Развитие теории процесса пневмопульсационной флотации и создание высокопроизводительных колонных аппаратов

Лавриненко, Анатолий Афанасьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Развитие теории процесса пневмопульсационной флотации и создание высокопроизводительных колонных аппаратов
ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Развитие теории процесса пневмопульсационной флотации и создание высокопроизводительных колонных аппаратов"

На правах рукописи

Лавриненко Анатолий Афанасьевич

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ПРОЦЕССА ПНЕВМОПУЛЬСАЦИОННОЙ ФЛОТАЦИИ И СОЗДАНИЕ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ КОЛОННЫХ АППАРАТОВ

Специальность 25.00.13 Обогащение полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Институте проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (ИПКОН РАН)

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Краснов Гелий Дмитриевич

Официальные оппоненты:

докт. техн. наук, проф. Рубинштейн Юлий Борисович докт. техн. наук, проф. Небера Владимир Петрович докт. техн. наук Курков Александр Васильевич

Ведущая организация - Московский государственный институт

стали и сплавов (технологический университет)

Защита состоится 15 ноября 2005 г. в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д.002.074.01 при Институте проблем комплексного освоения недр Российской академии наук по адресу: 111020, Москва, Крюковский тупик, 4. Т/факс (095) 360-89-60

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем комплексного освоения недр РАН

Автореферат разослан

Учёный секретарь диссертационного совета

Шрадер Э.А.

yfmz.

общая характеристика работы

1/е

Актуальность. В настоящее время освоение минерально-сырьевой базы России всё в большей степени связано с использованием труднообогатимого тонкодисперсного минерального сырья. Повышение извлечения и качества продуктов обогащения без увеличения затрат на переработку остаются при этом наиболее важными проблемами технологии разделения.

Поскольку флотация является одним из основных методов обогащения тонкодисперсного минерального сырья, разработка и внедрение высокоэффективных флотационных процессов и аппаратов, обеспечивающих высокую селективность разделения минералов без снижения извлечения ценного компонента, имеет большое практическое значение.

В настоящее время используются, в основном, методы механической и пневмомеханической флотации в аппаратах камерного типа, которые не обеспечивают достаточную эффективность обогащения тонкоизмельчённых компонентов. Этот недостаток усугубляется стремлением применять болыиеобъёмные машины вместимостью до 100-300 м3, в которых структура потоков не способствует селективности разделения.

В большей степени селективность и полнота извлечения достигаются при пневматической противоточной колонной флотации с применением тонкодисперсных пузырьков. Однако использование таких пузырьков вследствие их уноса из аппарата нисходящим потоком не позволяет достичь высокой удельной производительности указанных аппаратов.

Основная проблема в повышении эффективности колонной флотации заключается в создании условий для одновременного получения тонкодисперсных пузырьков и достижения высокой удельной производительности аппарата, а также заданной селективности процесса, которая обычно достигается орошением пенного слоя водой.

Развитие метода пневматической колонной флотации, как в нашей стране, так и за рубежом, связано, в основном, с задачами совершенствования способов и устройств аэрирования пульпы, улучшения i идродинамических условий минерализации пузырьков и разделения минеральных компонентов, а также с применением различных методов физического воздействия на процесс. Эти вопросы широко отражены в монографиях Ю.Б. Рубинштейна Н.Ф. Мещерякова, С.И. Черных.

др. - в области межфазных взаимодействий в условиях физических и физико-химических воздействий на технологические свойства фаз, а также разработки новых методов и аппаратов для разделения минералов в жидкой среде.

Одним из новых и эффективных методов, созданных на основе физического воздействия на процесс флотации, который позволяет одновременно достичь высокого извлечения и селективности разделения тонкодисперсных компонентов при повышенной удельной производительности аппарата, является разработанный в ИПКОН РАН под руководством проф., докт. техн. наук Г.Д. Краснова и испытанный на ряде обогатительных фабрик метод пневмопульсационной колонной флотации (ПКФ) в вертикально колеблющейся среде в аппарате с пульсационным аэратором.

Процесс ПКФ исследовался в лабораторных и промышленных условиях в аппаратах малой вместимости при частотах колебаний, в основном, от 1 до 10 Гц. Однако при переходе к укрупнённым аппаратам (вместимостью 3,2 м3 и высотой более 2 м) их конструктивные особенности и связанные с ними технические приёмы ведения процесса не всегда позволяли достигать ожидаемых результатов. К тому же лабораторные исследования процессов образования и движения пузырьков воздуха не моделировали гидродинамическую обстановку в камере промышленной машины. Требовался новый методологический подход к созданию промышленных болыпеобъёмных аппаратов и к разработке процесса ПКФ. Механизм пульсационной флотации не имел достаточного теоретического объяснения и не раскрывал полностью причины высокой эффективности процесса. Эти обстоятельства сдерживали переход к созданию и внедрению в промышленность пульсационных флотоаппаратов большой вместимости.

Целью данной работы является развитие теории процесса пневмопульсационной флотации, создание на этой основе высокопроизводительных колонных аппаратов и внедрение их в промышленность.

Для достижения этой цели необходимо решение следующих задач:

1. Исследование механизма образования и сохранения комплекса частица-пузырёк при переменной скорости движения пузырька. «

2. Исследование реальных параметров движения и взаимодействия флотационных фаз в вертикально колеблющейся среде при гидростатическом напоре, соответствующем промышленному.

3. Выявление особенностей механизма образования дисперсий воздуха, определение дисперсного состава пузырьков в камере флотации пульсационного аппарата промышленного типа и установление на этой основе оптимальных конструктивных параметров аэратора и высоты камеры разделения.

4. Определение особенностей механизма процесса ПКФ, причин его высокой эффективности и методов оперативного управления им.

5. Разработка методики проектирования и создание высокопроизводительных промышленных аппаратов для ПКФ.

6. Разработка и реализация в промышленности процесса ПКФ.

Идея работы заключается в исследовании физических эффектов, возникающих при взаимодействии флотационных фаз в условиях вертикальных знакопеременных колебаний среды, для развития теории процесса ПКФ и создания высокопроизводительных колонных аппаратов.

Методы исследования. Измерения времени индукции и силы отрыва частицы от пузырька осуществлялись с помощью оригинального контактного устрййства и методики, разработанных автором. Моделирование поведения частицы на пузырьке в гидродинамических условиях, характерных для флотации, проводилось в стационарном и пульсирующем потоках на закреплённом и свободно взвешенном в противотоке пузырьке на установке, также созданной автором. Оценка силы прижима частицы к пузырьку, необходимой для образования их комплекса, проводилась с помощью математической модели движения пузырька в колеблющейся среде. Измерение поверхностного натяжения на границе жидкость-газ осуществлялось по методу отрыва пластинки (метод Вильгельми). Электрокинетический потенциал твёрдых частиц определялся методом электроосмоса. Определение скорости всплывания воздушного пузырька в неподвижной и вертикально колеблющейся жидкости осуществлялось с применением телевизионно-оптического метода и компьютерной обработки изображения. Исследование процесса диспергирования воздуха, коалесценции и определение крупности воздушных пузырьков проводилось с помощью видео- и микрофотосъёмки, а также на основе визуального и компьютерного анализа. Флотационные опыты осуществлялись с применением механических, пневматических и пневмопульсационных аппаратов в лабораторных и промышленных условиях. При этом использовались химический и гранулометрический методы анализа продуктов обогащения. Для обработки результатов исследований применялись методы математической статистики.

Вклад автора в проведённые исследования заключается в формировании основной идеи, постановке задач, разработке методик исследований, организации и участии в выполнении исследований, анализе и обобщении полученных результатов.

Достоверность результатов работы обоснована удовлетворительной сходимостью теоретических выводов по экспериментальным исследованиям механизма процесса пульсационной флотации с данными по флотации в лабораторных и промышленных условиях, а также достаточной воспроизводимостью экспериментов.

Научная новизна заключается в развитии теории процесса пульсационной флотации. Выявлены механизм пульсационной флотации и обуславливающие его факторы, а также причины высокой эффективности процесса, анализ которых показал, что скорость колебаний среды определяет уровень извлечения, а её ускорение приводит не только к высокой селективности процесса, но и к повышенной удельной производительности пульсационных аппаратов.

Впервые экспериментально установлены закономерности движения воздушного пузырька, всплывающего в вертикальном знакопеременном потоке жидкости, колеблющемся с частотой 0,3-1,0 Гц. Выявлены факторы (скорость и ускорение среды), определяющие динамические параметры пузырька и его знакопеременное перемещение.

Разработана математическая модель движения пузырька воздуха в вертикально пульсирующей жидкости, представляющая собой нелинейное дифференциальное уравнение, которое позволяет с учётом измеренной скорости движения пузырька реально оценить силу его столкновения с частицей, движущейся со скоростью среды. На основе анализа действующих на пузырёк сил создана физическая модель движения пузырька в течение цикла колебаний.

Впервые автором экспериментально, с помощью созданных им оригинального высокочувствительного устройства и методики для одновременного измерения в динамических условиях времени индукции и силы отрыва частицы от пузырька реальной флотационной крупности, / установлено, что переменная скорость всплывания пузырька влияет на эффективность процесса минерализации.

Впервые выявлены закономерности, показывающие, что в интервале скоростей неупругого столкновения с увеличением скорости соударения частицы с пузырьком и (или) силы их прижима друг к другу время индукции снижается, а сила отрыва частицы от пузырька возрастает, а при упругом столкновении - зависимость обратная. Установлено, что время индукции, измеренное в динамических условиях, характерных для флотации, является переменной величиной.

Показано, что импульсное воздействие жидкости на систему частица-пузырёк приводит к отклонению частицы на пузырьке от исходного положения на определённый угол, зависящий от характера воздействия, свойств частиц и жидкой фазы.

сформулировать основные требования к конструкции аэратора, камеры флотации, режимам колебаний пульпы и на этой основе создать оптимальную конструкцию флотационного пневмопульсационного колонного аппарата

Теоретическая и практическая значимость. Выявленные закономерности процесса пульсационной флотации вносят вклад в развитие теории флотации.

Разработанные методика и высокочувствительное устройство измерения силы отрыва и времени индукции частицы и пузырька реальной флотационной крупности в статических и динамических условиях могут быть использованы для исследования адгезионного и когезионного взаимодействия (с силой до десятых-сотых долей наноньютона) в жидкой среде твёрдых и газообразных фаз в процессах коагуляции, флокуляции и флотации, а также для изучения действия различных поверхностно-активных веществ (ПАВ) на контактирующие поверхности.

Разработанный промышленный процесс флотации в вертикально колеблющейся среде с использованием высокоэффективных пневмопульсационных колонных аппаратов позволяет при обогащении минерального сырья повысить одновременно извлечение и качество ценного компонента при высокой удельной производительности аппарата и может быть использован для обогащения различного минерального и техногенного сырья, а также для очистки сточных и оборотных вод от тонкодисперсных взвесей и углеводородных соединений в пульсационных колонных машинах.

Реализация результатов исследований. Создано и эксплуатируется устройство для измерения времени индукции и силы отрыва частицы от пузырька флотационной крупности в статических и динамических условиях.

Созданы и испытаны при флотации сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения три болынеобъёмные пульсационные колонные флотомашины (ФПП-7,7; ФПП-14м; ФПП-21 вместимостью, соответственно, 7,7; 14 и 21 м3).

Разработан и принят в постоянную эксплуатацию на ОФ БКПРУ-3 ОАО «Уралкалий» процесс пневмопульсационной флотации чернового сильвинового концентрата в колонном аппарате ФПП-14м с автоматизированным управлением, позволяющий повысить извлечение КС1 (на 1,5% от исходной руды) при получении кондиционного концентрата и сокращении энергозатрат на 30 % по сравнению с базовым режимом флотации в механических машинах.

Разработан и принят в опытно-промышленную эксплуатацию на ОФ БКПРУ-2 процесс ПКФ нерастворимого остатка глинисто-карбонатных шламов (н.о.) в аппарате ФПП-21, который позволяет повысить извлечение и.о., сократить потери КС1 со сбросными шламами (на несколько процентов) и уменьшить расход флокулянта ПАА (на 25-30%) по сравнению с базовым режимом флотации в пневматических машинах МПСГ.

На пилотной установке разработан процесс ПКФ магнезита из руды Саткинского месторождения. Разработана и передана техническая документация для изготовления колонного аппарата ФПП-4 и внедрения процесса в перечистной операции на строящейся опытной обогатительной фабрике ОАО «Комбинат Магнезит».

В лабораторных условиях разработан процесс пульсационной флотации тонкодисперсных фракций каменного угля, который позволяет сократить число перечистных операций при получении кондиционного концентрата, используемого в виде водоугольной суспензии для нужд энергетики.

Создано устройство для управления пульсационной флотомашиной (содержащее генератор вынужденных колебаний, датчики и системы стабилизации давления воздуха, плотности и уровня пульпы) и предложен метод сканирующего выбора сигнала датчика, позволяющие автоматизировать флотационный процесс в колеблющейся среде.

Получены патенты РФ: на устройство пневматической пульсационной флотационной машины (№ 2070839); на устройство для управления пневмопульсационной флотационной машиной (№2183138); на способ флотации в пневмопульсационном аппарате и его конструкцию (№2220005). Получено авт. свид СССР на устройство для измерения силы отрыва твердой частицы от пузырька газа в жидкой фазе (№ 1187018) и др.

Получено разрешение Госгортехнадзора России № РРС 04-10277 от 03.11.2003 на применение флотационных пневмопульсационных машин.

Внедрение болыпеобьёмных аппаратов пульсационной флотации в технологию обогащения сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения выполнено при участии ОАО «Галургия» и ООО «Научно-внедренческий центр «ЭЛАС».

Основные положения, выносимые на защиту

1. Механизм процесса пневмопульсационной флотации и причины, обеспечивающие его высокую эффективность:

- пульсирующее вертикальное воздействие на флотационную среду инициирует все стадии процесса взаимодействия частицы с пузырьком -столкновения, закрепления и отрыва;

- изменение скорости и силы столкновения частицы с пузырьком в динамических условиях, характерных для флотации, влияет на скорость образования и прочность комплекса частица-пузырёк. Увеличение скорости и силы взаимодействия частицы с пузырьком в интервале скоростей их неупругого столкновения вызывает снижение времени индукции и рост силы отрыва в динамических условиях, а при упругом столкновении - зависимость обратная.

- вертикальные колебания флотационной среды приводят к знакопеременному перемещению пузырьков воздуха относительно жидкости,

при этом амплитуда относительной скорости пузырька обусловлена скоростью колебаний среды;

- высокая селективность разделения при пульсационной флотации обусловлена: импульсным изменением ускорения комплекса частица-пузырёк, приводящим к перераспределению частиц различной крупности, формы и плотности на поверхности пузырька при его всплыванни; ярко выраженным проявлением коалесценции минерализованных пузырьков в камере флотации; вибрацией пенного слоя, приводящей к отрыву слабо закрепившихся часгиц;

- повышенная скорость пульсационной флотации по сравнению с колонной флотацией в стационарной среде обусловлена образованием большого количества тонкодисперсных пузырьков (в том числе кавитационных), коалесцентным механизмом минерализации и повышенной скоростью всплывания пузырьков средней крупности (1-2 мм);

2. Методика и устройство для измерения времени индукции и силы отрыва частицы от пузырька флотационной крупное! и позволяют одновременно регистрировать указанные параметры в динамических условиях, характерных для реальной флотации, и на три порядка повысить чувствительность измерения (до 0,1 нН) при заданных значениях скорости столкновения частицы с пузырьком и их отрывания, силы их прижима друг к другу и времени контакта.

Время индукции, измеренное в динамических условиях, характерных для флотации, является переменной величиной, которая равна времени, необходимому для образования комплекса частица-пузырёк с определённой прочностью связи, зависящей от физико-химических и гидродинамических условий взаимодействия частицы с пузырьком.

3. Разработанная методика проектирования колонною флотационного аппарата с пульсационным аэратором позволяет создавать аппараты с равномерным аэрированием по сечению колонны, с учетм конкретных условий их эксплуатации.

4. Устройство и принцип работы колонной ниевмопульсационной флотомашины характеризуются возможностью одновременного получения тонкодисперсных пузырьков и использования их при повышенной скороеIи нисходящего потока пульпы, что обеспечивает бопее высокую удельную производительность пульсационного аппарата по сравнению с применяемыми в настоящее время пневматическими машинами колонною ним, использующими аналогичные пузырьки.

5. Процесс промышленной пиевмопульсацпошюм фломшш, пшмыппмн и внедрённый при обогащении енльвиншовых р>д с иснош.юв.ппи-ы пульсационных колонных аппаратов различного шиоразмера, нолюнук-г одновременно повысить извлечение и качество извлекаемого комнонеша и снизить эксплуатационные затраты при повышенно)! удельной производительности флотационного аппарата.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и доложены на 23 научных конференциях: Международных совещаниях «Плаксинские чтения» (1998-2004 тт.); XXI Международном конгрессе по обогащению полезных ископаемых (Рим, 2000 г.); II, III, IV, V конгрессах обогатителей стран СНГ (1999, 2001, 2003, 2005 гг.); научных симпозиумах «Неделя горняка» (1998-2003 гг.); Международной конференции «Горные науки на рубеже XXI века» (Москва-Пермь, 1997 г.); 1-ой Всероссийской конференции «Сырьевая база неметаллических полезных ископаемых и современное состояние научных исследований в России» (Москва, 2003 г.); научно-практической конференции «РИВС-2003» (С-Петербург); Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (г. Красноярск, 2003 г.); 10-ой юбилейной международной научно-технической конференции (г. Екатеринбург, 2005 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 32 статьях, 3 патентах и 3 авторских свидетельствах на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертации состоит из введения, пяти разделов, заключения и выводов, списка использованных источников из 290 наименований, 10 приложений и содержит 280 страниц машинописного текста, 107 рисунков в основном тексте и 20 в приложении, 30 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние и тенденции современного развития пневматической колонной флотации минералов

В первом разделе диссертации рассмотрены основные методы, аппараты и практика применения колонной флотации при обогащении минерального сырья, а также современные способы интенсификации флотационного процесса. Отмечены направления и особенности развития колонной флотации, связанные с совершенствованием и созданием: конструкций флотационных аппаратов, в том числе аэрационных узлов; новых методов эффективного диспергирования воздуха и аэрирования пульпы; способов оптимизации гидродинамических условий для минерализации пузырьков воздуха и селективного разделения компонентов за счёт совершенствования конструктивных элементов и изменения движения потоков пульпы и газожидкостных суспензий.

Недостатки традиционных колонных аппаратов связаны, в основном, с невозможностью получения достаточного количества тонкодисперсных пузырьков и обеспечения высокой удельной производительности при использовании таких пузырьков. Наряду с развивающимся направлением разработки флотомашин колонного (чанового) типа большой вместимости наблюдается тенденция создания малогабаритных флотационных аппаратов высокой удельной производительности на основе обеспечения эффективных

гидродинамических условий для получения пузырьков, их минерализации и разделения компонентов.

При разработке устройств для аэрирования основной проблемой является создание аэраторов, обеспечивающих получение тонкодисперсных пузырьков и обладающих повышенным сроком эксплуатации.

Рассмотрены способы интенсификации флотационного процесса за счёт улучшения гидродинамических условий диспергирования воздуха, минерализации пузырьков и разделения минералов, в том числе, с применением различных методов энергетического воздействия.

При этом показано, что одним из наиболее перспективных новых способов флотационного разделения минералов, основанном на использовании энергии пульсирующего воздуха, является высокоэффективный метод пневмопульсационной флотации в вертикально колеблющейся среде. Этот процесс отличается тем, что флотация происходит в вертикальном знакопеременном потоке пульпы, а диспергирование воздуха осуществляется при возвратно-поступательном вертикальном движении поверхности жидкости через диспергирующие устройства внутри неподвижного пульсационпого аэратора (сообщающегося в своей нижней части с камерой флотации) в результате пульсирующей подачи в него рабочего воздуха. Пульповоздушная смесь периодически выдавливается из аэратора во флотационную камеру, обеспечивая аэрирование и колебание жидкости в камере флотации.

Эффективность пульсационной флотации объясняется тем, что образуется много мелких пузырьков, повышается скорость перемещения флотационных фаз в колеблющейся среде и снижается вязкость структурированных пульп. Всё это приводит к снижению критического диаметра частиц и к повышению вероятности их столкновения с пузырьком.

Однако до настоящего времени механизм пульсационной флотации в части: движения флотационных фаз при используемых в промышленности низкочастотных колебаниях (менее 1 Гц); получения тонкодисперсных пузырьков воздуха в аппаратах с высотой и строением аэратора, соответствующими промышленным; влияния переменной скорости жидкой фазы на образование и сохранение флотационных комплексов; особой роли тонкодисперсных пузырьков в процессе пульсационной флотации; особенностей элементарного акта флотации - не был достаточно изучен и теоретически обоснован. Не вполне ясны были причины высокой селективности процесса и удельной производительности аппаратов пульсационной флотации при разделении тонкодисперсных продуктов.

Проведенный анализ научных публикаций и технических материалов показал что, разработка теоретических положений, объясняющих механизм процесса и причины высокой эффективности пневмопульсационной флотации, создание на этой основе высокопроизводительных промышленных колонных аппаратов, а также разработка и внедрение процесса пульсационной флотации

минералов являются актуальными в развитии нового эффективного направления флотации тонкодисперсных компонентов.

2. Развитие теории процессов образования и разрушения комплекса частица-пузырёк при переменной скорости флотационных фаз

С целью выявления особенностей механизма элементарного акта флотации в пульсирующей среде исследовали минерализацию пузырьков воздуха в динамических условиях, характерных для реальной флотации.

Экспериментальное исследование количественных характеристик этого процесса (времени индукции и силы отрыва частицы от пузырька) до настоящего времени проводили с помощью контактных приборов в модельных условиях, не отвечающих динамическим условиям реальной флотации. Известные контактные приборы для изучения кинетики образования комплекса частица-пузырёк имеют, к сожалению, ряд существенных недостатков: невозможность определения скорости сближения и силы прижима пузырька к частицам, а также скорости и силы отрыва; образование впадины в слое частиц под влиянием скорости пузырька; погрешность из-за действия сил когезии, а также адгезионных сил между минеральными частицами и материалом кюветы.

В связи с этим нами разработано контактное устройство (рис.1) с чувствительным элементом в виде стеклянной конической нити (диаметром 15-50 мкм) и методика для измерения времени индукции (т) и силы отрыва (/) частицы от пузырька в статических и динамических условиях, которые дают возможность работать с отдельными частицами размером (ар) 0,01-0,10 мм и пузырьками диаметром (с1с) >0,02 мм. Сила отрыва определяется по величине отклонения (И) чувствительного элемента до момента отрыва. Регистрация эффекта взаимодействия частицы с пузырьком непосредственно в измеряемой жидкой среде позволяет повысить чувствительность измерения до 0,1 нН и определять силы отрыва в интервале 0,005-5,0 мкН, характерном для флотации, с достаточной точностью. Например, при измерении силы отрыва частицы молибденита в интервале 0,3-4,0 мкН величина случайной ошибки измерений при доверительной вероятности 95 % составила 10-2%. Усовершенствованный автором вариант разработанного устройства (рис. 16) с чувствительным элементом в виде витой (диаметром 2-3 мм) конической стеклянной микропружины (толщина нити 5-7 мкм) позволяет одновременно определять т и/в динамическом режиме при заданных значениях скорости их столкновения (Vе) и отрывания (и0), силы прижима друг к другу (/пр) и времени контакта. Достоверность полученных по новой методике данных подтверждается тем, что полученные при различных условиях значения г и/ согласуются с соответствующими результатами измерения дзета-потенциала (£") и флотации в течение заданного времени (Рис.2) при определённом времени «жизни» пузырька (1Ь) и частицы

«О»Оух

ПРУ им

у//;;;;/;//;;/;;/

Рис. 1. Схема установки для измерения силы отрыва частицы от пузырька в статических (а) и динамических (б) условиях и времени индукции 1 — кювета, 2 - жидкость, 3 - исполнительный механизм (ИМ), 4 - шток ИМ (отрыватель), 5 - частица, 6 - пузырек, 7 - чувствительный элемент измерителя силы отрыва (микропружина), 8 - микрокапилляр и 9 - микроэлектрод для получения микропузырьков, 10 - электрод вспомогательный, 11 - микроскоп. ПРУ - программно-регистрирующее устройство.

При исследовании взаимодействия частицы с пузырьком с помощью новых контактных приборов'.

- впервые установлено, что т, измеренное при заданных vc и /пр, является переменной величиной, которая равна времени, необходимому для образования комплекса частица-пузырёк с определённой прочностью связи,

зависящей от физико-химических взаимодействия частицы с пузырьком;

и гидродинамических условий

т, с 2

Рис. 2. Влияние концентрации ЦТМАБ на силу отрыва кварцевой подложки от пузырька воздуха в статических (1,2) и динамических (5) условиях, извлечение (3), дзета-потенциал (4) кварца и время индукции (6).

£4= 0,6 мм; *ь = 1 мин; ар = 55 мкм; мин: 1,3,5,6-5; 2,4-60; Ю мин; рН = 9; СЫа2804], моль/л: 1, 2, 3 - 2x10'3; 4, 5,6- 10'3.

- установлено, что с уменьшением ар и с1е независимо от природы газа величина т снижается;

- впервые показано, что в оптимальных физико-химических условиях минерализации при увеличении /пр частицы к пузырьку (реальных

флотационных размеров) и (или) Vе в интервале скоростей неупругого столкновения (до 10-12 см/с) т снижается (рис.За ), а прочность комплекса частица-пузырёк в динамических условиях (/д) при заданном времени контакта возрастает (рис.Зб). Периодическое снижение скорости отрывания частицы, способствующее формированию периметра смачивания, также приводит к повышению прочности контакта в динамических условиях.

1.0-1 Тс

0.8

0.6-

0.4

0.2-

0.0

а)

2.0 1 1.6-

1.2

0.8-

0.4-

0.0

б)

20 и'.оЛ

Рис.3. Влияние скорости соударения кварцевой подложки с пузырьком воздуха на время их индукции (а) и динамическую силу отрыва (б) при различной концентрации ЦТМАБ а = 50 мкм. с/е(мм): 1,3-5- 0,60; 2 - 0,32. ар = 50 мкм; </«(мм): 1-4, 6 - 0,60; 5 - 0,32. ^ (мкН): 1-1,0; 2-0,7; 3-1,5; 4-0,4; 5-1,6. т (с): 1, 4-6 - 0,55; 2, 3 - 0,10. ЦТМАБ (мг/л): 1, 2 - 15; 3 - 5; 4 - 30; ЦТМАБ (мг/л): 1, 2 - 5; 3 - 0,1; 4, 5 - 15; 5- 1. рН = 10. 6-30.рН=10.

Исследовали в модельных условиях влияние переменной скорости движения образованного комплекса на вероятность его сохранения при всплывании. С этой целью создана экспериментальная установка, позволяющая фиксировать на видеоплёнку положение частиц на подвешенном пузырьке, находящемся в стационарном или вертикально пульсирующем нисходящем потоке жидкости (рис.4).

Установлено, что при действии стационарного потока со скоростью 40-45 см/с отдельные частицы и их агрегаты довольно прочно удерживаются в турбулентной кормовой зоне пузырька, которая составляет около 25% от площади пузырька. При совместном закреплении частиц различной формы и крупности (кварц, галенит, молибденит, уголь, халькопирит) на пузырьке более крупные частицы однородных минералов вытесняют с поверхности мелкие частицы. Если крупных частиц мало и они удлинённые, их вытесняют с поверхности частицы средних размеров. Мелкие частицы минералов различной гидрофобности не смешиваются между собой на поверхности пузырька. При наложении импульсных воздействий жидкости на указанную систему отрыв слабо закрепившихся частиц происходит при несколько меньшей скорости, чем в стационарном потоке.

Рис. 4. Принципиальная схема установки для изучения поведения частицы на пузырьке в потоке жидкости 1- емкость для рабочего раствора; 2, 16

- кран регулировки; 3 -подготовительная камера, 4, 8 -позиционер; 5 - держатель пузырька; 6

- микроинъектор для получения пузырька 7 - кювета для частиц; 9, 12 -осветительный прибор; 10 - микроскоп; 11 - рабочая камера; 13 - микроскоп с телекамерой; 14 - исследуемый комплекс; 15 - отверстие для улавливания частиц; 17 - ротаметр; 18 -ЭП распределитель; 19 - генератор

_ колебаний; 20 - магистраль подачи

д., управляющего воздуха; 21 - манометр; 24 22 - кран подачи воздуха; 23 - монитор; 24 - видеомагнитофон.

При этом выявлена закономерность, которая заключается в том, что при импульсном воздействии воздуха на поверхность жидкости в линии управления Н( частицы на пузырьке отклоняются от положения нижнего равновесия на определенный угол (рис.5), который возрастает с увеличением скорости воздействия и размера частиц, а также с уменьшением скорости нисходящего потока жидкости и массы минеральных частиц. Кроме того, угол отклонения возрастает для шарообразных частиц и с повышением плотности среды (насыщенный раствор хлоридов калия и натрия). Изменение АЧР колебаний неоднозначно сказывается на отклонении частиц. Такое поведение частиц на пузырьке приводит к их перераспределению и вытеснению с поверхности пузырька слабо закрепившихся частиц.

Рис 5 Распределение частиц минералов па пузырьке до (а) и во время (б) пульсирующего воздействия жидкое1и

¿4= 1 мм

Видеосъемка свободно взвешенного комплекса частица-пузырёк в нисходящем потоке в конической кювете подтвердила наличие эффекта перемещения частицы по поверхности пузырька при наложении импульсного воздействия.

Таким образом, в результате исследований влияния переменной скорости всплывания пузырька на образование и сохранение комплекса частица-пузырёк показана эффективность действия при определённых условиях повышенной скорости пузырька на его минерализацию, а также положительное влияние импульсных изменений скорости при всплывании комплекса частица-пузырёк на селективность минерализации.

3. Исследование процессов движения, взаимодействия фаз и образования пузырьков воздуха при пульсационной флотации

Для более полного раскрытия механизма флотации в вертикально колеблющейся среде определена реальная скорость всплывания пузырьков различного размера, рассмотрено их взаимодействие с частицей при всплывании в условиях пульсационной флотации, проведены исследования процесса диспергирования воздуха в колонном аппарате и на этой основе выявлены основные особенности процесса пульсационной флотации, установлены факторы, влияющие на её эффективность, а также определены способы целенаправленного управления полнотой, селективностью и скоростью разделения минеральных компонентов при флотации.

Исследования движения пузырьков проведены в пульсационной колонне сечением 40x80 мм высотой 2,5 (3,0) м с применением стационарной (установленной в нижней части колонны для контроля образования пузырька) и подвижной (для слежения за траекторией пузырька) видеокамер. Относительная ошибка при определении размера пузырька в интервале 0,8-3,0 мм составляла 2,5-5,5 %, а при его перемещении - 1,0-2,5 % при доверительной вероятности 0,95 %.

Впервые на основе экспериментальных данных о перемещении пузырьков воздуха в колеблющейся среде определено влияние АЧР в интервале 0,3-1,0 Гц (при использовании мембранного пульсатора) на изменение абсолютных и относительных скоростей и ускорений пузырьков воздуха различного размера в воде и насыщенном растворе хлоридов калия и натрия, в том числе с добавками вспенивателя Т-80.

Выявлено явление неоднозначного фазового сдвига (до 30°) амплитуды скорости пузырька и жидкости, что приводит к усилению хаотичности изменения скорости пузырьков и повышению вероятности их столкновения и коалесценции.

О характере изменения параметров движения пузырька в течение цикла можно судить по кривым скорости и ускорения пузырька в течение цикла колебаний, представленным на рис.6.

В результате проведённых исследований установлено, что изменение скорости и ускорения пузырька зависят от его диаметра, свойств жидкой фазы (плотности и вязкости) и параметров её колебаний. Показано, что изменение

— 40

,---- 1

5 ""

/Тл^» / /' *** " 4 *

»11 ■11 2

3 V' 1 л, \

0,0

а5

1.0

1,5

го

Воемя с

Рис.6. Изменение динамических параметров пузырьков воздуха в течение цикла колебаний

Условия диет, вода +ПАВ 35мг/л, частота - 0,5 Гц, амплитуда -15 см, 1, 2, 3 - абсолютная, относительная скорости и ускорение пузырька диаметром 0,8 мм,

4, - относительная скорость пузырька диаметром 1,3 мм' 5 - скорость среды

абсолютной скорости пузырька при движении жидкости вверх обусловлено действием ускорения среды, о чём свидетельствует практически одинаковое изменение скорости пузырька при разных АЧР, но при одинаковом ускорении, а величина амплитуды абсолютной скорости пузырька зависит от скорости колебаний среды. Определяющее влияние скорости колебаний среды на величину амплитуды относительной скорости пузырька подтверждается данными об изменении его скорости при разных АЧР и одинаковой скорости среды (рис.7).

35-

8 25

Е о

/ • У Г1 • \ 0°

Л г ? V ¥ ъ »и"' Ч

100

150

200

Рис.7. Изменение относительной скорости пузырька воздуха в течение цикла колебаний при одинаковой скорой и колебаний среды и различных АЧР Среда - насыщенный раствор солей КС1+ЫаС1,

АЧР, Гц_см- 1 - 0,75 8; 2 - 0,5_12. V среды ~ 36 см/с. ¿/с =1,7 мм.

250 300 350 Фаза цикла, град

Наибольшее изменение относительной скорости {до +(53-58) см/с} характерно для пузырьков средних размеров (1,2-1,6 мм) в воде при больших амплитудах пульсаций жидкости (до 15-20 см) и частотах в диапазоне 0,33-0,75 Гц. В присутствии ПАВ амплитуда скорости снижается до 25-40 см/с. При этом путь пуЗырька при движении жидкости вверх возрастает (в отдельных случаях до 50%).

Величиной относительной скорости пузырька можно управлять, меняя амплитуду и частоту колебаний среды. Например, при увеличении амплитуды колебаний среды скорость всех исследованных пузырьков существенно возрастает, и часть пузырьков может приобретать в течение цикла колебаний отрицательную скорость. При этом в воде влияние амплитуды проявляется сильнее, чем в вязком солевом растворе. С увеличением частоты колебания

жидкости (> 0,75 Гц) амплитуда скорости крупных пузырьков уменьшается, и величина скорости выходит из области отрицательных значений.

Рассматривая относительную скорость пузырьков в течение цикла колебаний, можно выделить ту часть цикла, которая эффективна (происходит неупругое столкновение) для взаимодействия пузырька с минеральной частицей в условиях пульсационной флотации. Эффективная часть цикла для всех исследованных АЧР увеличивается при переходе от дистиллированной воды к раствору с ПАВ и далее к насыщенному солевому раствору, а также -при изменении скважности колебаний в сторону увеличения времени движения жидкости вниз (такт выпуска воздуха). Движение жидкости вниз вызывает снижение скорости крупных пузырьков и переход её в область скоростей эффективного соударения. При этом пузырьки большего диапазона крупности более длительное время в течение такта колебаний будут находиться в области скоростей оптимального соударения (рис.8). Такой характер движения пузырьков позволяет, изменяя скважность колебаний, регулировать длительность такта, в течение которого пузырьки эффективно взаимодействуют с частицами.

5«

\ к

.2-

зА V-"

24 N

¿К Bnm-wtmrт-

2 2,5

Диаметр пузырька, мм

Рис.8. Влияние амплитудно-частотного режима колебаний среды на продолжительность времени, благоприятного для взаимодействия пузырьков воздуха различного диаметра с частицей в течение полуцикла. Среда: Н20 диет. АЧР, Гц см:

1 - 0,5_20; 2 - 1_15; 3 - 0,75_15;

"+" - движение жидкости вверх; "-" - движение жидкости вниз.

Движение жидкости в камере флотации вверх повышает скорость пузырьков, что обеспечивает при определённой динамике селективность процесса флотации, а движение жидкости вниз снижает относительную скорость пузырьков размером более 0,8-1,0 мм, приближая её к скорости эффективного взаимодействия, и способствует повышению извлечения.

Впервые получены экспериментальные зависимости средней скорости всплывания пузырька в пульсирующей жидкости. Установлена повышенная (до 25%), по сравнению со скоростью свободного всплывания, средняя скорость пузырьков размером 1,2-1,6 мм. При этом диапазон размеров пузырьков, всплывающих с повышенной скоростью, расширяется с увеличением частоты в интервале 0,33-0,75 Гц и снижением амплитуды колебаний жидкости и в отдельных случаях составляет 0,8-2,0 мм.

Другим существенным фактором, определяющим динамические параметры пузырьков при колебаниях среды, является её ускорение, которое

обуславливает изменение абсолютной скорости пузырька при движении жидкости вверх. При этом амплитуда абсолютного ускорения пузырьков пропорциональна частоте колебаний среды. Относительное ускорение в большей степени зависит не от частоты, а от амплитуды колебаний и связанной с ней скорости среды. В дистиллированной воде ускорения пузырьков достигают больших значений, чем в вязком насыщенном растворе солей. Максимальные значения ускорения до 550-600(800) см/с2 отмечены при режимах колебаний с частотой 1 Гц и амплитудой - 11-12 см для пузырьков размером от 1,1 до 1,9 мм. При этом величины ускорения пузырьков различного размера отличаются незначительно. Количество и величина экстремумов ускорения пузырька, влияющие на селективность процесса при флотации, зависят не только от режимов пульсации, но также от изменения геометрических параметров аэратора и сопротивления выхлопного тракта.

Ускорение среды существенным образом воздействует и на динамические параметры пенного слоя, вызывая дополнительно его растяжение и сжатие, что повышает селективность процесса разделения.

Поскольку от скорости и ускорения пузырька зависит вероятность образования и сохранения флотационного комплекса, целесообразно было использовать полученные значения динамических параметров пузырька для расчёта силы его столкновения с частицей, скорость которой, как установлено, близка к скорости среды и может быть приравнена к ней.

Составлено нелинейное дифференциальное уравнение движения пузырька в колеблющейся жидкости, учитывающее силы динамического сопротивления жидкости, а также влияние присоединённой массы пузырька:

dub I A^nW2d2eA 1 , , ^л ,3dW

для воды -т. =—ndvА ±--1- — ml ААсо' cos cot ± — cl А---

dt 6 б eS 3,2 6 е 12 е dt

и насыщенного раствора хлоридов калия и натрия

/т м / ._

—ь-ть = -nd\gL ± (9,42 pWdt + 1,73W'-S d'e5-J/лА + 0,125W2d;A) + dt 6

1 JÍ к Л 2 , я ,3 A dW

Н—ли AAü) coscot±—d А—— , 6 12 dt

где: Vb, mb, de - скорость, приведённая масса и диаметр пузырька; g -ускорение силы тяжести; Д- плотность среды; ц - динамическая вязкость среды; W - относительная скорость фаз, равная разнице скорости пузырька и

среды (U = Acosmcot); = А со2 cos cot - ускорение, где А - амплитуда

колебаний, со - угловая частота, t - время цикла; dW/dt = d(vb-U)/dt -относительное ускорение.

Первый член правой части уравнения представляет собой силу Архимеда; второй - силу сопротивления жидкости движению в ней тела; третий -

вынуждающую силу, вызванную колебаниями среды; четвёртый - силу сопротивления, обусловленную присоединённой массой пузырька.

Решение уравнения с определением действующих на пузырёк сил, при использовании экспериментально полученных значений параметров движения пузырьков воздуха в колеблющейся среде и учёте присоединённой массы пузырька, позволило впервые количественно определить действующую на пузырёк со стороны жидкости результирующую силу при различных условиях пульсирующих воздействий (рис.9).

Рис.9. Изменение динамических параметров воздушного пузырька диаметром 1 мм в пульсирующей среде

эо

-10

-20

-30

-40

4 1

1 —1—СипаЛромеда

2 -Дкмсир

3 - - - Вмдедов

Сипа от

присозд.маосы

'Реэугътфукиря

6 ■

0.2 04 06 0.8

1.2 1.4 1.6

"шноотгънэя

1.8 2 время, с

Вычисленная сила столкновения пузырька с частицами флотационной крупности достигает, например, в воде для пузырька диаметром 0,8 мм и частицы размером 40 мкм - 96 нН, что по порядку величины соответствует необходимым для образования комплекса значениям силы прижима частицы к пузырьку, которые установлены при измерении на реальных объектах.

В результате анализа действия сил на пузырьки размером 0,8-3,0 мм при различных условиях пульсирующих воздействий были определены их направления при соответствующих движениях жидкости. На этом основании построена физическая картина действия сил при движении пузырька воздуха в течение цикла колебаний, которая отражает шесть возможных ситуаций в направлении действия сил.

Установлено, что действие результирующей силы во многом зависит от направления обтекания пузырька жидкостью, т. е. от гидродинамических условий вблизи пузырька, которые связаны с режимом колебаний в камере флотации. Поскольку этот режим воздействия обуславливает также характер колебаний жидкости в аэраторе, вопрос управления гидродинамическими условиями взаимодействия фаз при пульсационной флотации является определяющим.

Проведены исследования влияния технологических параметров процесса и конструктивных особенностей пулъсационного аэратора на дисперсность и

количество пузырьков воздуха в камере флотационного аппарата в условиях гидростатического давления, характерного для промышленных машин. При этом использовали пульсационную колонну прямоугольного сечения 40x80 мм с двумя наружными боковыми аэраторами размером 40x15x1500 мм, при гидростатическом напоре 2,3 и 3,4 м, а также два типа диспергаторов (с отверстиями 8 и 12 мм), каждый из которых располагали в аэраторе с получением повышенного и пониженного сопротивления в его нижней зоне. Размеры пузырьков фиксировали в средней зоне камеры флотации, где твёрдая фаза поступающего питания впервые вступает с ними во взаимодействие.

Был выявлен эффект ускоренной коалесценции пузырьков в нижней зоне камеры флотации в момент импульсного воздействия воздуха в аэраторе. Экспериментально установлено, что определяющим для коалесценции является время пребывания в растворе ПАВ лишь одного из пузырьков. Данное время в указанных выше условиях пульсационной флотации составляет 2-3 с и не ограничивает коалесценцию в нижней зоне камеры.

Как показали наблюдения и видеосъёмка, газожидкостный поток входит в аэратор (в момент выпуска из него воздуха) и при ударе о стенки перфорированных диспергаторов образует между ними большое количество воздушных полостей и зон с повышенной турбулентностью. Основное диспергирование воздуха происходит в следующий полупериод при выдавливании из аэратора перемешанного с жидкостью и частично растворённого воздуха. Диспергирование осуществляется вследствие турбулентных пульсаций жидкости и газа, возникающих на границе между воздушными и водяными вихрями. Оно усиливается при истечении газожидкостного потока из отверстий диспергаторов с образованием вихревого кольца. При прохождении отверстий решёток аэратора скорость газожидкостного потока достигает нескольких метров в секунду, и в этих условиях, как показали исследования, в аэраторе образуется большое количество кавитационных пузырьков.

Определено, что в присутствии ПАВ (7-10 мг/л) можно получить значительное количество тонкодисперсных пузырьков (до 20-30% класса -0,1 мм и до 80-85% класса - 0,5 мм) при условии низкой частоты колебаний (0,3-0,5 Гц) и повышенного давления пульсирующего рабочего воздуха (4070 кПа), или при большей высоте гидростатического напора (3,4 м). Общий характер кривых дисперсности пузырьков, получаемых в камере флотации, в зависимости от частоты колебаний жидкости представлен на рис.10.

Была определена оптимальная средняя скорость движения жидкой фазы в аэраторе, которая обеспечивает получение максимального количества мелких пузырьков в камере флотации при гидростатическом напоре 3,4 м и высоте аэратора 1,2-1,5 м. При этом диспергаторы должны обеспечивать повышенное сопротивление на входе в аэратор и иметь, по возможности, отверстия меньшего диаметра при площади их сечения, составляющей 35-37% от площади аэратора.

Установлено, что основными факторами, определяющими крупность и количество пузырьков воздуха в камере флотации, получаемых при низкочастотных (0,3-1,0 Гц) колебаниях жидкости, являются скорость и ускорение колебаний среды, зависящие от частоты, амплитуды пульсирующих воздействий, давления рабочего воздуха, высоты камеры флотации, конструктивных параметров аэратора и сопротивления выхлопа воздуха, а также - концентрация ПАВ.

100

I-

/ 4

\ X: Ч • Ип

2 /"ТТ *"*•*... 3 ч /

0 00

Рис. 10. Распределение пузырьков по крупности в

пневмопульсационном аппарате при различной частоте пульсаций. Н20 - диет., [Т—80] - 7 мг/л. Нг/С - 3,4 м.

Частота, Гц: 7-0,33; 2-0,40, 30,50, 4-0,67.

Расположение диспергаторов соответствует повышенному сопротивлению Диаметр отверстий 8 мм.

1.0 2 0 3 0

Диаметр пузырька,мм

4.0

Повышение частоты колебаний при малой и большой высоте гидростатического напора приводит к снижению количества тонкодисперсных пузырьков и увеличению содержания средних и крупных классов крупности, что обусловлено усилением коалесценции тонкодисперсных пузырьков. При этом дисперсность пузырьков можно повысить путём небольшого снижения давления. При повышении давления, а также частоты колебаний, повышается аэрация, что указывает на возможность оперативного воздействия на процесс.

Выявленные закономерности образования и движения пузырьков воздуха в пульсационном колонном аппарате при гидростатическом напоре, соответствующем промышленному, в сочетании с полученными результатами исследования процессов образования и сохранения комплекса частица-пузырёк в знакопеременном потоке жидкости позволили установить основные причины более высокой эффективности процесса ПКФ в вертикально колеблющейся среде, по сравнению с флотацией в стационарной среде:

- повышение вероятности столкновения частицы с пузырьком за счёт периодического снижения величины критических размеров флотируемых частиц (примерно, в 1,4 раза), связанного с повышением относительной скорости движения пузырька, а также из-за увеличения длины пути пузырька при всплывании и повышения сечения столкновения большого количества тонкодисперсных пузырьков с частицами;

- повышение вероятности закрепления частицы на пузырьке за счёт периодического увеличения скорости и силы прижима при их соударении, обеспечивающего снижение времени индукции при образовании комплекса частица-пузырёк;

- повышение вероятности сохранения комплекса частица-пузырёк при всплывании в условиях неравновесного периметра контакта за счёт периодического увеличения прочности контакта, обусловленного увеличением скорости соударения и силы прижима при образовании комплекса, а также формированием периметра смачивания при снижении скорости всплывания комплекса;

- повышение селективности разделения минералов вследствие отрыва слабо закрепившихся частиц при их периодическом перераспределении по поверхности пузырька, а также при коалесценции комплексов частица-пузырёк. Кроме того, селективность возрастает в результате отрыва и инерционного падения частиц в пене при импульсном колебании пенного слоя;

- высокая скорость процесса пульсационной флотации, по сравнению с колонной флотацией в стационарной среде с использованием подобных тонкодисперсных пузырьков, обусловленная сочетанием ярко выраженной коалесценции и повышенной скорости всплывания пузырьков средней крупности (1-2 мм).

Анализ особенностей флотации в колеблющейся среде позволяет сделать вывод, что изменение скорости пульсирующего воздействия существенным образом влияет на повышение извлечения, а ускорение среды приводит не только к высокой селективности процесса, но и к повышению удельной производительности пульсационных аппаратов.

Изучение условий диспергирования воздуха и выявление необходимой средней скорости движения жидкости в аэраторе позволило установить оптимальные конструктивные параметры аэратора, поэтому дальнейшие исследования были направлены на разработку конструкции и создание методики проектирования промышленного пневмопульсационного аппарата.

4. Создание высокопроизводительного промышленного колонного аппарата для пневмопульсационной флотации

При разработке оптимальной конструкции и создании методики проектирования промышленного пневмопульсационного аппарата, применимого для флотации различного минерального сырья, учитывалась возможность оперативного управления гидродинамическими условиями взаимодействия флотационных фаз за счёт изменения АЧР колебаний, давления и сопротивления выхлопа воздуха.

На основании результатов лабораторных и промышленных исследований флотации минерального сырья различного гранулометрического и химического состава были определены основные исходные технические

решения конструктивных элементов для создания пульсационной флотомашины, а также технологические режимы процесса:

- щшиндроконическая форма камеры, обусловленная необходимостью соблюдения заданной скорости потока пульпы в свободном сечении камеры, высотой не более 4,0-4,5 м и диаметром до 3,0-3,5 м;

- аэратор погружного типа в виде цилиндрической камеры с двойными стенками, пространство между которыми заполнено диспергаторами заданного количества, с определённым взаимным расположением, числом и диаметром отверстий в них;

- АЧР эксплуатации промышленных аппаратов находится в диапазоне 0,3-0,8 Гц при амплитуде колебаний 4-10 см, причём с увеличением вместимости камеры флотации необходимая частота пульсаций уменьшается.

При использовании пульсационных флотоаппаратов большого диаметра не требуется разделение зоны минерализации вертикальными перегородками, которые, при положительном влиянии на гидродинамические условия в камере, снижают практическое время пребывания частиц в аппарате, препятствуя их горизонтальному перемещению вихревыми потокам большого масштаба. В пульсирующей среде упорядочение гидродинамической структуры, как показывает расчёт предложенного автором критерия гидродинамического подобия Кр, аналогичного диффузионному критерию Пекле, обеспечивается образованием мелкомасштабного вихревого движения жидкости, вследствие вертикального перемещения пульпы под воздействием пульсаций. Величина Кр выражается в виде Кр = k„H/D, где: к„ >1 -коэффициент увеличения средней скорости пульсирующего движения пульпы вверх-вниз Va,, по сравнению со стационарной скоростью нисходящего потока vw (ку = vjvu). При этом vcn = 4AIT, где А - амплитуда, Т - период колебаний пульпы. Отсутствие перегородок в аппарате при переходе от диаметра 0,8 м {Кр = 5,69 для движения стационарной среды) к диаметру 3,0 м (Кр - 6,72 для пульсирующей среды) не снижает эффективности разделения. Указанное заключение подтверждается данными по флотации в различных аппаратах при получении близких результатов по качеству пенных и камерных продуктов.

На основе сочетания экспериментального гидродинамического и математического подходов разработана методика проектирования промышленных флотационных пневмопульсационных машин. Она учитывает характеристику сырья, операцию флотации, заданную производительность и включает расчёт:

- оптимальных размеров высоты камеры флотации и её диаметра;

- внешних параметров аэратора при соблюдении принципа равномерности аэрирования по всему сечению камеры флотации, который учитывается при проектировании аэратора в соответствии с алгоритмом, по которому, при известном диаметре камеры (£>3) и заданном отношении свободных площадей сечения камер флотации и аэратора

т = —^---- определяются диаметры внешнего (О/) и внутреннего (02)

Б2 -Б,

цилиндров аэратора: £>, = (Ог3 / 02)-02 ; Э2 =

- пропускной способности мембранных пульсаторов различного размера, с учётом необходимой скорости движения пульпы в аэраторе, а также величины давления на входе и выходе пульсатора.

Разработана система автоматизированного управления процессом пульсационной флотации (совместно с ОАО «Союзцветметавтоматика), обеспечивающая стабилизацию давления рабочего воздуха в ресивере, уровня и плотности аэрированной пульпы в камере флотации. Особенностью измерения параметров управления является учёт отрицательного влияния ударных воздействий пульсирующей пульпы на основе оригинальной системы стробирования сигнала с датчиков, позволяющей выбирать момент, при котором отсутствует ударное воздействие, осуществлять «схватывание» сигнала и последующую стабилизацию параметров процесса флотации.

Для определения оптимальных параметров флотационной пневмопульсационной машины (ФПП) были проанализированы результаты работы ранее испытанных лабораторных и полупромышленных аппаратов и проведены исследования влияния основных конструктивных параметров вновь созданных промышленных колонных аппаратов на показатели флотации сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения на ОФ ОАО «Уралкалий». Использовали машины различной вместимости {ФПП-3,2 (ФП-3,2П); ФПП-7,7; ФПП-14м; ФПП-21} с цилиндрическим аэратором погружного типа.

В результате проведённого анализа и с использованием разработанной методики проектирования была создана оптимальная конструкция противоточной колонной машины типа ФПП с автоматизированным управлением процессом (рис.11). Колебания пульпы и аэрирование в процессе флотации обеспечиваются системой периодической подачи рабочего воздуха из ресивера в аэратор и из аэратора в атмосферу с помощью мембранного пульсатора. При этом в мембранные камеры пульсатора на впуске и выпуске попеременно подают управляющий воздух с помощью пневмораспределителей, управляемых генератором вынужденных колебаний (ГВК).

Пропорции аэратора и камеры флотации в болыиеобъёмных промышленных аппаратах, рассчитанные по разработанной методике, обеспечивают равномерность аэрации и эффективность флотации, что подтверждено результатами испытаний в промышленных условиях.

Основными преимуществами пульсационной машины являются простота конструкции, отсутствие движущихся частей, длительный срок службы аэратора, сопоставимый со сроком эксплуатации аппарата, низкий расход

Р] {1 + т) 1 + 2т

электроэнергии (~ 0,3-0,4 кВт/м3 пульпы), обеспечение высокой степени аэрации {до 1,3 м3/(м2-мин)}, тонкого диспергирования воздуха (до 20-30% класса -0,1 мм и до 80-85% класса -0,5 мм), а также возможность оперативного управления процессом.

5. Разработка и реализация высокоэффективного промышленного процесса пульсационной флотации

Промышленные испытания пульсационной флотации минералов сильвина и глинисто-карбонатных шламов сильвинитовых руд в колонных большеобъёмных аппаратах, а также результаты флотации в лабораторных условиях кварца, магнезита и угля показали, что пульсационная флотация сырья различного химического и гранулометрического состава проходит эффективно в одних и тех же аппаратах при оперативном управлении гидроаэродинамическими условиями минерализации пузырьков с помощью изменения АЧР колебаний пульпы. Кроме того, лабораторные исследования показали, что с целью повышения эффективности действия флотационных реагентов их целесообразно подавать, во многих случаях, в пульсационный аэратор, например, собиратель - при флотации кварца, или пенообразователь -при флотации угля.

Установлено, что основным условием эффективной пульсационной флотации как тонкодисперсных, так и крупнозернистых минералов является подбор оптимальных АЧР воздействий на процесс (частота, скважность, амплитуда колебаний), обеспечивающих необходимые гидроаэродинамические условия разделения. С увеличением высоты (до 3,5 м) и диаметра (от 0,2 до 3,0 м) флотационного пневмопульсационного аппарата требуется снижение величины оптимальной частоты (с 1,5 Гц до 0,3-0,6 Гц) и изменение скважности колебаний пульпы в сторону повышения времени впуска. При флотации тонкодисперсных флокулированных шламистых минералов используется пульсирующее воздействие более низкой частоты по сравнению с флотацией крупнозернистых минералов в одном и том же аппарате. Технологические режимы процесса флотации при эксплуатации большеобъёмных промышленных аппаратов включают интервал оптимальных частот 0,3-0,6 Гц при амплитуде колебаний 5-8 см.

В лабораторных условиях на пилотной установке вместимостью 0,01 м3 разработан процесс пневмопульсационной колонной флотации магнезитовой руды Саткинского месторождения при частоте колебаний 0,4 Гц, включающий основную магнезитовую и одну перечистную флотацию (вместо трёх перечистных операций в механической машине) материала крупностью 70% класса -74 мкм, обесшламленного по классу 20 мкм. Предложенный процесс принят к внедрению на строящейся флотационной опытной обогатительной фабрике ОАО «Комбинат Магнезит» в операции перечистной флотации магнезитового концентрата. С этой целью разработана и передана Заказчику

рабочая документация для изготовления колонной флотомашины ФПП-4 (вместимость 4 м3,) производительностью до 110 м3/ч.

Рис.11. Схема флотационной пневмопульсационной машины 1 - камера; 2 - аэратор; 3 - пульсатор мембранный; 4 - электропневмораспределитель; 5 - клапан быстрого выброса; 6 - ресивер управляющего воздуха; 7 - клапан редукционный; 8 - фильтр; 9 - трубопровод пульсатор-аэратор; 10 - питающий патрубок; И - успокоительные решетки; 12 - линия рабочего воздуха с исполнительным механизмом; 13 - ресивер рабочего воздуха; 14 - пенный желоб; 15 -эрлифт для разгрузки камерного продукта; 16 - ввод питания. 17 - клапан подачи воздуха с мембранным исполнительным механизмом (МИМ).

Также, в лабораторных условиях показана эффективность применения пульсационной флотации, по сравнению с механической, для обогащения каменных углей (марки «Д» из шахты «Инская», марки «ССш» из шахты «Тырганская» и марки «Т» разреза «Листвянка»). Выявлено, что флотируемость исследованных углей улучшается с уменьшением степени их метаморфизма. Наиболее легкообогатимым является уголь марки «Д», из которого получается концентрат с зольностью менее 5%, пригодный для сжигания в виде водоугольной суспензии.

Осуществлено испытание и внедрение процесса пневмопульсационной флотации при обогащении сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения ОФ ОАО «Уралкалий». Использованы три болыпеобъёмные пульсационные флотомашины типа ФПП вместимостью 7,7; 14 и 21 м3.

Разработаны эффективные технологические режимы: флотация глинисто-карбонатных шламов при опытно-промышленной эксплуатации ФПП-21 осуществляется при частоте 0,33-0,40 Гц; флотация чернового сильвинового концентрата (промышленная эксплуатация ФПП-14м при автоматизированном управлении) - при частоте 0,5 Гц. В обоих случаях прямой такт составляет 6570% периода колебаний, что позволяет снизить величину давления воздуха.

При пульсационной флотации шламов в различных операциях была показана высокая эффективность процесса (табл.1). Установлена более высокая селективность разделения минералов при контрольной флотации шламов в машине ФПП-7,7 (по сравнению с четырехкамерной механической флотомашиной ФКМ-6,3), а также - в перечистной операции в машине ФПП-21 (по сравнению с пневматической машиной МПСГ). Удельная производительность пульсационных флотомашин при флотации шламов {2324 м3/(м3 ч)}, в 3,0-3,5 раза превосходит аналогичный показатель базовых флотомашин.

Таблица 1

Усредненные технологические показатели флотации шламовых продуктов на фабрике БКПРУ-2 с применением машин различного типа

Показатели Тип применяемых флотомашин

Контрольная флотация шламов Перечистка шламов (к-т + слив г/ц)

ФКМ-6,3 ФПП - 7,7 МПСГ ФПП-21

Питание массовая доля, % н.о. 12,6 11,4 15,1 15,4

КС1 35,1 37,3 35,4 34,3

Ж:Т, по массе 7,8 8,7 29,8 27,9

Пенный продукт массовая доля, % н.о. 26,4 74,3 55,4 64,9

КС1 29,4 8,1 17,4 12,8

Ж:Т, по массе 6,7 4,5 3,8 3,6

Камерный продукт массовая доля, % н.о. 8,5 8,4 8,2 6,8

КС1 37,0 37,6 38,5 38,0

Ж:Т, по массе 8,1 7,7 34,3 32,2

Выход твердой фазы пенного продукта от операции, % 23,0 8,4 14,6 14,8

Извлечение твёрдого в пенный продукт от операции, % н.о. 48,2 29,3 53,6 62,4

КС1 16,6 1,0 7,2 5,5

Селективность £=1-(£кс|/£но) 0,70 0,97 0,87 0,91

Эффективность обогащения: Ено/£КС1 2,9 29,3 7,4 11,3

Опытно-промышленная эксплуатация пульсационной флотомашины ФПП-21 на БКПРУ-2 взамен колонной машины МПСГ вместимостью 60 м3 при одинаковой производительности 500 м3/ч (скорость потока в ФПП-21 ~ 2,8 см/с) в операции перечистной флотации шламов из сливов гидроциклона обеспечивает:

- повышение извлечения н.о. на 9% и получение за одну операцию вместо трёх пенного продукта, близкого по своим характеристикам к нормам предприятия для сброса шлама в отвал, без дополнительного сгущения;

- снижение потерь КС1 со шламами, примерно, на 1,7 % от операции;

- снижение на 25-30% расхода полиакриламида (ПАА), подаваемого в пульпу питания.

Разработан и принят на БКПРУ-3 в постоянную промышленную эксплуатацию взамен механической флотации в машинах ФКМ-6,3 процесс пульсационной колонной флотации чернового сильвинового концентрата в аппарате ФПП-14м с автоматизированным управлением (табл.2). Применение пульсационной флотомашины позволяет:

- использовать для получения концентрата необходимого качества (9596 % КС1) одну операцию перечистки вместо трёх при более высоком извлечении КС1 (примерно, на 1,5% от исходной руды);

Таблица 2

Усреднённые технологические показатели перечистки чернового сильвинового концентрата с применением флотомашин различного типа

Показатели Тип применяемых флотомашин

ФКМ-6,3 (3 стадии) ФПП-14м(1 стадия)

Глубина подачи питания, мм

1200 1400

Питание массовая доля KCl, % 80,2 79,8 80,7

Ж:Т, по массе 5,3 5,9 6,4

Камерный продукт массовая доля KCl, % 37,4 19,7 34,6

Ж:Т, по массе 12,3 21,4 25,9

Пенный продукт массовая доля KCl, % 95,6 95,4 96,0

Ж:Т, по массе 0,8 0,6 0,6

выход твёрдой фазы от операции, % 73,5 79,4 75,1

извлечение KCl в твёрдую фазу от операции, % 87,6 94,9 89,3

- получать пенный продукт с более высоким содержанием твёрдой фазы, (Ж:Т=0,6 по массе), что облегчает процессы его обезвоживания и сушки, а также снижает энергетические затраты.

- получать экономию электроэнергии не менее 30% за счёт высокой удельной производительности ФПП-14м {24-30 м3/(м3-ч)}, заменяющей 12 камер ФКМ-6,3. При этом расход электроэнергии составляет -0,35-0,45 кВт/м3.

Расчет экономической эффективности инвестиционного проекта использования пульсационной флотомашины ФПП-14м вместо трёх флотомашин ФКМ-6,3 с 12 камерами, выполненный в отделе производственной экономики ОАО «Уралкалий», показывает, что основной эффект заключается в увеличении объёмов производства за счёт повышения извлечения кондиционного концентрата из руды (на 1,5%) и при полном внедрении трёх ФПП-14м (на трёх секциях ОФ), чистая средняя прибыль от реализации проекта составит 30 075 тыс. руб. в год с момента его реализации при сроке окупаемости - 0,6 года.

Результаты использования пульсационных машин в промышленности показали, что устройство и принцип действия колонных пневмопульсационных аппаратов типа ФПП позволяют эффективно проводить флотацию минералов различного химического и гранулометрического состава в одних и тех же аппаратах, что достигается за счёт оперативного изменения дисперсности воздушных пузырьков и условий динамического взаимодействия флотационных фаз с помощью изменения АЧР колебаний.

заключение и выводы

В диссертационной работе автором решена важная научная проблема разработки основных научных положений теории пневмопульсационной флотации, создания на этой основе большеобъёмных высокопроизводительных колонных аппаратов и высокоэффективного промышленного процесса флотации тонкодисперсных минеральных компонентов в вертикально колеблющейся среде, а также осуществлено внедрение процесса в технологию обогащения калийных руд. Использование разработанного процесса пульсационной флотации обеспечивает одновременно повышение извлечения полезного компонента и качества получаемого продукта при высокой удельной производительности аппарата и снижении эксплуатационных затрат.

Основные итоги работы заключаются в следующем:

1. Раскрыт механизм процесса пульсационной флотации, в основе которого лежат обусловленные вертикальными колебаниями среды взаимосвязанные процессы образования пузырьков воздуха, их всплывания и взаимодействия между собой, минерализации, как по капиллярному, так и по коалесцентному механизму, с постоянно изменяющейся скоростью пузырьков, поведения комплекса частица-пузырёк при всплывании и в пене, а также выявлены основные факторы (скорость и ускорение жидкой фазы) и причины высокой эффективности данного процесса, позволяющие получить целостное представление об основных закономерностях пульсационной флотации:

-вертикальные колебания флотационной среды с частотой 0,3-1,0Гц приводят к знакопеременному перемещению пузырьков и вносят изменения во все стадии процесса и взаимодействия частицы с пузырьком - столкновения, закрепления, отрыва и сохранения частицы в пене. Кроме того, колебания давления в жидкости при пульсациях и высокая скорость смещения фаз на границе их раздела в аэраторе способствуют выделению из раствора большого количества тонкодисперсных пузырьков, в том числе на минеральных частицах;

- ускорение движущейся вверх среды обуславливает изменение абсолютной скорости пузырька, а скорость колебаний среды влияет на амплитуду его абсолютной и относительной скорости. Кроме того, в вертикально колеблющейся среде возрастает, по сравнению со скоростью свободного всплывания, средняя скорость пузырьков размером 1-2 мм;

- переменная скорость всплывания пузырька влияет на эффективность процесса минерализации. При неупругом столкновении с увеличением силы прижима частицы к пузырьку и (или) скорости их соударения время индукции снижается, а сила отрыва частицы от пузырька в динамических условиях возрастает, что приводит к увеличению вероятности образования и сохранения комплекса частица-пузырёк, а при упругом столкновении - зависимость обратная;

- импульсное воздействие жидкости на систему частица-пузырёк приводит к отклонению частицы на пузырьке от исходного положения на определённый угол, зависящий от характера воздействия, свойств частиц и жидкой фазы;

- вибрация пенного слоя способствует ускоренному удалению из него жидкости и гидрофильных частиц.

А. Высокому извлечению способствуют:

1) периодическое повышение вероятности столкновения частицы с пузырьком за счёт: снижения величины критических размеров флотируемых частиц вследствие повышения относительной скорости движения пузырька; увеличения длины пути пузырька при всплывании;

2) повышение вероятности образования комплекса частица-пузырёк за счёт: увеличения скорости и, соответственно, силы прижима при соударении; снижения времени индукции вследствие повышения скорости соударения; ярко выраженного коалесцентного механизма минерализации в присутствии большого количества тонкодисперсных пузырьков;

3) повышение вероятности сохранения агрегата при всплывании в условиях неравновесного периметра контакта за счёт периодического роста величины прижимающих сил при смене направления движения, а также снижения отрывающих воздействий.

Б. Высокой селективности флотации способствуют:

1) периодическое смещение из исходного положения частиц минералов по поверхности пузырька на определённый угол, их перераспределение и

последующий отрыв слабо закрепившихся частиц в результате импульсного воздействия колеблющейся жидкости;

2) вибрация пенного слоя, колеблющегося с большей амплитудой, чем пульпа в камере, приводящая к инерционному нисходящему движению в пене частиц пустой породы и отрыву слабо закрепившихся минералов;

3) усиленный пульсацией процесс коалесценции в камере флотации.

В. Повышенная удельная производительность пульсационных аппаратов по сравнению с другими видами колонных флотомашин связана с превалированием в условиях пульсации механизма коалесцентной минерализации, а также повышенной, по сравнению со скоростью свободного всплывания, средней скоростью пузырьков размером 1-2 мм.

2. На основе впервые экспериментально установленной скорости пузырьков различного размера и разработанной математической модели движения пузырька в вертикально колеблющейся среде рассчитана сила его столкновения с частицей и создана физическая модель взаимодействия пузырька с пульсирующей флотационной средой и частицей минерала, движущейся со скоростью среды, что расширяет представления о механизме флотационного взаимодействия и позволяет обоснованно влиять на процесс.

3. С целью исследования механизма взаимодействия частицы с пузырьком при пульсационной флотации разработаны оригинальное высокочувствительное устройство и методика одновременного измерения времени индукции и силы отрыва частицы от пузырька в динамических условиях при заданных значениях скоростей столкновения частицы с пузырьком и их отрывания, силы прижима их друг к другу и времени контакта, в результате чего впервые появилась возможность работать с отдельными частицами размером 0,01-0,10 мм и пузырьками флотационной крупности, а также повысить чувствительность измерения до 0,1 нН.

С помощью созданного контактного устройства впервые установлено, что время индукции, измеренное в динамических условиях, характерных для флотации, является переменной величиной, которая равна времени, необходимому для образования комплекса частица-пузырёк с определённой прочностью связи, зависящей от физико-химических и гидродинамических условий взаимодействия частицы с пузырьком.

Разработанное устройство может быть использовано для оценки влияния всевозможных реагентов на смачиваемость и флотационную активность минералов в динамических и статических условиях, а также для изучения адгезионных и когезионных свойств различных твёрдых веществ, контактирующих в жидких средах с пузырьком или между собою.

4. Установлена зависимость дисперсного состава воздуха в камере флотации колонного пульсационного аппарата от его конструктивных особенностей и амплитудно-частотного режима колебаний в различных физико-химических условиях. Предложен механизм процесса

диспергирования, определены основные факторы, влияющие на крупность и количество пузырьков. Установлено, что увеличение скорости колебаний среды вызывает повышение дисперсности пузырьков в камере флотации. Показано определяющее влияние интенсивно протекающего в условиях пульсаций процесса коалесценции с участием большого количества микропузырьков на размер воздушных пузырьков в камере флотации и на создание механизма минерализации, обеспечивающего высокую эффективность пульсационной флотации.

Получена зависимость содержания тонкодисперсных пузырьков от средней скорости движения жидкости в аэраторе и установлен её оптимальный интервал.

5. На основе управления скоростью жидкой фазы при её движении вверх и вниз предложены обоснованные методы оперативного управления дисперсностью, количеством и скоростью движения пузырьков в камере флотации с помощью изменения амплитудно-частотного режима колебаний, давления и сопротивления выхлопа рабочего и управляющего воздуха.

6. На основе определения основных технических решений конструктивных элементов пульсационной флотомашины и разработанной методики проектирования промышленного аппарата (основанной на принципе равномерности аэрирования по всему сечению камеры флотации) создана высокопроизводительная флотационная пневмопульсационная противоточная колонная машина с автоматизированным управлением давлением рабочего воздуха, уровнем и плотностью пульсирующей пульпы.

Устройство и принцип действия колонной пневмопульсационной флотомашины позволяют эффективно флотировать минералы различного химического и гранулометрического состава в одних и тех же аппаратах, что достигается за счёт оперативного управления дисперсностью воздушных пузырьков и условиями динамического взаимодействия флотационных фаз.

7. Процесс пневмопульсационной флотации в разработанных аппаратах успешно испытан и внедрён при обогащении сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения на ОФ ОАО «Уралкалий»:

- на БКПРУ-3 взамен трёх 4-х камерных механических флотомашин ФКМ-6,3 принята в постоянную промышленную эксплуатацию для перечистки чернового сильвинового концентрата флотомашина ФПП-14м с автоматизированным управлением, которая обеспечивает повышение общего извлечения на 1,5%, при снижении затрат электроэнергии на 30 %;

- на БКПРУ-2 принята в опытно-промышленную эксплуатацию пульсационная флотомашина ФПП-21 производительностью 500 м3/ч взамен колонной машины МПСГ вместимостью 60 м3 в операции флотации глинисто-карбонатных шламов, что позволило снизить потери КС1 со шламами, примерно на 1,7 % от операции и снизить на 25-30% расход ПАА.

8. При полной реализации проекта внедрения трёх машин ФПП-14м на трёх технологических секциях фабрики БКПРУ-3 чистая средняя прибыль составит 30 075 тыс. руб. в год с момента его реализации при сроке окупаемости проекта - 0,6 года.

9. Пневмопульсационные флотомашины, с учётом опыта их успешного промышленного применения при флотации калийных, полиметаллических и фосфорных руд, а также лабораторного опробования процесса пульсационной флотации магнезита и угля, рекомендуются для прямой флотации различного минерального сырья. Наибольший эффект достигается в перечистных операциях.

Основные положения и научные результаты опубликованы в следующих работах автора:

1. Лавриненко A.A.. К вопросу образования и сохранения комплекса частица-пузырек при флотации // Совершенствование процессов переработки минерального сырья. - М., 1994. - С. 27-35.

2. Лавриненко A.A. Влияние скорости и ускорения среды на минерализацию в условиях пульсационной флотации. - Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья: Материалы Международного совещания «Плаксинские чтения - 2002». - М., 2002. - С. 109-111.

3. Лавриненко A.A. Минерализация пузырьков при пневмопульсационной флотации. IV Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы конгресса, том И.-М, 2003.-С. 129-131.

4. Лавриненко A.A. Разработка и моделирование колонного аппарата пневмопульсационной флотации // V Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том И. - М., 2005. - С. -142-145.

5. Лавриненко A.A. Механизм процесса пульсационной флотации // V Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том И. - М., 2005.-С. 145-149.

6. A.c. 1187018 СССР, МКИ G01N13/00 / Устройство для измерения силы отрыва твёрдой частицы от пузырька газа в жидкой фазе / Гольман A.M., Лавриненко A.A. - Б.И. №39. - 1985.

7. A.c. 1366222 СССР, МКИ B03D1/00 / Способ флотации угля / Петухов В.Н., Галимов Ж.Ф., Гибадуллина Х.М., Лавриненко A.A. и др. - Б.И. №2. - 1988.

8. A.c. 1627258 СССР, МКИ B03D1/00 / Способ флотации угля / Петухов В.Н., Глембоцкий A.B., Лурье И.Г., Лавриненко A.A. и др. - Б.И. №6. - 1991.

9. Патент 2070839 РФ, МКИ B03D1/22 I Пневматическая пульсационная флотационная машина / Краснов Г.Д., Лавриненко A.A., Крапивный Д.В. и др. - Б.И. №36. - 1996.

10. Патент 2183138 РФ, МКИ В03В13/00 / Устройство для управления пневмопульсационной флотационной машиной / Топчаев В.П., Федин Г.В., Краснов Г.Д., Лавриненко A.A. - Б.И. №16. - 2002.

11. Патент 2220005 РФ МКИ B03Dl/02,l/22 / Способ флотации в пневмопульсационном аппарате и его конструкция / Михайлов В.В., Нижегородов Г.А., Лавриненко A.A., Краснов Г.Д. и др. - Б.И. № 36. - 2003.

12. Лавриненко A.A., Крапивный Д.В., Фролов О.Н. Некоторые особенности механизма пневмопульсационной флотации/ЛГорный информационно-аналитический бюллетень. Ml ГУ. - 2000. - №10. - С. 233-235 .

13. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Крапивный Д.В., Фролов О.Н. и др. Основные особенности пневмопульсационной флотации // Известия вузов Цветная металлургия. - 2002. - № 2. - С. 4-9.

14. Гольман А.М., Лусинян О.Г., Лавриненко A.A.. О механизме электрофлотации молибденита // Обогащение руд. - 1989. - № 2. - С. 12-15.

15. Краснов Г.Д., Лавриненко A.A., Крапивный Д.В., Фролов О.Н. и др. Основные принципы и практика пневматической пульсационной флотации // Обогащение руд. 1999. - № 4,- С. 19-23.

16. Краснов Г.Д., Лавриненко A.A., Крапивный Д.В., Чистяков A.A. и др. Опыт эксплуатации пневматической пульсационной флотационной машины // Цветные металлы. - 2002. - №4,- С. 17-19.

17. Чантурия В.А., Лавриненко A.A. Проблемы и концепция развития первичной переработки минерального сырья // Обогащение руд. - 2004. - №

18. Krasnov G., Lavrinenko A., Krapivny D., Frolov О. Flotation in a Pylsating Mediym. - Proceedings of the XXI International Mineral Processing Congress, Rome, July 23-27, 2000, vol. B. Oral Sessions. Amsterdam etc. Elsevier. - 2000. -Vol. B8a, - P. 146-151.

19. Краснов Г.Д., Лавриненко А.А., Крапивный Д.В., Кикот В.К. Новый путь совершенствования флотационной техники // Горный журнал. - 2005. - №4. - С. 63-67.

20. Lavrinenko A, Krasnov G., Vorontsova L., Tchikhladze V., et al. Magnesite: New Processing Technology // Russian Mining. - 2001 - № 1. - P. 26-31.

2.- C. 3-7.

21. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Воронцова JI.B., Крапивный Д.В. и др. Магнезит: Новая технология // Горная промышленность. - 2001. - № 2. - С. 41-47.

22. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д. О возможностях пневмопульсационной флотации // Горные науки на рубеже XXI века: Материалы международной конференции 1997. Екатеринбург. - 1998.- С. 600-606.

23. Краснов Г.Д., Лавриненко A.A., Крапивный Д.В. Перспективы применения пневмопульсационной флотации // Горный вестник - 1997. - №5. - С. 103108.

24. Лавриненко A.A., Аванесян К.А. Сопоставление результатов флотации кварца и силы отрыва кварцевой подложки от пузырьков воздуха //Комплексная переработка полезных ископаемых. - М. - 1990. - С. 99-109.

25. Гольман A.M., Лавриненко A.A.. Устройство для измерения силы отрыва частицы от пузырька при флотации // Флотационные реагенты - М.: Наука. -1986.-С. 209-213.

26. Гольман A.M., Лавриненко A.A. Измерение силы отрыва частицы от микропузырька при электрофлотации // Электронная обработка материалов

- 1987. - №1 (133). - С. 74 - 76.

27. Гольман A.M., Лавриненко A.A., Гегия H.A. Установка для изучения поверхностных свойств алмазов при флотации // Исследования в области взаимодействия различных форм углерода с газовыми и жидкими средами.

- Киев, - 1986. - С. 62-67.

28. Лавриненко A.A., Петухов C.B., Бергман A.B.. Влияние кислородсодержащих групп пенообразователей на эффективность действия аполярных собирателей при флотации углей // Комплексная переработка полезных ископаемых. - М., - 1990. - С. 92 - 99.

29. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Крапивный Д.В., Шимкунас Я.М. и др. Управление диспергированием воздуха при пульсационной флотации. -Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья: Материалы Международного совещания «Плаксинские чтения - 2002». - М., 2002. С. 111-112.

30. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Воронцова Л.В., Крапивный Д.В.и др. Исследования по обогащению углей различных стадий метаморфизма методом пневмопульсационной флотации . IV Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы конгресса, том I. - М., 2003. - С.44-47.

31. Лавриненко A.A., Федин Г.В., Краснов Г.Д., Шимкунас Я.М. Особенности системы автоматизации колонной пневмопульсационной флотомашины. IV

Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы конгресса, том II. - М., 2003. -С. 18-19.

32. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Крапивный Д.В., Шимкунас Я.М // Экспериментальное исследование движения пузырька воздуха в жидкости при действии низкочастотных колебаний. IV Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы конгресса, том II. - М., 2003. - С. 174-177.

33. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Крапивный Д.В., Шимкунас Я.М. и др. К вопросу об оптимизации параметров пневматической системы флотационной пневмопульсационной установки. IV Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы конгресса, том II. - М., 2003. - С. 119-120.

34. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Воронцова Л.В., Крапивный Д.В. и др. Новая технология флотации магнезитовой руды Саткинского месторождения // Сырьевая база неметаллических полезных ископаемых и современное состояние научных исследований в России. Материалы к 1-ой Всероссийской конференции. - М., 2003. - С. 36.

35. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д. Пневмопульсационные аппараты для селективного разделения // Современные технологии освоения минеральных ресурсов. - Красноярск, 2003. - С. 169-173.

36. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д. Воздействие пульсаций на физико-химические процессы при флотации // Направленное изменение физико-химических свойств минералов в процессах обогащения полезных ископаемых. (Плаксинские чтения) Материалы Международного совещания. - М., 2003. - С. 46-47.

37. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Крапивный Д.В., Шимкунас Я.М и др. Эффективность применения пневмопульсационной флотации // Материалы 10-ой юбилейной международной научно-технической конференции. -Екатеринбург, 2005. - С. 169-174.

38. Краснов Г.Д., Лавриненко A.A., Крапивный Д.В.. Флотационные взаимодействия в пульсирующей среде // V Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том III. - М., 2005. - С. 79-82.

Лицензия ЛР №21037 от 08 февраля 1996 г. Подписано в печать с оригинал-макета 10 10 05г. Формат 60x84 1/16. Бумага «Mega Сору Office» Печать офсетная Набор компьютерный Объем 2 п л Тираж 100 экз Заказ №120 Издание ИПКОН РАН 111020 г Москва, Крюковский тупик, ó 4

i I

118435

РНБ Русский фонд

2006-4 16862

Содержание диссертации, доктора технических наук, Лавриненко, Анатолий Афанасьевич

ВВЕДЕНИЕ. ф 1. СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ СОВРЕМЕННОГО РАЗВИТИЯ

ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ КОЛОННОЙ ФЛОТАЦИИ МИНЕРАЛОВ.

1.1. Основные направления развития колонной флотации и совершенствования конструкций аппаратов.

1.1.1. Конструкции колонных флотомашин.

1.1.2. Особенности технологии колонной флотации.

1.2. Основные методы и устройства для аэрирования в колонных флотомашинах.

1.3. Основные методы воздействия на гидродинамические условия минерализации воздушных пузырьков.

1.4. Разработка метода и создание аппаратов пневмопульсационной колонной флотации.

1.4.1. Конструктивные и технологические особенности пульсационных флотомашин, практика их использования.

1.4.2. Аэрирующие устройства пульсационных флотомашин и диспергирование газовой фазы.

1.4.3. Особенности движения и взаимодействия флотационных фаз в вертикально колеблющейся жидкости.

Выводы. Цель и задачи исследований.

2. РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ КОМПЛЕКСА ЧАСТИЦА-ПУЗЫРЁК ПРИ ПЕРЕМЕННОЙ СКОРОСТИ ФЛОТАЦИОННЫХ ФАЗ.

2.1. Влияние гидродинамических факторов на минерализацию пузырьков.

2.2. Разработка высокочувствительных приборов и методики исследования ф элементарного акта флотации в статических и динамических условиях.

2.2.1. Разработка приборов и методики для измерения времени индукции и силы отрыва частицы от пузырька флотационной крупности.

2.2.2. Применение разработанной методики измерения силы отрыва частицы от пузырька при исследовании флотационных свойств минералов.

2.3. Исследование влияния динамических параметров пузырьков на их минерализацию в различных физико-химических условиях.

2.3.1. Влияние динамических параметров пузырька на капиллярный и коалесцентный механизм образования комплекса частица-пузырёк.

2.3.2. Влияние динамики соударения частицы с пузырьком на прочность образованного комплекса.

2.4. Исследование влияния скорости вертикального потока жидкости на поведение частиц на пузырьке.

2.4.1. Влияние стационарного нисходящего потока жидкости на сохранение комплекса частица-пузырёк.

2.4.2. Влияние скорости знакопеременных воздействий потока жидкости на поведение частицы на пузырьке.

Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДВИЖЕНИЯ, ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ФАЗ И ОБРАЗОВАНИЯ ПУЗЫРЬКОВ ВОЗДУХА ПРИ ПУЛЬСАЦИОННОЙ ФЛОТАЦИИ.

3.1. Экспериментальное исследование движения пузырька воздуха в вертикально пульсирующей среде.

3.1.1. Влияние динамических параметров жидкой фазы на перемещение и скорость всплывания пузырька.

3.1.2. Относительная скорость и ускорение пузырька.

3.2. Математическое моделирование условий взаимодействия воздушного пузырька с частицей в вертикально колеблющейся среде.

3.2.1. Выбор условий моделирования.

3.2.2. Построение математической модели действия сил на пузырёк в условиях пульсационной флотации.

3.2.3. Анализ модели столкновения частицы с пузырьком.

3.3. Исследование дисперсного состава воздуха в камере флотации при пневмопульсационной аэрации.

3.3.1. Методика проведения экспериментов. ф 3.3.2. Влияние конструктивных параметров аэратора и флотационной камеры на дисперсный состав и количество пузырьков воздуха.

3.3.3. Влияние технологических факторов на дисперсность и количество пузырьков в камере флотации.

3.4. Механизм процесса и основы теории пульсационной флотации.

Выводы.

4. СОЗДАНИЕ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО

КОЛОННОГО АППАРАТА ДЛЯ ПНЕВМОПУЛЬСАЦИОННОЙ ФЛОТАЦИИ.

4.1. Разработка оптимальных параметров конструкции промышленного аппарата пульсационной флотации.

4.2. Проектирование пульсационных колонных флотационных аппаратов.

4.2.1. Обоснование исходных условий проектирования.

4.2.2. Проектирование и расчёт основных элементов конструкции камеры флотации и аэратора.

4.3. Разработка основных систем, обеспечивающих работу пневмопульсационной флотационной машины.

4.3.1. Системы подачи рабочего воздуха в аэратор, ввода питания и разгрузки пенного и камерного продуктов.

4.3.2. Система автоматизированного управления процессом пневмопульсационной флотации.

4.4. Устройство и работа пневмопульсационной колонной флотомашины.

Выводы.

5. РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ф ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОЦЕССА ПУЛЬСАЦИОННОЙ ФЛОТАЦИИ.

5.1. Лабораторные исследования влияния способа подачи реагентов на эффективность аэрации и флотации в пульсационной колонне.

5.2. Исследование процесса пульсационной флотации магнезита и угля в лабораторных условиях.

5.2.1. Разработка процесса флотации магнезитовой руды Саткинского месторождения на пульсационной пилотной установке.

5.2.2. Пневмопульсационная флотация углей.

5.3. Разработка, испытание и внедрение процесса пневмопульсационной флотации с использованием высокопроизводительных колонных аппаратов большой вместимости при обогащении сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения на обогатительных фабриках ОАО «Уралкалий».

5.3.1. Выбор промышленных технологических режимов работы пневмопульсационной флотомашины.

5.3.2. Испытание и опытно-промышленная эксплуатация аппаратов пульсационной флотации при обесшламливании сильвинитовых руд.

5.3.3. Промышленное внедрение процесса пульсационной флотации в цикле перечистки чернового сильвинового концентрата.

5.4. Перспективы и экономическая эффективность применения процесса пневмопульсационной флотации в колонных аппаратах.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Развитие теории процесса пневмопульсационной флотации и создание высокопроизводительных колонных аппаратов"

В настоящее время используются, в основном, методы механической и пневмомеханической флотации в аппаратах камерного типа, которые не обеспечивают достаточную эффективность обогащения тонкоизмельчённых компонентов. Этот недостаток усугубляется стремлением применять болыпеобъёмные машины вместимостью до 100-300 м , в которых структура потоков не способствует селективности разделения.

В большей степени селективность и полнота извлечения достигаются при пневматической противоточной колонной флотации с применением тонко дисперсных пузырьков. Однако использование таких пузырьков вследствие их уноса из аппарата нисходящим потоком не позволяет достичь высокой удельной производительности указанных аппаратов.

Основная проблема в повышении эффективности колонной флотации заключается в создании условий для одновременного получения тонкодисперсных пузырьков и достижения высокой удельной производительности "аппарата, а также заданной селективности процесса, которая обычно достигается орошением пенного слоя водой.

Развитие метода пневматической колонной флотации, как в нашей стране, так и за рубежом, связано, в основном, с задачами совершенствования способов и устройств аэрирования пульпы, улучшения гидродинамических условий минерализации пузырьков и разделения минеральных компонентов, а также с применением различных методов физического воздействия на процесс [2-37]. Эти вопросы широко отражены в монографиях Ю.Б. Рубинштейна Н.Ф. Мещерякова, С.И. Черных.

Методологической основой разработки новых флотационных процессов являются также фундаментальные исследования видных отечественных учёных: П.А. Ребиндера, А.Н. Фрумкина, И.Н. Плаксина, Б.В.Дерягина, О.С. Богданова, М.А. Эйгелеса, В.И. Классена, В.А. Глембоцкого, В.А. Малиновского, В.А. Чантурии, В.Д. Самыгина, И.И. Максимова, В.И. Мелик-Гайказяна, Н.В. Матвеенко, A.A. Абрамова, Г.Д. Краснова, В.П. Неберы, H.H. Тетериной, A.B. Куркова, С.Б. Леонова К.В. Федотова и др. -в области межфазных взаимодействий в условиях физических и физико-химических воздействий на технологические свойства фаз, а также разработки новых методов и аппаратов для разделения минералов в жидкой среде.

Процесс ПКФ исследовался в лабораторных и промышленных условиях в аппаратах малой вместимости при частотах колебаний, в основном, от 1 до 10 о

Гц. Однако при переходе к укрупнённым аппаратам (вместимостью 3,2 м и высотой более 2 м) их конструктивные особенности и связанные с ними технические приёмы ведения процесса не всегда позволяли достигать ожидаемых результатов. К тому же лабораторные исследования процессов образования и движения пузырьков воздуха не моделировали гидродинамическую обстановку в камере промышленной машины. Требовался новый методологический подход к созданию промышленных болыиеобъёмных аппаратов и к разработке процесса ПКФ. Механизм пульсационной флотации не имел достаточного теоретического объяснения и не раскрывал полностью причины высокой эффективности процесса. Эти обстоятельства сдерживали переход к созданию и внедрению в промышленность пульсационных флотоаппаратов большой вместимости.

Целью данной работы является развитие теории процесса пневмопульсационной флотации, создание на этой основе высокопроизводительных колонных аппаратов и- внедрение их в промышленность.

Для достижения этой цели необходимо решение следующих задач:

1. Исследование механизма образования и сохранения комплекса частица-пузырёк при переменной скорости движения пузырька.

5. Разработка методики проектирования и создание высокопроизводительных промышленных аппаратов для ПКФ.

6. Разработка и реализация в промышленности процесса ПКФ.

Методы исследования.

- измерения времени индукции и силы отрыва частицы от пузырька осуществлялись с помощью оригинального контактного устройства и методики, разработанных автором;

- моделирование поведения частицы на пузырьке в гидродинамических условиях, характерных для флотации, проводилось в стационарном и пульсирующем потоках на закреплённом и свободно взвешенном в противотоке пузырьке на установке, также созданной автором;

- оценка силы прижима частицы к пузырьку, необходимой для образования их комплекса, осуществлялась с помощью математической модели движения пузырька в колеблющейся среде;

- измерение поверхностного натяжения на границе жидкость-газ проводилось по методу отрыва пластинки (метод Вильгельми);

- электрокинетический потенциал твёрдых частиц определялся методом электроосмоса;

- определение скорости всплывания воздушного пузырька в неподвижной и вертикально колеблющейся жидкости осуществлялось с применением телевизионно-оптического метода и компьютерной обработки изображения;

- исследование процесса диспергирования воздуха, коалесценции и определение крупности воздушных пузырьков проводилось с помощью видео-и микрофотосъёмки, а также на основе визуального и компьютерного анализа;

- флотационные опыты осуществлялись с применением механических, пневматических и пневмопульсационных аппаратов в лабораторных и промышленных условиях. При этом использовались химический и гранулометрический методы анализа продуктов обогащения;

- для обработки результатов исследований применялись методы математической статистики.

Впервые автором экспериментально, с помощью созданных им оригинального высокочувствительного устройства и методики для одновременного измерения в динамических условиях времени индукции и силы отрыва частицы от пузырька реальной флотационной крупности, установлено, что переменная скорость всплывания пузырька влияет на эффективность процесса минерализации.

Установлены зависимости дисперсности пузырьков воздуха в камере флотации при пульсационном диспергировании от конструктивных параметров аэратора, высоты камеры флотации и амплитудно-частотного режима (АЧР) колебаний, что позволило выявить определяющую роль коалесцентного механизма минерализации при пульсационной флотации и сформулировать основные требования к конструкции аэратора, камеры флотации, режимам колебаний пульпы и на этой основе создать оптимальную конструкцию флотационного пневмопульсационного колонного аппарата

Созданы и испытаны при флотации сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения три болыпеобъёмные пульсационные колонные флотомашины (ФПП-7,7; ФПП-14м; ФПП-21 вместимостью, соответственно, 7,7; 14 и 21 м3).

Разработан и принят в опытно-промышленную эксплуатацию на ОФ БКПРУ-2 процесс ПКФ нерастворимого остатка глинисто-карбонатных шламов (н.о.) в аппарате ФПП-21, который позволяет повысить извлечение и.о., сократить потери КС1 со сбросными шламами и уменьшить расход флокулянта ПАА (на 25-30%) по сравнению с базовым режимом флотации в пневматических машинах МПСГ.

Получены патенты РФ: на устройство пневматической пульсационной флотационной машины (№ 2070839); на устройство для управления пневмопульсационной флотационной машиной (№2183138); на способ флотации в пневмопульсационном аппарате и его конструкцию (№ 2220005). Получено авт. свид. СССР на устройство для измерения силы отрыва твердой частицы от пузырька газа в жидкой фазе (№ 1187018) и др.

Получено разрешение Госгортехнадзора России №РРС 04-10277 от 03.11.2003 на применение флотационных пневмопульсационных машин.

Внедрение болынеобъёмных аппаратов пульсационной флотации в технологию обогащения сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения выполнено при участии ОАО «Галургия» и ООО «Научно-внедренческий центр «ЭЛАС».

Основные положения, выносимые на защиту

1. Механизм процесса пневмопульсационной флотации и причины, обеспечивающие его высокую эффективность:

- вертикальные колебания флотационной среды приводят к знакопеременному перемещению пузырьков воздуха относительно жидкости, при этом амплитуда относительной скорости пузырька обусловлена скоростью колебаний среды;

- высокая селективность разделения при пульсационной флотации обусловлена: импульсным изменением ускорения комплекса частица-пузырёк, приводящим к перераспределению частиц различной крупности, формы и плотности на поверхности пузырька при его всплывании; ярко выраженным проявлением коалесценции минерализованных пузырьков в камере флотации; вибрацией пенного слоя, приводящей к отрыву слабо закрепившихся частиц;

2. Методика и устройство для измерения времени индукции и силы отрыва частицы от пузырька флотационной крупности позволяют одновременно регистрировать указанные параметры в динамических условиях, характерных для реальной флотации, и на три порядка повысить чувствительность измерения (до 0,1 нН) при заданных значениях скорости столкновения частицы с пузырьком и их отрывания, силы их прижима друг к другу и времени контакта.

3. Разработанная методика проектирования колонного флотационного аппарата с пульсационным аэратором позволяет создавать аппараты с равномерным аэрированием по сечению колонны, с учётом конкретных условий их эксплуатации.

4. Устройство и принцип работы колонной пневмопульсационной флотомашины характеризуются возможностью одновременного получения тонкодисперсных пузырьков и использования их при повышенной скорости нисходящего потока пульпы, что обеспечивает более высокую удельную производительность пульсационного аппарата по сравнению с применяемыми в настоящее время пневматическими машинами колонного типа, использующими аналогичные пузырьки.

5. Процесс промышленной пневмопульсационной флотации, испытанный и внедрённый при обогащении сильвинитовых руд с использованием пульсационных колонных аппаратов различного типоразмера, позволяет одновременно повысить извлечение и качество извлекаемого компонента и снизить эксплуатационные затраты при повышенной удельной производительности флотационного аппарата.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и доложены на 23 научных конференциях: Международных совещаниях «Плаксинские чтения» (1998-2004 гг.); XXI Международном конгрессе по обогащению полезных ископаемых (Рим, 2000 г.); II, III, IV, V конгрессах обогатителей стран СНГ (1999, 2001, 2003, 2005 гг.); научных симпозиумах «Неделя горняка» (1998-2003 гг.); Международной конференции «Горные науки на рубеже XXI века» (Москва-Пермь, 1997 г.); 1-ой Всероссийской конференции «Сырьевая база неметаллических полезных ископаемых и современное состояние научных исследований в России» (Москва, 2003 г.); научно-практической конференции «РИВС-2003» (С-Петербург); Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (г. Красноярск, 2003 г.); 10-ой юбилейной международной научно-технической конференции (г. Екатеринбург, 2005 г.).

Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Лавриненко, Анатолий Афанасьевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе автором решена важная научная проблема разработки основных научных положений теории пневмопульсационной флотации, создания на этой основе болыпеобъёмных высокопроизводительных колонных аппаратов и высокоэффективного промышленного процесса флотации тонкодисперсных минеральных компонентов в вертикально колеблющейся среде, а также осуществлено внедрение процесса в технологию обогащения калийных руд. Использование разработанного процесса пульсационной флотации обеспечивает одновременно повышение извлечения полезного компонента и качества получаемого продукта при высокой удельной производительности аппарата и снижении эксплуатационных затрат.

Итоги работы заключаются в следующем:

1. С целью исследования механизма взаимодействия частицы с пузырьком при пульсационной флотации разработаны оригинальное высокочувствительное устройство (Авт. свид. СССР №1187018) и методика одновременного измерения времени индукции и силы отрыва частицы от пузырька в динамических условиях при заданных значениях скоростей столкновения частицы с пузырьком и их отрывания, силы прижима их друг к другу и времени контакта, в результате чего впервые появилась возможность работать с отдельными частицами размером 0,01-0,10 мм и пузырьками флотационной крупности, на 3-4 порядка повысить чувствительность измерения (до 0,1 нН) и определять величину силы отрыва в интервале 0,0055,0 мкН, характерном для флотации.

С помощью созданного контактного устройства:

- на основании впервые проведённых экспериментальных исследований механизма образования и сохранения комплекса частица-пузырёк на реальных объектах флотационной крупности в динамических условиях установлено влияние повышения скорости всплывания пузырька, на эффективность процесса минерализации. Снижение скорости всплывания комплекса частицапузырёк ведёт к формированию периметра контакта и последующему повышению прочности образованного комплекса;

- впервые установлено, что время индукции, измеренное при различных значениях силы прижима частицы к пузырьку, скорости их столкновения и отрывания, представляет собой зависящую от указанных факторов переменную величину, которой соответствует определённая динамическая прочность образованного комплекса.

Разработанное устройство может быть использовано для оценки влияния различных реагентов на смачиваемость и флотационную активность твёрдой фазы в динамических и статических условиях, а также для изучения адгезионных и когезионных свойств различных твёрдых веществ, контактирующих в жидких средах с пузырьком или между собою.

2. Впервые определены скорости движения пузырьков в пульсирующей жидкости (частота 0,3-1,0 Гц) и установлены факторы (скорость и ускорение жидкой фазы), определяющие их динамические параметры.

Движение жидкости в камере флотации вниз снижает относительную скорость пузырьков размером более 0,8-1,0 мм до скоростей неупругого взаимодействия их с частицами, что указывает на возможность оперативного управления извлечением при флотации за счёт изменения скважности колебаний. При этом повышение амплитуды колебаний среды способствует расширению диапазона размеров пузырьков, попадающих в зону неупругого взаимодействия.

В пульсирующей среде установлена повышенная, по сравнению со скоростью свободного всплывания, средняя скорость пузырьков размером 1,21,6 мм, которая способствует высокой производительности процесса. Диапазон размеров пузырьков, всплывающих с повышенной скоростью, расширяется с увеличением частоты в интервале 0,33-0,75 Гц и снижением амплитуды колебаний жидкости и в отдельных случаях он составляет 0,8-2,0 мм.

3. Получено дифференциальное уравнение движения пузырька в вертикально колеблющейся среде, учитывающее динамическое сопротивление жидкости движению пузырька, влияние присоединённой массы и включающее экспериментально установленные параметры движения пузырька, необходимые для численного решения уравнения. С помощью разработанной математической модели рассчитаны силы столкновения пузырьков с частицами, которые по порядку величины (десятки наноньютонов) соответствуют экспериментально установленным необходимым для образования агрегата силам прижима частицы к пузырьку. Анализ изменения скорости движения пузырька и действующих на него сил позволил создать физическую модель взаимодействия пузырька с пульсирующей флотационной средой и частицей минерала, движущейся со скоростью среды, что расширяет представления о механизме флотационного взаимодействия и позволяет обоснованно влиять на процесс.

4. Выявлена зависимость дисперсного состава воздуха в камере флотации колонного пульсационного аппарата от его конструктивных особенностей и амплитудно-частотного режима колебаний в различных физико-химических условиях. Предложен механизм процесса диспергирования, определены основные факторы, влияющие на крупность и количество пузырьков. Установлено, что увеличение скорости колебаний среды вызывает повышение дисперсности пузырьков в камере флотации. Показано определяющее влияние интенсивно протекающего в условиях пульсаций процесса коалесценции с участием большого количества микропузырьков на размер воздушных пузырьков в камере флотации и на создание механизма минерализации, обеспечивающего высокую эффективность пульсационной флотации.

Установлено влияние средней скорости движения жидкости в аэраторе на дисперсность пузырьков в камере флотации и выделен интервал оптимальной скорости (1,1-2,4 м/с) для расчёта высоты камеры флотации, необходимой для получения требуемого дисперсного состава и количества пузырьков, обеспечивающих эффективность процесса флотации.

5. Раскрыт механизм процесса пульсационной флотации, в основе которого лежат обусловленные вертикальными колебаниями среды взаимосвязанные процессы образования пузырьков воздуха, их всплывания и взаимодействия между собой, минерализации, как по капиллярному, так и по коалесцентному механизму, с постоянно изменяющейся скоростью пузырьков, поведения комплекса частица-пузырёк при всплывании и в пене, а также выявлены основные факторы (скорость и ускорение жидкой фазы) и причины высокой эффективности данного процесса, позволяющие получить целостное представление об основных закономерностях пульсационной флотации:

-вертикальные колебания флотационной среды с частотой 0,3-1,0 Гц приводят к знакопеременному перемещению пузырьков и вносят изменения во все стадии процесса и взаимодействия частицы с пузырьком - столкновения, закрепления, отрыва и сохранения частицы в пене. Кроме того, колебания давления в жидкости при пульсациях и высокая скорость смещения фаз на границе раздела в аэраторе способствуют выделению из раствора большого количества тонкодисперсных пузырьков, в том числе на минеральных частицах;

- вибрация пенного слоя способствует ускоренному удалению из него жидкости и гидрофильных частиц.

A. Высокому извлечению способствуют:

Б. Высокой селективности флотации способствуют:

1) периодическое смещение из исходного положения частиц минералов по поверхности пузырька на определённый угол, их перераспределение и последующий отрыв слабо закрепившихся частиц в результате импульсного воздействия колеблющейся жидкости;

3) усиленный пульсацией процесс коалесценции в камере флотации.

B. Повышенная удельная производительность пульсационных аппаратов по сравнению с другими видами колонных флотомашин связана с превалированием в условиях пульсации механизма коалесцентной минерализации, а также повышенной, по сравнению со скоростью свободного всплывания, средней скоростью пузырьков размером 1-2 мм.

6. На основе управления скоростью жидкой фазы при её движении вверх и вниз предложены обоснованные методы оперативного управления дисперсностью, количеством и скоростью движения пузырьков в камере флотации с помощью изменения амплитудно-частотного режима, давления и сопротивления выхлопа рабочего и управляющего воздуха.

7. Определены основные технические решения конструктивных элементов для создания пульсационной флотомашины и технологические режимы процесса флотации:

- аэратор погружного типа в виде цилиндрической камеры с двойными стенками, пространство между которыми заполнено диспергаторами с определённым взаимным расположением, числом и диаметром отверстий в них;

- цилиндроконическая форма камеры флотации высотой не более 4,04,5 м и диаметром до 3,0-3,5 м;

- интервал амплитудно-частотных режимов эксплуатации промышленных аппаратов находится в диапазоне 0,3-0,8 Гц при амплитуде колебаний 4-10 см, при этом с увеличением вместимости камеры флотации необходимая частота пульсаций уменьшается.

8. Разработана методика проектирования флотационного промышленного пневмопульсационного аппарата, в том числе аэратора и мембранного пульсатора, основанная на принципе равномерности аэрирования по всему сечению камеры флотации и учитывающая операцию флотации, вид сырья, производительность и необходимый режим колебаний. Разработана также методика расчёта мембранных пульсаторов заданной производительности.

9. Разработана система автоматизированного управления процессом пульсационной флотации, обеспечивающая стабилизацию давления рабочего воздуха в ресивере, уровня и плотности аэрированной пульпы в камере флотации. Особенностью измерения параметров управления является учёт отрицательного влияния ударных воздействий пульсирующей пульпы на основе созданной оригинальной системы стробирования сигнала с датчиков, позволяющей выбирать момент, при котором отсутствует ударное воздействие, осуществлять «схватывание» сигнала и последующую стабилизацию параметров процесса флотации (патент РФ №2183138).

10. Создана и внедрена в промышленность пневмопульсационная противоточная колонная флотационная машина (патент РФ №2070839) с автоматизированным управлением.

Основными преимуществами указанной машины являются простота конструкции, отсутствие движущихся частей, длительный срок службы аэратора, сопоставимый со сроком эксплуатации колонного аппарата, низкий расход электроэнергии (0,3-0,4 кВт/м3), обеспечение высокой степени аэрации

3 2 до 1,3 м /м -мин), тонкого диспергирования воздуха (до 20-30% класса -0,1 мм и до 80-85%) класса -0,5 мм), а также возможность оперативного управления процессом с помощью изменения амплитудно-частотного режима и сопротивления выхлопного тракта. Применение пульсационных флотомашин типа ФПП обеспечивает повышение извлечения и селективности при флотации, а также высокую удельную производительность (в 3-5 раз превышающую производительность известных машин) и снижение эксплуатационных затрат.

На применение флотационных пневматических пульсационных машин типа ФПП получено разрешение Госгортехнадзора России № РРС 04-10277 от 03.11.2003.

11. Осуществлено испытание и внедрение процесса пневмопульсационной флотации при обогащении сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения на обогатительных фабриках ОАО «Уралкалий».

Постоянная промышленная эксплуатация пульсационной колонной флотомашины ФПП-14м с автоматизированным управлением на БКПРУ-3 в операции перечистки чернового сильвинового концентрата позволяет:

- использовать для получения концентрата необходимого качества (9596 % KCl) одну операцию перечистки вместо трёх при более высоком извлечении KCl (примерно, на 1,5% от исходной руды);

- получить экономию электроэнергии не менее 30% за счёт высокой удельной производительности ФПП-14м, заменяющей 12 камер ФКМ-6,3;

- получить пенный продукт с более высоким содержанием твёрдой фазы, (Ж:Т=0,5-0,7 по массе), что облегчает процессы его обезвоживания, сушки и снижает энергетические затраты последующей переработки.

Опытно-промышленная эксплуатация пульсационной флотомашины о

ФПП-21 производительностью 500 м /ч на БКПРУ-2 в операции перечистной флотации шламов вместо колонной машины МПСГ вместимостью 60 м3 обеспечила:

- снижение потерь KCl со шламами на 1,7 % от операции;

- снижение на 25-30% расхода ПАА, подаваемого в пульпу питания.

12. Расчет экономической эффективности инвестиционного проекта использования пневмопульсационной флотомашины ФПП-14м в операции перечистки чернового сильвинового концентрата на трёх технологических секциях фабрики (по одной колонной машине на секцию вместо 12 механических камер ФКМ-6,3) БКПРУ-3 ОАО "Уралкалий", выполненный в отделе производственной экономики ОАО «Уралкалий», показывает, что основной эффект заключается в увеличении объёмов производства за счёт повышения извлечения кондиционного концентрата из сильвинитовой руды.

С учётом неоднородности инфляционных процессов, расчёт показывает экономическую эффективность проекта: - чистая средняя прибыль от реализации проекта составляет 30 075 тыс. руб. в год с момента реализации проекта; - срок окупаемости проекта - 0,6 года; - чистый дисконтированный доход при внутренней норме доходности 179,3 % составляет 90 275 тыс. руб. и показывает уверенно высокий запас прочности проекта с точки зрения эффективности вложения средств в проект.

13. Устройство и принцип действия колонных пневмопульсационных флотомашин типа ФПП позволяют эффективно проводить флотацию минералов различного химического и гранулометрического состава в одних и тех же аппаратах, что достигается за счёт оперативного изменения дисперсности воздушных пузырьков и условий динамического взаимодействия флотационных фаз с помощью изменения амплитудно-частотного режима колебаний.

Пневмопульсационные флотомашины, с учётом опыта их успешного промышленного применения при флотации калийных, полиметаллических и фосфорных руд, а также лабораторного опробования процесса пульсационной флотации магнезита и угля, рекомендуются для флотации различного минерального сырья. Наибольший эффект может быть достигнут в перечистных операциях.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Лавриненко, Анатолий Афанасьевич, Москва

1. Горные науки. Освоение и сохранение недр Земли. Под ред. ак. К.Н.Трубецкого. М.: АГН, 1997. С. 447-449.

2. Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины и аппараты. М.:Недра, 1982. - 200 с.

3. Мещеряков Н.Ф. Кондиционирующие и флотационные аппараты и машины.- М.: Недра, 1990. 237 с.

4. КлассенВ.И., Мокроусов В.А. Введение в теорию флотации. М.: Углетехиздат, 1959. - 465 с.

5. Пенная сепарация и колонная флотация / Рубинштейн Ю.Б., Мелик-Гайказян В.И., Матвеенко Н.В., Леонов С.Б. М.: Недра, 1989. - 304 с.

6. Теория и технология флотации руд / Богданов О.С., Максимов И.И., Поднек А.К., Янис H.A. М.: Недра, 1980. - 431 с.

7. Черных С.И. Создание флотационных машин пневматического типа и опыт их применения на обогатительных фабриках. М.: ЦНИИцветмет, 1995.-300 с.

8. Абрамов A.A. Флотационные методы обогащения. -М.:Недра, 1984.-383 с.

9. Глембоцкий В.А., Классен В.И. Флотация. М.: Недра, 1973. - 384 с.

10. Митрофанов С.И. Селективная флотация. М.: Недра, 1967. - 584 с.

11. Чантурия В.А., Глембоцкий A.B., Машевский Г.Н., Рубинштейн Ю.Б. Современное состояние и основные направления развития теории флотации // Переработка труднообогатимых руд. Теория и практика. М.: Наука, 1987. - С. 25-35.

12. Основы теории и практики применения флотационных реагентов / Дуденков С.В., Шубов Л.Я., Глазунов Л.А., Щербаков В.А. и др. М.: Недра, 1969.-390 с.

13. Технология флотационного обогащения калийных руд / Тетерина H.H., Сабиров Р.Х., Сквирский Л.Я., Кириченко Л.Н. Пермь, ОГУП «Соликамская типография», 2002. - 484 с.

14. Титков С.Н., Мамедов А.И., Соловьев Е.И. Обогащение калийных руд. -М.: Недра, 1982. -216 с.

15. ЧантурияВ.А. Теоретические основы электрохимической обработки флотационных пульп // Переработка минерального сырья. М: Наука. 1976.-с. 202-211.

16. Глембоцкий В.А., Соколов М.А., Якубович И.Я и др. Ультразвук в обогащении полезных ископаемых. Алма-Ата: Наука, 1972. - 229 с.

17. Еремин Ю.П., Денисов Г.А., Штерн М.Г. и др. О перспективах использования воздействий вибрационных и акустических колебаний на процесс флотации // Обогащение руд. 1981. - № 3 - С. 24-28.

18. Масленицкий Н.Н. Итоги и перспективы применения химических процессов в технологии переработки труднообогатимых руд // Физические и химические основы переработки минерального сырья. М.: Наука, 1982.-С. 156-160.

19. Гольман A.M., Лавриненко А.А. Гидрометаллургические процессы в схемах обогащения // Итоги науки и техники. Обогащение полезных ископаемых. М.: ВИНИТИ, 1986. - 20. - 80 с.

20. Rubinstein J., Badenicov V. New aspects in the theory and practice of column flotation. Proc. // 19 th Int. Miner Process Congr., San Francisco, 1995, vol.3, Littleton (Colo), 1995. P. 113-116.

21. Hoys H.H., Eugelbrecht J.A., Terblance A.N. The design of battles to reduce axial mixing in flotation columns // CIMBull. -1993. 86,- N 968.-P.138-143.

22. Rubinstein J. Column flotation: Theory and practice // Proc. 20 th Int. Miner Process Congr., Aahen, 21-26 Sept., 1997, vol.3, Claussthal Zellerfeld, -1997.-P.18-194.

23. Рубинштейн Ю.Б. Тенденции в развитии технологии флотации углей и флотационного оборудования // Кокс и химия. 1992. - № 4. - С.3-9.

24. Заявка 38019051 ФРГ, МКИ В 03 D 1/24 Pneumatische Flotationszelle / Reiland Urlich Arnold. Опубл. 1989 г.

25. Рубинштейн Ю.Б. Противоточные пневматические флотационные машины // Серия: Обогащение руд цветных металлов. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1979, вып. 4. - 55 с.

26. Рубинштейн Ю.Б., Бурштейн М.А. Создание и применение пневматических флотационных машин // Серия: Обогащение руд цветных металлов. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1990, вып.2. - 64 с.

27. Максимов И.И., Емельянов М.Ф., Боркин А.Д., Колтунова Т.Е. Колонные флотационные машины института Механобр //Горн. ж. -1997. № 4. - С. 50-51.

28. Morizot Georges, Durance Marie. -Veronique Developments in the use of column flotation: Results of the europen research project ImpexFlotCol. // Proc. 20 th Miner Process Congr.,Aahen 21-26 Sept., 1997, vol.3, Claussthal Zellerfeld, 1997.-P. 195-204.

29. Wheeler D.A. Historical view of column flotation development // Column Flotat.: 88; Int. Symp. Column Flotat.,Annu. Meet., Phoenix, Ariz., Jan. 25-28, 1988 -Littleton (Colo) 7,1988. P. 3-4.

30. Moon Kwang S., Sirois Louis L. Theory and industrial application of column flotation in Canada // Column Flotat.: 88; Int. Symp. Column Flotat. Annu. Meet., Phoenix, Ariz, p Jan, 25-28, 1988 Littleton (Colo) 7, 1988. - P. 91102

31. Hu Weibal, Liu Guoming, Design and operating experiences with flotation columns in China //Column Flotat.: 88 ; Int.Symp. Column Flotat., Annu. Meet., Phoenix, Ariz., Jan. 25-28, 1988 Littleton ( Colo) 7, 1988. - P.35-42.

32. Jameson Graeme J. A new consept in flotation column design //Column Flotat.: 88 ; Int. Symp. Column Flotat.,Annu. Meet., Phoenix, Ariz., Jan. 25 -28, 1988 Littleton (Colo), 1988. - P. 281-285.

33. Multotec process equipment experience and expertise in processing Flotation systems // Mining Mag. - 1997.- 177. - N 2 - P. 4.

34. Ynchausti R.A., McKay J.D., Foot Jr. D.C. Column flotation parameters -their effects // Column Flotat.: 88; Int. Symp. Column Flotat., Annu. Meet., Phoenix, Ariz., Jan. 25-28, 1988 Littleton (Colo) 7, 1988. - P.157-172.

35. McKay J.D., Foot Jr. D.G., Shirts M.B. Column flotation and bubble generation studies at the bureau of mines // Column Flotat.: 88; Int. Symp. Column Flotat., Annu. Meet.,Phoenix, Ariz. Jan. 25-28, 1988 Littleton (Colo) 7, 1988. - P.173-186.

36. Yang David C. A new packed column flotation system //Column Flotat.: 88: Int. Symp. Column Flotat., Annu., Meet., Phoenix, Ariz. Jan. 25-28, 1988 -Littleton (Colo), 1988. P. 257-265.

37. Пульсационная пневматическая флотационная машина: А.с. 933121 СССР, МКИ В 03 D 1/22. / A.M. Федотов, Л.М. Глумов, Г.А. Денисов, Г.Д.Краснов и др. Б.И. №21. - 1982.

38. Пульсационная пневматическая флотационная машина: А.с. 994016 СССР, МКИ В 03 D 1/14. / A.M. Федотов, Г.А. Денисов, Ю.Б.Зеликович, Г.Д. Краснов и др. Б.И. №5. - 1983.

39. Пульсационная пневматическая флотационная машина: А.с. 1407561 СССР, МКИ В 03 D 1/22 / Г.Д. Краснов, В.И. Липшиц, М.Д. Венкова и др./-Б.И. №25.- 1988.

40. Флотационная машина: А.с. 1484374 СССР, МКИ В 03D 1/22 / Г.Д. Краснов, В.И.Липшиц, Д.В. Крапивный и др. 1989.

41. Краснов Г.Д., Бурдова М.Г., Липшиц В.И. Фотоэлектрический метод исследования дисперсности воздуха в жидкости // Вопросы теории и технологии переработки минерального сырья. М.: СФТГП ИФЗ АН СССР, 1977.-С.З-14

42. Бурдова М.Г., Краснов Г.Д. Исследования аэрационных и технологических характеристик пульсационной флотационной машины // Комбинированные методы обогащения полезных ископаемых. М.: Наука. 1978. -С. 20-26.

43. Краснов Г.Д., Бурдова М.Г., Липшиц В.И. Технологические испытания пневматической пульсационной флотационной машины //Физические и химические воздействия при обогащении полезных ископаемых. — М.: ИПКОН АН СССР. 1979. С. 18-37.

44. Бурдова М.Г. Исследование вибрационного метода повышения эффективности флотации фосфоритов бассейна Каратау. Автореф. дис. на соиск. уч. степ, к.т.н. М., 1980. - С. 17.

45. Краснов Г.Д., Бурдова М.Г., Липшиц В. И. Исследование дисперсности пузырьков воздуха в жидкости // Теоретические основы и контроль процессов флотации. М.: Наука. 1980. - С. 238-243.

46. Краснов Г.Д., Бурдова М.Г., Липшиц В.И. Флотация узких классов фосфоритовой руды в машинах различного типа // Комплексная переработка сульфидных, фосфатных руд и угля. М.: Наука, 1981.- С. 107-114.

47. Краснов Г.Д., Томов Т.Г., Липшиц В.И. Исследование гранулометрического состава и вязкости флотационных пульп // Совершенствование техники и технологии переработки минерального сырья. М.: ИПКОН АН СССР. 1982. - С. 33-46.

48. Краснов Г.Д., Томов Т.Г., Липшиц В.И. Движение пузырьков воздуха и флотируемых частиц в вибрирующей жидкости // Совершенствование техники и технологии переработки минерального сырья. М.: ИПКОН АН СССР. 1982,-С. 112-124.

49. Краснов Г.Д. О некоторых вопросах вибрационной флотации // Физические и химические основы переработки минерального сырья М: Наука. 1982,-С. 112-118.

50. Краснов Г.Д., Венкова М.Д., Липшиц В.И. Применение пневматического пульсационного аэратора при флотации сульфидных руд подземной добычи // Совершенствование параметров и технологии подземной разработки руд. -М.:ИПКОН АН СССР. 1984,-С. 166-183.

51. Краснов Г.Д., Липшиц В.И. Перспективы применения пульсационной аэрации // Совершенствование техники и технологии грубозернистой флотации. Апатиты, 1986. - С.20-25.

52. Крапивный Д.В., Краснов Г.Д., Липшиц В.И. и др. Промышленные испытания пневматической пульсационной флотационной машины // Пути повышения эффективности процессов обогащения полезных ископаемых. М.: ИПКОН АН СССР. 1987, - С. 56-64.

53. Крапивный Д.В., Краснов Г.Д., Липшиц В.И. и др. Испытания пневматической пульсационной флотационной машины в цикле цинковой флотации // Комбинированные методы переработки руд. М.: ИПКОН АН СССР. 1988, - С. 145-152.

54. Рубинштейн Ю.Б., Дебердеев И.Х., Краснов Г.Д., Мичурчлишвили Т.И. Тенденции развития флотационной техники // Комплексная переработка минерального сырья. М.: Наука. 1992. - С. 119-129.

55. Краснов Г.Д., Липшиц В.И., Кикот В.К. Перспективы применения пневмопульсационной флотации при обогащении калийных руд // Совершенствование технологии и оборудования для обогащения калийных руд. Пермь: ВНИИ Галургии. Уральский филиал. 1989. -С.40-42.

56. Краснов Г.Д. Эффективность пневмопульсационной флотации // Актуальные вопросы разработки и обогащения руд. М.: ИПКОН АН СССР. 1990.-С. 116—125.

57. Краснов Г.Д., Крапивный Д.В., Липшиц В.И. Новая флотационная машина для технологических исследований // Методы исследования и технологии комплексной переработки руд. М.: ИПКОН АН СССР. 1991. - С. 134-145.

58. Краснов Г.Д., Крапивный Д.В. Колебание жидкости в гидравлической системе пневмопульсационной флотомашины // Совершенствование процессов переработки минерального сырья. М.: ИПКОН РАН. 1994. -С. 70-77.

59. Кикот В.К., Краснов Г.Д., Крапивный Д.В. Опытно-промышленные испытания пневмопульсационной флотомашины при флотации сильвина // Совершенствование процессов переработки минерального сырья. М.: ИПКОН РАН. 1994, - С. 78-83.

60. Максимов И.И., Емельянов М.Ф., Колтунова Т.Е. Колонные флотационные машины института Механобр // Горн. ж. 2000.- № 10.- С. 44-45.

61. Видуецкий М.Г., Мальцев В.А., Ручкин И.И. и др. Использование флотомашин колонного типа конструкции «Уралмеханобр» в промышленности // Материалы 1У Конгресса обогатителей СНГ, М., 2003, том II. -С.117-119.

62. Колонные флотомашнны с аэраторами Слэм Джет. Компания СЕТСО // Материалы 1У Конгресса обогатителей стран СНГ, М., 2003, том II. -С.120 - 122.

63. Самыгин В.Д., Шехирев Д>В., Воробьев В.Н. Малооперационные технологии флотационного обогащения на базе противоточных колонных аппаратов // Развитие сырьевой базы пром. предприятий Урала. Межгос. научн. техн. конф. Магнитогорск, 1995. - С. 113-116.

64. Flotation with intermittent air supply// Mining Mag. 1984.-151. -N 5,- C. 529.

65. Способ аэрации жидкости при флотации: А.С. 1269843 СССР/ МКИ В 03 D1/00 / М.М.Смирнов, Н.Ф. Мещеряков, В.С.Козлов и др.-Б.И.№42.-1986.

66. Черных С.И. Радикальное улучшение конструкции флотационных машин на основе теории аэрации пульпы и минерализации пузырьков воздуха // Цв. металлы.- 1996.- № 4. С. 65-68.

67. Recirculating column flotation apparatus: Пат. 5431286 США, МКИ6 В 03 D 1/24 НКИ 209/170. / Xu М. 1995.

68. Froth flotation separation apparatus: Пат. 4613431 США, МКИ В 03 D 1/2 / Francis G., Miller. Б.И. №34. - 1986.

69. Murdock Donald J. Technology development an overview of column flotation // J.S.Afr. Inst. Mining and Met. - 1991.- 91. - N3. - P. 1 -11.

70. Черных С.И., Горбачев М.И., Переляев В.В. и др. Испытания машин чанового типа с новым аэратором // Цв. металлы. 1994.- № 10.- С. 61-64.

71. Черных С.И. Теоретические основы интенсификации флотации частиц полезных минералов в пневматических флотомашинах //Цв. металлы. -1996.-№ 12,- С.20-21.

72. Столяров В.М., Черных С.И., Те В.Х., Еременко В.Н. Влияние различных параметров на процесс аэрации во флотомашинах с камерами большого объема // Цв. металлургия. 1993.- № 2.- С. 12-14.

73. Черных С.С., Симонов П.А. Интенсификация процесса флотации в глубоких пневматических флотомашинах с аэраторами эргазлифтного типа / Цв. металлургия.- 1997.- № 11-12.- С. 1-4.

74. Коршунов В.В., Черных С.И. Опыт эксплуатации болыдеобъемных флотационных пневматических машин с аэраторами газлифтного типа // Цв. металлы. 1999.- № 9.- С. 54-56.

75. Черных С.И., Конов Х.К., Коршунов В.В. и др Новое поколение флотационных пневматических машин колонного типа // Горн, ж,- 2001.-№ 4.- С. 54-58.

76. Мещеряков Н.Ф., Сабиров Р.Х., Рец Н.И., Мещеряков А.Н. Пути совершенствования колонной флотационной техники. // Цв. металлы.-1999. № 5. - С.12-14.

77. Mankosa M.J., Adel G.T., Luttrell G.H., Yoon R.H. Scale-up and design acpects of column flotation // Prod, and Process. Fine Part.: Proc. Int. Symp., Montreal, Aug. 26-31, 1988 -New York etc., 1988.- P.185-194.

78. Finch J.A., Dobby G.S. Column flotation Pergamon Press. Oxford, New York, Toronto / - 1990. - 179 p.

79. Kawatra S.K., Eisele T.C. Column flotation of coal // Jine Coal Process. -1987. P.414-429.

80. Ounpuu Mike, Tremblay Richard. Investigation into the effect of column height on the 1200 mm diameter column at Matagami // Column : 91: Proc. Int. Conf. Column Flotat., Sudbury, June 2-6, 1991, vol. 1, Montreal, 1991.-P. 303-316.

81. Зимин А.В., Лысенко А.А., Кутлин Б.А., Храмов А.Н. Освоение колонных флотомашин в основной флотации на обогатительной фабрике ГОКа «Бор-Ундур» // Горн. ж. 2000.- №2. - С. 31-32.

82. Максимов И.И., Боркин А.Д., Емельянов М.Ф. Изучение влияния глубины камеры на технологические показатели флотации в колонной пневматической машине // Обогащение руд. 1986.- №4. - С. 27-30.

83. New Flotation Column Launched // Chem. Eng. Austral. 1989. - 14. - N 3, P. 6-7.

84. Kennedy Alan. The Jameson Flotation Cell // Mining Mag. 1990. - 163. - N 4.-P. 281-285.

85. Mohanty M.K., Green C.M., Stoll R.D., Brumfield M. Flotation in the US // World Coal. 1999. - 8. - N 4. - P. 51-54.

86. Hall Stephen. Developing Flotation Technologes // Mining Mag. 1991.- 164.-N6.-P.379-381.

87. Froth flotation: Пат. 5096572 США, МКИ5 ВОЗ D 1/14, В 03 D 1/24. / Лап Yang Hwang. Б.И. № 11 -1992.

88. Froth flotation apparatus: Пат. 5249688 США, МКИ5 В 03 D 1/14 /Лап Yang Hwang. Б.И. №37. - 1993.

89. Колонная флотационная машина: А.с. 368883 СССР, МКИ В 03 D 1/24. / С.И.Митрофанов, М.Я. Рыскин, Б.С.Чертилин и др. Б.И. №9.- 1973.

90. Beswirnilcowa inzektorowa maszyna flotacyjna: Пат. 167784 Польша, МКИ6 ВОЗ D 1/14 /Bulkouski В. Б.И. №44. - 1995.

91. Пневматическая флотационная машина: А.с. 419225 СССР, МКИ В 03 D 1/24 / В.И.Тюрникова, Ю.Б.Рубинштейн, И.Н.Дымко и др. Б.И. №10. -1974.

92. Пневматическая противоточная флотационная машина: А.с. 478616 СССР, МКИ В 03 D 1/24 / И.Н. Дымко, В.И. Тюрникова, В.Н. Богомолов и др.-Б.И. №28.- 1975.

93. Process for concentration of minerals: Пат. 5294003 США, МКИ5 В 03 D 1/2 / Clinton А. Б.И. №10. - 1994.

94. Малиновский В.А. Пенная сепарация. М.: - 1971.

95. Малиновский В.А. Селективное извлечение гидрофобных и гидрофобизированных частиц и некоторых поверхностно активных веществ пенной сепарацией //ДАН АН СССР. 1961. - 141. - № 2.

96. Пневматическая противоточная флотационная машина: А.с. 478615 СССР, МЕСИ В 03 D 1/24 / И.Н Дымко, В.И.Тюрникова, В.М. Богомолов и др. Б.И. №28. - 1975.

97. Moys М.Н., Engejbrecht J., Terblanche N. The design of battles to reduce axial mixing in flotation columns // Column 91: Proc. Int. Conf. Column Flotat., Sudbury, June 2-6 1991, Montreal, 1991,- V.1.-P.275-288.

98. Yianatos J.B., Bergh L.G. Troubleshooting industrial flotation columns // Miner Eng. 1995.- 8.- N 12.- P. 1593-1605.

99. Kawatra S.K., Elsele T.C. The use of horisontal battles to improve the effectiveness of column flotation of coal // 18 th Int. Miner Process Congr.: Sydney, 23-28 May 1993, 3 Flotation 1, Parkvill, 1993.- P.771-778.

100. Bubble generator: Пат. 4752383 США, МКИ В 03 D 1/24, В 29 С 67/24 / McKay Jeffrey D., Foot Donald G. Б.И. №23. - 1988.

101. Классен В.И. Влияние воздуха, выделяющегося из раствора, на флотируемость минералов // Цветные металлы. 1945.- №2

102. Классен В.И. Вопросы теории аэрации и флотации. М-Л.: Госхимиздат. -1949.- 188 с.

103. Мамаков А.А.Современное состояние и перспективы применения электролитической флотации веществ. Кишинёв: Штиинца, 1975. Ч. 1, 136 с; Ч. 2,-184 с.

104. Черных С.И., Воронин П.Г., Усков С.Н. и др. Внедрение пневматической флотомашины чанового (колонного) типа ФП-10 на Жолымбетской обогатительной фабрике //Цв. металлургия. 1992.-№ 6.- С. 14-17.

105. Sparing System for Column Flotation: Пат. 1320598 Канада, МКИ5 В 03 D 1/24. / Harach P.L. Б.И. №27.- 1993.

106. Флотационная машина: A.c. 201263 СССР, МКИ В 03 D 1/24 / И.Н.Плаксин, С.С.Шахматов, А.Г.Ефремов. Б.И. №18. - 1967.

107. Аэрационный узел для флотомашины: A.c. 1005922 СССР, МКИ В 03 D 1/24 / А.Н.Холин. Б.И. №11.- 1983.

108. Аэратор пневматической флотомашины: A.c. 1142172 СССР, МКИ В 03 D 1/24 / Л.В.Зинченко, С.И.Черных. Б.И. №8. - 1985.

109. Способ флотации руд в пневматической флотомашине с эластичными диспергаторами: A.c. 1659808 СССР, МКИ В 03 D 1/2 / И.Б.Затесник, М.Я.Рыскин, Ю.Б.Рубинштейн. Б.И. №24. - 1991.

110. Аэратор: A.C. 660715 СССР, МКИ В 03 D 1/24 / М.Ф.Емельянов, И.И.Максимов. Б.И. № 15. 1979.

111. Флотационная пневматическая многокамерная машина: Пат. 2059443 Россия, МКИ6 В 03 D 1/24 / С.И.Черных. Б.И. №18. - 1996.

112. Пневматический аэратор для флотационной машины: A.C. 865406 СССР, МКИ В 03 D 1/24 / А.Н.Холин, А.В.Андреев, Г.А.Голованов и др. Б.И. №35.- 1981.

113. Пневматическая флотационная машина «Зарница»: A.C. 1183180 СССР, МКИ В 03 D 1/24 / М.Н.Злобин. Б.И. №37. - 1985.

114. Способ флотационного обогащения фосфорсодержащих руд: A.c. 599408 СССР, МКИ В 03 D 1/2/ С.С.Шахматов, В.А.Перунов, В.Б.Шилин.

115. Способ флотационного обогащения фосфорсодержащих руд: A.c. 1424871 СССР, МКИ В 03 D 1/02 / С.С.Шахматов, В.Ф.Скороходов, В.Б.Шилин и др. Б.И. №35. - 1988.

116. Шахматов С.С. Способ и аппараты для флотации в активированных водных дисперсиях воздуха // Новые процессы в комбинированных схемах обогащения полезных ископаемых-М.: Наука, 1989.- С. 196-201.

117. Соложенкин П.М., Скороходов В.Ф. Разделение минерального сырья в активированных водных дисперсиях воздуха // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск, 2001, -№ 1 .

118. Solozhenkin P., Nebera V., Slcorohodov V. The flotation by bubbles containing surfikant films / Proc. New. trends in mineral processing IV. Part I (Ed. Fecko Peter), 28.6- 30.6.2001, Ostrava, 2001. - VSB-YU Ostrava Czech Rep.-P. 281-288.

119. Method of Separating Materials in a Flotation Reactor: Пат. 5341938 США, МКИбВ 03 D 1/2 / Valenzuela U.M.

120. Способ аэрации жидкости при флотации материалов: А.с. 1284600 СССР, МКИ В 03 D 1/00 / М.М.Смирнов, Н.Ф.Мещеряков, Л.В.Ишуткин, В.С.Козлов. Б.И. №3. - 1987.

121. Флотационная машина струйной аэрации МФУ-СА // Уголь. 1994.- № 11. - С.5.

122. Флотационная колонна: Пат. 2102155 Россия, МКИ 6 В 03 D 1/24 / Н.Ф.Мещеряков, Б.С.Ксенофонтов, A.M. Отраднов. Б.И. №2. - 1998.

123. Steinmuller A., Terblanche N., Engelbrecht J., Moys M.H. Hydrodynamics of a cocurrent-downwards free jet flotation column // Proc. 20 th Int. Miner Process Congr. Aahen 21-26 Sept. 1997, Claussthal- Zellerfield, 1997.- vol. 3.-P. 175-184.

124. New flotation process // Austral. Mining .- 1994.- 86,- N 11,- P.28.

125. Флотационная машина: А.С. 1117085 СССР, МКИ В 03 D 1/14 / Н.Ф.Мещеряков, А.С. Иванов, В.И.Классен и др. Б.И. №37. -1984.

126. Устройство для аэрации жидкости: А.С. 1108078 СССР, МКИ С 02F 3/24 / Н.Ф.Мещеряков, И.Н.Шохин, В.В.Жуков и др. Б.И. №30. 1984.

127. Способ флотации материалов: А.С. 1258490 СССР, МКИ В 03 D 1/00. / М.М.Смирнов, Н.Ф.Мещеряков, Л.В.Ишукин Б.И. №35. - 1986.

128. Генералов В.А., Черных С.И., Мусатова Е.И. Основы выбора высокопроизводительной пневматической флотационной машины и создание инжекторных машин каскадного типа // Цв. металлургия. 1995.-№5,-С. 12-15.

129. Пневматическая флотационная машина: Патент РФ №2100098. МКИ6 В 03 D 1/24 / Злобин М.Н. и др. Б.И. №36. - 1997.

130. Air flotation cell: Патент США № 4450072/ Suplicld J.C. / OG, 1984, v. 1042. №4.

131. Apparatus for mineral separation by froth flotation: Европ. Патент. № 208411. В 03 D 1/24 / Zipperian D.E. ЕР Classified abstracts, 1987, №3.

132. Горобай В.П., Эпштейн С.Б., Рубинштейн Ю.Б. Аэрационное устройство для пневматических флотационных машин // Уголь Украины.- 1993. № 4. - С. 50-52.

133. Пневматическая флотационная машина: А.с. 1837449 СССР, МКИ 6 В 03 D 1/24 / С.Б.Леонов и др. Б.И. №28. - 1995.

134. Пневматическая флотационная машина: А.с. 1785127 РФ, МКИ 6 В 03 D 1/24 /М.Н.Злобин и др. Б.И. №30. - 1995.

135. Cyclonic froth flotation cell: Пат. 2162092 Великобритания, МКИ В 03 D 1/24, В04С7/00 / Cutting Geoffrey Walter Б.И. №33. -1986.

136. Method and Apparatus for Froth Flotation: Пат. 3446353 США, НКИ 209164 / Daves W.I.N. 1969. v.862, №4.

137. Recurculating column flotation apparatus: Пат. 5431286 США, МКИ6 В 03 D 1/24 / Xu M. Б.И. №20. - 1995.

138. Microcell bubble generator for column flotation // Mining Mag. 1993. - 168. -N5.-P.287.

139. Centrifugal flotation fine ore recovery // Mining Mag. - 1995-173.- N 6. -383 p.

140. Clean Earth Technologies // Mining Mag.- 1997.- 176.- N 1.- P.34-35

141. Flotation apparatus and method: Пат. 4744890 США, МКИ В 03 D 1/02, В04С5/103 / Miller Jan D., ICinneberg David J. Б.И. №14. - 1988.

142. Vortex flotation cell: Пат. 2266479 Великобритания, МКИ5 В 03 D 1/14, В04С9/00 / WilgonN. Б.И. №1. - 1994.

143. Центробежная пневматическая флотомашина: А.С. 1606197 СССР, МКИ5 В 03 D 1/24 / Э.Л. Ячушко. Б.И. №42. - 1990.

144. Центробежная флотационная машина: А.С. 1806017 СССР, МКИ5 В 03 D 1/24 / С.Л.Орлов, М.Т.Васильев, В.В.Данилов, В.Г.Великоцкий. Б.И. №12.-1993.

145. Miller J. D., Ye Y. Froth Characteristics in Air-sparged Hydrocyclone Flotation // Miner Process, and Extr. Met. Rev.- 1989.- 5.- N 1-4.- P.307-327.

146. Miller J., Pacquet E., Baker M.W. The air sparged hydrocyclone for fine coal flotation // MIN Expo Int.:88: Amer. Mining Congr., Chicago, Apr. 24-28, 1988, vol.1 -sess. Pap. Washington ( D.C.), 1988. - P. 1-15.

147. Леонов С.Б., Казаков В.Д., Федотов K.B. и др. Эффект избирательного распределения вещества на упругой сферической оболочке // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. 1989. - № 2. - С. 5-8.

148. Аврамов В.Е., Зеликман Ю.Л., Окладников Л.А. и др. О пневмопульсационном кондиционировании пульпы перед флотацией // Цв.мет.- 1987. № 7.

149. Полонский С.Б., Катышев В.В., Сапожников Ю.М. Интенсификация кондиционирования флотационных пульп с применением импульсногоэлектрогидравлического воздействия // Обогащение руд. Иркутск. -1986.-С. 108-112.

150. Стоев Ст., Жилов F. Вибрационная подготовка пульпы для флотации // Цветные мет.- 1966. № 5. - С. 13-15.

151. Волянский Б.М., Краснов Г.Д., Барский JI.A. Флотация шламов в вибрирующей среде. // Флотационные системы, процессы и аппараты при переработке минерального сырья.- М.: СФТГП ИФЗ АН СССР.- 1974. С. 65-70.

152. Флотационная машина: A.C. 360104 СССР, МКИ В 03 D 1/14/ Федотов A.M., Алексеев Б.С., Денисов Г.А. и др.

153. Курков A.B., Егоров A.M., Пастухова И.В., Щербакова С.Н. Создание технологий эффективной переработки руд на основе флотационного процесса // Цветные металлы. 2003. - №4. - С. 22-24.

154. Feng D, Aldrich С. Batch flotation of a complex sulphide ore by use of pulsated sparged air // Int. J. Miner. Process. 2000. - 60, №2. - P. 131-141.

155. Плаксин И.Н., Классен В.И., Акопов М.Г. и др. Исследование движения жидкости в гидроциклоне // Вопросы теории гравитационных методов обогащения. М.: Госгортехиздат, 1960. - С. 107-117.

156. Еремин Ю.П., Глембоцкая Т.В. Перспективные направления использования ультразвуковой технологии для интенсификации флотационных процессов // Переработка минерального сырья М., Наука. - 1976.-С.141-152.

157. Лебедев Н.М., Воронин О.В., Ложников С.С., Пантелеев C.B. и др. Использование ультразвука для интенсификации процессов флотации. V Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы конгресса, том III. M.: Альтекс, 2005. - С. 225-226.

158. Краснов Г.Д. Вопросы физико-химической механики и методы повышения эффективности процесса обогащения в структурированных тяжелых суспензиях. Автореф. дис. д-ра техн. наук. Л., 1973.

159. Краснов Г.Д., Струков В.Б. Интенсификация разделения минералов в тяжелых суспензиях. М.: Недра, 1980. - 169 с.

160. Не договоров Н.И. Пленочная флотация на Центральной вольфрамовой фабрике // Цв. металлы. 1944. - №2 - С. 28-29.

161. Обогащение грубоизмельченных руд флотацией / Плаксин И.Н., Шахматов С.С., Ефремов А.Г. и др. М.: Наука. - 112 с.

162. Перунков В.А., Псарев Г.М. Испытание флотоотсадочной машины типа ФОМР-1А в схеме грубозернистой флотации Кингиссепских фосфоритов // Физико-технические проблемы разработки и обогащения полезных ископаемых. -М.: СФТГП ИФЗ АН СССР. -1976. С.144-154.

163. Шахматов С.С., Шахматова Н.Ю., Винокуров A.M. О флотационных возможностях флотоотсадочной машины // Цветные металлы. 1971.- № 2. - С. 68-70.

164. Шахматова Н.Ю. Исследование разделения крупнозернистых минералов при одновременном протекании пенной сепарации и флотации из объема пульпы в восходящих и пульсирующих потоках: Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. М., 1978. - 21 с.

165. Томов Т.Г. Применение вибрационных воздействий при флотации минералов // Новые эффективные методы обогащения полезных ископаемых. ML, ИПКОН АН СССР. - 1978. - С. 80-90.

166. Способ флотационного обогащения калийных руд: Патент № 2057596 РФ. МКИ ВОЗ D 1/2 / В.К. Кикот, Г.Д. Краснов, М.Л. Килин и др. Б.И. № ю - 1996.

167. Рафалес-Ламарка Э.Э. К гидродинамическим основам теории обогащения в пульсирующих потоках // Горный журнал. 1953. - № 10. - С. 37-39.

168. Виноградов H.H. Анализ движения материала в отсадочных машинах с повышенной частотой пульсаций и теоретическое обоснование выбора приводного механизма. Дисс. на соиск. учен, степени к. т. н. М., 1953.

169. Кизевальтер Б.В. Влияние числа и размаха колебаний жидкости в процессе отсадки. / Вопросы теории гравитационных методов обогащения полезных ископаемых. М.: Госгортехиздат. 1960. - С. 11-21.

170. Рубинштейн Ю.Б., Тюрникова В.И., Филиппов Ю.А. О математической модели процесса флотации / В кн. Проблемы обогащения твёрдых горючих ископаемых. М.: Недра, 1975, - т. 4, вып. 2. - С. 72-82.

171. Ландау Л.Д. Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М.: Гостехиздат, 1953.-620 с.

172. Shuhmann R. Flotation kinetics // J. of the Phys. Chem., -1942, v.46,-p. 891-902.

173. Белоглазов К.Ф. Закономерности флотационного процесса. М.: Металлургиздат, 1947.

174. Богданов О.С., Поднек А.К., Хайман В.Я. и др Вопросы теории и технологии флотации // Труды института Механобр . 1959. - вып. 12.

175. Богданов О.С., Филановский М.Ш. К вопросу о прикреплении минеральных частиц с пузырьком воздуха. Журнал физ. химии, 1940, -т. 12, - №2.

176. 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.

177. Дерягин Б.В., Духин С.С., Рулёв Н.И. Кинетическая теория флотации мелких частиц Успехи химии. 1982, т.51, вып.1. - С. 92-118.

178. Рубинштейн Ю.Б., Филиппов Ю.А. Кинетика флотации. М.: Недра. 1980.-375 с.

179. Самыгин В.Д., Филиппов Л.О., Шехирев Д.В. Основы обогащения руд. Учебное пособие для вузов. М.:Альтекс, - 2002. - 304 с.

180. Самыгин В.Д. Физические основы элементарного акта минерализации пузырьков при флотации. В кн. Современное состояние и перспективы развития теории флотации. М.: Наука, 1979. - С. 5-27.

181. Городецкая А. Скорость поднятия пузырьков в воде и водных растворах при больших числах Рейнольдса // ЖФХ, 1949 г., т. XXIII, вып.1. - С.71-77.

182. Левин В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз, 1959, -699 с. ,

183. Тюрникова В.И., Рубинштейн Ю.Б., Наумов М.Е. О скорости всплывания воздушных пузырьков // Цветная металлургия, Изв. ВУЗов 1974. - №5 -С. 11-15.

184. Шадрин A.B. Влияние флотационных реагентов на свойства пузырьков воздуха в водных растворах. В кн. Добыча и обогащение руд месторождений Кольского полуострова. Апатиты. 1983. - С. 111-114.

185. Самыгин В.Д., Чертилин Б.С., Небера В.П. Влияние размера пузырьков на флотируемость инерционных частиц // Коллоидный журнал. 1977. -т. 39.-вып. 6.-С. 1101-1107.

186. Годэн A.M. Флотация. М.: Госгортехиздат. 1959. - 653 с.

187. Dedek F. Das Anhaften der Luftblasen an der Oberfläche des Feststoffs bei der Flotation. Glückauf-Forschungshefte., 1969. Bd. 30, H. 4, P. 203-209.

188. Schulze H.G. Hydrodynamics of bubble-mineral particle collisions // Miner. Process. And extr. Met. Rev. 1989. - 5. - N 1-4. P. 43-76.

189. Эйгелес M.A. Теоретические основы флотации несульфидных минералов. M.: Металлургиздат. 1950. - 283 с.

190. Свен-Нильсон И. Значение времени соприкосновения между минералами и пузырьком воздуха для флотации // Новые исследования в области теории флотации. М.-Л.: ОНТИ- 1937. - С.134-147.

191. Свен-Нильсон И. Влияние времени соприкосновения минерала с воздушным пузырьком при флотации // Kolloid Zeitschrift. 1934. - v.69. -С. 230.

192. Глембоцкий В.А. Время прилипания воздушных пузырьков к минеральным частицам и его измерение // Изв. АН СССР, ОТН. -1953 -№ 11.-С. 1524-1531.

193. Устройство для измерения времени контакта элементов контактной пары: А. с. 815605 СССР, МКИ G 01 N 13/02 / В.И.Зеленов, В.И.Пучков, А.М.Эльберт, 1982.

194. Классен В.И., Тихонов С.А. Действие олеата натрия на флотационные свойства поверхности пузырьков воздуха // Цветные металлы. -I960.- № 10. С.12-14.

195. Гиацинтова К.В., Глембоцкий В.А., Соложенкин П.М. Влияние возраста пузырька на время его флотационного прилипания // ДАН Таджикской ССР -1963. т. VI. - № 8. - С.21-26.

196. Кондратьев С.А., Бочкарёв Г.Р., Изотов A.C. Условия образования флотокомплекса «частица-пузырёк» // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск, 2000. - №2- С. 94- 102.

197. Фрумкин А.Н. Физико-химические основы флотации // Успехи химии. -1933.-T.2.-№ 1-С. 1-15.

198. Кабанов Б.Н., Фрумкин А.Н. Величина пузырьков газа, выделяющихся из раствора при электролизе // Журнал физ. химии. 1936. -т.4.- вып.25. -С. 538-548.

199. Уорк И.В. Значение краевого угла для флотации // Новые исследования в области теории флотации.- М-Л.: ОНТИ. 1937. - С. 90 - 100.

200. Емельянова Н.П., Мелик-Гайказян В.И. Исследование неравновесных состояний в адсорбционных слоях на вытягиваемых участках поверхности пузырьков при флотации // Межвузовский сборник ИЛИ. Обогащение руд. Иркутск: 1975. - С.91-105.

201. Мелик-Гайказян В.И., Емельянова Н.П., Глазунова З.И. О капиллярном механизме упрочения контакта частица-пузырёк при пенной флотации // Обогащение руд. -1976.- № 1. С. 25-31.

202. Мелик-Гайказян В.И. Уравнения Фрумкина-Кабанова и Уорка, следствия из них и ответы на вопросы викторины «Знаете ли Вы флотацию?» // Межвузовский сборник ИЛИ. Обогащение руд. Иркутск: ИЛИ. -1980.-С.115-147.

203. Физико-химические основы теории флотации / Богданов О.С., Гольман A.M., Каковский И.А. и др.- М.: Наука 1983. - 264 с.

204. Шахматов С.С. О влиянии турбулентных потоков пульпы на сохранность флотационных комплексов // Современное состояние и перспективы развития теории флотации. М.: Наука. - 1979. - С. 186-191.

205. Максимов И.И., Емельянов М.Ф. Влияние турбулентности на процесс отрыва частиц от пузырьков во флотационной пульпе // Обогащение руд.- 1983.-№2.-С. 16-19.

206. Мелик-Гайказян В.И., Ворончихина В.В. К методикам оценки влияния аполярных реагентов на прочность прилипания частиц к пузырькам при флотации // Современное состояние и задачи селективной флотации руд.- М.: Наука.- 1967. С. 56-67.

207. Мелик-Гайказян В.И., Ворончихина В.В., Баранов JT.A. К методике оценки прочности прилипания минеральных частиц к поверхности пузырьков воздуха // Обогащение и использование угля. М.: Недра. -1965.-С. 45-69.

208. Емельянова Н.П., Ворончихина В.В., Мелик-Гайказян В.И. О коррекции между краевым углом смачивания поверхности и силой ее отрыва от пузырька// Обогащение руд (Иркутск). 1978.- С.99-107.

209. Установка для определения величины адгезионных усилий: A.c.115012 СССР, МКИ В 03 D 1/12 / Задорожный В.К., Старчик Л.П. Б.И. №9. -1958.

210. Задорожный В.К. Прибор для измерения силы прилипания минеральных частиц флотационной крупности к пузырькам газа // Обогащение апатитовых, вермикулитовых и перовскитовых руд.- Л.: Наука. 1967. -С. 104-108.

211. Устройство для измерения сил отрыва частиц минералов от пузырьков газа: А.с.940009 СССР, МКИ G 01 N 13/00 / Байченко A.A., Клейн Н.С. -Б.И. №24. 1982.

212. Прибор для измерения силы отрыва пузырька воздуха от поверхности минерала: A.c. 125409 (СССР), МКИ В 01 19/04 / Шафеев Э.Ш., Троицкий В.В.-Б.И. №1.-1960.

213. Устройство для измерения силы отрыва твердой частицы от пузырька газа в жидкой фазе: A.c. 1187018 СССР, МКИ. G 01 N 13/00 / Гольман A.M., Лавриненко A.A. Б.И. №39. - 1985.

214. Гольман A.M., Лавриненко A.A. Устройство для измерения силы отрыва частицы от пузырька при флотации // Флотационные реагенты. — М.: Наука.-1986.-С. 209-213.

215. Гольман A.M., Лавриненко A.A. Измерение силы отрыва частицы от микропузырька при электрофлотации // Электронная обработка материалов 1987 - №1 (133). - С. 74 - 76.

216. Гольман A.M., Лавриненко A.A., Гегия H.A. Установка для изучения поверхностных свойств алмазов при флотации // Исследования в области взаимодействия различных форм углерода с газовыми и жидкими средами. -Киев: ИСМ АН УССР. 1986. - С. 62-67.

217. Гольман A.M., Лавриненко A.A. Измерение силы отрыва частицы от микропузырька при электрофлотации // Электронная обработка материалов 1987 - №1 (133). - С. 74 - 76.

218. Лавриненко A.A. К вопросу образования и сохранения комплекса частица-пузырёк при флотации // Совершенствование процессов переработки минерального сырья. М.: ИПКОН АН СССР. - 1994. - С. 27-35.

219. Лавриненко A.A., Аванесян К.А. Сопоставление результатов флотации кварца и силы отрыва кварцевой подложки от пузырьков воздуха // Комплексная переработка полезных ископаемых. М.: ИПКОН АН СССР. - 1990.-С. 99-109.

220. Гольман A.M., Лусинян О.Г., Лавриненко A.A. О механизме электрофлотации молибденита // Обогащение руд.- 1989.- № 2.- С. 12-15.

221. Григоров О.Н., Козьмина З.П., Маркович A.B. и др. Электрокинетические свойства капиллярных систем. М.-Л.: АН СССР, 1956. - 352 с.

222. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 1979. - 568 с.

223. Долженкова A.M., Стрельцын Г.С. Изменение дзета-потенциала кварца в присутствии модификатора и катионного собирателя / Труды Механобра. Вып. 131.-Л. 1962.-С. 24-41.

224. Ye Y., Miller J.D. The significance of bubble / particle contact time during collision in the analysis of flotation phenomena / Int. J. Miner. Process. -1989.-25. №3-4.-P. 199-219.

225. Шахматов C.C. О влиянии турбулентных потоков пульпы на сохранность флотационных комплексов // Современное состояние и перспективы развития теории флотации. М.: Наука. - 1979. - С. 186-191.

226. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Крапивный Д.В., Фролов О.Н., Шимкунас Я.М. Основные особенности пневмопульсационной флотации // Известия вузов. Цветная металлургия. 2002. - № 2. - С. 4-9.

227. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д. О возможностях пневмопульсационной флотации // Горные науки на рубеже XXI века: Тез. докладов Международной конференции 12-19 сентября 1997 г. Москва-Пермь. -1997.-С. 114.

228. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д. О возможностях пневмопульсационной флотации // Горные науки на рубеже XXI века: Материалы международной конференции 1997. Екатеринбург. - 1998. - С. 600-606.

229. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Крапивный Д.В., Фролов О.Н. Влияние особенностей элементарного акта флотации в пульсирующей среде на эффективность разделения минералов // II конгресс обогатителей стран СНГ: Тез. докладов. М.: Альтекс, 1999. - С. 64-65

230. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д. Пневмопульсационные аппараты для селективного разделения // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: Сб. науч. трудов / Гос. образовательное учреждение «ГАЦМиЗ» Красноярск. - 2003 - С. 169-173.

231. Лавриненко A.A., Крапивный Д.В., Фролов O.H. Некоторые особенности механизма пневмопульсационной флотации // Горный информационно-аналитический бюллетень. МГГУ.- 2000. №10. - С. 233-235.

232. Краснов Г.Д., Лавриненко A.A., Крапивный Д.В., Фролов О.Н. и др. Основные принципы и практика пневматической пульсационной флотации // Обогащение руд. 1999. № 4.- С. 19-23.

233. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Крапивный Д.В., Шимкунас Я.М. Обоснование эффективности использования пневмопульсационной флотации // III конгресс обогатителей стран СНГ: Тез. докладов. М.: Альтекс. 2001.-С. 122.

234. Лавриненко A.A. Механизм процесса пульсационной флотации // V Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том II. М.: Альтекс, 2005. - С. 145-149.

235. Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. Л.: Наука, 1967. -89 с.

236. Кафаров В.В. Основы массопередачи: Учебник для студентов вузов. 3-е изд. - М.: Высшая школа, 1979. - 439 с.

237. Краснов Г.Д, Лавриненко A.A., Крапивный Д.В. Флотационные взаимодействия в пульсирующей среде // V Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том III. М.: Альтекс, 2005. - С. 79-82.

238. Фукс H.A. Механика аэрозолей. -М.: АН СССР, 1955. 351 с.

239. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. М.: Недра. 1993.-350 с.

240. Лященко П.В. Гравитационные методы обогащения. -М.Тостехиздат, -1940.

241. Лавриненко A.A. Минерализация пузырьков при пневмопульсационной флотации. IV Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы конгресса, том II. М.: Альтекс, 2003. - С. 129 -131.

242. Grainger-Allen T.S.N. Bubble generation in froth flotation machines trasactions // The institute of Min. and Met. 1970. - 79.- P. 1031-1037.

243. Классен В.И. О некоторых деталях механизма влияния растворённых газов на флотацию // Роль газов и реагентов в процессах флотации. Труды совещания по теории флотационного обогащения. Москва, 1948 г. М.-Л. Изд. АН СССР. 1950. - С. 86-96.

244. Ребиндер П.А. Физико-химическая механика дисперсных структур. // Физико-химическая механика дисперсных структур. М.: Наука, 1966. -С. 5-12.

245. Краснов Г.Д., Лавриненко A.A., Крапивный Д.В. Перспективы применения пневмопульсационной флотации // Горный вестник 1997. №5.-С. 103-108.

246. Краснов Г.Д., Лавриненко A.A., Крапивный Д.В., Чистяков A.A. и др. Опыт эксплуатации пневматической пульсационной флотационной машины // Цветные металлы. 2002. №4. - С. 17-19.

247. Краснов Г.Д., Лавриненко A.A., Крапивный Д.В., Фролов Н.П., Чихладзе В.В и др. Испытания пневмопульсационных флотомашин при обогащении калийных руд // II конгресс обогатителей стран СНГ. Тез. докладов, М.: Альтекс, -1999. - С. 61.

248. Краснов Г.Д., Лавриненко A.A., Чистяков A.A., Софьин А.К. и др. Опыт эксплуатации пневматической пульсационной флотационной машины // III конгресс обогатителей стран СНГ: Тез. докладов. М., -Альтекс. 2001. - С.128.

249. Лавриненко A.A. Разработка и моделирование колонного аппарата пневмопульсационной флотации // V Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса, том II. -М.: Альтекс, 2005. С. 142-145.

250. Пневматическая пульсационная флотационная машина: Патент 2070839 РФ, МКИ В 03 D 1/22 / Г.Д.Краснов, А.А.Лавриненко, Д.В.Крапивный и др. Б.И. №№36. - 1996.

251. Конов Х.К., Коршунов В.В., Жилин В.В., Черных С.И. Основы выбора высокопроизводительных пневматических флотационных машин и создание инжекторных машин каскадного типа // Цветная металлургия, -2000, №5-6.-С. 17-20.

252. Элементы и устройства пневмоавтоматики высокого давления: Отраслевой каталог / Минстанкопром. М. 1990 г. Под редакцией к.т.н. А.И. Кудрявцева.

253. Гидроподъём полезных ископаемых. М.: Недра, 1995.

254. Небера В.П. Флокуляция минеральных суспензий. М.: 1983. - 288 с.

255. Устройство для управления пневмопульсационной флотационной машиной: Патент 2183138 РФ, МКИ В 03 В13/00 / В.П. Топчаев, Г.В. Федин, Г.Д. Краснов, A.A. Лавриненко. Б.И. №16. - 2002.

256. Лавриненко A.A., Федин Г.В., Краснов Г.Д., Шимкунас Я.М. Особенности системы автоматизации колонной пневмопульсационной флотомашины. IV Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы конгресса, том II. М.: Альтекс, 2003. - С. 18-19.

257. Самыгин В.Д., Дерягин Б.В., Духин С.С. Исследование эффекта Дорна на пузырьках воздуха // Коллоидный журнал, 1964,-т.26, -№3-С. 493-501.

258. Дерягин Б.В., Духин С.С., ЛисиченкоВ.А. Кинетика прилипания минеральных частиц к пузырькам при флотации // Журнал физической химии. 1959. - т.ЗЗ - №10 - С. 2280-2287.

259. Сотенова Г.З., Баженова Ю.Ф., Кульский Л.А. Исследование потенциала границы раздела фаз воздух-раствор ионогенного ПАВ. Изучение эффекта Дорна на газовых пузырьках в растворе катионного ПАВ // Коллоидный журнал. 1982, -т.24, - №5. - С. 989-994.

260. Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Воронцова Л.В., Крапивный Д.В. и др. Магнезит: Новая технология // Горная промышленность.- 2001. -№ 2. С. 41-47.

261. A.Lavrinenko, G.Krasnov, L.Vorontsova, V.Tchikhladze, D.Krapivny, Ya.Shimkunas, M.Kovalev. Magnesite New Processing Technology. Russian Mining. - 2001, № 1. - P. 26-31.

262. Способ флотации угля: A.c. 1366222 СССР, МКИ В 03 D 1/00. / В.Н.Петухов, Ж.Ф. Галимов, Х.М. Гибадуллина, A.A. Лавриненко и др. -Б.И. №2. 1988.

263. Лавриненко A.A., Петухов C.B., Бергман A.B. Влияние кислородсодержащих групп пенообразователей на эффективность действия аполярных собирателей при флотации углей // Комплексная переработка полезных ископаемых. М.: ИПКОН АН СССР. - 1990. - С. 92-99.

264. Способ флотации угля: A.c. 1627258 СССР, МКИ В 03 D / В.Н.Петухов, A.B. Глембоцкий, И.Г.Лурье, A.A. Лавриненко и др. Б.И. №6. - 1991.

265. Ломакин А.Г. Калийная промышленность и ВТО: проблемы и перспективы // Обогащение руд. 2002. №4. - С.40-44.

266. Краснов Г.Д., Лавриненко A.A., Крапивный Д.В., Кикот В.К. Новый путь совершенствования флотационной техники // Горный журнал. 2005. -№4. - С. 63-67.

267. Способ получения хлористого калия из калийсодержащих руд: патент РФ 32144435. МПК7 B03D 1/02 / Тетерина H.H. и др. Б.И. №2. - 2000.

268. Способ флотации в пневмопульсационном аппарате и его конструкция: Патент РФ № 2220005 МКИ В 03 D 1/02, 1/22 / Михайлов В.В., Нижегородов Г.А., Лавриненко A.A., Краснов Г.Д., Крапивный Д.В. и др. -Б.И. №36.-2003.

Информация о работе

Лавриненко, Анатолий Афанасьевич
доктора технических наук
Москва, 2005
ВАК 25.00.13

Диссертация

Развитие теории процесса пневмопульсационной флотации и создание высокопроизводительных колонных аппаратов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы