Кинетика флотационного процесса

Механизм минерализации очень сложный. Одна и та же минеральная частица в зависимости от условий столкновения с пузырьком может закрепляться или не закрепляться на нем.

К.Л.Сазерленд установил, что вероятность столкновения частицы с пузырьком тем больше, чем больше ее размеры.

О.С.Богданов пытался рассчитать вероятность флотации по величине произведения вероятности столкновения частиц с пузырьками и вероятности их закрепления. Расчеты показали, что с уменьшением размеров частиц снижается вероятность столкновения и увеличивается вероятность закрепления. Но это было получено лишь в идеализированных условиях.

Поэтому при оценке вероятности флотации необходимо исходить из качественных представлений и учитывать в каждом конкретном случае лишь главные факторы, определяющие эту вероятность.

Кинетика флотационного процесса характеризуется зависимостью извлечения e флотирующегося минерала от времени t, т. е. e= f (t).

Производная представляет собой скорость флотации.

Практически скорость флотации характеризуется ее продолжительностью, необходимой для получения определенного процента извлечения:

Для расчета скорости флотации было предложено большое количество формул. К числу наиболее распространенных можно отнести формулу Белоглазова К.Ф., который рассматривал процесс флотации как сумму отдельных процессов прилипания, а так как в процессе участвует большое количество частиц и пузырьков он применил статистический метод.

Обозначим:

n – число исходных частиц

x – число частиц, перешедших в пену за время t

n−х – число частиц, оставшихся в пульпе

N – количество пузырьков, поступающих в единицу времени

Тогда:

За время dt пройдет Ndt пузырьков

Тогда:

Число столкновений частиц с пузырьком Ndt (n-x)

Тогда сфлотируется:

dx= Ndt (n−x)j

j – вероятность устойчивого закрепления частиц на пузырьках

Перенося влево величину n - x и интегрируя, получим:

Деля числитель и знаменатель первого интеграла на n и заменяя через (извлечение в долях единиц), а N j через К получим:

Величина названа коэффициентом удельной скорости флотации.

Его величина не зависит от того, сколько частиц минерала было сфлотировано за время, предшествующее рассматриваемому.

Следует помнить, что в формуле Белоглазова К.Ф. не учтено:

1. Минеральные частицы не однородны по крупности (скорость извлечения у них разная).

2. Наличие сростков, которые флотируются с меньшей скоростью, чем минеральные зерна.

Поэтому в реальных условиях неизбежно некоторое отклонение от уравнения Белоглазова

Кривые изменения коэффициента удельной скорости флотации, построенные в координатах на основании результатов дробной флотации, могут иметь три принципиально отличные формы (рис. 1.10.)

Рис.1.10. Характер изменения коэффициента удельной скорости флотации

Прямолинейная зависимость (кривая 1) свидетельствует о том, что флотация протекает все время с постоянной скоростью.

Выпуклая форма кривой 2 свидетельствует об уменьшении скорости флотации к концу процесса. Это может быть следствием удаления из пульпы в первые минуты более легкофлотируемых зерен, уменьшения концентрации реагентов в пульпе.

Вогнутая форма кривой 3 показывает, что к концу флотации ее скорость возрастает, причиной этого может быть выведение тонких шламов из пульпы в первые минуты флотации, повышение извлечения за счет более длительного контактирования минералов с реагентами и воздухом (кислородом), аэрации пульпы.

Чтобы улучшить флотацию (согласно кривой 2) целесообразно:

· Попробовать подать собиратель порционно по фронту флотации.

· Подать (дополнительно) собиратель в последние камеры.

В случае получения кривой аналогичной кривой 3 следует:

· Перед флотацией провести обесшламливание .

· Увеличить время контактирования с реагентами путем переноса точек подачи реагентов ближе к началу схемы.

Модели флотации

Кинетическая модель процесса флотации необходима для разработки научных принципов расчета и конструирования новых флотационных аппаратов, проектирования флотационных фабрик с учетом требования контроля и автоматизации, построения схем управления процессом в режиме автоматического регулирования.

К настоящему времени предложено несколько типов моделей:

· Модель четырех состояний

· Двухфазная модель флотации

· Однофазная модель флотации

Степень описания процесса флотации предложенными моделями недостаточна. Они не позволяют с необходимой точностью предсказывать результаты флотации. Параметры моделей можно определить только экспериментально. Причиной этого является многогранность, многофакторность флотационного процесса и отсутствие достоверного аналитического описания гидродинамических флотационных аппаратов, физико-химических условий флотации, скорости минерализации пузырьков и их движения и процессов в пенном слое.

Лекция 6

План лекции:

1. Назначение и классификация флотационных реагентов [1 с.123-124, 3 с.48-49]

2.Основные формы закрепления реагентов [2 с.88-94, 3 с.49-64]

ФЛОТАЦИОННЫЕ РЕАГЕНТЫ