает тем сильнее, чем выше градиент концентрации.

Процесс флотации руд в активированных водных дисперсиях юздуха невозможно осуществить без предварительного образования 'стойчивой поверхностно-активной газожидкостной смеси. Активность дисперсной системы, близкая к предельному значению, :оздается адсорбцией реагентов на поверхности пузырьков путем 1ыдержки смеси. Только решением вопроса автономной подготовки [узырьков и устойчивого течения активированной газожидкостной

смеси возможно создание флотационной машины, надежно эффективно работающей по разрабатываемому способу.

Изменение адсорбции на апатите (Гм) от адсорбции на пузырьках (Гп) в растворах олеата натрия С - 1.64 10-4 моль/л

Кинетика адсорбции олеата натрия на апатите (1) и на пузырьках (2) С = 1.64 10-4 моль/л

г. с"

а

о4

ог

Рис. 1 Рис. 2

На основании выполненных исследований предложен спосо подготовки АВДВ, позволяющий значительно увеличить поверхност газовой фазы приготавливаемой дисперсии. Для этого насыщаю диспергированным газом раствор реагентов с концентрацией н ниже ККМ, полученную газожидкостную смесь выдерживают д образования максимальной адсорбции реагентов на границе газ жидкость, а затем в нее подают жидкую фазу, которая выноси образованную смесь в разделительную камеру.

Первоначальное насыщение раствора реагентов при ег концентрации, равной или превышающей ККМ, позволяет, во первых, получать двухфазную систему, стабильную по дисперсном составу газовой фазы и при равных расходах газовой фазы получаете большая ее удельная поверхность, поскольку образуются пузырьк] меньших размеров.

Во-вторых, при насыщении раствора реагенто диспергированным газом в условиях ККМ чрезвычайно ускоряютс: адсорбционные процессы, подчиняясь выражению:

™ ^ ; , (10) где Г.„ - предельная величина адсорбции;

Г\ - величина адсорбции, соответствующая времени I с момента образования границы раздела при концентрации С; а, р - коэффициенты.

Насыщение раствора реагентов диспергированным газом в условиях ККМ обеспечивает сокращение времени выдержки двухфазной системы, необходимое для образования предельной (равновесной) адсорбции.

Последующая подача жидкой фазы в двухфазную равновесную газожидкостную дисперсию способствует сохранению дисперсного состава смеси, удалению готовых активированных пузырьков из зоны их образования, снижению коалесцентных явлений, предотвращению расслоения жидкой и газовой фаз, созданию благоприятных условий для увеличения расхода диспергируемого газа, и, как следствие, увеличению удельной поверхности газовой фазы. Это положение подтверждается результатами экспериментов, представленных в табл. 1.

Таблица 1

Зависимость расхода газа от концентрации ПАВ и дополнительной подачи жидкой фазы

№ Концент- Расход Расход Расход Время

опытов рация в исходном растворе, С мг/л исходного раствора, мл/мин дополнительной жидкой фазы, мл/мин газа, дм3/ми н выдержки, с

1 64.7 850 - 1.19 27.95

2 500.0 110 440 2.20 2.95

Для определения возможности получения оптимальной адсорбции ПАВ на газовых пузырьках и получения максимально юзможного расходного газосодержания в процессе подготовки \ВДВ, были изучены зависимости расхода газа от концентрации эеагента, его расхода и расхода дополнительной воды.

Согласно экспериментальным данным (рис. 3), количество тодаваемой дополнительной воды С)в существенно влияет на предельный эасход газа яг, при котором еще сохраняется пузырьковый режим течения.

Для всех заданных концентраций реагентов в зависимости от разбавление исходного раствора К (рис. 4), наблюдается оптимум по расходу газово* фазы.

Зависимость расхода газа от Зависимость расхода газа от

количества дополнительной воды разбавления исходного раствора при концентрации 01N а 500 мг/л

Рис. 3 Рис. 4

Предлагаемый прием позволяет получать газожидкостнук смесь с удельной поверхностью газовой фазы, которая более чем в ! раз превышает таковую в случае образования смеси пр1 концентрации ПАВ ниже ККМ.

Исследованиями было показано, что способ увеличения расход; воздуха в АВДВ путем добавок в предварительно образованнук газожидкостную смесь дополнительной воды приемлем для всех типо! флотационных реагентов, обладающих поверхностно-активным! свойствами. Поэтому предложенный способ может использоваться пр! конструировании флотомашин для разделения в дисперсиях руд < различным вещественным составом. При этом должна учитыватьсз возможность способа существенно сокращать время выдержки дисперсии что имеет особое значение для унификации узла аэрации ] разрабатываемых флотационных машинах.

Необходимо отметить, что данный способ образования двухфазно! смеси, наряду с повышением газонасыщенности системы, позволяе-путем подбора исходной концентрации реагентов, поступающих в зон] аэрации, а также за счет подачи различного количества дополнительно! воды, целенаправленно регулировать дисперсность пузырьков.

На основании экспериментальных данных были определены :ледующие принципиальные элементы основного узла машины - его «рационного отделения. Оно включает: диспергаторы воздуха с приспособлениями, обеспечивающими равномерное насыщение гонкодисперсными пузырьками всего объема реагентов; объем для зыдержки смеси до образования равновесных адсорбционных слоев ia пузырьках воздуха; емкость для приема дополнительной воды и образования дисперсии, представляющую участок плавного сужения тотока; переходное приспособление, обеспечивающее свободное истечение дисперсии во флотационное отделение, предшествующее юпаданию пульпы в узел аэрации. Точка ввода дополнительной зоды даже для слабоактивных ПАВ и при повышенной их сонцентрации, согласно экпериментальным данным, не может быть далена от зоны аэрации максимально более чем на 500 мм.

Аэрационное отделение должно состоять из нескольких штономных отсеков, которые позволяют осуществлять равномерное {асыщение всего объема пульпы достаточным количеством щсперсных пузырьков, организовать их дифференцированное заспределение по точкам камеры и при необходимости подавать по фронту флотомашины дисперсию с отличными физико-химическими :войствами.

Использование полученных экспериментальных зависимостей 'дельного расхода газа на единицу массы ПАВ от критериев Фруда и 'ейнольдса (рис. 5,6) позволило сформулировать основные юложения методики расчета конструктивно-технологических шраметров узла приготовления АВДВ, которые сводятся к ;ледующему: задается количество реагента, расходуемое в операции флотации (т, г/с); согласно экспериментальным или справочным [анным определяется ККМ данного типа ПАВ; рассчитывается >асход раствора реагента при разбавлении массы вещества до сонцентрации (С, г/м3) равной ККМ, которая определяется по

q = 3600^

формуле С, м3/час; из рис. 5и 6 определяется параметр Ф,

13 которого вычисляется расход газа q,. = 3600 Ф, где Ф - удельный •асход газа на единицу массы ПАВ, м3/г, исходя из расхода газа, >пределяется площадь аэраторов для диспергирования воздуха и их :оличество. По количеству диспергаторов определяется сечение эрационного отделения и с учетом времени выдержки рассчитывается эффективный диаметр и Rer.; по зависимости Rer = (FrCM) определяется количество дополнительной воды; в случае

необходимости и учитывая полученные значения Ргсм, методол последовательных приближений уточняются концентрации исходного раствора и оптимизируется расход газа (воздуха). Дл* получения максимального расхода воздуха производите* оптимизация и по количеству отсеков аэрационного отделения.

Рис. 5 Режимы течения активированной водной дисперсш воздуха в вертикальных каналах (~1пФ — /(Гтс^)

I - пузырьковый режим; // - снарядный режим 1 - олеат натрия 2 - аэрофлот.

Рис. 6. Режимы течения активированной водной дисперсш воздуха в вертикальных каналах (-¡пФ =/(ReJ

I - пузырьковый режим; II - снарядный режим I - олеат натрия 2 - аэрофлот.

На основании вышеизложенных данных была сконструирована изготовлена и предложена для испытания пневматическая флотационна1 машина, опытно-промышленный образец которой представлен на рис. 7.

Производительность данного образца флотомашины п< пульпе - 110-150 м3/час, по твердому - 50-60 т/час, полезный объел флотокамеры - 2.5 м3.

О ' 7 3 4 3 S 1 I ! Ю И И 13 tS » /S t!2Bl<Fr -С

и

Рис. 7 Конструкция пневматической флотационной машины ФК-9

1, 2 -флотационная и аэрационная камеры; 3 - перегородка; ' - загрузочная коробка; 5 - пеноприемник; 6, 7 - устройство для выгрузки есфлотированных продуктов; 8 - дугообразные каналы; 9 - диспергаторы; 0-12 - коллекторы воздуха, раствора реагентов и дополнительной воды

Флотационная машина работает следующим образом. Раствор шотореагентов с концентрацией равной или превышающей критическую онцентрацию мицеллообразования (ККМ), из коллектора (11) поступает отсеки аэрационного отделения (2) и диспергаторами (9), куда подается оздух из коллектора (10), насыщается тонкодисперсными пузырьками и ереводится в состояние, близкое к пенообразному. Образованная тзожидкостная смесь за время прохождения пути от диспергаторов до угообразных каналов приобретает максимальную флотационную ктивность. В зоне дугообразных каналов смесь разбавляется ополнительной водой, поступающей из коллектора (12). Дополнительная ода переводит смесь из пенообразного состояния в активированную эдную дисперсию воздуха (АВДВ), повышает устойчивость по исперсному составу пузырьков и ускоряет истечение дисперсии во дотационное отделение машины через щелевидные отверстия пластин 13). В отделении дисперсия смешивается с пульпой, осуществляя ее эрацию. При встрече газовых пузырьков с флотируемыми частицами

происходит образование флотокомплексов, которые всплывают и поверхность пульпы в виде минерализованного пенного продукта, самотеком или с помощью пеносьемника выводятся в приемник (5 Несфлотировавшиеся частицы, осаждаясь и транспортируясь вдол машины, пересекают восходящие потоки пузырьков, подвергаюгс дофлотации и далее выводятся из камеры раздельно: крупные частицы через приспособление 7, а мелкие - через переливной порог (6).

Основные результаты технологических испытаний лабораторного образца машины

Лабораторный образец пневматической флотационной машин; прошел технологические испытания при обогащении апатитовых, меднс никелевых, сурьмяных и других типов руд. В результате было показан* что в сравнении с механическими флотационными машинами даннь; аппараты позволяют более эффективно извлекать минеральные зерь полезных компонентов из крупных фракций с высокой степены концентрации извлекаемого минерала.

Анализ результатов сравнительных опытов, представленных в таб. 2, позволяет сделать вывод, что при прочих равных условиях извлечет никеля в пенный продукт на 3.2% больше во флотационной машине дл разделения руд в АВДВ. Лучшие результаты достигаются, когда АВД готовится в присутствии соды, при этом время флотации уменьшается в раз, а расход аэрофлота на 30%.

С применением пневматических флотационных машин данно1 типа была разработана технологическая схема обогащения бедно апатитовой руды (4.2-4.5% Р2О5), включающая грубое измельчение руд до 32% класса +0.2 мм, ее первичное разделение (основная и контрольна флотация в машинах для АВДВ) при суммарном расходе собирателя 11 г/т с получением чернового концентрата и отвальных грубозернисть хвостов с выходом около 60% от исходной руды, операци классификации и доизмельчения черновых концентратов до крупносл 5% +0.2 мм и четырехкратную их перечистку во флотомашинг механического типа с выделением отвальных хвостов в I перечиста конечного апатитового концентрата, содержащего 39.4% Р2О5 пр извлечении 90% от исходной руды.

Ориентировочным технико-экономическим расчето показано, что использование разработанной технологии обогащени бедной апатитовой руды с применением флотомашин для разделени руд в АВДВ позволит в сравнении со стандартной схемой сократи! общие затраты при переработке 1 т руды на 20%.

Таблица 2

Показатели флотации медно-никелевых руд в двух режимах

№ >п. Наименование продуктов Показатели, % Режим флотации

выход по никелю

содер. извлечение

а) операция межцикловой флотации

пенный камерный питание м/ц флотации 25.3 76.7 100.0 2.49 0.63 1.063 54.6 45.4 100.0 стандартный режим

пенный камерный питание м/ц флотации 26.6 73.4 100.0 2.31 0.61 1.062 57.8 42.2 , 100.0 то же, но во флотационной машине для разделения в АВДВ

пенный камерный питание м/ц флотации 30.3 69.7 100.0 2.23 0.59 1.087 62.2 37.8 100.0 то же, но АВДВ готовилась в присутствии соды (рН -9.6)

На основании выполненных испытаний установлено, что одель является вполне приемлемым лабораторным аппаратом, ригодным не только для оптимизации режимов флотации руд в ВДВ, но и для изучения особенностей образования дисперсии в шисимости от различных факторов. Удобна модель и для уточнения гдельных конструктивных элементов вновь разрабатываемых дотационных машин. В частности, на модели определена энкретная зона ввода дополнительной воды в аэрационное гделение. Подтверждена также целесообразность применения в ашинах суживающегося канала с концевым клапаном типа 1епесток» для передачи приготовленной дисперсии во дотационную камеру. С помощью модели удалось выбрать и Зосновать конструкцию диспергаторов. Их рабочие элементы ;комендуется изготавливать в соответствии с ранними вработками, но при вертикальной установке на воздушном эллекторе.

Промышленные испытания пневматической флотационной машины

Промышленный образец флотационной машины прош технологические и эксплуатационные испытания при обогащен; медно-никелевой руды и отходов апатитовой флотации ковдорск комплексной руды.

Показатели работы флотационной машины ФК-9 и маши1 колонного типа при разделении медно-никелевых руд приведены таблице 3. Отметим, что на действующей фабрике близкие показатели к по качеству пенных продуктов, так и по извлечению в них нике получаются при времени флотации 12-15 мин.

Таблица

Показатели работы колонной флотационной машины и пневматической флотационной машины ФК-9

Показатели Тип машины

колонная колонная ФК-9

Время флотации, мин. 8.75 2.5 2.25

Содержание никеля, %

руда 0.90 0.81 0.862

пенный продукт 3.47 3.19 2.89

камерный продукт 0.65 0.74 0.648

Выход пенного продукта, % 8.79 2.86 9.52

Степень концентрации 3.90 3.93 3.34

Извлечение никеля, % 33.90 11.30 31.90

Из текущих отходов апатитового цикла, за счет лучших услов! флотации апатита из крупных фракций (+0.14 мм), флотационная маши! позволяет получать пенный продукт с содержанием 7-10% Р2О5 гц извлечении 8-10% от исходной руды. По содержанию Р2О5 пеннь продукт близок к качеству исходного питания апатитового производства может дорабатываться до товарных кондиций по действующей схег* флотации. В этом случае при переработке всех текущих отходов в проце может возвращаться не менее 4% Р2О5, что исключает необходимость добыче, транспортировке, дроблении и первичной переработке около О млн. т руды. На 3-5% может быть сокращен объем добычи руды и < последующих переделов и в случае, если флотационные машины Ф использовать для доизвлечения апатита из текущих отход« обогатительных фабрик АО «Апатит», в которых его основные поте£ также связаны с крупными классами.

В результате комплекса проведенных испытаний на основе ювых пневматических флотомашин разработана технология юобогащения текущих отходов флотации ковдорской руды, юзволяющая из исходного питания 2.84% Р2О5 получать фосфатные сонцентраты со средним содержанием 20% Р2О5 и 10-25% 1^0 при «влечении апатита 27-30% от питания. Для обеспечения кондиции фосфатного концентрата по второму ценному компоненту (не менее 3.5% М§0) их рекомендуется направлять в накопительные емкости [ля последующей шихтовки.

По заказу заинтересованных организаций на установке при ¡астичной реализации разработанной технологии в первом случае без ^дотационных переработок, а во втором - без операции грохочения юлучены две партии фосфатного концентрата по 5-7 т каждая для [ереработки их на плавленные фосфаты.

Работа флотационной машины при загрузке питания в объем [ульпы и на пенный слой показала, что извлечение фосфора на 4% ольше во втором случае. Прирост извлечения достигается за счет лучшей злотируемости апатита из фракций материала крупнее 0.16 мм.

Эффективному извлечению ценных компонентов в пенные родукты машины способствуют следующие факторы: флотация частиц ктивированными пузырьками с развитой поверхностью; наличие осходящих потоков АВДВ при минимальной турбулентности пульпы в амере; возможность одновременного разделения материала пенной епарацией и флотацией из объема пульпы.

Выводы

1. Для условий системы активированный пузырек-здратированная минеральная частица показано, что разность онцентраций поверхностно- активных веществ на взаимодействующих »азах, способствующая образованию флотокомплексов, достигается путем редварительной адсорбции ПАВ на газовых пузырьках.

2. Разработан способ приготовления активированных водных исперсий воздуха, обеспечивающий их устойчивое течение в »данном пузырьковом режиме, снижающий коалесцентные явления расслоение дисперсий на жидкую и газовую фазы.

3. Исследованиями установлено, что при насыщении исперсным газом раствора реагентов с концентрацией не ниже КМ в 8 раз увеличивается поверхность газовой фазы, риготавливаемой газожидкостной смеси, в сравнении с насыщением 130М объемов пульпы с остаточной концентрацией ПАВ.

4. Предложена методика расчета площади аэраторов, I количества, размеров аэрационного отделения, расхш дополнительной воды по установленным зависимостям величин удельного расхода газа на единицу массы ПАВ

5. Создана пневматическая флотационная машина новс конструкции, позволяющая без механического перемешиваш пульпы осуществить ее разделение минеральной суспензии восходящих потоках активированных пузырьков.

6. Сравнительные испытания механических флотационнь машин и аппаратов типа ФК-9 при обогащении медно-никелевь руд показали, что извлечение никеля в пенные продукты на 7.6 выше в случае использования новых флотационных машин щ сокращении времени флотации в 6 раз.

7. Разработана технология обогащения бедной апатитовс руды с применением флотационных машин для разделения руд АВДВ, позволяющая в сравнении со стандартной схемой сократи' затраты при переработке 1 т руды на 20% на счет вывода в голо! процесса около 60% отвальных хвостов при грубом помоле в I стад! измельчения.

8. Промышленные испытания пневматической флотационнс машины при обогащении медно-никелевой руды показали, что сравнении с флотомашиной колонного типа, перерабатывающ« аналогичную медно-никелевую руду, машина ФК-9 имеет в 1.2 ра большую производительность и для получения равноценнь технологических показателей обогащения требуется в 3-4 ра меньше времени флотации.

9. С использованием пневматических флотационных мацц типа ФК-9 разработана технология дообогащения текущих отход« апатитовой флотации ковдорской руды, позволяющая из исходно питания с содержанием 2.84% Р2О5 получать фосфатные концентра! со средним содержанием 20.0% Р2О5 и 10-25% МбО при извлечем апатита 27-30% от питания, пригодные для производства плавленнь фосфатно-магниевых удобрений.

10. Подтверждена целесообразность реализации в пневматическ« флотационной машине двоякого принципа разделения минералов: пенш сепарацией и флотацией из объема пульпы.

И. Найдены оптимальные решения основных конструктивш узлов созданной флотационной машины. Разработана техническ документация на лабораторный, полупромышленный и промышленнь образцы флотационной машины для разделения руд в АВДВ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Шахматов С. С., Скороходов В.Ф., Остапенко В.П. Испытание новой флотомашины для грубозернистой флотации апатита // Технология промышленного освоения комплексных железных руд. - Апатиты, 1985. - С 58-64.

2. Полупромышленные испытания грубозернистой флотации апатита из хвостов магнитной сепарации / В.П. Остапенко, В.Ф. Скороходов, АП. Сидоренков, В.В. Новожилова // Совершенствование техники и технологии грубозернистой флотации. - Апатиты, 1986. - С. 47-52.

3. Шахматов С.С., Скороходов В.Ф. Применение пневматической флотомашины для первичного обогащения апатитсодержащих руд // Комплексное обогащение фосфорсодержащего сырья. - Апатиты, 1987. -С. 66-77.

4. А. с. 1424871, СССР B03D1/02. Способ флотационного обогащения фосфорсодержащих руд / С.С.Шахматов, В.Ф.Скороходов, Шилин В.Б. и др. АН СССР, Кол. фил., Горн. ин-т. - Б.И. № 35. - 1988.

5. С.С. Шахматов, В.Ф.Скороходов, В.Б. Шилин, В.П. Остапенко Результаты испытаний новой пневматической флотационной машины на отходах апатитовой флотации / Освоение месторождений комплексных руд Карело-кольского региона. - Апатиты, 1988. - С. 80-83.

6. Остапенко В.П., Скороходов В.Ф., Шилин В.Б. Повышение эффективности флотационного обогащения апатитсодержащих и медно-никелевых руд / Интенсификация обогащения руд Кольского полуострова. - Апатиты, 1991. - с. 72-78.

7. A.c. 1646608 СССР. Способ кондиционирования оборотных вод при флотации / Шахматов С.С., Скороходов В.Ф., Остапенко В.П. и Шилин В.Б. АН СССР, Кол. филиал, Горн. ин-т.

8. Диспергирование воздуха для образования активированных водных дисперсий воздуха / Скороходов В.Ф., Шилин В.Б, Остапенко В.П., Манькута JI.A. // Развитие экологически безопасных технологий переработки минерального сырья. - Апатиты, 1996. - С. 79-83.

9. Скороходов В.Ф., Шилин В.Б. Новая пневматическая флотомашина для разделения руд в активированных водных дисперсиях воздуха // Развитие экологически безопасных технологий переработки минерального сырья. Апатиты, 1996. - С. 95-102.

10. Разработка физико-математической модели и создание новых на этой основе устройств / В.П.Остапенко, В.Ф.Скороходов, Л А Манькута, АН.Витченко // Научные основы повышения технического уровня комплексного освоения минеральных ресурсов и подземного пространства Северо-Запада России. - Апатиты, 1997. - С. 129-134.