Файл: Реферат Дипломный проект 126 с., 5 рис., 28 табл.,17 источников.doc

.

В реальных условиях флотируемость отдельных зерен полезного минерала непостоянна, так как она зависит от многих условий: крупности и формы зерен, степени окисленности, наличия тонкодисперсных вкраплений пустой породы. Кроме того, часть полезного минерала всегда находится в сростках, состав которых может быть различным. Поэтому скорость флотации чаще всего описывается уравнением

,

в котором показатель степени n изменяется от 1 до 6.

Скорость флотации может быть охарактеризована коэффициентом удельной скорости

4.7. Расчет диаметра пузырька воздуха

Инерционное осаждение минеральной частицы на пузырьке возможно, если отношение величины её инерционного побега (под воздействием начальной скорости) к радиусу пузырька не ниже определённой критической величины. Это отношение известно как «число Стокса» (К)

При вязком (стоксовском) режиме обтекания пузырька К≈1,214

Расчет эффекта зацепления:

; где К – число Стокса, при вязком стоксовском режиме обтекания пузырька К≈1,214

Для вязкого режима обтекания эффект зацепления :

,

где d – диаметр частицы сильвина, мм;

D – диаметр пузырька воздуха, мм

Для расчета диаметра пузырька возьмем диаметры частиц сильвинита: 0,5 мм; 0,6 мм; 0,7 мм; 0,8 мм; 0,9 мм; 1,0 мм

. Рассчитаем диаметр пузырьков воздуха для всех диаметров частиц:

При d = 0,5 мм = 0,95 мм;
При d = 0,6 мм = 1,14 мм;
При d = 0,7 мм = 1,33 мм;
При d = 0,8 мм = 1,52 мм;
При d = 0,9 мм = 1,72 мм;
При d = 1,0 мм = 1,91 мм.

Найдем средний диаметр пузырька:

D_ср= (0,95 + 1,14 + 1,33 + 1,52 + 1,72 + 1,91)/6 = 1,43 мм.

Найдем наименьший диаметр флотируемой частицы по уравнению Дерягина-Духина:

d_min = 1,2∙10^-3∙ D^-0,5∙ (ρ_тв- ρ₀)^-0,5,

где D – средний диаметр пузырька воздуха, м;

ρ_тв – плотность частиц сильвина (1950 кг/м³);

ρ₀ – плотность воды (1000 кг/м³)

d_min = 1,2∙10^-3∙ 0,00143^-0,5∙ (1950 - 1000)^-0,5= 0,03∙10^-3м (0,03 мм)

4.8. Расчет скорости всплывания пузырька

Основной гидродинамической характеристикой воздушных пузырьков в жидкости является скорость всплывания пузырьков. Для скорости подъема пузырьков на основе теоретических исследований предложена формула:

,

где g - ускорение силы тяжести (9,81 м/с²)

R - радиус пузырька, м

ρ_тв - плотность суспензии (1234 кг/м³)

ν - кинематическая вязкость суспензии (1,53∙10^-3 м²/с)

ρ₀ - плотность воздуха (1,29 кг/м³)

η - динамическая вязкость суспензии, кг/м ∙с

η = ν ∙ ρ_тв = 1,53∙10^-3 ∙ 1234 = 1,889 ∙ 10^-3 кг/м∙с

При 0,475 мм

= 0,16 м/с;

При 0,57 мм

= 0,23 м/с;

При 0,665 мм

= 0,31 м/с;

При 0,76 мм

= 0,41 м/с;

При 0,86 мм

= 0,53 м/с;

При 0,955 мм

= 0,65 м/с

Средняя скорость всплывания пузырьков:

U_ср= (0,16 + 0,23 + 0,31 + 0,41 + 0,53 + 0,65)/6 = 0,38 м/с

Таким образом, из теоретического анализа процесса флотации сильвинитовой руды следует, что необходимым условием для флотации является диспергирование пузырьков воздуха до размера 1,43 мм. При этом скорость подъема комплекса пузырек частица составит 0,38 см/с.

4.9. Оптимизация процесса флотации

Комплексный подход к флотационной фабрике как к сложной производственной системе должен учитывать не только организационный, технологический и экономический аспекты управления, но и выявлять резервы улучшения технологических показателей путём изменения режима и рационального управления.

Принятие решений на всех этапах – от исследования обогатимости сырья и проектирования флотационной фабрики до управления непрерывным процессом обогащения – должно осуществляться в рамках общей концепции, обеспечивающей приближение конечного результата к оптимальному.[7]

Технологические критерии

Технологические критерии представляют собой комбинацию основных параметров флотации -

и др. В одном случае вывод уравнения основан на той или иной физической трактовке эффективности разделения, в других – на простоте и математическом удобстве.

Технологические критерии позволяют сравнивать технологию процесса без учёта производительности и других экономических характеристик. Такой подход отличается простотой и наглядностью. Критерии подразделяются на группы в зависимости от числа измеряемых параметров, участвующих в уравнении в том или ином виде.

Критерий Фоменко

Режим обогащения должен обеспечить максимальное обогащение и извлечение неполезной части в отход, а также максимальное извлечение полезной части в концентрат. Первые два фактора не противоречат друг другу, так как чем больше степень обогащения, тем выше извлечение неполезной части в отход. Третий фактор находится в обратной функциональной зависимости от первых двух: чем больше степень обогащения, тем меньше степень извлечения полезной части в концентрат. Технологическая эффективность любого процесса обогащения определяется чистотой выделения полезной части в концентрат, с одной стороны, и чистотой выделения неполезной части в отходы, с другой. Исходя из этого, Т.Г. Фоменко предложил уравнение для определения технологической эффективности процесса обогащения, которое может быть использовано для случаев получения двух, трёх и более продуктов обогащения.

При получении двух продуктов (концентрата и хвостов) эффективность обогащения (%) выражается формулой:

- степень извлечения полезной части в концентрат, %

- степень извлечения неполезной части в отходы, %

- содержание неполезной части в концентрате.

выход концентрата.

содержание неполезной части в питании.

- содержание неполезной части в отходах.

Используя критерий Фоменко, сравним стадию основной сильвиновой флотации при контрольном режиме (подача эмульсии и амина в питание флотомашин) и при испытуемом (подача комплексной эмульсии).
контрольный режим с подачей в процесс эмульсии и раствора амина

испытуемый режим подача в процесс комплексной эмульсии сильвина

Из результатов сравнения данных (извлечение полезной части в концентрат и содержание неполезной части в отходах) видно, что при контрольном и испытуемом режимах эффективность обогащения практически одинакова.

Критерий Ханкока

Математически этот критерий выражается уравнением