Исследование селективной флотации в резонансном пульсационном аппарате

• Автор: Писарев, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Методы разделения минеральных частиц.

1.2 Современное оборудование для проведения процесса флотации

1.3 Физические методы интенсификации процесса флотации

1.3.1 Акустическое воздействие

1.3.2 Пульсационное воздействие.

1.3.3 Ультразвуковое воздействие

1.3.4 Вибрационное воздействие

1.3.5 Другие методы интенсификации процесса флотации

1.4 Рассмотрение существующих математических моделей
1.4.1 Движение частиц в плоской стоячей и бегущей волне.
1.4.2 Движение пузырьков газа в плоской стоячей и бегущей волне
1.4.3 Движение сложных частиц.
Выводы и постановка задач исследования
2 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
2.1 Математическая модель движения флотокомплекса пузырекминеральные частицы в вибрирующей жидкости
2.2 Математическая модель процесса флотационновибрационного разделения минеральных частиц при гармонических колебаниях газожидкостног о слоя.
2.3 Оценка мощности необходимой для проведения процесса.
2.4 Оценка значения необходимой вынуждающей силы при проведении процесса в резонансном аппарате с дебалансным виброприводом
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1 Разработка конструкции лабораторного РПА для исследования процесса селективной флотации.
3.2 Расчет вибропривода лабораторного РПА.
3.3 Выбор измерительных приборов.
3.4 Методика выполнения эксперимента.
3.5 Точность измерения основных параметров.
4 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ СРАВНЕНИЕ
С РЕЗУЛЬТАТАМИ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
4.1 Селективность процесса разделения при горизонтальном течении жидкости внутри вибрационной камеры
4.2 Селективность процесса разделения при вертикальном течении жидкости внутри вибрационной камеры
4.3 Результаты исследования пульсаций давления в газожидкостной смсси при нерезонансной частоте ее колебаний.
4.4 Результаты моделирования процесса вибрационной флотации в лабораторном РПА
5 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРОМЫШЛЕННОГО РЕЗОНАНСНОГО ПУЛЬСАЦИОННОГО АППАРАТА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА ВИБРАЦИОННОЙ ФЛОТАЦИИ.
5. Выбор рабочей частоты аппарата и расчет высоты газожидкостного слоя
5.2 Расчет необходимой амплитуды колебаний газожидкостного слоя
5.3 Определение необходимой мощности для проведения процесса и подбор вибропривода
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Гравитационные процессы обогащения, которые проводят в тяжелосредных сепараторах, позволяют разделять частицы, имеющие значительную разницу плотности, однако недостатками гравитационных методов являются дороговизна и токсичность тяжелых сред, небольшая скорость разделения и невозможность разделения минералов мелких фракций [4]. В отличие от рассмотренных методов, флотационный метод разделения основывается на различной смачиваемости поверхности минеральных частиц. Существуют две трактовки элементарного акта флотации: «силовая» и «термодинамическая». Суть «силовой» трактовки состоит в том, что на границе твердая частица - жидкость - воздух различные минералы имеют различную силу поверхностного натяжения и поэтому силы, действующие на частицу, различны. Следует отметить, что выводы обеих трактовок тождественны []. Основная классификация видов флотации производится в зависимости от рода рабочих фаз. Кратко рассмотрим основные виды флотации, использующие рабочую межфазную поверхность жидкость -газ. Пенная (безнапорная) флотация - это наиболее распространенный вид флотации. Она характеризуется наличием трехфазной пены на поверхности жидкости насыщенной гидрофобными минералами, в которую они выносятся, закрепляясь на пузырьках воздуха. Пенная флотация подразделяется на несколько видов: компрессорная, вакуумная, ионная, электрофлотация, флотогравитация, пенная сепарация [, ]. При компрессорной флотации газы при высоком давлении растворяются в воде, а затем при сбросе давления выделяются из нее в виде пузырьков на поверхности гидрофобных частиц. Вакуумная флотация имеет схожий принцип работы за исключением того, что здесь производят понижение давления без предварительного его повышения []. В процессе ионной флотации отдельные ионы, молекулы, тонкодисперсные осадки или коллоидные частицы собираются флотореагентами и выносятся пузырьками газа в пену. Электрофлотация характеризуется получением пузырьков газа (в данном случае кислорода и водорода) путем электролиза воды. Флотогравитация - это комбинированный процесс, совмещающий в себе непосредственно флотацию и разделение мелких твердых частиц под действием внешних сил, таких как силы тяжести или центробежные силы. Фактически это процесс гравитационного обогащения, но в присутствии пузырьков воздуха, на которых закрепляются более мелкие частицы, образуя аэрофлокулы. Создаваемое при этом различие в плотности способствует более эффективному разделению частиц минералов меньшей крупности, чем при обычном гравитационном обогащении. Пенная сепарация отличается от других видов тем, что свежую пульпу подают непосредственно на пенный слой и в этом слое происходит основной процесс разделения частиц. Существуют и другие виды флотации, такие как пленочная, масляная, химическая (газовая), эмульсионная, флотация кипячением, грануляционный процесс. Следует отмстить, что пленочная флотация имеет малую производительность, а масляная флотация характеризуется большим расходом масла и недостаточной селективностью. В настоящее время в подавляющем большинстве схем обогащения применяется пенная флотация, так как данный метод наиболее прост и дешев, поэтому далее рассмотрим типовые машины, в которых проводят данный процесс. Для проведения процесса флотации используют специальные аппараты, которые носят название флотационные машины. В них осуществляются все стадии флотационного процесса: поддержание частиц во взвешенном состоянии за счет постоянного перемешивания, контакт частиц с флотореагентами, аэрация пульпы, селективная минерализация пузырьков, создание пенного слоя, удаление и транспортировка продуктов обогащения. Широкое применение флотации привело к созданию большого количества разных видов флотационных машин. Все они делятся по способам аэрации и перемешивания пульпы на три группы: механические, пневмомеханические и пневматические. В механических машинах перемешивание и аэрация осуществляется с помощью ротора или импеллера. В пневмомеханических машинах воздух подастся в зону импеллера принудительно с помощью воздуходувки, а диспергирование воздуха и перемешивание пульпы, как и в механической машине, производится импеллером.