Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Развитие теории и практики разделения минералов в активированных водных дисперсиях воздуха и создание новой флотационной техники
ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых
Автореферат диссертации по теме "Развитие теории и практики разделения минералов в активированных водных дисперсиях воздуха и создание новой флотационной техники"
На правах рукописи
РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ В АКТИВИРОВАННЫХ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЯХ ВОЗДУХА И СОЗДАНИЕ НОВОЙ ФЛОТАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
Специальность 25.00.13 "Обогащение полезных ископаемых"
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Москва - 2003
Работа выполнена в Горном институте Кольского научного центра Российской академии наук
Научные консультанты доктор технических наук, академик Академии
наук Таджикистана, профессор Соложенкин Петр Михайлович, доктор технических наук Гершенкоп Александр Шлемович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
доктор технических наук, профессор
доктор технических наук,
Краснов Гелий Дмитриевич Самыгин Виктор Дмитриевич Черных Сергей Иванович
Ведущая организация - ОАО «Ковдорский ГОК»
Защита состоится «/в» ¿«эчг^/?^ 2003 г. в № чъс.&о мин. на заседании диссертационного совета Д.002.074.01 при Институте проблем комплексного освоения недр Российской академии наук по адресу: 111020, Москва, Е-20, Крюковский тупик, 4.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПКОН РАН.
Автореферат разослан «о*?-?л-Зуои; 2003 г.
Ученый секретарь / /
диссертационного совета, ^ /у > __, ШрадерЭ.А.
ш
з
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. Необходимость обеспечить высокие технико-экономические показатели в условиях постоянного снижения качества минерального сырья и резкого удорожания энергоносителей ставит перед обогатителями задачи дальнейшего развития и совершенствования процессов обогащения и создания новой эффективной обогатительной техники. Из обогатительных процессов флотация один из основных процессов переработки минерального сырья, который находит все более широкое применение и в других отраслях промышленности.
Перспективным направлением интенсификации флотационного разделения минеральных суспензий является разработка и создание новых процессов, технологий и конструкций флотационных аппаратов, в которых обеспечиваются благоприятные условия для эффективного извлечения ценных компонентов пузырьками воздуха, предварительно обработанными реагентами.
Цель работы заключается в развитии теории закрепления поверхностно-активных веществ (ПАВ) на поверхности пузырьков и установление закономерностей диспергирования воздуха для интенсификации процесса флотационного разделения руд в потоках активированной газожидкостной смеси, обеспечивающей повышение эффективности извлечения минеральных частиц широкого диапазона крупности и создании дня этой цели новых флотационных машин и устройств.
Идея работы состоит в использовании аэрогидродинамических характеристик течения и устойчивости активированной водной дисперсии воздуха (АВДВ) и закономерностей формирования ее физико-химических свойств, для интенсификации флотации ценных минеральных частиц и создания на этой основе пневматической флотационной техники.
Методики исследования. Работа выполнена с применением комплекса экспериментальных и аналитических исследований и включала: методику по изучению флотируемости руд в АВДВ, математическое моделирование с использованием статистических методов, методы определения течения газожидкостных систем (гранулометрический состав, газосодержание, скорость подъема пузырьков), измерение сорбции реагентов на минералах методом радиоактивных индикаторов, определение удельной поверхности порошков минералов методом тепловой десорбции аргона, гранулометрический, минералогический и химический анализы продуктов обогащения, лабораторные, полупромышленные и опытно-промышленные испытания
образцов флотационной техники,
1>ОС........—
1
Научная новизна. Разность концентраций поверхностно-активных веществ на взаимодействующих фазах для системы активированный пузырек -гидратированная минеральная частица, которая достигается путем предварительной адсорбции ПАВ на газовых пузырьках, способствует образованию флотационных комплексов.
Показано, что разрушение гидратных оболочек происходит как за счет инерционных сил, так и сил электрического происхождения, которые неизбежно возникают в случае применения в процессе реагентов гетерополярного типа.
По результатам изучения условий образования и аэрогидродинамических характеристик АВДВ в зависимости от общего газосодержания, концентрации флотационных реагентов в исходном растворе, их расходов и других факторов предложен способ приготовления активированных дисперсий, обеспечивающий их устойчивое течение в заданном пузырьковом режиме.
Установлена закономерность изменения гранулометрического состава газовой фазы в зависимости от концентрации ПАВ, расхода жидкой и газовой фаз, что позволило сформулировать основные предложения по управлению физико-химическими и механическими свойствами формируемой АВДВ.
Разработана математическая модель процесса образования АВДВ, позволяющая на стадии приготовления газожидкостной смеси выбирать оптимальные параметры составляющих компонентов для обеспечения максимальной флотационной активности формируемой газожидкостной смеси.
Предложена методика расчета основных конструктивно-технологических параметров узла приготовления АВДВ, в основу которой положены установленные зависимости изменения параметра Ф (удельный расход газа на единицу расхода ПАВ) от критериев Фруда и Рейнольдса.
Изложенные выше положения послужили теоретической предпосылкой создания флотационной техники, позволяющей осуществлять разделение в потоках активированных пузырьков без механического перемешивания пульпы.
Практическая значимость. Созданы опытно-промышленные образцы пневматических флотационных машин ФК-9 и ФК-50 производительностью 60 и 200 т/час соответственно, а также устройства для дозирования АВДВ, приготовленных с применением поверхностно-активных веществ гетерополярного строения.
Разработана и испытана в промышленных условиях технология обогащения хвостов магнитной сепарации обогатительной фабрики ОАО «Ковдорский ГОК», позволяющая повысить извлечение пятиокиси фосфора в апатитовый концентрат* на 1.4%.
I ' '
Разработана технология переработки текущих отходов апатитовой флотации ковдорской руды и наработаны опытные партии фосфатных продуктов, пригодных для производства плавленных фосфорно-магниевых удобрений.
Разработан способ очистки сточных вод от вредных примесей с применением флотации в АВДВ.
Технология обогащения медно-никелевых руд с применением АВДВ в 1987 году внедрена на комбинате «Печенганикель», что позволило увеличить извлечение никеля в концентрат на 0.8%. Реальный экономический эффект от использования данной технологии за первый год эксплуатации составил более 7 млн. рублей.
На защиту выносятся: теоретическое и экспериментальное обоснование способа разделения минеральных суспензий в потоках активированных газожидкостных смесей, сущность которого заключается в предварительной активации газовой фазы, вводимой во флотационную пульпу.
Закономерности изменения гранулометрического состава газовой фазы в зависимости от изменения концентрации и расхода ПАВ и способы управления физико-химическими и механическими свойствами формируемой активированной водной дисперсии воздуха, основанные на оптимизации времени выдержки газожидкостной смеси и гидродинамики ее течения.
Математическая модель процесса образования АВДВ по трем предложенным вариантам, позволяющая на стадии приготовления активированной газожидкостной смеси выбирать оптимальные параметры составляющих компонентов для обеспечения максимальной флотационной активности.
Основные принципы конструирования флотационных машин для разделения руд в АВДВ и методика расчета основных конструктивно-технологических параметров, основанные на использовании установленных зависимостей изменения параметра Ф (удельный расход ПАВ на единицу расхода газа) от изменения критериев Фруда и Рсйнольдса.
Конструкции пневматических флотационных машин для разделения руд в потоках активированной газожидкостной смеси и результаты испытаний новой флотационной техники на различных типах руд.
Конструкции устройств для приготовления и дозирования АВДВ в известные типы флотационных машин.
Лабораторные исследования выполнены с использованием экспериментальной базы Горного института Кольского научного центра РАН. Промышленные испытания новых образцов флотационной техники проведены с участием автора на ОАО «Ковдорский ГОК», ОАО «Апатит», ОАО «Печенганикель», Ленинабадском ГХК и на ряде других предприятий.
Автор признателен кандидату технических наук С.С.Шахматову, | профессорам, докторам технических наук П.М.Соложенкину, Н.Ф.Мещерякову, докторам технических наук А.Ш.Гершенкопу, П.А.Усачеву, кандидатам технических наук А.А. Лавриненко, В.П. Якушкину, М.С. Хохуле,
ст. инженеру Шилину В.Б. и другим и выражает им глубокую благодарность. В выполнении работ активное участие принимали работники перечисленных выше комбинатов, СКБ института «Механобр» и сотрудники лаборатории новых обогатительных процессов и аппаратов Горного института Кольского научного центра РАН всем им автор также выражает искреннюю признательность и благодарность.
Апробация работы: Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на: Всесоюзной конференции по обогащению шламов, Апатиты, 1983 г; Всесоюзной конференции по совершенствованию техники и технологии грубозернистой флотации, Апатиты, 1986; Всесоюзной конференции «Технологическое и минеральное сырье в производстве строительных и технических материалов», Ленинград 1988г., Научно-технической конференции «Развитие экологически безопасных технологий переработки минерального сырья», посвященной памяти И.Н.Плаксина, Апатиты, 1994 г.,II конгрессе обогатителей стран СНГ, Москва 1999г., Региональной конференции «Информационные технологии в региональном развитии», Апатиты, 1999г., Международной конференции «Проблемы комплексной переработки минерального сырья и охраны окружающей среды», Москва 1999г., Международной научной конференции, посвященной 275-летию образования Российской академии наук, Апатиты 1999., Третьем региональном совещании «Внедрение научных технологий в практику Северного флота», Мурманск, 1999г., III конгрессе обогатителей стран СНГ. Москва 2001г., New developments in mineral processing/Processings of the 9 mineral proccesing Congress (Turkey 11-13 September, Istambul, 2001.), Sixth International Nickel Conference on Ecologie, Tocologic and Human Health Issues Assotiated with the Mining Refining and Production of Nickel and Companion Elements. Murmansk Kola Peninsula, Russia September 1-6, 2002., Second International Conference Ecological Chemistiy. Chisinau, Moldova, 11-12 October, 2002., Международном совещании «Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья», Чита 2002., International scientific symposium " Universimaria Ropet 2001" 18-20 October 2001Petrosani (Петрошань), Romania., Conference NEW TRENDS IN MINERAL PROCESSING IV. VSB - Technical University of Ostrava, Czech. Republic 2830.6.2001, IV конгрессе обогатителей стран СНГ, Институт стали и сплавов, Москва, 2003 г., XXII IMPC (International Mineral Processing Congress, Cape Town 28 September-3 October 2003.
Публикации. По результатам выполненной работы опубликовано 48 статей, получено 2 авторских свидетельства и 5 патентов на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертация состоит го введения, 6 глав, заключения и содержит 252 стр., включая 47 рис., 21 таблиц и список использованных источников из 214 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ФЛОТАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
' Прогресс в области конструирования механических и пневмомеханических
флотационных машин и то внимание, которое уделялось изготовителями и потребителями машин этих типов, явились причиной того, что сравнительно > экономичные по расходу электроэнергии машины пневматического действия оказались практически вытесненными из промышленного применения на флотационных обогатительных фабриках.
Появившееся в 70-х годах сообщение канадских специалистов об успешном и эффективном применении глубоких пневматических флотомашин на ряде фабрик Канады вновь пробудило интерес к этому типу машин. В ряде стран появилось несколько конструкций пневматических флотационных аппаратов, например, для флотации сильвинита - во Франции, серных руд - в Польше, многоступенчатая колонна - в бывшей Чехословакии, аппарат Себоннет - в Японии.
В России научно-исследовательские работы по разработке конструкций пневматических машин характеризовались нестабильностью и проводились в отдельные периоды различными институтами, в том числе Госгорхимпроектом, Механобром, ИОТТ, Гинцветметом, ГИГСом, Горным институтом КНЦ РАН и другими.
В последние годы в промышленной эксплуатации на нескольких зарубежных фабриках по обогащению руд цветных металлов и угля появилась пневматическая флотационная машина с отдельной камерой аэрации, разработанная учеными Германии и выпускаемая фирмой «Бергбау Форшунг». Развитие этого направления конструирования пневматических флотационных машин представляет большой практический интерес т. к. в данных аппаратах возможно создание оптимальных гидродинамических условий для флотационной сепарации минерального сырья, а также возможно формирование и регулирование поверхностных свойств газовой фазы.
В Кольском научном центре РАН с 1976 года разрабатываются способы флотационного обогащения руд в активированных водных дисперсиях воздуха, 1 основанные на способности газовых пузырьков, предварительно приготовленных в растворах флотационных реагентов, активно взаимодействовать с твердыми частицами, предварительно необработанными реагентами.
Тенденция развития пневматической флотационной техники позволила сформулировать следующие основные задачи диссертационной работы:
-выявление особенностей процесса разделения минералов в активированных водных дисперсиях воздуха.
-изучение условий образования и гидродинамических характеристик АВДВ в зависимости от общего газосодержания, концентрации флотационных реагентов в исходном растворе, их расхода, расхода газовой фазы и других факторов.
-формирование основных принципов приготовления дисперсий, обеспечивающих их устойчивое течение в заданном "пузырьковом" режиме по рабочим каналам требуемой направленности.
-создание математической модели процесса образования АВДВ. -определение основных конструктивно-технологических параметров узла образования АВДВ.
-изучение закономерностей флотационного процесса в зависимости от конструктивных параметров новой флотационной техники, ее гидродинамических характеристик и технологических параметров питания.
-оптимизация конструктивно-технологических параметров новых флотационных аппаратов для разделения минеральной суспензии в восходящих потоках активированной газожидкостной смеси.
-определение области применения новой флотационной техники.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ В АВДВ
В Горном институте КНЦ РАН исследуются физико-химические свойства и аэрогидродинамические характеристики газожидкостных смесей, приготавливаемых в присутствии ПАВ, и на этой основе разрабатываются способы флотационного обогащения руд в активированных водных дисперсиях воздуха (АВДВ). Реализация способов развивается в двух самостоятельных направлениях: с одной стороны создаются принципиально новые пневматические флотационные машины, в которых разделение пульпы происходит исключительно в потоке активированной дисперсии; с другой стороны - для интенсификации существующих флотационных технологий разрабатываются специальные устройства для приготовления и дозирования АВДВ в рабочие камеры флотомашин известных конструкций.
Физико-химические основы флотации минералов в АВДВ Принципиально способ флотации руд в АВДВ отличается от известной флотации тем, что в нем поверхностно-активные флотореагенты, и в том числе собиратели, взаимодействуют с минеральными частицами в основном через их адсорбционные пленки, предварительно образованные на газовых пузырьках. При этом характерная особенность способа заключается в том, что он осуществляется в результате взаимодействия двух потоков, одним из которых является минеральная суспензия, а другим - АВДВ. В этих условиях весьма
важно, чтобы при подготовке дисперсии обеспечивалась величина адсорбции на газовой поверхности, близкая к ее предельному значению.
В качестве собирателей 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, так 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 (рис. 1).
При условии разделения руд в АВДВ десорбция молекул ПАВ с газовой поверхности в жидкость минимальна, неизбежен минимум концентрации ПАВ и на твердой поверхности. Таким образом, в момент образования общей границы газ-твердое имеет место высокий градиент концентраций поверхностно-активного вещества между контактирующими фазами. Установлено, что при предельной адсорбции олеата натрия его концентрация на газовом пузырьке в 30000 раз больше объемной.
Результаты экспериментов показывают, что кинетика адсорбции олеата натрия на минерале, значительно ниже, чем на пузырьке (рис. 2). Величины адсорбции определены с применением методов радиоактивных индикаторов и тепловой десорбции аргона. Изотермы сорбции подчиняются уравнению Ленгмюра.
Гм'Ю моль/см" 0.8
0.6
0.4
0.2
^ сек
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 & 1С0, моль/см1
Рис.1. Изменение адсорбции на апатите Рис. 2. Зависимость адсорбции олеата (Гм) от адсорбции на пузырьках (Гп) в натрия на апатите (1) и на пузырьках растворах олеата натрия (с=1.64-10^ (2) от времени взаимодействия
мсшь/л = 50 мг/л)
(с= 1.64-10 моль/л )
Высокий градиент концентрации обуславливает и высокую разность полярностей фаз. В этих условиях, согласно правилу Ребиндера об уравнивании полярностей, процесс адсорбции протекает тем сильнее, чем выше градиент концентрации. 1
Процесс образования флотационного комплекса при флотации в АВДВ имеет свою специфику и принципиально отличается от механизма образования флотационных комплексов по известному методу. <
В случае предварительной активации поверхности пузырька, скорость его движения уменьшается, что является следствием увеличения пограничного слоя пузырька. С точки зрения вероятности соударения флотационная способность заторможенного пузырька увеличивается за счет роста площади сечения трубки тока, которая квадратично зависит от толщины пограничного слоя. При движении заторможенного пузырька меньше искажается гидродинамическое поле скоростей жидкости вокруг него, а следовательно, с его поверхностью может столкнуться большее количество частиц минерала. Кроме того, при режиме движения активированного пузырька при больших числах Рейнольдса в его кормовой части возникают весьма полезные, особенно для тонких частиц, вихревые движения жидкости. В этих условиях, если инерция частицы недостаточна для разрушения прослойки жидкости в месте удара, то контакту, при последующем скольжении по сфере пузырька будет способствовать вынос частицы в его кормовую зону, где вихревой поток может привести к ее закреплению. Наконец, на этапе встречи нельзя не принимать во внимание и действие электростатических эффектов, которые наиболее проявляются при флотации минералов в АВДВ. В общем виде действие электростатических сил может бьггь представлено следующим образом.
Согласно результатам работ Самыгина В.Д., Духина С.С. и Дерягина Б.В. и др. на всплывающем пузырьке возникает поверхностный потенциал, величина которого может в сотни раз превышать его величину на пузырьке, не имеющем адсорбционных пленок собирателя. Существенным является и то, что в условиях флотации в АВДВ поверхность частиц не подвергается гидрофобизации и поэтому при движении в жидкой среде на частицах также возбуждается потенциал, характер которого полностью определяется зарядом частицы, его знаком и может предварительно регулироваться путем различных воздействий в процессе подготовки минеральной суспензии к флотации. В результате дополнительно возникают дальнодействующие силы кулоновского притяжения, которые не только ускоряют этап сближения пузырька и частицы, но и, благодаря направленности действия сил, повышают вероятность их встречи. Важным является и то, что силы кулоновского притяжения существенно повышают общую энергию взаимодействия пузырька и частицы, обеспечивая более благоприятные условия для прорыва гидратного слоя и последующего этапа прилипания.
Изложенные соображения не противоречат выводам и других авторов, изучающих электрокинетические явления на границе раздела газ-жидкость с целью объяснения механизма разрушения межфазных жидкостных пленок, ► отделяющих флотируемые частицы и пузырьки газа. Соответствуют им и результаты измерения седиментационного потенциала (потенциал Дорна Ец) всплывающих пузырьков. Следует отметить, что установленные » экстремальные значения седиментационных потенциалов совпадают с максимальной активностью воздушных пузырьков, предварительно образованных для флотации кварца и апатита в растворах лилафлота и олеата натрия при рН среды равном 5-6 и 8.5-9.5 соответственно (рис. 3,4).
МБ
Дорна от концентрации ПАВ Дорна от рН среды
При флотации в АВДВ второй этап образования флотокомплекса принципиально отличается от этапа контакта и закрепления частицы на пузырьке, который протекает в условиях известной флотации. В посЛеднбм случае прилипание произойдет, если частица коснется пузьтрька гидрофобизированным участком своей поверхности. Из-за «мозаичности» покрытия частицы собирателем вполне возможен и ее отрыв, чем, вероятно, и объясняется установленный практикой факт образования прочного флотационного комплекса только после многократного соударения частицы и пузырька.
Специфическая особенность этапа закрепления частиц на активированном пузырьке заключается в том, что в этих условиях образование прочных флотокомплексов происходит только после завершения стадии разрушения двух гидратных слоев, одним из которых является слой, перекрывающий полярные группы адсорбированных на поверхности пузырьков молекул собирателя, а другой - это слой молекул воды, связанный с поверхностью минеральных частиц. Учитывая единую химическую природу гидратных слоев и принимая во внимание результаты работ других исследователей осуществление первой стадии можно объяснить как за счет инерционных сил, так и сил электрического происхождения, которые всегда имеют место в случае применения ионогенных собирателей.
На завершающей стадии этапа закрепления характер действующих сил определяется структурой адсорбционного слоя пузырька и природой активных центров минеральных зерен. При этом следует иметь в виду следующую особенность контакта частицы и пузырька. При сплошном или частичном покрытии поверхности пузырька собирателем, частица после разрыва гидратной оболочки и скольжении по сфере пузырька всегда попадает в зону, где концентрация адсорбированного вещества достигает предельных значений, соответствующих составу адсорбата в его чистом виде. Чрезвычайно важно, что контакт происходит не вообще с молекулами собирателя, а осуществляется с наиболее активными их полярными группами, которыми, благодаря ориентации молекул, сплошь покрыта поверхность пузырька на участках, занятых адсорбированным слоем.
Таким образом, в системе активированный пузырек гидрофилизированная частица второй этап элементарного акта флотации протекает по соадсорбционному механизму, в котором пузырек выступает как накопитель и носитель адсорбата, а роль адсорбента выполняет поверхность твердого, при этом движущей силой процесса является градиент концентраций.
Исследование гидродинамических характеристик приготовления и дозирования
АВДВ
Процесс флотации руд в активированных водных дисперсиях воздуха невозможно осуществить без предварительного образования устойчивой поверхностно-активной газожидкостной смеси. Активность дисперсной системы, близкая к предельному значению, создается адсорбцией реагентов на поверхности пузырьков путем выдержки смеси. Только решением вопроса автономной подготовки пузырьков и устойчивого течения активированной газожидкостной смеси возможно создание флотационной машины, надежно и эффективно работающей по разрабатываемому способу.
Предложенный способ подготовки АВДВ позволяет значительно увеличить поверхность газовой фазы получаемой дисперсии. Для этого
насыщают диспергированным газом раствор реагентов с концентрацией не ниже ККМ, полученную газожидкостную смесь выдерживают до максимальной адсорбции реагентов на границе газ-жидкость, а затем в нее подают жидкую фазу, которая выносит образованную смесь в разделительную камеру.
Первоначальное насыщение раствора реагентов при его концентрации, равной или превышающей ККМ, позволяет, во-первых, получать двухфазную систему, стабильную по дисперсному составу газовой фазы и при равных расходах газовой фазы получается большая ее удельная поверхность, поскольку образуются пузырьки меньших размеров.
Во-вторых, при насыщении раствора реагентов диспергированным газом в условиях ККМ чрезвычайно ускоряются адсорбционные процессы, подчиняясь известному уравнению кинетики адсорбции:
М1^
-аГ.
(1)
где Гш - предельная величина адсорбции;
Г, - величина адсорбции, соответствующая времени I с момента образования границы раздела при концентрации С;
а, (3 - 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
Предельный расход газа при пузырьковом режиме течения АВДВ в
№ Концентрация в Расход Расход Расход Время
опы-та исходнном исходного дополнительной газа, выдержки,
растворе, раствора, жидкой фазы,
С, мг/л мл/мин мл/мин л/мин с
1 64.7 850 - 1.19 27.95
2 500.0 110 740 2.20 2.95
Для определения возможности получения оптимальной адсорбции ПАВ на газовых пузырьках и получения максимально возможного расходного газосодержания в процессе подготовки АВДВ, были изучены зависимости расхода газа от концентрации реагента, его расхода и расхода дополнительной воды.
Согласно экспериментальным данным (рис. 5), количество подаваемой дополнительной воды (}„ существенно влияет на предельный расход газа при котором еще сохраняется пузырьковый режим течения. Для всех заданных концентраций реагентов в зависимости от разбавления исходного раствора К (рис. 6), наблюдается оптимум по расходу газовой фазы.
<1 я/ыня
'К
о -^ -1---'-'-'-'-
А I 12 16 20 24 К
Рис. 6. Зависимость расхода газа от. разбавления исходного раствора
Предлагаемый прием позволяет получать газожидкостную смесь с удельной поверхностью газовой фазы, которая более чем в 8 раз превышает таковую в случае образования смеси при концентрации ПАВ ниже ККМ. Исследованиями было показано, что способ увеличения расхода воздуха в АВДВ путем добавок в предварительно образованную газожидкостную смесь дополнительной воды приемлем для всех типов флотационных реагентов, обладающих поверхносто-активными свойствами. При этом должна учитываться возможность способа существенно сокращать время выдержки дисперсии, что имеет особое значение для унификации узла аэрации в разрабатываемой флотационной технике.
Необходимо отметить, что данный способ образования двухфазной смеси, наряду с повышением газонасыщенности системы, позволяет путем подбора ; исходной концентрации реагентов, поступающих в зону аэрации, а также за !счет подачи различного количества дополнительной воды, целенаправленно регулировать дисперсность пузырьков.
количества дополнительной воды при концентрации олеата натрия 500 мг/л
Способ может использоваться при конструировании флотомашин для разделения в дисперсиях руд с различным вещественным составом. При этом на основании изученных закономерностей образования активированнЬй дисперсии воздуха была построена математическая модель. В настоящее время разработаны три варианта подготовки АВДВ, принципиальные схемы которых представлены на рис.7.
а 3 Ч„С, * 3. .о-.с. 3
о« о< о< о< сч .по по
т^тттт
Рис. 7. Принципиальная схема приготовления АВДВ а - аэрирование только раствора ПАВ; б - приготовление АВДВ с подачей дополнительной воды; в - приготовление АВДВ с подачей дополнительной воды и возвратом части раствора дисперсии в устройство; 1 -диотергагор воздуха; 2,4-ш1рубки подачи раствора реагентов и воды; 3 - гшрубок вывода готовой ГЖС; 5-патрубок
возврата ГЖС
Оптимальная концентрация (Ст) приготовления АВДВ соответствует насыщенному адсорбционному слою пузырька, что определяет и максимальную устойчивость системы. Из этого условия для каждого заданного ПАВ можно рассчитать численное значение Ст по уравнению Лэнгмюра. В условиях ► динамической адсорбции ПАВ на величину адсорбции дополнительно оказывают влияние массообмен и конвективный перенос вещества из объема раствора в поверхностный слой пузырька, и величина Гш (предельной , адсорбции), согласно экспериментальным данным, наступает при концентрации вдвое меньше, чем полученная расчетным путем. Увеличение времени выдержки приводит к обогащению поверхностного слоя пузырьков, и связано это с кинетикой адсорбции на всплывающих пузырьках, определяемой высотой подъема пузырьков.
Решая уравнение баланса вещества в случае возврата части дисперсии в устройство приготовления АВДВ (рис. 7), получаем, что эффективность концентрирования не зависит от исходной концентрации и количества возвращаемой дисперсии и описывается уравнением
К,= 1-8ГК2К, (2)
где К - удерживающая способность по дисперсной фазе или газонасыщение, под которым понимается количество дисперсной фазы, которое удерживается в данный момент в единице объема сплошной фазы,
К2 - характеризует стационарное состояние адсорбции на всплывающем пузырьке и зависит от состава раствора (дисперсии),
Б,- - удельная (на единицу объема газа) межфазная поверхность раздела; К1 - эффективность концентрирования.
Принципы и методика расчета основных узлов флотационной техники для разделения минералов в АВДВ На основании экспериментальных данных были определены следующие принципиальные элементы основного узла новой флотационной техники - его аэрационного отделения. Оно включает: диспергаторы воздуха с приспособлениями, обеспечивающими равномерное насыщение тонкодисперсными пузырьками всего объема раствора реагентов; объем для выдержки смеси до образования равновесных адсорбционных слоев на пузырьках воздуха; емкость для приема дополнительной воды и образования дисперсии, представляющую участок плавного сужения потока; переходное приспособление, обеспечивающее свободное истечение дисперсии во флотационное отделение, препятствующее попаданию пульпы в узел аэрации. Точка ввода дополнительной воды даже для слабоактивных ПАВ и при повышенной их концентрации, согласно экспериментальным данным, не может быть удалена от зоны аэрации более чем на 500 мм.
Аэрационное отделение должно состоять из нескольких автономных отсеков, которые позволяют осуществлять равномерное насыщение всего объема пульпы достаточным количеством дисперсных пузырьков, организовать их дифференцированное распределение по точкам камеры и при необходимости подавать по фронту флотомашины дисперсию с отличными физико-химическими свойствами. Использование полученных экспериментальных зависимостей удельного расхода газа на единицу массы ПАВ от критериев Фруда и Рейнольдса (рис. 8, 9) позволило сформулировать основные положения методики расчета конструктивно-технологических параметров узла приготовления АВДВ, которые сводятся к следующему: задается количество реагента, расходуемое в операции флотации (ш, г/с); согласно экспериментальным или справочным данным определяется ККМ данного типа ПАВ;
рассчитывается расход раствора реагента при разбавлении массы вещества до концентрации (С, г/м3) равной ККМ, которая определяется по
формуле яр = 3600—, м3/час;
-1пФ
4 6 8 10 12 14 16 18 20 F, 1<Р Рис. 8. Режимы течения активированной водной дисперсии воздуха в вертикальных каналах (-In Ф =/ (Ftcm) I - пузырьковый режим; II - снарядный режим. I - олеат натрия; 2 - дибутилтиофос-фат натрия (ДБДТФ№)
1 2 3 4 Яе.Юз
Рис. 9 Режимы течения активированной водной дисперсии воздуха в вертикальных каналах (- 1п
Ф = /(11ег) I- пузырьковый режим; II - снарядный режим 1 - олеат натрия; 2 - ДБДТФКа
из рис. 8 и 9 определяется параметр Ф, из которого вычисляется расход газа = 3600 Ф, где Ф - удельный расход газа на единицу массы ПАВ, м3/г;
исходя из расхода газа, определяется площадь аэраторов для диспергирования воздуха и их количество;
по количеству диспергаторов определяется сечение аэрационного отделения и с учетом времени выдержки рассчитывается эффективный диаметр и Яег.;
по зависимости Яег = ^Ф) определяется количество дополнительной воды; в случае необходимости и учитывая полученные значения Ф методом последовательных приближений уточняются концентрации исходного раствора и оптимизируется расход газа (воздуха).
Для получения максимального расхода воздуха производится оптимизация и по количеству отсеков аэрационного отделения.
Оценка способов диспергирования и режимов течения активированных водо-
воздушных смесей
Флотационное разделение минерального сырья в активированных водных дисперсиях воздуха имеет сходства и отличия в сравнении с классической флотацией. Основное отличие способа разделения руд в АВДВ, заключается в особой роли, которая отводится газовой фазе.
Расширение области использования АВДВ связано с необходимостью количественного описания совокупности явлений, наблюдающихся в ходе процесса, т.е. определения диапазона параметров, при которых приготовленная активированная газожидкостная смесь может транспортироваться из зоны ее формирования до разделительного объема в заданном гидродинамическом режиме. С этой целью целесообразно исследовать известные модели обычной флотации и выявить своеобразие процесса разделения руд в активированных газожидкостных смесях.
Геометрическая конфигурация пространства, в котором движется газожидкостная система, а также ее начальное состояние (распределение фаз, характер их движения и т.п.) и условия на границах могут быть разнообразными. Однако, вне зависимости от более детального рассмотрения процесса формирования и гидродинамического режима течения газожидкостной смеси можно оценить гидродинамику ее течения, опираясь на работы М.А.Стыриковича, используя критерий вида
р'-юо (3)
где р"-плотность легкой фазы, кг/м3; р'- плотность тяжелой фазы, кг/м3;
а>о"- объемный расход легкой фазы через единицу площади поперечного сечения потока смеси, м3/м2с;
ст- коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела фаз; g - ускорение свободного падения, м/с2 1 - линейный размер системы (при заданной ее конфигурации) может рассматриваться как мера взаимодействия подъемной силы и силы инерции (динамического напора i-й фазы).
При р1 = р" можно определить характерный линейный размер через масштаб линейного размера свободно возникающих пузырей, капель, пленок в качестве которого может служить постоянная Лапласа.
f
|g(P -Р ) где 5 - толщина пленки, слоя, м а - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м
На основе вышеизложенного получим критерий устойчивости газожидкостных систем С.С.Кутателадзе
Числитель и знаменатель этого критерия имеют размерность силы, отнесенной к единице поверхности. Наличие в этом критерии коэффициента поверхностного натяжения показывает, что соответствующее силовое взаимодействие происходит на границе раздела фаз и может трактоваться как воздействие динамического напора легкой фазы (воздуха) на поверхность раздела. Если приписать характерной скорости ю" индекс критичности, то соответствующее значение критерия будет характеризовать условие начала деформации поверхности раздела фаз и соответственно начала структурных изменений в существующей газожидкостной системе под воздействием динамического напора, архимедовой силы и поверхностного натяжения.
Для успешного протекания процесса флотации минералов в активированных водных дисперсиях воздуха, равно как и при флотации руд в механических или пневматических флотационных машинах, первостепенное значение будут играть такие физические характеристики процесса, как дисперсность газовой фазы и ее объемное газосодержание во флотационной пульпе. Количественные значения данных величин могут изменяться в широких пределах и они зависят, прежде всего, от технических приемов образования газожидкостных систем.
Оценка устойчивости газожидкостных систем, образованных различными способами, с помощью введенного критерия устойчивости течения многофазных систем была произведена в гидродинамическом стенде.
На первом этапе исследований были изучены распределения размеров пузырьков, получаемых с использованием войлочных, полиэтиленовых и резиновых диспергаторов (рис. 10). Диапазон крупности пузырьков для всех типов диспергаторов изменялся от 0 до 3 мм. Гранулометрические характеристики воздушных пузырьков, полученные пропусканием воздуха через войлочные и полиэтиленовые диспергаторы, совпадают.
При увеличении концентрации ПАВ в исходном растворе размер пузырьков уменьшается (рис. 11), а кривая распределения сужается с обеих сторон. В этих условиях газожидкостная система (ГЖС) представлена практически монодисперсными пузырьками. Достижение равновесного значения на кривой <1 = А[С) ведет к устойчивости дисперсной фазы по гранулометрическому составу.
В процессе исследований были испытаны различные существующие способы дробления воздушного потока в жидкости дня образования
к2_ р»:
(5)
пузырьковой системы. Неплохие результаты показал эжекционный принцип, но использованиеего в промышленности из-за колебаний давления воды, реагента
пузырьков Р(с1) в зависимости от метра Р(с1) пузырьков от концентрации материала диспергатора реагентов для войлочного диспергатора
и постоянного засорения сопла оказалось невозможным. Сравнение испытуемых аэраторов проводилось с аэрационными характеристиками войлочных диспергаторов, так как ранее была показана хорошая аэрационная способность последних как по гранулометрическому составу пузырьков, так и по устойчивости ГЖС.
В качестве перспективного способа диспергирования воздуха во флотационной технике для разделения минералов в АВДВ рассмотрен способ аэрирования жидкостей падающими струями, детально изученный в работах Н.Ф. Мещерякова. С целью изучения гидродинамики течения активированной газожидкостной смеси при аэрировании жидкостей «падающими» струями > были выполнены эксперименты, позволяющие установить зависимость коэффициента устойчивости течения газожидкостной смеси от концентрации ПАВ в диспергируемом растворе. *
На рис. 12 приведены зависимости изменения коэффициента устойчивости течения газожидкостной смеси, приготовленной в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ), от концентрации ПАВ.
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие основные
выводы: устойчивый т.е. пузырьковый режим течения активированной газожидкостной смеси сохраняется при увеличении объемного расхода газовой фазы только при увеличении концентрации ПАВ,
сопровождающейся уменьшением диаметра газовых пузырьков, что даже при одном и том же расходе газовой фазы обеспечивает большую площадь поверхности на границе раздела жидкой и газообразной фаз. Технологические аспекты выявлен-следующем: во-первых,изменением концентрации ПАВ (без изменения его расхода, г/т) возможна регулировка расхода газовой фазы; во-вторых, насыщение раствора ПАВ при концентрациях выше 50 мг/л (для С)1Ыа, МДТМ, ДБДТФ№) позволяет получать двухфазную систему, стабильную по дисперсному составу газовой фазы, и повышение концентрации ПАВ позволяет при сохранении "пузырькового" режима течения газожидкостной смеси получать большую удельную величину поверхности на границе раздела газ-жидкость.
С практической точки зрения интересны границы переходного режима течения АВДВ от пузырькового к "снарядному". С этой целью были выполнены эксперименты, когда снарядный режим течения АВДВ при заданных условиях достигался только изменением расхода воздуха. Подставляя значения абсолютных величин по расходу воздуха в формулу коэффициента устойчивости течения образованных газожидкостных смесей, получаем линию, разделяющую графическое поле на зону "снарядного" и пузырькового режимов течения смеси.
Таким образом, имея данные зависимости К от разных факторов, можно определять технологические области расходных параметров, такие как: расход воздуха, расход жидкости и т.д., при которых сохраняется пузырьковый режим течения АВДВ, необходимый для нормальной работы флотационного оборудования.
Дан анализ перспективных способов диспергирования воздуха: диспергирование через пористые перегородки, диспергирование через "засыпки" разного гранулометрического состава и диспергирование за счет энергии «падающей» струи воды. Изучением фотографического материала движения газожидкостной смеси по высоте динамического стенда установлено:
Олеат Ыа МДТМ — ДБДТФЫа
Рис. 12. Зависимость коэффициента устойчивости течения АВДВ от концентрации ПАВ ных зависимостей заключаются в
- газожидкостная смесь имеет тенденцию к уменьшению среднего диаметра образованных пузырьков в условиях аэрирования «падающей» струей;
' .- закономерность изменения диаметра пузырьков при использовании различных реагентов при изменении скорости «падающей» струи..
На основании выполненных экспериментов по изучению диспергирования газовой фазы различными способами можно сделать вывод о преимуществе способа аэрирования, основанного на получении газовых пузырьков за счет энергии падающей струи (струйное аэрирование).
СОЗДАНИЕ НОВОЙ ФЛОТАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ И ПРИНЦИП ЕЕ ДЕЙСТВИЯ
Вероятность флотации Р обычно рассматривается как произведение вероятностей слагающих событий
P = PePdPePf, (6)
где Рс, Pd, Ре, Pf - вероятность соответственно столкновения частиц с пузырьком, закрепления частицы при столкновении, сохранения закрепившейся на пузырьке частицы и удержания частицы в пене. Чем выше вероятность каждого события, тем выше вероятность флотации.
В проектируемых флотационных аппаратах создаются условия для получения развитой удельной поверхности газовой фазы, увеличивающей вероятность столкновения частиц с пузырьками воздуха. Создание восходящих потоков требуемой скорости позволяет увеличить подъемную силу воздушного пузырька. Таким образом повышается вероятность слагающих событий флотационного акта, в связи с чем можно прогнозировать увеличение крупности флотируемых частиц в новой флотационной технике и общее повышение технологических показателей.
, , Сконструированы, изготовлены и предложены для испытания пневматические флотационные машины и устройства для приготовления и дозирования АВДВ, некоторые из которых представлены на рис. 13, 14, 15. Принцип действия всех флотационных машин и устройств идентичен и отличаются они друг от друга конструктивным решением отдельных узлов, что позволяет использовать их в разных технологических операциях. Рассмотрим конструкции флотационных машин на примере пневматической флотомашины ФК-9 (рис. 13). Производительность флотационной машины ФК-9 по пульпе составляет 150 м3/час, по твердому - 50-60 т/час, полезный объем флотокамеры • <2.5 м3. Флотационная машина, работает следующим образом. Раствор флотореагентов с концентрацией, равной или превышающей критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ), из коллектора (11) поступает в отсеки аэрационного отделения (2) с диспергаторами (9), затем подается воздух из коллектора (10), раствор насыщается тонкодисперсными
Рис. 13. Конструкция промышленного образца пневматической флотационной машины типа ФК-9 1, 2 -флотационная и аэрационная камеры; 3 - перегородка; 4 -загрузочная ко-робка; 5 -пеноприемник; 6, 7 - уст-ройство для выгрузки несфлотиро-ванных продуктов; 8 - дугообразные каналы; 9 - диспергаторы; 10-12 -коллекторы
пузырьками и переводится в состояние, близкое к пенообразному. Образованная газожидкостная смесь за время прохождения пути от диспергаторов до дугообразных каналов приобретает максимальную флотационную активность. В зоне дугообразных каналов смесь разбавляется дополнительной водой, поступающей из коллектора (12). Дополнительная вода переводит смесь из пенообразного состояния в активированную водную дисперсию воздуха (АВДВ), повышает устойчивость по дисперсному составу пузырьков и ускоряет истечение дисперсии во флотационное отделение машины через щелевидные отверстия пластин, расположенных в наклонном днище. В отделении дисперсия смешивается с пульпой, осуществляя ее аэрацию. При встрече газовых пузырьков с флотируемыми частицами происходит
образование флотокомплексов, которые всплывают на поверхность пульпы в виде минерализованного пенного продукта, и самотеком или с помощью пеносъемника выводятся в приемник (5). Несфлотировавшиеся частицы, осаждаются и транспортируются вдоль машины, пересекая восходящие потоки пузырьков, далее подвергаются дофлотации и выводятся из камеры раздельно: крупные частицы - через приспособление 7, а мелкие - через переливной порог (6).
Принципиальные схемы промышленных устройств для приготовления и дозирования АВДВ представлены на рис.14,15.
Устройство, изображенное на рис. 14 состоит из аэрационной камеры (1), диспергаторов воздуха (4) с пористой поверхностью из войлочных колец, камеры смешивания (2), вводных патрубков с запорной арматурой для подачи в устройство раствора аэрофлота (6), воздуха (7) и дополнительной воды (5), а также распределителя дисперсии (3) для подачи АВДВ в рабочие камеры флотомашин.
Общий объем устройства - 230 литров. Это обеспечивает время выдержки дисперсии не менее 15-20 с.
Рис. 14. Устройство для приготов- Рис. 15. Устройство для приготовления ления и дозирования активирован- активированных водных дисперсий
ной водной дисперсии воздуха воздуха импеллерного типа
1 - аэрационная камера; 2 - камера 1 - корпус; 2 - импеллер; 3 смешения; 4 - диспергаторы электродвигатель; 4 - гидравлический воздуха из войлочных колец; 3, 5, насадок; 5 - крышка; 6 - статор; 7 -6, 7 - патрубки для вывода и ввода кронштейны; 8-10 - патрубки для вода АВДВ, воды, раствора реагентов, реагентов, воздуха, воды; 11-12 -воздуха; 8, 9, 10 - коллектора для трубопровод для вывода дисперсии и ее распределения воды, раствора контроля; 12-13-кронштейны; реагентов и воздуха 14-15- патрубки
; Габариты устройства - Ь+В+Н = 980 х 450 х1270. . Принцип работы устройств прост и заключается в следующем. Согласно заданным параметрам, пользуясь запорной арматурой, во внутренний обьем устройства подают раствор реагента (аэрофлота) и дополнительную воду, а в диспергаторы - воздух. Проходя через их пористую поверхность, последний диспергируется на мельчайшие пузырьки крупностью 0.1-0.3 мм. Ими в первую очередь насыщаются нижние придонные слои жидкой фазы, отличающиеся высокой концентрацией реагентов, приближающейся к концентрации в исходном растворе. Эти условия и обеспечивают быстрое протекание адсорбционных процессов на газовых пузырьках, максимально активируя их поверхность. Поднимаясь далее в более высокие слои жидкой фазы пузырьки подхватываются потоком дополнительной воды и в виде активированной водной дисперсии воздуха выводятся из устройства.
На рис. 15 представлена конструкция устройства, в котором диспергирование газовой фазы осуществляется вращающемся импеллером. Импеллер по конструкции похож на перевернутую дисковую мешалку с V-
образными лопастями. Воздух поступает в полый вал и далее в импеллер через специальное сальниковое устройство. Гидравлический насадок представляет собой отрезок трубы с приваренными в верхней его части соплами и служит для равномерного направленного распределения дополнительной водыв верхней камере корпуса устройства. Принцип работы этого устройства практически не отличается от устройства, изображенного на рис. 14.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ЛАБОРАТОРНЫХ ОБРАЗЦОВ МАШИН
Лабораторные образцы пневматической флотационной техники прошли технологические испытания при обогащении апатитовых, медно-никелевых, сурьмяных и других типов руд. В результате было показано, что в сравнении с механическими флотационными машинами данные аппараты позволяют эффективно извлекать минеральные зерна полезных компонентов из более крупных фракций с высокой степенью концентрации извлекаемого минерала.
Анализ результатов сравнительных опытов, представленных в табл. 2, позволяет сделать вывод, что при прочих равных условиях извлечение никеля в пенный продукт на 3.2% больше во флотационной машине для разделения руд в АВДВ. Лучшие результаты достигаются, когда АВДВ готовится в присутствии соды, при этом время флотации уменьшается в 6 раз, а расход аэрофлота на 30%.
С применением пневматических флотационных машин данного типа была разработана технологическая схема обогащения бедной апатитовой руды (4.24.5% Р205), включающая грубое измельчение руды до 32% класса +0.2 мм, ее первичное разделение (основная и контрольная флотация в машинах для АВДВ) при суммарном расходе собирателя 110 г/т с получением чернового концентрата и отвальных грубозернистых хвостов с выходом около 60% от исходной руды, операцию классификации и доизмельчения черновых концентратов до крупности 5% +0.2 мм и четырехкратную их перечистку во флотомашинах механического типа с получением конечного апатитового концентрата, содержащего 39.4% Р203 при извлечении 90% от исходной руды.
Технико-экономическим расчетом показано, что использование разработанной технологии обогащения бедной апатитовой руды с применением флотомашин для разделения руд в АВДВ позволит сократить общие затраты при переработке 1 т руды на 20%.
Установлено, что лабораторные образцы новой флотационной техники являются вполне приемлемыми аппаратами, пригодными не только для оптимизации режимов флотации руд в АВДВ, но и для изучения особенностей образования дисперсии в зависимости от различных факторов. Удобны образцы новых флотационных машин и для уточнения отдельных конструктивных элементов вновь разрабатываемых флотационных аппаратов. В частности, на моделях определены конкретные зоны ввода
Таблица 2
Показатели флотации медно-никелевых руд в двух режимах_
№ Наименование Показатели, % Режим
оп. продуктов выход по никелю флотации
содерж. извлеч.
а) операция межцикловой флотации
1 пенный 25.3 2.49 54.6
камерный 76.7 0.63 45.4 стандартный режим
питание м/ц флотации 100.0 1.063 100.0
2 пенный 26.6 2.31 57.8 то же, но во флотаци-
камерный 73.4 0.61 42.2 онной машине дяя
питание м/ц флотации 100.0 1.062 100.0 разделения в АВДВ
3 пенный 30.3 2.23 62.2 то же, но АВДВ
камерный 69.7 0.59 37.8 готовилась в присут-
питание м/ц флотации 100.0 1.087 100.0 ствии соды (рН -9.6)
б) головные операции схемы (открытый цикл)
1 пенный межцикловой 31.0 1.24 69.8 стандартный
пенный основной 15.2 0.34 9.4 режим
пенный по контрольной 4.0 0.26 1.9
итого пенный 50.2 0.89 81.1
камерный 49.8 0.21 18.9
руда 100.0 0.551 100.0
2 пенный межцикловой 34.1 1.16 72.2 то же, но во
пенный основной 16.6 0.323 9.8 флотационной
пенный по контрольной 5.2 0.20 1.9 машине для
итого пенный 55.9 0.822 83.9 разделения руд
камерный 44.1 0.20 16.1 в АВДВ
руда 100.0 0.548 100.0
дополнительной воды в аэрационное отделение. Подтверждена также перспективность и эффективность применения в машинах суживающегося канала с концевым клапаном типа «лепесток» для передачи приготовленной 1 дисперсии во флотационную камеру. С помощью этих моделей удалось выбрать и обосновать конструкцию диспергаторов. Их рабочие элементы рекомендуется изготавливать в вертикальном исполнении на воздушном • коллекторе для снижения габаритов устройств.
Исследование флотируемости апатитсодержащих руд с применением АВДВ Одной из главных задач настоящих исследований являлось изучение возможности применения активированных дисперсий для эффективного
разделения апатитсодержащих руд при наиболее грубом первичном измельчении в камерах известных механических флотомашин. Этот технологический прием позволяет существенно снизить затраты при обогащении и создает благоприятные экономические перспективы для вовлечения в переработку месторождений апатитовых руд с низким содержанием пятиокиси фосфора.
Сравнивая результаты флотации руды пенной сепарацией, комбинированным способом и в АВДВ нетрудно установить, что при близких и относительно высоких показателях по извлечению апатита в пенные продукты, наименьшей селективностью отличается процесс разделения материала в активированных дисперсиях. При разделении руды пенной сепарацией и комбинированным путем собиратель подавался как в перемешивание, так и в исходный раствор. По этой причине выход пенного продукта, содержащего 910% Р205 при извлечении около 88% составляет 37-38%, что на 10-12%абс. больше, чем при разделении руды комбинированным способом. Естественно, что как с технологической, так и с экономической точек зрения это невыгодно, поскольку потребует значительного развития перечистных операций и соответствующего увеличения капитальных и эксплутационных затрат. Вместе с тем, учитывая высокую значимость расхода флотореагентов в структуре себестоимости переработки руды, а главное большие технические трудности, возникающие при осуществлении мероприятий по охране окружающей среды и организации оборотного водоснабжения на обогатительных фабриках, первичное обогащение грубоизмельченной апатитовой руды предпочтительнее проводить путем ее флотации в АВДВ. В сравнении с двумя другими испытанными способами разделения при использовании флотации с АВДВ требуется расходовать в 3.5-5.0 раз меньше основных реагентов.
Усредненные результаты выполненных экспериментов показали, что переработка навесок руды в АВДВ по схеме, включающей операции основной и контрольной флотации позволяет получать черновые апатитовые концентраты, содержащие около 10% Р205 при извлечении более 93% ценного компонента и отвальные хвосты с выходом 58% от руды. При этом общий расход собирателя составляет не более 110 г/т исходного материала.
Как следует из ситовых характеристик исходного питания и камерного продукта контрольной операции, в результате двух стадий флотации апатит на 93-97% извлекается из всех классов крупности тоньше 0.315 мм. Из крупной фракции извлекается только 60% ценного компонента. По данным минералогического анализа оставшаяся во фракции часть апатита в основном представлена в виде грубых сростков и может быть доизвлечена в черновой концентрат при более высоких расходах собирателя в операцию контрольной флотации. В частности, было показано, что увеличение концентрации МДТМ в исходном растворе операции с 20 до 35 мг/л повышает извлечение апатита в черновой концентрат до 96-97%, что происходит и за счет флотации апатитсодержащих сростков.
. Результаты опытов подтвердили высокую эффективность операций первичной флотации руды в активированных дисперсиях и первой перечистки ее черновых концентратов в механической флотомашине. При этом после четвертой перечистки получается кондиционный апатитовый концентрат, при извлечении 76.3% от руды или 90.5% от операции.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ НОВОЙ ФЛОТАЦИОННОЙ
ТЕХНИКИ
Промышленный образец флотационной машины ФК-9 прошел технологические и эксплуатационные испытания при обогащении медно-никелевой руды и отходов апатитовой флотации ковдорской комплексной руды.
Показатели работы флотационной машины ФК-9 и машины колонного типа при разделении медно-никелевых руд приведены в таблице 3. Отметим, что на действующей фабрике близкие показатели как по качеству пенных продуктов, так и по извлечению в них никеля получаются при времени флотации 12-15 мин.
Из текущих отходов апатитового цикла, за счет лучших условий флотации апатита из крупных фракций (+0.14 мм), флотационная машина позволяет получать пенный продукт с содержанием 7-10% Р2О5 при извлечении 8-10% от исходной руды. По содержанию Р205 пенный продукт близок к качеству исходного питания апатитового производства и может дорабатываться до товарных кондиций по действующей схеме флотации. В этом случае при переработке всех текущих отходов в процесс может возвращаться не менее 4% Р205, что исключает необходимость в добыче, транспортировке, дроблении и первичной переработке около 0.5 млн. т руды. На 3-5% может быть сокращен объем добычи руды и ее последующих переделов и в случае, если флотационные машины ФК использовать для доизвлечения апатита из текущих отходов обогатительных фабрик АО «Апатит», в которых его основные потери также связаны с крупными классами.
В результате комплекса проведенных испытаний на основе новых пневматических флотомашин разработана технология дообогащения текущих отходов флотации ковдорской руды, позволяющая из исходного питания 2.84% Р205 получать фосфатные концентраты со средним содержанием 20% Р205 и 10-25% М§0 при извлечении апатита 27-30% от питания. Для обеспечения кондиции фосфатного концентрата по второму ценному компоненту (не менее 13.5% М§0) их рекомендуется направлять в накопительные емкости для последующей шихтовки.
Испытания флотационной машины ФК-50 на хвостах апатитовой флотации
ковдорской руды
. Экспериментальный образец промышленной флотационной машины типа ФК-50 был испытан на текущих отходах апатитовой флотации ковдорской комплексной руды. Машина была изготовлена в механических мастерских КНЦ
Таблица 3.
Сопоставление показателей работы колонной флотационной машины и
Показатели Тип машины
колонная колонная ФК-9
Производительность по: руде, т/ч пульпе, м3/мин 6.9 0.4 6.9 0.4 10.1 0,37
Время флотации, мин 8.75 2.5 2.25
Содержание никеля, % руда пенный продукт камерный продукт 0.90 3.47 0.65 0.81 3.19 0.74 0.862 2.89 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
РАН по технической документации СКБ «Механобр» на базе спирального классификатора с диаметром спирали 1500 мм и установлена во флотационном цехе АБОФ Ковдорского ГОКа. Питанием машины были хвосты контрольной флотации первой секции. Для приготовления АВДВ использовалась холодная оборотная вода фабрики и сульфатное мыло в виде раствора с концентрацией 1500-200 мг/л. Регулятор пены - алканоламид - также подавался с дисперсией. Скорость вращения спирали составляла 2,9 об/мин. В процессе испытаний нагрузка колебалась в пределах 120-160 т/ч по твердому и 200-350 м3/ч по пульпе, а плотность питания - 28-48% твердого. Содержание Р2 05 в исходном питании изменялось от 2,2 до 4,8%. Температура оборотной воды составляла +3-+5°С.
При оптимальных расходах реагентов, использовании подогретой оборотной воды (+18°С) для образования АВДВ и улучшенных технических характеристиках, а также непрерывной работе машины было наработано 20 смен. Усредненные показатели флотации за этот период приведены в табл.4.
Для сравнения в таблице представлены показатели обогащения аналогичного материала во флотационной машине ФК-9, полученные при ее работе с использованием сульфатного мыла для образования АВДВ. Из данных этой таблицы прежде всего можно сделать вывод о том, что при переработке материала близкого качества, процесс его разделения в машине ФК-50 протекает не только более селективно, но и с лучшими показателями по извлечению. В пенный продукт, содержащий около 7.7% фосфора его извлекается на 8% больше, чем в машине ФК-9. Однако по таким параметрам, как удельная производительность и время флотации она в 4 и 4.5-5.0 раз уступает машине ФК-9. Следует отметить, что на аналогичном материале пневмомеханические флотационные машины с объемом камеры 6.3 м3 имеют
удельную производительность до 3 т/ч на м3 объема камеры при времени флотации 8-10 мин.
Таблица 4.
-Показатели флотации камерных продуктов контрольной флотации во __ флотационных машину типа ФК__
Наименование продуктов Выход, % Содержание р2о5, % Извлечение р2о5, % Эффективность обогащения, % Удел, произв. т/ч- м3 Время флотации, мин Скорость восходящего потока, см/с
Машина ФК-50
Пенный Камерный Исходный 15.69 84.31 100.0 7.69 2.65 3.44 35.07 64.93 100.0 20.1 5.6 4.5-5 0.09
. . Машина ФК-9
Пенный Камерный Исходный 13.45 86.55 100.0 6.49 2.74 3.24 26.94 73.06 100.0 13.9 23.4 0.9-1.0 0.25
Для сравнения в таблице представлены показатели обогащения аналогичного материала во флотационной машине ФК-9, полученные при ее работе с использованием сульфатного мыла для образования АВДВ. Из данных этой таблицы прежде всего можно сделать вывод о том, что при переработке материала близкого качества, процесс его разделения в машине ФК-50 протекает не только более селективно, но и с лучшими показателями по извлечению. В пенный продукт, содержащий около 7.7% фосфора его извлекается на 8% больше, чем в машине ФК-9. Однако по таким параметрам, как удельная производительность и время флотации она в 4 и 4.5-5.0 раз уступает машине ФК-9. Следует отметить, что на аналогичном материале пневмомеханические флотационные машины с объемом камеры 6.3 м3 имеют удельную производительность до 3 т/ч на м3 объема камеры при времени флотации 8-10 мин.
Во' флотационных машинах ФК-50 апатит более полно извлекается в пенный продукт из классов крупнобти тоньше 0.16 мм, преимущественно из класса —0.071 мм. Из наиболее зернистой части материала, крупнее +0.16 мм, апатит лучше. флотируется во флотационной машине ФК-9. Понижение флотируемости крупного апатита в машине ФК-50 связано с неполной аэрацией объема пульпы и снижением скорости восходящих потоков. В машине ФК-9 она в 2.5-3 раза больше, чем в машине ФК-50. Большая глубина машины также отрицательно влияет на флотируемость крупных частиц. Кроме того, в машине не был реализован принцип разделения материала пенной сепарацией, как это было организовано в машине ФК-9 из-за сильного потока пульпы, загружаемой в "Машину. Наконец в машину подавалась пульпа, предварительно уже
обработанная сульфатным мылом, что отрицательно влияет на флотируемость минералов при использовании АВДВ.
Исходя из результатов первых этапов испытаний, была разработана новая конструкция флотационной машины (ФК-50М), в которой большинство из выше перечисленных недостатков устранены.
На эту машину также получено авторское свидетельство Госкомизобретений, как дополнение к а.с № 1432883.
Основные результаты применения АВДВ для интенсификации флотации медно-никелевых руд Ждановского месторождения
С целью интенсификации процесса первичной переработки руд путем использования способа их флотации в АВДВ, разработаны специальные устройства, позволяющие готовить дисперсию с заданными свойствами и дозировать ее в рабочие камеры любых известных флотационных машин (пневматические, механические, пневмомеханические и т.д.), применяющихся в настоящее время на обогатительных фабриках. Для определения эффективности действия АВДВ на промышленный процесс испытания первоначально ограничили сокращенным фронтом межцикловой флотации. При этом дисперсию на основе ДБДТФИа подавали в первые три камеры флотомашины.
Анализ ситовых характеристик пенных продуктов позволяет заключить, что прирост по извлечению никеля в условиях АВДВ достигается за счет лучшей флотируемости ценных минералов из всех классов крупности перерабатываемой руды. Установлено, что из общего количества дополнительно извлеченного никеля (4.71%) более 40% его получено из труднофлотиремых классов крупностью +0.074 мм. Из исходной руды режим с АВДВ обеспечивает получение конечных концентратов с содержанием никеля 5.698%, что на 0.336 абс.% выше, чем в обычных условиях. При этом достигали прирост извлечения, равный 1.78%. Содержание никеля в хвостах получается ниже и вместо 0.163% по фабричному режиму составляет 0.158%.
Следует отметить, что установленный прирост извлечения получен при пониженном расходе аэрофлота и несколько меньшем расходе соды и ксантогената.
Реальный годовой экономический эффект от использования технологии с применением АВДВ за первый год эксплуатации составил только на одной секции обогатительной фабрики свыше 7 млн. рублей.
Очистка технологических сточных вод с использованием АВДВ
На основании выполненных исследований с использованием флотационной машины типа ФК- 9 была создана экспериментальная модель технологического комплекса по очистке сточных вод от вредных примесей, включающая емкости для кондиционирования и аэрирования сточных вод, флотационный аппарат, питатели реагентов и другое вспомогательное оборудование..
Созданию комплекса предшествовали всесторонние лабораторные испытания. Технологический комплекс может бьггь оснащен автономными секциями в зависимости от степени загрязнения сточных вод и требуемой эффективности и может включать от 1 до 3 секций. Камерный продукт предыдущей секции является питанием последующей. Хвостовая фракция последней секции является очищенной водой, пенные продукты после предварительного обезвоживания направляются на утилизацию или подвергаются дальнейшей переработке с целью извлечения полезных компонентов.
Испытания образца технологического комплекса проводили на сточных водах автотранспортного предприятия ОАО «Апатит». Исследовали технологические воды после промывки узлов и деталей автотранспорта до отстойников. Содержание нефтепродуктов в этих водах изменялось от 146 до 850 мг/л. Независимо от исходного содержания нефтепродуктов очистку сточных вод проводили по единой технологии. При высоком содержании нефтепродуктов в сточных водах вносили коррективы по дозировке используемых флотационных реагентов. В качестве сорбента нефтепрепродуктов применяли природный модифицированный сорбент «Версойл», полученный по технологии Горного института КНЦ РАН, реагентов - мыло сырого таллового масла и едкий натр.
Оценка эффективности работы модели технологического комплекса производили на основании анализа исходных и конечных продуктов очистки на содержание нефтепродуктов и других примесей. Определение содержания нефтепродуктов в воде проводили методом колоночной хромотографии с ИК-спектрофотометрическим окончанием на спектрофотометре «Specord - 82».
Испытания комплекса по очистке и сорбционной флотации сточных вод автотранспортного цеха ОАО «Апатит» показали высокую эффективность предлагаемого технического и технологического решения. , Содержание нефтепродуктов в воде после очистки с применением технологического комплекса при начальном уровне загрязнения 378 мг/л было снижено до 0.02 мг/л, при 842 мг/л - до 0.08 мг/л, т.е. степень очистки сточных вод составила 99.99%. Также отмечено снижение содержания взвешенных веществ с 425 до 0.08 мг/л и с 946 до 0.18 мг/л, одновременно наблюдалось уменьшение содержания Си+2, Са+2 и Fe^. ' "
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Разность концентраций поверхностно-активных веществ на взаимодействующих фазах для системы активированный пузырек -гидратированная минеральная частица, которая достигается путем предварительной адсорбции ПАВ на газовых пузырьках, способствует образованию флотационных комплексов.
' 2. Снижение скорости движения активированных пузырьков, вызываемое адсорбированными на их поверхности молекулами собирателя, повышает вероятность встречи частиц с пузырьками, причем возникающими вихревыми
потоками жидкости улучшаются условия удержания частиц в кормовой части всплывающих пузырьков.
3. Разработан способ приготовления активированных водных дисперсий воздуха, обеспечивающий их устойчивое течение в заданном пузырьковом режиме, снижающий коалесцентные явления и расслоение дисперсий на жидкую и газовую фазы.
4. Установлено, что при насыщении дисперсным газом раствора реагентов с концентрацией не ниже ККМ в 8 раз увеличивается поверхность газовой фазы приготавливаемой смеси в сравнении с насыщением газом объемов пульпы с остаточной концентрацией ПАВ.
¿.Создана математическая модель процесса образования АВДВ по трем предложенным вариантам, позволяющая на стадии приготовления газожидкостной смеси выбирать оптимальные параметры составляющих компонентов для обеспечения максимальной флотационной активности и разработана концепция расчета конструктивных узлов новой флотационной техники.
6. Созданы конструкции пневматических флотационных машин, позволяющих без механического перемешивания пульпы осуществлять разделение минеральной суспензии в восходящих потоках активированных пузырьков. Разработаны, изготовлены и испытаны конструкции устройств для приготовления и дозирования АВДВ на основе ПАВ гетерогенного типа, которые устанавливаются в рабочие камеры флотационных машин.
7. Сравнительные испытания механических флотационных машин и аппаратов типа ФК-9 при обогащении медно-никелевых руд показали, что извлечение никеля в пенные продукты выше на 7.6% в случае использования новых флотационных машин при сокращении времени флотации в 6 раз.
8. Разработана технология обогащения бедной апатитовой руды с применением флотационных машин для разделения руд в АВДВ, позволяющая в сравнении со стандартной схемой сократить затраты при переработке 1 т руды на 20% за счет вывода в голове процесса около 60% отвальных хвостов при грубом помоле в I стадии измельчения.
9.Промышленные испытания пневматической флотационной машины при обогащении медно-никелевых руд показали, что в сравнении с флотомашиной колонного типа, перерабатывающей аналогичную руду, машина ФК-9 имеет большую производительность и для получения равноценных технологических показателей обогащения требуется в 3-4 раза меньше времени флотации.
10. С использованием пневматических флотационных машин типа ФК-9 разработана технология дообогащения текущих отходов апатитовой флотации, позволяющая из исходного питания с содержанием 2.84% Р205 получать фосфатные концентраты со средним содержанием 20.0% Р205 и 10-25% М§0 при извлечении апатита 27-30% от питания, пригодные для производства плавленных фосфорно-магниевых удобрений.
11. Подтверждена целесообразность рр-япичяцри в новой пневматической Флотационной технике двойного гоинциданродадоияНДв] юралов: пенной
(БИБЛИОТЕКА С. Петербург
, 09 Ж шг }
сепарацией и флотацией из объема пульпы. Найдены оптимальные решения основных конструктивных узлов создаваемой флотационной техники и разработана техническая документация на лабораторные, полупромышленные и промышленные образцы флотационной техники для разделения руд в АВДВ и устройств для приготовления и дозирования АВДВ с целью интенсификации процесса флотации в конструкциях флотационных машин, эксплуатируемых в настоящее время на обогатительных фабриках.
12. Технология обогащения , медно-никелевых руд Ждановского месторождения с использованием АВДВ прошла промышленную проверку и была успешно внедрена на первой обогатительной фабрике ОАО «Печенганикель».
Реальный экономический эффект от использования новой технологии только за первый год эксплуатации составил свыше 7 млн. рублей.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:
1. Шахматов С.С., Скороходов В.Ф. Применение пневматической флотомашины для первичного обогащения апатитсодержащих руд // Комплексное обогащение фосфорсодержащего сырья. - Апатиты, 1977. - С. 66-77..
2. Шахматов С.С., Скороходов В.Ф. К вопросу крупнозернистой флотации апатита из хвостов магнитного обогащения руды Ковдорского месторождения // Комплексное обогащение фосфорсодержащих руд. - Апатиты, 1978. - С. 45-53.
3. Скороходов В.Ф., Перунков В.А., Волохонский А.П. Испытания пневматической, флотомашины на. различных типах грубоизмельченных руд // Физико-технические проблемы добычи и обогащения полезных ископаемых. -Москва, 1980.-С. 206-211.
4. Шахматов С.С., Скороходов .В.Ф. Интенсификация флотации медно-никелевых руд в камере отсадочной машины // Перспективы совершенствования технологических процессов добычи и обогащения руд Кольского полуострова. -Апатшы,1980- С. 74-81.
5. Новые пневматические аппараты для грубозернистой флотации руд / Скороходов В.Ф., Перунков В.А., Остапенко В.П., Витченко А.НУ/ Интенсификация добычи и переработки руд в условиях Заполярья. - Апатиты, 1982. - С. 92-100.
6. Скороходов В.Ф., Остапенко В.П. Флотоотсадочная машина с цилиндрическоконической камерой. - Апатиты, 1982. -16 с.
7. Шахматов С.С., Скороходов В.Ф., Остапенко В.П. Интенсификация процесса флотации труднообогатимых медно-никелевых руд Кольского полуострова //Обогащение шламов. - Апатиты, 1983.-С. 26-32.
8. 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.
9. Результаты испытаний новой пневматической флотомашины на отходах апатитовой флотации / Шахматов С.С., Скороходов В.Ф., Шилин В.Б., Остапенко
В.П.// Освоение месторождений комплексных руд Карело-Кольского региона. -Апатиты, 1988. - С. 80-83.
10. Применение активированных водных дисперсий воздуха для интенсификации флотации медно-никелевых руд / Шахматов С.С., Соложенкин П.М., Скороходов В.Ф., Шилин В.Б., Остапенко В.П //Освоение месторождений комплексных руд Карело-Кольского региона. - Апатиты, 1988. - С. 84-87.
11. Полупромышленные испытания грубозернистой флотации апатита из хвостов магнитной сепарации / В.П. Остапенко, В.Ф. Скороходов, А.П. Сидоренков, В.В. Новожилова // Совершенствование техники и технологии грубозернистой флотации. - Апатиты, 1986. - С. 47-52.
12. Шахматов С.С., Скороходов В.Ф. Применение пневматической флотомашины для первичного обогащения апатитсодержащих руд // Комплексное обогащение фосфорсодержащего сырья. - Апатиты, 1987. - С. 66-77.
13. А. с. 1424871, СССР B03D1/02. Способ флотационного обогащения фосфорсодержащих руд / С.СШахматов, В.Ф.Скороходов, Шилин В.Б., Остапенко
B.П., Соколов Б.П., Бессмертный В.Е. АН СССР, Кол. фил., Горн. ин-т. - Б.И. № 35. -1988.
14.0стапенко 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. 7278.
15. 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. - Б.И. № 17. -1991.
16. Диспергирование воздуха для образования активированных водных дисперсий воздуха / Скороходов В.Ф., Шилин В.Б, Остапенко В.П., Манькуга J1.A. // Развитие экологически безопасных технологий переработки минерального сырья. -Апатиты, 1996. - С. 79-83.
17. 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, 19%.-С. 95-102.
18. Разработка физико-математической модели и создание новых на этой основе устройств / В.П.Остапенко, В.Ф.Скороходов, Л.А.Манькута, А.Н.Витченко // Научные основы повышения технического уровня комплексного освоения минеральных ресурсов и подземного пространства Северо-Запада России. -Апаипы, 1997.-С. 129-134.
19. Чатурия В. А., Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф., Манькуга Л А. Применение неорганических коагулянтов в процессах очистки сточных вод // Горный вестник. -1998. - №4. - С. 124-130.
20. Получение и характеристика фосфорно-магнезиального концентрата для производства плавленых фосфорно-магниевых удобрений / Громов П.Б., Лебедева
C.П., Шахматов С.С., Скороходов В.ФУ/ Технологическое и минеральное сырье в
производстве строительных и технических материалов. - Ленинград, 1988. - С. 6265.
21. Соложенкин П.М., Скороходов В.Ф., Манькута Л.А. Математическое моделирование образования активированных водных дисперсий воздуха // Горный информационно-аналитический бюллетень Московского горного университета. -1999.-№1,-С. 123-135.
22. Скороходов В.Ф., Манькута Л.А.Устройства для получения активированных водных дисперсий воздуха // Проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов Кольского полуострова и использования подземного пространства для захоронения отходов.-Апатиты, 1999.-С. 190-198.
23. Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф. Комбинированные процессы при очистке сточных вод // Проблемы, способы и средства защиты окружающей среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами (Материалы научно-технического семинара). - Москва, 1999. - С. 29-30.
24. Патент № 2145942 РФ. Способ очистки сточных вод // Калабин Г.В., Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф., Николаев А.И., Сулименко Л.П. - БИПМ. № 6. -2000.
25. Неорганические коагуляты в процессе водоподготовки / Чашурия В.А., Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф., Креймер ЛЛУ/ Проблемы комплексной переработки минерального сырья и охраны окружающей среды (Плаксинские чтения, 1999).-Москва,1999.-С. 187-200.
26. Флотационные и экстракционные методы очистки сточных вод от примесей неорганических веществ и цветных металлов / Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф., Николаев А.И., Креймер ЛЛУ/Материалы Третьего регионального совещания «Внедрение технологий в практику Северного флота». - Мурманск,1999. - С. 36-37.
27. Интенсификация процессов очистки сточных вод / Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф., Сулименко Л.П., Креймер ЛЛ. // Горный информационно-аналитический бюллетень Московского горного университета. - 2000. - №3.- С. 167170.
28. Очистка сточных вод и извлечение го них полезных компонентов на предприятиях цветной металлургии / Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф., Николаев А.И., Креймер ЛЛУ/ Горный информационно-аналитический бюллетень Московского горного университета. -2000. - №9.- С. 208-213.
29. Патент № 2160713 РФ. Способ очистки сточных вод / Мельников Н.Н., Скороходов В.Ф., Гершенкоп А.Ш. - БИПМ № 35 (II ч.). - 2000.
30. Соложенкин П.М., Скороходов В.Ф. Разделение минералов в активированных водных дисперсиях воздуха // Физико- технические проблемы разработки полезных ископаемых. -2001,-№1,- С. 115-126.
31. Скороходов В.Ф., Витченко А.Н. Интенсификация флотационного разделения минералов аэрированием реагентов // Оптимизация процессов обогащения минерального сырья. -Апатиты, 2001. - С. 133-138.
32. Скороходов В.Ф., Витченко А.Н., Новожилов А.В. Движение потоков в машинах при разделении руд в активированных водных дисперсиях воздуха //
Оптимизация процессов обогащения минерального сырья. - Апатиты, 2001. - С. 133-138.
33. Патент № 2174961 РФ. Способ очистки сточных вод / Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф., Левитин С.М. - БИПМ № 29 (П ч.). -2001.
34. Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф. Математическое моделирование формирования потока активированной газожидкостной смеси // Математические методы описания и исследования сложных систем. - Апатиты,2001. - С. 62-67.
35. Математическое моделирование стационарных систем в процессах разделения минеральных комплексов / Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф., Хохуля М.С., Олейник А.Г., Фридман АЛ. II Обогащение руд. - 2001. - № 6. - С. 3 5-40
36. Solozhenkin Petr, Nebera Vladimir, Skorohodov Vladimir. Flotation of apatite ores by active aqua dispersed air // New development in mineral processing/Processing of the mineral processing congress. Istambul. Turkey 11-13 September. - Istambul, 2001, - P. 275-279.
37. Скороходов В.Ф., Витченко A.H. Активированные дисперсии воздуха и их применение // Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых и освоения подземного пространства Северо-Запада России. - Апатиты, 2001. - С. 132-144.
38. Скороходов В.Ф., Витченко А.Н., Новожилов А.В. Аэрирование растворов реагентов насыщением при избыточном давлении // Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых и освоения подземного пространства Северо-Запада России.-Апатиты, 2001.-С. 145-148.
39. Gershenkop A.Sh., Skorohodov V.F., Nikolaev A.I. Metals recovery from non-ferrous metallurgy plant wastewater // Sixth International al Nickel Conference on Ecologic and Human HEALTH Issues Assotiated with the Mining Refining and Production of Nickel and Companion Elements. Murmansk, Kola-Pennsula, Russia, September 1-6, 2002. -P. 110.
40. Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф., Креймер ЛЛ. Особенности применения флотации при очистке сточных вод // Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья (Материалы Международного совещания, 16-19 сентября 2002г.). - Чита, 2002.- С. 23.
41. Выбор оптимальных методов обогащения для извлечения тонкодисперсного апатита / Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф., Витченко А.Н., Брыляков Ю.Е., Арешин О.Ю., Новожилов А.В. И Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья (Материалы Международного совещания, 16-19 сентября 2002г.). - Чига^2002.- С. 59.
42. Gershenkop A.Sh., Skorohodov V.F., Nikolaev A.I. The Coagulation and Flotation on Process in Sewage Theatment an Non-Ferrous Metallurgy Works / Abstract Book The Second International Conference on Ecological Chemistry. October, 11-13, Moldova. - Chisinau, 2002. - P. 23-24.
43. Solozhenkin Petr, Nebera Vladimir, Skorohodov Vladimir. The ores flotation by bubbles containing surfactant films // Anals of University of Petrosani, Mining Engineering. - P. 51-60.
44. Solozhenkin Petr, Nebera Vladimir, Skorohodov Vladimir. The ores flotation by bubbles containing surfactant films // Proceed. Conference New Trends in Mineral Processing University of Ostrava, Ches. Republic, 2001. - P. 571-576
45. Solozhenkin Petr, Nebera Vladimir, Skorohodov Vladimir. The ores flotation by bubbles containing surfactant films //XXII IMPC (International Mineral Processing Congress, Cape Town, 2003. New Tracking №227. - P. 228.
46. Положительное решение по заявке №2001120475/03(021764), приоритет от 23.07.2001. Способ извлечения тонкодисперсного апатита / Гершенкоп А..Ш., Скороходов В.Ф., Свинин B.C., Брыляков Ю.Е., Орешин О.Ю.
47. Положительное решение от 03.03.2003 г. по заявке № 2001116553/12(017210) от 13.06.2001. Устройство для получения активированной газожидкостной смеси / Скороходов В.Ф., Гершенкоп А.Ш., Брыляков Ю.Е.,
48. Извлечение тонкодисперсного апатита из сливов сгустителей / Брыляков Ю.Е., Арешин О.Ю, Новожилов А.В., Гершенкоп А.Ш., Скороходов В.Ф. // Обогащение полезных ископаемых - 2003 г. - № 2. - С. 3-5.
49. Изучение условий оброзования и режимов течения активированных газожидкостных смесей / В.Ф.Скороходов, А.Ш.Гершенкоп, А.Н.Витченко и др. // Горн, журнал. —2003. - № 4-5. - С. 81-83.
Автореферат
СКОРОХОДОВ Владимир Федорович
РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ В АКТИВИРОВАННЫХ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЯХ ВОЗДУХА И СОЗДАНИЕ НОВОЙ ФЛОТАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
Лицензия серия ПД №00801 от 06 октября 2000 г. Подписано к печати 08.09.2003
Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.
Гарнитура Times/Cyrillic
Уч.-изд.л. 2.56. Заказ № 53. Тираж 100 экз.
Ордена Ленина Кольский научный центр им.С.М.Кирова 184209, Апатиты, Мурманская область, Ферсмана, 14
Технический редактор В.А.Ганичев
SgoSdt-T54Ö2.
>16402
Содержание диссертации, доктора технических наук, Скороходов, Владимир Федорович
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ В ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ
ФЛОТАЦИОННОЙ ТЕХНИКЕ
1.1. Гидродинамика элементарного акта флотации.
1.2. Роль газовой фазы в процессе флотации минералов.
1.3. Аэраторы пневматических флотационных машин.
1.4. Конструкции современных пневматических флотационных машин и практика их применения.
Цели и задачи исследований.
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И
АЭРОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
АКТИВИРОВАННЫХ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ ВОЗДУХА 46 2.1. Физико-химические аспекты процесса разделения полезных компонентов в АВДВ.
2.2. Аэрогидродинамические особенности процесса образования и устойчивого течения активированных водных дисперсий воздуха.
2.3. Исследования в области математического моделирования процесса образования АВДВ.
Выводы.!.
ГЛАВА 3. АЭРОШДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
КОНСТРУИРОВАНИЯ ФЛОТАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ РУД В АВДВ
3.1. Исследования различных способов диспергирования воздуха.
3.2. Оценка способов диспергирования и режимов течения активированных водо-воздушных смесей.
3.3. Разработка принципов приготовления и дозирования АВДВ
Расчет конструктивных параметров узла аэрации.
Выводы.
ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ ФЛОТАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ ДЛЯ
РАЗДЕЛЕНР1Я РУД В АВДВ
4.1. Пневматическая флотационная машина ФК-9.
4.2. Конструкция и принцип действия флотационной приставки ФК-93.
4.3. Пневматическая флотационная машина ФК-50.
4.4. Конструкции устройств для приготовления и дозирования реагентов в виде АВДВ.
Выводы.
ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЛОТАЦИИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ И ^ СУЛЬФИДНЫХ РУД
5.1. Обогащение бедной апатитовой руды.
5.2. Переработка отходов апатитовой флотации хибинской руды.
5.3. Переработка хвостов апатитовой флотации ковдорской руды.
5.4. Флотация медно-никелевой руды.
5.5. Исследование флотируемости апатитсодержащих руд с применением устройств для приготовления и дозирования реагентов в виде АВДВ.
Выводы.
ГЛАВА 6. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АВДВ ДЛЯ ФЛОТАЦИОННОГО
Т' ОБОГАЩЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ
6.1. Испытания флотационной машины ФК-9 на медно-никелевых рудах.
6.2. Разработка технологии переработки отходов апатитовой флотации Ковдорского ГОКа с использованием аппарата для разделения руд в АВДВ.
6.3. Испытания флотомашины ФК-50 на хвостах апатитовой д. флотации ков дорской руды.
6.4. Основные результаты применения АВДВ для интенсификации флотации медно-никелевых руд Ждановского месторождения.
6.5. Применение АВДВ для очистки сточных вод.
6.6. Область применения техники для разделения минералов в АВДВ. 194 Выводы.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Развитие теории и практики разделения минералов в активированных водных дисперсиях воздуха и создание новой флотационной техники"
Необходимость обеспечить высокие технико-экономические показатели в условиях постоянного снижения качества исходного минерального сырья и резкого удорожания энергоносителей ставит перед обогатителями задачи дальнейшего развития и совершенствования процессов обогащения и обогатительной техники. Из обогатительных процессов - флотация один из основных процессов переработки минерального сырья, который находит все более широкое применение и в других областях народного хозяйства (очистка промышленных и бытовых сточных вод, химическая технология). Показатели флотации зависят не только от подготовки пульпы к флотации и реагентного
К режима, но и от конструктивных параметров флотационных машин, применяемого способа аэрации и их гидродинамических характеристик [1- 17].
Проблемой флотационного разделения руд занимаются многие ученые и работники производства как у нас в стране, так и за рубежом. Для решения этой проблемы развиваются три основных направления.
1. Разработка и внедрение специальных технологических приемов и приспособлений для эффективного извлечения зерен полезных компонентов (раздельная обработка песков и шламов, коллективно селективные схемы, межцикловая флотация, флотоклассификация и др.) [18-27].
2. Синтез новых флотационных реагентов и разработка реагентных режимов, позволяющих существенно интенсифицировать процесс флотационного разделения различного типа руд [28-43].
3. Разработка и создание новых конструкций флотационных аппаратов, в которых обеспечиваются благоприятные условия для
X' эффективного улавливания ценных компонентов [44-60].
Из рассмотренных направлений интенсификации флотационного разделения минеральных суспензий второе и третье направления являются наиболее перспективными.
Как в зарубежной, так и в отечественной практике для осуществления процесса флотации с начала 70-х годов во многих странах мира стало актуальным создание большеобъемных флотационных машин с камерами 12, 28, 36, 42, 56, 80 и 100 м3. Следует отметить, что использование более экономичных и высокопроизводительных флотационных машин с камерами большого объема - одно из главных направлений реконструкции и технического перевооружения обогатительных фабрик.
Прогресс в области конструирования механических и пневмомеханических флотационных машин и то внимание, которое уделялось изготовителями и потребителями машинам этих типов, явилось к) причиной того, что сравнительно экономичные по расходу электроэнергии машины пневматического типа оказались практически вытесненными из промышленного применения на флотационных обогатительных фабриках.
Появившееся в конце 60-х годов сообщение канадских специалистов об успешном и эффективном применении глубоких пневматических флотационных машин на ряде фабрик Канады вновь пробудили интерес к этому типу машин. В ряде стран появилось несколько конструкций противоточных пневматических машин, например, для флотации ^ сильвинита - во Франции, серных руд - в Польше, многоступенчатая колонна - в бывшей Чехословакии, аппарат Себоннет - в Японии. Затем пневматические машины были внедрены на фабриках Чили, Франции, США и Китая [4].
У нас в стране научно-исследовательские работы по разработке конструкций пневматических машин характеризовались нестабильностью и проводились в отдельные периоды времени различными институтами, в том числе Госгорхимпроектом, ИПКОН РАН, Механобром, ИОТТ, Гинцвветметом, ГИГХСом и другими.
В последние годы в промышленной эксплуатации на нескольких зарубежных фабриках по обогащению руд цветных металлов и угля появилась пневматическая флотационная машина с отдельной камерой аэрации, разработанная учеными Германии и выпускаемая фирмой «Бергбау Форшунг». Развитие этого направления конструирования пневматических флотационных ^' машин представляет большой практический интерес т. к. в данных аппаратах возможно создание наиболее оптимальных гидродинамических условий для флотационной сепарации минерального сырья, а также возможно формирование и регулирование поверхностных свойств газовой фазы.
В Горном институте КНЦ РАН разрабатываются способы флотационного обогащения руд в активированных водных дисперсиях воздуха (АВДВ) [61-65]. Они основаны на способностях газовых пузырьков, предварительно приготовленных в растворах флотационных реагентов, активно взаимодействовать с твердыми частицами и образовывать с ними прочные флотационные комплексы. Реализация способов развивается в двух самостоятельных направлениях. С одной стороны, создаются принципиально новые пневматические флотационные машины, в которых разделение пульпы происходит исключительно в потоке активированной дисперсии. С другой стороны, для интенсификации существующих флотационных технологий разрабатываются специальные устройства для приготовления и дозирования АВДВ в рабочие камеры флотационных аппаратов известных конструкций.
Разработка новых рациональных методов для образования газожидкостных систем является одной из актуальных задач совершенствования флотационной техники и, в частности, техники для разделения руд в АВДВ.
Актуальность. В современных условиях повышение эффективности работы флотационной техники, расширение диапазона крупности флотируемых частиц, улучшающих качественные характеристики конечного продукта, снижающих затраты на стадиях измельчения руды, фильтрации и сушки продуктов обогащения, является актуальной задачей.
Цель работы заключается в развитии теории закрепления поверхностно-активных веществ (ПАВ) на поверхности пузырьков и установление закономерностей диспергирования воздуха для интенсификации процесса флотационного разделения руд в потоках активированной газожидкостной смеси, обеспечивающей повышение эффективности извлечения минеральных ' частиц широкого диапазона крупности и создании для этой цели новых флотационных машин и устройств.
Идея работы состоит в использовании аэрогидродинамических характеристик течения и устойчивости активированной водной дисперсии воздуха (АВДВ) и закономерностей формирования ее физико-химических свойств, для интенсификации флотации ценных минеральных частиц и создания на этой основе пневматической флотационной техники.
Методики исследования. Работа выполнена с применением комплекса 4i'; экспериментальных и аналитических исследований и включала: методику по изучению флотируемости руд в АВДВ, математическое моделирование с использованием статистических методов, методы определения течения газожидкостных систем (гранулометрический состав, газосодержание, скорость подъема пузырьков), измерение сорбции реагентов на минералах методом радиоактивных индикаторов, определение удельной поверхности порошков минералов методом тепловой десорбции аргона, гранулометрический, минералогический и химический анализы продуктов обогащения, лабораторные, полупромышленные и опытно-промышленные испытания
•К образцов флотационной техники,
Научная новизна. Разность концентраций поверхностно-активных веществ на взаимодействующих фазах для системы активированный пузырек -гидратированная минеральная частица, которая достигается путем предварительной адсорбции ПАВ на газовых пузырьках, способствует образованию флотационных комплексов.
Известно, что снижение скорости движения активированных пузырьков, вызываемое адсорбированными на их поверхности молекулами собирателя, повышает вероятность встречи частиц с пузырьками, причем возникающими вихревыми потоками жидкости улучшаются условия удержания частиц в кормовой части всплывающих пузырьков.
Показано, что разрушение гидратных оболочек происходит как за счет инерционных сил, так и сил электрического происхождения, которые тч неизбежно возникают в случае применения в процессе реагентов гетерополярного типа.
По результатам изучения условий образования и аэрогидродинамических характеристик АВДВ в зависимости от общего газосодержания, концентрации флотационных реагентов в исходном растворе, их расходов и других факторов предложен способ приготовления активированных дисперсий, обеспечивающий их устойчивое течение в заданном пузырьковом режиме.
Установлена закономерность изменения гранулометрического состава >ч', газовой фазы в зависимости от концентрации ПАВ, расхода жидкой и газовой фаз, что позволило сформулировать основные предложения по управлению физико-химическими и механическими свойствами формируемой АВДВ.
Разработана математическая модель процесса образования АВДВ, позволяющая на стадии приготовления газожидкостной смеси выбирать оптимальные параметры составляющих компонентов для обеспечения максимальной флотационной активности формируемой газожидкостной смеси.
Предложена методика расчета основных конструктивно-технологических параметров узла приготовления АВДВ, в основу которой положены
К: установленные зависимости изменения параметра Ф (удельный расход газа на единицу расхода ПАВ) от критериев Фруда и Рейнольдса.
Изложенные выше положения послужили теоретической предпосылкой создания флотационной техники, позволяющей осуществлять разделение в потоках активированных пузырьков без механического перемешивания пульпы.
Практическая значимость. Созданы опытно-промышленные образцы . , пневматических флотационных машин ФК-9 и ФК-50 производительностью 60 и 200 т/час соответственно, а также устройства для дозирования АВДВ, приготовленных с применением поверхностно-активных веществ гетерополярного строения.
Разработана и испытана в промышленных условиях технология обогащения хвостов магнитной сепарации обогатительной фабрики ОАО «Ковдорский ГОК», позволяющая повысить извлечение пятиокиси фосфора в апатитовый концентрат на 1.4%.
Разработана технология переработки текущих отходов апатитовой флотации ковдорской руды и наработаны опытные партии фосфатных продуктов, пригодных для производства плавленных фосфорно-магниевых удобрений.
Разработан способ очистки сточных вод от вредных примесей с применением флотации в АВДВ.
Технология обогащения медно-никелевых руд с применением АВДВ в 1987 году внедрена на комбинате «Печенганикель», что позволило увеличить извлечение никеля в концентрат на 0.8%. Реальный экономический эффект от использования данной технологии за первый год эксплуатации составил более 7 млн. рублей.
На защиту выносятся: теоретическое и экспериментальное обоснование способа разделения минеральных суспензий в потоках активированных газожидкостных смесей, сущность которого заключается в предварительной активации газовой фазы, вводимой во флотационную пульпу.
Закономерности изменения гранулометрического состава газовой фазы в зависимости от изменения концентрации и расхода ПАВ и способы управления физико-химическими и механическими свойствами формируемой активированной водной дисперсии воздуха, основанные на оптимизации времени выдержки газожидкостной смеси и гидродинамики ее течения.
Математическая модель процесса образования АВДВ по трем предложенным вариантам, позволяющая на стадии приготовления активированной газожидкостной смеси выбирать оптимальные параметры составляющих компонентов для обеспечения максимальной флотационной активности.
Основные принципы конструирования флотационных машин для разделения руд в АВДВ и методика расчета основных конструктивно-технологических параметров, основанные на использовании установленных зависимостей изменения параметра Ф (удельный расход ПАВ на единицу расхода газа) от изменения критериев Фруда и Рейнольдса.
Конструкции пневматических флотационных машин для разделения руд в потоках активированной газожидкостной смеси и результаты испытаний новой флотационной техники на различных типах руд.
Конструкции устройств для приготовления и дозирования АВДВ в известные типы флотационных машин.
Лабораторные исследования выполнены с использованием экспериментальной базы Горного института Кольского научного центра РАН. Промышленные испытания новых образцов флотационной техники проведены с участием автора на ОАО «Ковдорский ГОК», ОАО «Апатит», ОАО «Печенганикель», Ленинабадском ГХК и на ряде других предприятий бывшего Советского Союза. Испытания по дообогащению апатитсодержащих продуктов проведены на полупромышленной установке Горного института Кольского научного центра РАН.
Автор признателен кандидату технических наук С.С.Шахматову профессорам, докторам технических наук П.М.Соложенкину, Н.Ф.Мещерякову, В.Д.Самыгину, Г.Д.Краснову докторам технических наук А.Ш.Гершенкопу, П.А.Усачеву, кандидатам технических наук А.А. Лавриненко, В.П. Якушкину, М.С. Хохуле, ст.инженеру Шилину В.Б. и другим и выражает им глубокую благодарность. В выполнении работ активное участие принимали работники перечисленных выше комбинатов, СКВ института «Механобр» и сотрудники лаборатории новых обогатительных процессов и аппаратов Горного института Кольского научного центра РАН всем им автор также выражает признательность и благодарность.
Апробация работы: Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на: Всесоюзной конференции по обогащению шламов,
Апатиты, 1983 г; Всесоюзной конференции по совершенствованию техники и технологии грубозернистой флотации, Апатиты, 1986; Всесоюзной конференции «Технологическое и минеральное сырье в производстве строительных и технических материалов», Ленинград 1988 г., Научно-технической конференции «Развитие экологически безопасных технологий переработки минерального сырья, посвященной памяти И.Н.Плаксина, Апатиты, 1994 г., II конгрессе обогатителей стран СНГ, Москва 1999 г., Региональной конференции «Информационные технологии в региональном развитии», Апатиты, 1999 г., Международной конференции «Проблемы комплексной переработки минерального сырья и охраны окружающей среды», Москва 1999 г., Международной научной конференции, посвященной 275-летию образования Российской академии наук, Апатиты 1999, Третьем региональном совещании «Внедрение научных технологий в практику Северного флота», Мурманск, 1999 г., III конгресс обогатителей стран СНГ, Москва 2001 г., New developments in mineral processing/Processings of the 9th mineral processing Congress (Turkey 11-13 September, Istambul, 2001.), Sixth International Nickel Conference on Ecologic, Tocologic and Human Health Issues Associated with the Mining Refining and Production of Nickel and Companion Elements. Murmansk Kola Peninsula, Russia September 1-6, 2002, Second International Conference Ecological Chemistry. Chisinau, Moldova, 11-12 October, 2002, Международном совещании «Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья», Чита 2002, International scientific symposium "Universimaria Ropet 2001" 18-20 October 2001 Petrosani(neTpouiaHb), Romania, Conference NEW TRENDS IN MINERAL PROCESSING IV. VSB - Technical University of Ostrava, Czech. Republic 2830.6.2001, IV конгрессе обогатителей, стран СНГ, Институт стали и сплавов, Москва, 2003 г., XXII IMPC (International Mineral Processing Congress, Cape Town 28 September-3 October 2003).
Публикации. По результатам выполненной работы опубликовано 57 статей, получено 2 авторских свидетельства и 5 патентов на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и содержит 252 стр., включая 47 рис., 21 таблиц и список использованных источников из 214 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Скороходов, Владимир Федорович
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. Для условий системы активированный пузырек-гидратированная минеральная частица показано, что разность концентраций поверхностно-активных веществ на взаимодействующих фазах, способствующая образованию флотационных комплексов, достигается путем предварительной адсорбции ПАВ на газовых пузырьках.
2. Показано, что снижение скорости движения активированных пузырьков, вызываемое адсорбированными на их поверхности молекулами собирателя, повышает вероятность встречи частиц с пузырьками. Вихревыми потоками жидкости улучшаются условия удержания частиц в кормовой части всплывающих пузырьков. На стадии удержания частиц на пузырьках показано, что разрушение гидратных оболочек происходит как за счет инерционных сил, так и сил электрического происхождения, которые неизбежно возникают в случае применения в процессе реагентов гетерополярного типа.
3. Разработан способ приготовления активированных водных дисперсий воздуха, обеспечивающий их устойчивое течение в заданном пузырьковом режиме, снижающий коалесцентные явления и расслоение дисперсий на жидкую и газовую фазы.
4. Установлено, что при насыщении дисперсным газом раствора реагентов с концентрацией не ниже ККМ в 8 раз увеличивается поверхность газовой фазы приготавливаемой смеси, в сравнении с насыщением газом объемов пульпы с концентрацией ПАВ ниже ККМ.
5. Создана математическая модель процесса образования АВДВ по трем предложенным вариантам, позволяющая на стадии приготовления газожидкостной смеси выбирать оптимальные параметры составляющих компонентов для обеспечения максимальной флотационной активности и разработана концепция расчета конструктивных узлов новой флотационной техники.
6. Созданы конструкции пневматических флотационных машин, позволяющих без механического перемешивания пульпы осуществлять
разделение минеральной суспензии в восходящих потоках активированных пузырьков, разработаны, изготовлены и испытаны конструкции устройств для приготовления и дозирования АВДВ на основе ПАВ гетерогенного типа в рабочие камеры флотационных машин известных конструкций.
7. Сравнительные испытания механических флотационных машин и аппаратов типа ФК-9 при обогащении медно-никелевых руд показали, что извлечение никеля в пенные продукты выше на 7.6% в случае использования новых флотационных машин при сокращении времени флотации в 6 раз.
8. Разработана технология обогащения бедной апатитовой руды с применением флотационных машин для разделения руд в АВДВ, позволяющая в сравнении со стандартной схемой сократить затраты при переработке 1 т руды на 20% за счет вывода в голове процесса около 60% отвальных хвостов при грубом помоле в I стадии измельчения.
9. Промышленные испытания пневматической флотационной машины при обогащении медно-никелевых руды показали, что в сравнении с флотомашиной колонного типа, перерабатывающей аналогичную руду, машина ФК-9 имеет большую производительность и для получения равноценных технологических показателей обогащения требуется в 3-4 раза меньше времени флотации.
10. С использованием пневматических флотационных машин типа ФК-9 разработана технология дообогащения текущих отходов апатитовой флотации, позволяющая из исходного питания с содержанием 2.84% Р2О5 получать фосфатные концентраты со средним содержанием 20.0% Р2О5 и 10-25% MgO при извлечении апатита 27-30% от питания, пригодных для производства оплавленных фосфорно-магниевых удобрений.
11. Технология обогащения медно-никелевых руд Ждановского месторождения с использованием АВДВ прошла промышленную проверку и была успешно внедрена на первой обогатительной фабрике ОАО «Печенганикель». Реальный экономический эффект от использования новой технологии только за первый год эксплуатации составил свыше 7 млн. рублей.
12. Подтверждена целесообразность реализации в новой пневматической флотационной технике двоякого принципа разделения минералов: пенной сепарацией и флотацией из объема пульпы, найдены оптимальные решения основных конструктивных узлов создаваемой флотационной техники. Разработана техническая документация на лабораторные, полупромышленные и промышленные образцы флотационной техники для разделения руд в АВДВ и устройств для приготовления и дозирования АВДВ с целью интенсификации процесса флотации в конструкциях флотационных машин эксплуатируемых в настоящее время на обогатительных фабриках.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований по взаимодействию частиц минерала с активированной поверхностью газового пузырька и изучения условий образования и течения активированной газожидкостной смеси:
1. Расширены теоретические представления о процессе образования флотационного комплекса в системе активированный воздушный пузырек -гидрофильная минеральная частица.
2. Разработан способ подготовки газовой фазы в присутствии ПАВ, позволяющий значительно увеличить удельную поверхность газовой фазы и ускорить адсорбционные процессы.
3. Созданы конструкции новых флотационных машин, в которых разделение минералов осуществляется исключительно в потоках АВДВ и определены области эффективного применения новой флотационной техники.
4. Технология обогащения медно-никелевых руд с применением АВДВ внедрена на ОАО «Печенганикель», что позволило увеличить извлечение никеля в готовый концентрат на 0.8%.
Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Скороходов, Владимир Федорович, Апатиты
1. Мещеряков Н.Ф. Кондиционирующие и флотационные аппараты и машины. М.: Недра, 1990. - 237 с.
2. Ю.Б.Рубинштейн, Ю.А.Филиппов Кинетика флотации. М.: Недра, 1980.-376 с.
3. Пенная сепарация и колонная флотация / Ю.Б.Рубинштейн, В.И.Мелик-Гайказян, Н.В.Матвиенко, С.Б.Леонов. М.: Недра, 1984. - 303 с.
4. Черных С.И. Создание флотационных машин пневматического типа и опыт их применения на обогатительных фабриках. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1995. - 300 с.
5. Ding Yi-gang, Wu Yuan-xin, Li Ding-huo Flow of gas liquid-solid system and its application in packed flotation column //Trans. Nonferrous metals Soc. China. 2002.12, №1, c. 137-141.
6. Никитин И.Н., Никитин Н.И. Явления эжекции и кавитации при флотации углей // Уголь Украины. 2002, №1, с. 47-51
7. Черных С.И., Конов Х.К., Коршунов В.В. Новое поколение флотационных пневматических машин колонного типа // Горный журнал 2001, №4, с.55-58.
8. Лавриненко А.А., Краснов Г.Д., Воронцова Л.В., Крапивный Д.В., Шимкунас Я.М., Чихладзе В.В., Ковалев М.Н. Магнезит: новая технология // Горная промышленность. 2001, № 2, с. 41-47.
9. Я.М., Чихладзе В.В., Ковалев М.Н. Магнезит: новая технология // Горная промышленность. 2001, № 2, с. 41-47.
10. Скороходов В.Ф., Витченко А.Н., Соложенкин П.М. Оценка способов диспергирования и режимов течения активированных газожидкостных смесей //
11. I -й конгресс обогатителей стран СНГ, Москва, 20-23 марта, 2001: Тезисы докл. М.: Альтекс. 2001, с. 136-137.
12. Tavera F.J., Escudero R., Finch J.A. Gas holdup in flotation columns: laboratory measurements // Int. J. Miner/ Process. 2001. 61, №1, c. 23-40.
13. Мещеряков Н.Ф., Сабиров P.X., Якушкин В.П. Результаты модернизации глубоких пневмомеханических флотомашин в механические // Обогащение руд 2001, №5, с. 29-30.
14. Dowling Е.С., Hebbard J., Easele T.C., Kawatra S.K. Processing of iron by reverse column flotation // Proceeding of the XXI International Mineral Processing Congress, Rome, July 23-27.200.
15. Арбайтер H., Харрис С., Ян P. Моделирование процесса флотации с учетом гидродинамики флотомашины // VIII Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых. Ленинград, Механобр, 1968. - т.1. - с. 586607.
16. Глембоцкий В.А. Способ интенсификации флотационного процесса и устройство для его осуществления // Бюллетень изобретений и товарных знаков 1964.-№ 19.-С. 71.
17. Глембоцкий В.А. Исследования раздельного кондиционирования песков и шламов перед их совместной флотацией с целью интенсификации флотационного процесса // VIII Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых 1969. - т. II. - С. 399-408.
18. Митрофанов С.И., Дуденков С.В. К вопросу улучшения работы медных обогатительных фабрик // Цветные металлы. 1966. - № 1. - С. 10-14.
19. Бадеев Ю.С. Ограничение ошламования тяжелых металлов в цикле измельчения большой резерв увеличения производства металлов // Цветные металлы. - 1965. - № 3. - С. 8-13.
20. Соложенкин П.М., Небера В.П., Зубулис Ф.И., Матис К.А. Биосорбция и флотация биомассы микроорганизмов, нагруженных ценными и токсичными металлами // Обогащение руд. 2001, №3, с. 13-19.
21. Yoon R.H. The role surface in flotation kinetics // Proceeding of the XXI International Mineral Processing Congress, Rome, July 23-27.200.
22. Максимов В.И. Развитие модели селективной флотации сульфидов в присутствии флотоактивных силикатов // II 1-й конгресс обогатителей стран СНГ, Москва, 20-23 марта, 2001: Тезисы докл. М.: Альтекс. 2001,с. 180-182.
23. Guimaraes R.C., Peres А.Е. Industrial practice of phosphate ore flotation at Serrana-Araxa Brazil // Proceeding of the XXI International Mineral Processing Congress, Rome, July 23-27.200.
24. Laskowski J.S., Yuan X. V., Alonso E/A. Optimization of collector, slime modifier and frother usage in potash ore flotation // Proceeding of the XXI International Mineral Processing Congress, Rome, July 23-27.200.
25. Классен В.И. Проблемы теории действия аполярных реагентов при флотации // Физико-химические основы действия аполярных собирателей при флотации руд и углей. М.: Наука. - 1965. - С. 3-11. 196. Соложенкин П.М.
26. Обогащение руд на обогатительных фабриках Таджикской ССР. изд. «Дониш» 1984.-80 с.
27. Соложенкин П.М. Обогащение сурьмяных и ртутных руд. М.: Изд-во Цветметинформация, 1968. - 96 с.
28. Соложенкин П.М., Зинченко З.А. Обогащение сурьмяных руд. М.: Наука, 1985.- 184 с.
29. Богдасаров А.А., Попов P.M. Минерально-технологические особенности ртутно-сурьмяно-флюоритных руд при обогащении // Физико-химические основы комплексной переработки руд Средней Азии. Душанбе, 1970.-С. 181-187.
30. Попов E.JL, Саттаров А.С., Кунбазаров А.К. Извлечение сурьмы и мышьяка из мышьякосодержащей руды. // Совершенствование технологии добычи и переработки руды и концентратов цветных металлов. Ташкент, 1980.-С. 102-108.
31. Основы теории и практики применения флотационных реагентов / Дуденков С.В., Шубов Л.П., Глазунов Л.А. и др. М.: Недра, 1969. - 290 с.
32. Абрамов А.А. Влияние сорбции бутилового ксантагената и бутилового диксантогентита на флотируемость галенита // Тр. V науч. -техн. сессии ин-та Механобр, Л., 1969. С. 287-305.
33. Создание прогрессивной технологии обогащения бадделитсодержащих продуктов и опыт ее внедрения на Ковдорском ГОКе / Белобородов В.И., Захарова И.Б., Неволина В.Г. и др. // Обогащение руд. 1996.1.-С. 42-45.
34. Глазунов Л.А. Об использовании флотационных реагентов в цветной металлургии // Цвет. мет. 2001, №6, с. 66-69.
35. Глазунов Л.А. Влияние неорганических реагентов на флотацию флюорита // Цв. металлургия. 2000, №4, с. 22-26.
36. Shen W.Z., Fornasiero D., Ralston J. Flotation of sphalerite and pyrite in the presense of sodium sulfite//Int. J. Miner/Process. 2001. 63. №1, c. 17-28.
37. Самойлов В.Г., Жереб В.П., Тимошенко Л.И., Маркосян С.М. Реагенты-интесификаторы для обогащения сульфидных медно-никелевых руд // Хим. технология 2001, №12 с. 24-27.
38. Бочаров В.А., Лапшина Г.А., Херсонская И.И., Карбовская А.В. Использование новых собирателей при обогащении медно-цинковых руд // Обогащение руд. 2000, №4, с.29-31.
39. Sis Н., Chander S. Enhancing flotation recovery of phosphate ore by nonionic surfactant // Proceeding of the XXI International Mineral Processing Congress, Rome, July 23-27.200.
40. Основные направления развития флотационного машиностроения в СССР / Алексеев Е.С., Шестаков Л.П. Тр. / Механобр. 1983. - - С. 5-12.
41. Дебердеев И.Х., Рубинштейн Ю.Б., Романов В.К. Современные направления конструирования флотационных машин. ЦНИИуголь, 1985. -вып. 6. - с. 60.
42. Денегина Н.И. и др. Современные конструкции флотационных машин в СССР и за рубежом (обзор НИИинформмаш), 1978. с. 48.
43. Мещеряков Н.Ф. Перспективы совершенствования и развития флотационной техники // Цветная металлургия. 1993. № 11.-е. 6-7.
44. Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины. М.: Недра, - 1972. - 248 с.
45. Небера В.П., Соболев Д.С. Состояние и основные направления развития флотации за рубежом. М.: Недра. 1968. - 326 с.
46. Промышленные испытания вертикальной пневматической машины // Плаксин И.Н., Тюрникова В.И., Плакса Н.Е. и др. // Цветные металлы. 1969. -№8.-С. 19-20.
47. Rearce W.E. Progress in froth flotation // Mining Congress Jornal, 1962, -48, №5. p. 37.40.
48. Мещеряков Н.Ф., Подвигин M.A., Хан A.A. Конструкция безимпеллерных флотационных машин для флотации крупнозернистых материалов // Цветная металлургия. 1969. - № 5. - С. 26-28.
49. Кнаус О.М., Гуревич Р.И., Уваров Ю.П. Процесс пенной сепарации и его отличие от флотации из объема пульпы // Цветные металлы. 1968. - № 8. -С. 21-24.
50. Смит П. Применение мелкой пневматической флотационной машины // VIII Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых 1968 г. -Л., 1969.-т. Г.-С. 608-618.
51. Мещеряков Н.Ф. Перспективы совершенствования флотационных машин // Цветные металлы. 1983. - № 4. - С. 84-88.
52. Jong P. Flotation machines // Mining Mag. 1982. - January. - P. 35-39.
53. Мещеряков Н.Ф. Перспективы совершенствования и развития флотационной техники // Цветная металлургия. 1993. - № 11. - С. 6-7.
54. Мещеряков Н.Ф., Сабиров Р.К., Якушкин В.П. Разработка и исследование флотационных машин с прямоприводными импеллерами // Цветные металлы. 1992. - № 10. - С. 66-67.
55. Мещеряков Н.Ф. Новое флотационное и аэрационное оборудование: -М.: ЦНИИЭНЦМ, 1984.-вып. 1.-е. 50.
56. Kennedy A. The Sameson Flotation Cell // Mining Magazine/ 1990. -October.-P. 281-285.
57. Соложенкин П.М., Скороходов В.Ф. Разделение минерального сырья в активированных водных дисперсиях воздуха // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых 2001, - №1 - С. 115-126.
58. А. с. СССР 1424871, B03D1/02. Способ флотационного обогащения фосфорсодержащих руд / С.С.Шахматов, В.Ф.Скороходов, Шилин В.Б. и др. АН СССР, Кол. фил., Горн, инт-т. Б.И. № 35. i988>
59. А. с. СССР 599408, B03D1/02. Способ флотационного обогащения фосфорсодержащих руд / С.С.Шахматов, В.А.Перунков, Шилин В.Б; АН СССР, Кол. фил., Горн, инт-т.
60. Solozenkin P.M., Nebera V. P., Skorochodov V. F. The ores Flotation bubbels containing surficant films // XXII IMPC (International Mineral Processing Congres. Cape Town 28 September- 3 October, 2003, New tracking №227.
61. 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.
62. Дебердеев Н.Х., Рубинштейн Ю.Б., Романов В.К. Современные направления в конструировании флотационных машин. М. ЦНИИуголь, 1985. - вып. 6.
63. Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины и аппараты. М.Е Недра, 1982.-291 с.
64. Тюрникова В.И., Наумов М.Г. Повышение эффективности флотации. -М.: Недра, 1980.-С.
65. Dobby G.S., Finch J.A. Particle collection in column gas rate and buble size effects // Can. Met Quart., 1986. - 25, N 1. - P. 9-13.
66. Coffin V., Miszcak J. Column flotation operation at Mines Gaspe molybdenum circuit. 14 Jnt. Mineral Process. Cong., Toronto. 1982. - Paper 4-21, P.21/1-21/19.
67. Пат. 4450072 США. Air flotation cell //OG, 1984, v. 1042, №4.
68. Богданов O.C., Кизельватер Б.В. Некоторые итоги изучения физики флотационного процесса М.Е Металлургиздат, 1952. - 86 с.
69. Таггарт А.Ф. Справочник по обогащению полезных ископаемых. М.: Металлургиздат, 1952. - т. 3.
70. Алейников Н.А. Образование и свойства адсорбционных дисперсных систем // Ж.П.Х. 1949. - Т. XXII. - № 8. - С. 812-822.
71. У.Уорк. Принципы флотации. М.: Металлургиздат, 1943. - 204 с.
72. Классен В.И., Мокроусов В.А. Введение в теорию флотации. М.: Металлургиздат, 1953. - 463 с.
73. Классен В.И. Тихонов С.А. Действие олеата натрия на флотационные свойства поверхности пузырьков воздуха // Цветные металлы. 1960. - № 10. -С. 12-14.
74. Эйгельс М.А. О механизме флотационного прилипания // Цветные металлы. 1963.-№3.-С. 5-10.
75. Влияние возраста пузырьков на время его флотационного прилипания / Гиацинтова К.В., Глембоцский В.А., Соложенкин П.М. ДАН Таджикской ССР, 1963. - т. VI, № 8 - С. 21-26.
76. Кинетика физико-химического состояния поверхности раздела жидкость-газ и ее роль в элементарном акте флотации / Глембоцский В.А., Гиацинтова К.В., Соложенкин П.М. ДАН Таджикской ССР, 1966. - т. 169, № 1 -С. 139-142.
77. Глембоцкий В.А., Соложенкин П.М., Гиацинтова К.В. О кинетике физико-химических процессов, протекающих на поверхности раздела фаз жидкость-газ // Физико-химические основы комплексной переработки руд Средней Азии. Душанбе, 1970 - С. 5-10.
78. Kurkarni R., Somasundaran P. Kinetics of oleate adsorpetion at the lignin / air interface and ist role in hematite of flotation // AXHE Symposium Series, 1975. -71, N 150.-P. 124-133.
79. Применение флотоотсадки для обогащения немагнитных продуктов / Шахматов С.С., Усачев П.А., Ефремов А.Г. и др. // Горный журнал. 1964. - № 7. - С. 60-62.
80. Шахматов С.С. Получение кондиционных фосфоритовых концентратов Кингисеппского месторождения // Доклады на отраслевомнаучно-техническом совещании работников горно-химической промышленности (Минск, 1967.) М., 1971.-С. 82-83
81. Улезко А.А., Перунков В.А. и др. Исследование технологических процессов обогащения неметаллических полезных ископаемых // Интенсификация обогащения руд Заполярья. Апатиты, 1976, с. 98-105
82. Перунков В.А., Псарев Г.М. Испытание флотоотсадочной машины типа ФОМР-1А в схеме грубозернистой флотации кингиспеппских фосфоритов // Физико-технические проблемы разработки и обогащения полезных ископаемых. М., 1976, с. 144-154.
83. Эмульсионная флотация марганцевых минералов / Фалькон X. / Тр. ЛГИ, 1973. - вып. 5. - С. 40-47.
84. О радиусе действия молекулярно-поверхностных сил в полимолекулярных сольватных (адсорбционных) слоях / Дерягин Б.В., Кусаков М.Н., Лебедев Л.С. Дан СССР, 1939. - т. XXIII, № 7. - С. 668.
85. Духин С.С., Дерягин Б.В. Теория движения минеральных частиц вблизи всплывающего пузырька в применении к флотации // Изв. Ан СССР, ОТН. Металлургия и топливо. 1959. - № 1. - С. 123-127.
86. Глембоцкий В.А. Физико-химия флотационных процессов. М.: Недра, 1972.-392 с.
87. Пат. 3421621 США Официальная газета по материалам Пат. ведомства США от 14 января 1969 г., т. 858, № 2.
88. Адам Н.К. Физика и химия поверхностей. Гостехиздат, 1947, С. 147.
89. Бреди А., Браун А. Механические свойства адсорбционных слоев на поверхности водных растворов мыл // Мономолекулярные слои. Изд. Иностранная литература, М., 1956
90. Kamienski J., Nagbar Electric surface potentials of aqueons solution of dodecyltrimethylammonium bromial anol potassium perchlorylxylene sulphonate // Bull/ Agad/pollonsci. Ser. sci. chim. 1969, 17. №8, p. 485-491.
91. Roy J. Kuffner. The measurement of dynamics surface tensions of solutions of slowly diffusing molecules by the maximum bubble pressure method // Journal of colloid science. 1961, 16,497-600.
92. Скрылев Л.Д., Свиридов B.B., Смирнова Н.Б. Краснова Г.С. Об адсорбции поверхностно-активных веществ на подвижной поверхности раздела фаз раствор-газ // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология, 1975, 18, №4, с. 618-622.
93. Определение предельной концентрации неионогенных поверхностно-активных веществ при адсорбции на границе раздела газ-жидкость / Сквирский Л.П., Абрамзон А.А., Чернятьева В.К., Майофис А.Д. // Коллоидный журнал. 1973. - 35, № 4. - Р. 786-789.
94. Majama К. Radiotracer studies on adsorption of surface active substance at aqueous surface III. The effects of salt on the adsorption of sodium dodecylsulfate //Bui Chem. Sol. Japan. 1971. - 44, N 7, - P. 1767-1771 (англ.).
95. Frinch J.A., Smith G.W. Dynamic surface tension of alkaline dodecylamine acetate solutions in oxide flotation // Trans, Inst. Mining and Met. -1972.-N 121.-P. 213-218.
96. Frinch J.A., Smith G.W. Dynamic surface tension of alkaline dodecylamine solutions //J. Colloid and Interface. Sei. 1973. - 45, N 1. - P. 81-91.
97. Owens Daniel. The dynamic surface tension of sodium dodecyl sulfate solutions // J. Colloid and Iteface Sci. 1962. - 20, N 3. - P. 496-501.
98. Майофис А.Д., Сквирский Л.Я., Абрамсон. О пенообразующей способности поверхностно-автивных веществ. // Коллоидный журнал. 1976. -38, № 2. - Р. 378-382.
99. Радиометрическое исследование образования пленок из соединений кальция на поверхности раствор-воздух, их влияние на флотационное прилипание / Эйгельс М.А., Волова М.А., Волвенкова B.C., Умнова Е.Г. ДАН СССР-т. 147, Лг° 1.- 1962.
100. Изучение флотируемости минералов в активированных водных дисперсиях воздуха (методические указания) / АН СССР, КФАН, Горн, ин-т; Сост.: Соложенкин П.М., Шахматов С.С., Перунков В.А., Остапенко В.П. -Апатиты. 1983. 16 с.
101. Исследование условий разделения фосфатных и медно-никелевых руд в активированных водных дисперсиях воздуха: Отчет о НИР (в III ч.) ВНТИ Центр; Руководитель С.С.Шахматов УДК 622.765.8 (740.21); № ГР 80029493; Инв. № 64/За - Апатиты, 1982. - 177 с. ДСП.
102. Changlian Xu. Kinetic models for batch and continious flotation in a flotation column. Minerals and Metall. Process. 1987 - V. 4., N 3, - P. 121-126.
103. A.c. СССР 660715, B03D1/24. Аэратор / Емельянов М.Ф., Максимов И.И.-Б.И.№ 15, 1979.
104. А.с. СССР 201263, B03D. Флотационная машина / Плаксин И.Н., Шахматов С.С., Ефремов А.Г. Б.И. № 18, 1967.
105. А.с. СССР 1005922, B03D1/24. Аэрационный узел для флотомашины / Холин А.Н. Б.И. №П, 1983.
106. А.с. СССР 1142172, B03D1/24. Аэратор пневматической флотомашины / Зинченко JI.B., Черных С.И. Б.И. № 8, 1985.
107. А.с. СССР 579425, B03D1/24. Противоточная пневматическая флотомашина / Ямщиков B.C., Рехтман В.И., Ильченко Д.Г. и др. Б.И. № 10, 1978.
108. Пат. 3735868 США, 261-1. Gas divvuser / Savage E.S., Heaney D.F. -O.G., 1973, V. 910, N3.
109. Пат. 3722836 США, 209-168. Flotation machine with vertically reciprocating aerators / Fedotov A.M., Alexeev E.S., Denisov G.A. a.o. O.G., 1973. - V.914,N 1.
110. А.с. СССР 1093357, B03D1/24. Флотационная машина / Зеликман Ю.А., Абрамов В.Е., Василенко В.Е. и др. Б.И. № 19, 1984.
111. А.с. СССР 865406, B03D1/24. Пневматический аэратор для флотационной машины / Холин А.Н., Андреев А.В., Голованов Г.А и др. Б.И. 35, 1981.
112. А.с. СССР 1183180, B03D1/24. Пневматическая флотационная машина «Зарница» / Злобин М.Н. Б.И. № 37, 1985.
113. Пат. СРР № 77353, B03D1/24. Masina de flotatie pneumatica / Brincusi A.- 1981.
114. Пат. 4186094 США, 210-22IP. Apparatus for eliminating by flotation impurities in the form of solid parcticles contained in a liquid. O.G., V. 90. N 5.
115. Foot D.G., Mc Kay D.J., Huiatt J.L. Column flotation of cromite and fluorite ores // Can. Mettal Quart. 1986. - V. 25, N 1. - P. 15-21.
116. Пат. 4407715 США, 209-164. Method and apparatus for flonation processing of minerals / Cheludko A.D., Ivanov R.V., Nikolov D.V., e.a. O.G., 1983.-V. 1032, N3.
117. A.c. СССР 860867, B03D1/14. Вибрационная флотационная машина / Федотов A.M., Денисов Г.А., Тетерникова В.И. и др. Б.И. № 33, 1981.
118. А.с. СССР 869819, B03D1/14. Вибрационная флотационная машина / Федотов A.M., Ганопольский Ю.А., Богатырева Г.П. Б.И. № 37, 1981.
119. А.с. СССР 933121, B03D1/22. Пульсационная пневматическая флотационная машина / Федотов A.M., Глумов A.M., Денисов Г.А. и др. Б.И. №21, 1982.
120. А.с. СССР 994016, B03D1/14. Пульсационная пневматическая флотационная машина / Федотов A.M., Денисов Г.А., Зеликович Ю.Б., и др. -Б.И. № 5, 1983.
121. А.с. СССР 1026832, B03D1/14. Флотационная машина / Власов В.Н., Мухин Ж.Г., Трегубов Б.Г. и др. Б.И. № 25, 1983.
122. А.с. СССР 1053367, B03D1/14. Флотационная машина вибрационного типа / Любимов А.Н., Федотов A.M., Денисов Г.А. Б.И. № 41, 1983.
123. А.с. СССР 1128985, B03D1/14. Флотационная машина / Федотов A.M., Денисов Г.А., Конев В.А. и др. Б.И. № 46, 1984.
124. А.с. СССР 1143171, B03D1/14. Флотационная машина вибрационного типа по а.с. № 1058624 / Любимов А.Н. Б.И. № 8, 1985.
125. Пат. 3140966 ФРГ, B03D1/16. Verfahren und Flotationszelle zur Flotation von Kohle und Erz / Heintges S., Alizadeh A., Simonis W. Auszuge aus den Offelegungsschriften, 1983, N 18.
126. Пат. 3645892 США, 210-44. Aleration and foam separation employing vortex element / Schulman E.H. O.G, 1972. - V. 894, N 5.
127. А.с. СССР 1101305, B03D1/14. Флотационная машина / Филиппов Ю.М., Бочкарев Г.Р. Б.И. № 25, 1984.
128. А.с. СССР 1117085, B03D1/14. Флотационная машина / Мещеряков Н.Ф., Иванов А.С., Классен В.И. и др. Б.И. № 37, 1984.
129. А.с. СССР 1108078, C02F3/24. Устройство для аэрации жидкости / Мещеряков Н.Ф., Шохин В.Н., Жуков В.В. и др. Б.И. № 30, 1984.
130. А.с. СССР 1180074, B03D1/00. Способ аэрации пульпы при флотации / Смирнов М.М., Черней Э.И., Петрищев В.В. и др. Б.И. № 35, 1985.
131. Пат. 2313127 Франции, B03D1/02. Procede et machine de flottation par dispersison d'un gaz / Degner V.R., Colbert W.V. B.O, 1977. N 5.
132. Пат. 2354820 Франции, Procede et machine de flottation par dispersion d'un gar / Degner V.R., Colbert V.W. Bulletin oficiel de la propriete industielle, 1977, N7 (BO).
133. Пат. 3865909 США, 261-91. Flotation aerator for aerating and moving water / Cramer R.A. O.G, 1975. - V. 931, N 2.
134. А.с. СССР 1005920, B03D1/14. Флотационная машина / Золотко А.А., Беличиков М.П., Ковалев В.И. и др. Б.И., №11, 1983
135. Пат. 3756578 США, 261-91. Fluid treatment and distributtion system McGurk W.L. O.G, 1973. - V. 914, N 1.
136. Пат. 37474 Югославии, B03D1/00. Celija za flotaciju mineralnih sirovina / Randjic D. 1984.
137. Пат. 3446353 США, 209-164. Method and apparatus for froth flotation / Daves W.J.N. O.G, 1969. - V. 862, N 4.
138. А.С. СССР 1212588, B03D1/14. Аэратор пульпы / Ячушко Э.П. -Б.И., № 7, 1986.
139. А.с. ЧССР 228250, B01F3/04. Zarizeni pro tvorbu homogenni disperze bulbin v kapaline / Rylek M., Zahradnik J., Germak J., e.a. Vestnik ciradu., 1984, N5.
140. Пат. 4406782 США, 209-164. Cascade Flotation process / Hitland H.A.K. O.G, 19839. - V. 1034, N 4.
141. Пат. 3211906 ФРГ, B03D1/20. Jnjektor fur Flotationsapparate / Schweiss P., Dorflinger H. D. - Auszuge aus den Patentschriften, 1986. - N 46.
142. A.c. СССР № 472692. Колонная флотомашина // БИ №21,1975.
143. A.c. СССР № 1119736. Флотационная установка // БИ №39, 1984
144. Пат. 270049 ФРГ. Flotationsanlage //А.А. 1980, №5.
145. Пат. 3758080 США. Machine for producing aerated products // OG, 1973, v. 914, №2.
146. Пат. 3446353 США. Method and apparatus for froth flotation // OG, 1969, v. 862, №4.
147. Пат. 3947359 США. Aeration and mixing of liquids // OG, 1974, v.944,5
148. Европ. Пат. № 208411 B03D1/24. Apparatus for mineral separation by froth flotation / Zipperian D.E. EP Classified abstracts, 1987, - N 3.
149. Пат. 4617113 США, Christophersen J.A. Flotation separating system, OG, 1986, v. 1072, №2.
150. A.c. СССР 368883, B03D1/24, класс МКИ, Митрофанов С.И., Рыскин М.Я., Чертилин Б.С. и др. Колонная флотационная машина. БИ №10, 1973.
151. А.с. СССР 419255, B03D1/24, класс МКИ, Тюрникова В.И., Рубинштейн Ю.Б., Дымко И.Н. и др. Пневматическая флотационная машина. БИ № 10, 1974.
152. А.с. СССР 478616, B03D1/24, класс МКИ, Дымко И.Н., Тюрникова В.И., Богомолов В.М. и др. Пневматическая противоточная флотационная машина. БИ№ 28, 1975.
153. А.с. СССР 478615, B03D1/24, класс МКИ, Тюрникова В.И., Рубинштейн Ю.Б., Дымко И.Н. и др. Пневматическая флотационная машина. БИ № 28, 1975.
154. Пат. 4066540 США, Wada S., Matsunaga Y., Noda M. Apparatus and method for continious froth flotation, OG, 1978, v. 966, №1.
155. Пат. 3140966 ФРГ, B03D1/16, Hentges S., Alizadeh A., Simonis W/ Verfahren und Flotationszelle zur Flotation von Kohle und Erz, Auszuge aus den Offelegungsschrften, 1985.
156. Пат. 4613431 США, Mc. Garry P.E., Herman D.E., Thorpe J.,e.a. Apparatus and method for flotation separation utilizing an improved spray nozzle. OG, 1984, v. 1053, №5.
157. Опыт эксплуатации пневматической пульсационной флотационной машины / Краснов Г.Д., Лавриненко И.А., Крапивный Д.В. и др. // Цвет, металлы. 2002. - № 4. - С. 17-19.
158. Основные принципы и практика пневматической пульсационной флотации / Г.Д.Краснов и др. // Обогащение руд. 1999. - № 4. - С. 19-23.
159. Краснов Г.Д., Лавриненко А.А., Крапивный Д.В. Перспективы применения пневмопульсационной флотации // Горный вестник. 1992. - № 5. -С. 103-104.
160. Краснов Г.Д. Пульсационная флотация // Горн. журн. 1999. - № 11-12.-С. 48-51.
161. О возможностях пневмоимпульсной флотации / Лавриненко А.А., Краснов Г.Д. // Горные науки на рубеже 21 века; Екатеринбург, 12-19 сентября 1997. Екатеринбург, 1998. - С. 600-606.
162. Пат. 2183138 Россия, МКИ7 ВОЗ В13/00. Устройство для управления пневмоимпульсной флотационной машиной / В.П.Топгаев, Г.В.Федин, Г.Д.Краснов, А.А.Лавриненко; АО «Союзцветметаллавтоматика»; Опубл. 10.06.2002.
163. Пат. 2366107 ФРГ, B03D1/20, Bahr Н., Betzler Е., Herman- Trentepohl W. Blasenerzeuger fur Flotationsapparate, 1982, №25
164. А.с. 368883, B03D1/24. Колонная флотационная машина / Митрофанов С.И., Рыскин М.Я., Чертилин Б.С. и др. Б.И. № 10, 1973.
165. А.с. СССР 419255, B03D1/24. Пневматическая флотационная машина / Тюрникова В.И., Рубинштейн Ю.Б., Дымко И.Н. и др. Б.И. № 10, 1974.
166. А.с. СССР 478616, B03D1/24. Пневматическая противоточная флотационная машина / Дымко И.Н., Тюрникова В.И., Богомолов В.М. и др. -Б.И. №28, 1975.
167. А.с. СССР 478615, B03D1/24. Пневматическая противоточная флотационная машина / Дымко И.Н., Тюрникова В.И., Богомолов В.М. и др. -Б.И. №28, 1975.
168. О флотируемости минералов в водных дисперсиях воздуха, образованных в присутствии реагентов собирателей и регуляторов среды / Соложенкин П.М., Шахматов С.С. ДАН Тадж. ССР, 1984. 2Т. XXIV, № 1 - С. 40-44.
169. Finch J.J., Smith G. Interface adsorption densities in flotation // J. colloid interface. 1973 - Vol 44, N 9. - P. 387-389.
170. Pope M., Sutton D. Collector adsorption during froth flotaton // Power Technology.- 1972.-N4.-P. 101-104.
171. Исследование условий разделения фосфатных и медно-никелевых руд в активированных водных дисперсиях воздуха: Отчет о НИР. ВНТИ Центр4; Руководитель С.С.Шахматов. УДК 622.765.8 (740.21); № ГР 80029493; Инв. 64/За-Апатиты, 1982.- 172 с.
172. Ребиндер П.А. Конспект общего курса коллоидной химии. М.: Изд. МГУ, 1949.- 167 с.
173. Keitel G., Onken U. Inhibition of buble coalescence by solutes in air / water dispersions//Chem. Ing. Scien. 1982 - 37, N 11, - P. 1635-1638.
174. Духин C.C. Диффузионно-электрическая теория эффекта Дорна. Электрическое поле пузырьков и капель при малых числах Пекле. — Коллоидный журнал. 1963, 25, №4, с. 418-426.
175. Духин С.С. Диффузионно-электрическая теория эффекта Дорна. Влияние поверхностной диффузии и электропроводности на электрическое поле при числах Пекле много меньше единицы. Коллоидный журнал. 1963, 25, №5, с. 520-523
176. Духин С.С. Диффузионно-электрическая теория эффекта Дорна. Метод расчета дальнодействующего электрического поля при больших числах Пекле. Коллоидный журнал. 1963, 25, №5, с. 524-532.
177. Духин С.С. Диффузионно-электрическая теория эффекта Дорна. Расчет электрического поля в случае слабой заторможенности поверхности. -Коллоидный журнал. 1964, 26, №1, с. 36-44
178. Самыгин В.Д., Дерягин Б.В., Духин С.С. Исследование эффекта Дорна на пузырьках воздуха. Коллоидный журнал. 1964, 26, №3, с. 493-501.
179. Дерягин Б.В., Духин С.С. Теория движения минеральных частиц вблизи всплывающего пузырька в применении к флотации. — Изв. АН СССР. Металлургия и топливо. 1959, №1, с. 82-89.
180. Сотскова Т.З., Баженов Ю.Ф., Кульский JI.A. Исследование потенциалов границы раздела фаз воздух-раствор ионогенного ПАВ. Изучение эффекта Дорна на газовых пузырьках в растворе катионного ПАВ. Коллоидный журнал, т. XIV, вып. 5, 1982, с. 989-994.
181. Дерягин Б.В., Духин С.С., Лисиченко В.А. Кинетика примыкания минеральных частиц к пузырькам при флотации. Журнал физической химии. Т.ЗЗ, 1959, №10, с. 2280-2287.
182. Краткая химическая энциклопедия. Изд. «Советская энциклопедия», М.,т. V, 1967, с. 938
183. Тихомиров В.К. Пены: теория и практика их получения и разрушения. М.: Химия, 1975. - С. 22-83.
184. Кузькин С.Ф., Гольман A.M. Флотация ионов и молекул. — М.: Недра, 1971.- 136 с.
185. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.: Энергия, 1976. - С. 132-146.
186. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1972.494 с.
187. Шахматов С.С., Шахматова Н.Ю. Испытание аэраторов, диспергирующих воздух с покрытием из пористых материалов // Обогащение руд. 1974.-№5.-С. 44-47.
188. Шахматов С.С. Испытание аэраторов с диспергирующими элементами из пористого полиэтилена // Обогащение руд. 1976. - № 3. - С. 3739.
189. Пат. №2160713 Россия Мельников Н.Н., Скороходов В.Ф., Гершенкоп A.ILL Способ очистки сточных вод. По заявке №99102568. Приоритет от 9.09.1999.
190. Интенсификация процессов обогащения минерального сырья. Отчет о НИР. ВНТИ Центр; Руководитель А.Ш.Гершенкоп УДК 622.681.+628.33; № ГР 01.9.6003102; Инв. - 567. - Апатиты, 1999. - 288 с.
191. Голованов Г.А. Флотация Кольских апатитсодержащих руд. М.: Изд-во Химия, 1976. - 216 с.
192. Городецкая А. Скорость поднятия пузырьков в воде и водных растворах при больших числах Рейнольдса // Журнал физической химии, 1949, т. XXIII, вып. 1, с. 71-77.
193. Рулев Н.И. Гидродинамика всплывающего пузырька // Коллидный журнал, т.ХП, 1980, вып.2, с. 252-263.
194. Богданов О.С. Влияние вспенивателя на скорость подъема пузырьков во флотационной пульпе // Роль газов и реагентов в процессах флотации.- Изд. АН СССР. М., 1950, С. 601-604
195. Разумов К.А. Проектирование обогатительных фабрик. — М.: Недра, 1970, 592 с.
196. А.С. СССР 424608, Пневматическая флотационная машина. Шахматов С.С., Шахматова Н.Ю., Реут П.А. бюл. изобр. 1974, № 15.
197. 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. 5864.
198. Шахматов С.С., Скороходов В.Ф., Остапенко В.П. Интенсификация флотации труднообогатимых медно-никелевых руд Кольского полуострова // Обогащение шламов. Апатиты, 1983. - С. 26-32.
-
Скороходов, Владимир Федорович
-
доктора технических наук
-
Апатиты, 2003
-
ВАК 25.00.13
- Исследование, разработка и внедрение аэрационных устройств для повышения эффективности действия флотационных реагентов
- Развитие теории и практики комплексного обогащения апатит-нефелиновых руд Хибинских месторождений
- Развитие теории процесса пневмопульсационной флотации и создание высокопроизводительных колонных аппаратов
- Развитие теоретической базы интенсификации процесса пенной флотации на основе оптимизации гидродинамики и физико-химических свойств поверхности раздела "газ-жидкость"
- Исследование процесса вторичной селекции минеральных частиц в колонных аппаратах с нисходящим пульповоздушным потоком
