Введение к работе
Актуальность темы. Флотация в настоящее время является одним из основных методов обогащения полезных ископаемых, однако практика "флотации показывает, что вследствие предъявления высоких требований к качеству концентрата и одновременно с этим низкого содержания ценной породы в руде, схемы флотации включают в себя большое количество перечистных операций. Поэтому для повышения производительности и снижения себестоимости продукции разрабатываются флотомашины большого единичного объема. Однако рост объема аппарата не приводит к пропорциональному увеличению производительности. Существует определенный размер флотокамеры, превышение которого значительно снижает качество процесса разделения.
При разделении дорогостоящих редкоземельных минералов и пустой породы, имеющих большую разность плотностей, унос с хвостами флотации даже небольшого количества полезного минерала приводит к резкому повышению себестоимости продукта и снижению производительности.
Минералы труднообогатимых полиметаллических руд (например, свинец - цинк) тоже имеют значительно различающиеся плотности. Данные руды обычно обогащаются флотационным и гравитационным способом, однако флотационное обогащение в данном случае показывает низкое значение селективности, а гравитационное обогащение применяется в основном для крупных частиц, размер которых больше, чем в процессе флотации, и приводит к необходимости использования тяжелых сред, которые часто являются токсичными (тетрабромэтан, жидкость Клеричи).
Поэтому, для повышения селективности, сокращения количества перечистных операций, уменьшения уноса ценных минералов с хвостами флотации, а также повышения качества разделения труднообогатимых руд и исключения необходимости применения гравитационного обогащения является актуальным разработка и исследование комбинированного метода обогащения, основанного как на разнице в смачиваемости, так и на разнице в плотности разделяемых материалов.
3'^
Цель работы
Теоретическое и экспериментальное исследование разделения минеральных частиц с различной плотностью в процессе флотации, при наложении на пульпо-воздушную смесь низкочастотных гармонических колебаний в резонансном пульсационном аппарате (РПА) с целью повышения селективности. Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи:
- разработать математическую модель движения флотокомплекса
пузырек-минералъные частицы в вибрирующей жидкости;
разработать математическую модель процесса флотации при гармонических колебаниях газожидкостного слоя, позволяющую рассчитать селективность разделения;
- оценить мощность, необходимую для проведения процесса
вибрационной флотации;
разработать лабораторный резонансный пульсационный аппарат
для проведения в нем процесса флотации и экспериментальным путем
верифицировать построенную математическую модель;
разработать методику расчета для проектирования промышленного
аппарата.
Научная новизна.
Разработана математическая модель движения флотокомплекса пузырек-мйнеральные частицы в вибрирующей жидкости. Показано, что направление осредненного движения флотокомплекса зависит от его приведенной плотности.
Разпаботана мятемятич^гікяя модель процесса флотации при гармонических колебаниях газожидкостного слоя, позволяющая рассчитать селективность разделения, а также оценить влияние на нее различных параметров. Выявлены условия, при которых достигается 100% селективность разделения минералов с различной плотностью.
Получены зависимости необходимой мощности от диаметра и приведенной плотности флотокомплекса, а также от частоты и амплитуды колебаний газожидкостной смеси.
Практическая значимость.
На основании полученных математических моделей разработаны технические решения по оптимизации и повышению селективности процесса флотации путем наложения на пульпу низкочастотных колебаний. Разработана методика расчета промышленного аппарата.
Апробация работы.
Основные результаты работы доложены и обсуждены на заседании научно - технического совета НІЖ "Механобр-Техника".
Результаты работы доложены на международной конференции «Актуальные проблемы современной науки», Самара - 2008; международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2008», Одесса - 2008; международной конференции «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых», -Москва, УРАН ИПКОН РАН, 2008; международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2009», Одесса - 2009.
Подана заявка на получение патента РФ: заявка № 2008142937 РФ, МКИ B03D1/02. Способ флотации частиц с различной плотностью и вибрационная флотационная машина для его осуществления / Иваненко А.Ю. Писарев А.В.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 5 работах, в том числе 1 статья в реферируемом научном журнале, входящем в перечень ВАК.
Объём и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, содержащего 122 источника, в том числе 20 иностранных, и приложения Работа изложена на 125 страницах машинописного текста содержит 3 таблицы 53 рисунка.
