CC BY
11
УДК 622.765
/О. П. Морозов
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ДЕКОМПОЗИЦИЯ ФЛОТОКЛАССИФИКАДИИ
Флотоклассификация как сложный комбинированный объект отличается большим многообразием возможных реализаций, которое определяется разновидностями составляющих ее методов флотации и
Рис. 1. Декомпозиционная схема процесса флотации из объема
гидравлической классификации, режимами и пространственно-временными факторами их осуществления. Целью системного анализа флото-классификации является выделение из принципиально возможных наиболее эффективных сочетаний совместного проведения флотации и классификации.
Систематизация методов флотоклассификации требует рассмотрения пространственного аспекта. Условно пространство, в котором осуществляется процесс, подразделяется на зоны. Главными зонами являются зоны флотационного и гравитационного разделения .материала, которые находятся в определенном взаимодействии и взаимосвязи.
Рассмотрим составляющие флотоклассификацию процессы.
Процессы флотации подразделяются на две большие группы: флотация из объема пульпы и пенная сепарация.
Флотация из объема декомпозиционно представляется, как это приведено на рис. 1. Предложенная декомпозиция отражает механизм выделения пенного продукта через встречу частиц с пузырьками, закрепление на них, транспортирование в пенный слой и выделение пенного продукта. При этом формирование хвостов осуществляется из частиц, не участвующих во взаимодействии с лузырьками, и частиц возвращающихся в пульпу с нагруженных пузырьков и из пенного слоя.
Пенная сепарация декомпозиционно представлена на рис. 2. Декомпозиция также отражает механизм процесса, включающий формирование пенного слоя, процессы закрепления флотируемых частиц в пенном слое, процессы выделения нефлотируемых частиц из пенного слоя и формирование хвостов. В пространстве .под пенным слоем возможна реализация процесса флотации из объема с возвращением в .пенный слой частиц, закрепившихся на пузырьках.
Рис. 2. Декомпозиционная схема процесса пенной сепарации
Гидравличеокая классификация в зависимости от характера движения среды реализуется в прямолинейных (вертикальных, наклонных и горизонтальных) потоках шод действием Архимедовой силы и в закрученных потоках под действием центробежной и Архимедовой сил. В любом варианте классификация включает процессы подачи исходного материала, разделения частиц по гидравлическому диаметру, формирование и выделение пеокового и сливного продуктов. Декомпозиционная схема классификации приведена на рис. 3.
Взаимное расположение зон флотации и гидравлической классификации определяет различные варианты флотоклассификации. Разновидности флотоклассификации проявляются также в зависимости от того, в какую зону подается исходное питание. Системный анализ вариантов флотоклассификации выполнен на основе стыковки декомпозиционных моделей флотации и классификации путем рассмотрения их сочетаний.
На основе декомпозиции любой вариант флотоклассификации включает .следующие составные реализации: подача лульпы (Я/7) и воздуха (ПВ) в процесс, флотация (Ф), гидравлическая классификация (К), выделение концентрата (В/С), хвостов (ВХ), слива (ДС) и песков (ВП). Процессы (Ф) и (/() условно представлены в соответству-
ющей очередности. Декомпозиционные схемы возможных вариантов .приведены на рис. 4.
Вариант (а) состоит в том, что пульпа и воздух ,подаются в зону флотации, из которой выделяется концентрат, а хвосты подвергаются классификации с получением слива и песков.
Вариант (б) предусматривает подачу пульпы и воздуха в зону флотации, из которой выделяются хвосты, а концентрат подвергается классификации. В данном случае зона классификации стыкуется с зоной пенного слоя.
Вариант (в) является комбинацией вариантов (а) и (б).
Вариант (г) состоит в том, что пульпа подается в зону классификации, из которой выделяются пески, а слив подвергается флотации с получением концентрата и хвостов (слива флотокласснфика-ции).
Вариант (д) предусматривает подачу пульпы в зону .классификации, из которой выделяется слив, а пески подвергаются флотации с получением концентрата и хвостов (песков флотоклассификации).
Вариант (е) является (Комбинацией вариантов (г) и (<?). Он отличается тем, что при подаче пульпы в процесс .классификации получаемые грубо- и тонкозернистые фракции подвергаются флотации в различных зонах. Хвосты флотации грубозернистой фракции являются песками флотоклассификации, а хвосты флотации тонкозернистой фракции — сливом флотоклассификации.
В каждом варианте имеется множество реализаций, обусловленных видами флотации и классификации, режимами их проведения, степенью взаимодействия.
Флотация включает разновидности процессов с механическим перемешиванием пульпы в камерных или чановых флотомашинах, процессов без механичеокого .перемешивания в чановых и колонных машинах, процессов пенной сепарации с совмещением и разделением зон пенообразования и сепарации частиц. Виды гидравлической классификации определяются характером движения среды и включают разновидности разделения в вертикальных, наклонных, горизонтальных и закрученных потоках.
При стыковке конкретных реализаций флотации и классификации исключаются из рассмотрения практически не осуществимые в одном аппарате и заведомо не эффективные варианты. Например, флото-классификация с флотацией в камерной машине не может быть реализована в одном аппарате с центробежной классификацией в закрученных потоках.
Полное описание системы вариантов громоздко, поэтому ограничимся ее общим анализом с выделением вариантов, заслуживающих внимания при развитии флотоклассификации как нового направления в области обогащения полезных ископаемых.
Одним из вариантов флотоклассификации является реализация процесса с самопроизвольным формированием песков. В данном варианте основным является процесс флотации, а из хвостов флотации формируются слив и пески. Этот вариант может быть реализован
Рис. 3. Декомпозиционная схема процесса гидравлической классификации
путем реконструкции существующих флотационных аппаратов в части формирования и выделения песковой фракции. Классификация в данном случае является самопроизвольным попутным процессом. Реализация такого варианта позволяет исключить запесковывание флото-машины, эффективно использовать этот вариант на грубоизмельченном материале и в замкнутом цикле измельчения. Наибольшего эффекта следует ожидать в случае реализации пневматической флотации в аэролифтных, колонных и чановых машинах.
6
пв
щш
вп
вп
/73
I
ЩШШ-^с
X
вх вп
ПВ
Щ{Шщш ш ш.
пв
ш щ № пп- К 1 ф 1 -ВК
\ вх /75-| 0 ь ВК 1 вх
вх
Рис. 4. Декомпозиционная схема вариантов флотоклас-снфикацни:
/7/7. ПВ — подача пульпы, воздуха; Ф, К — процессы флотации и классификации: ВК, ВХ, ВС, ВП — процессы ы.деления концентрата, хвостов, слива, песков
Развитием этого варианта является создание новых аппаратов, реализующих принципы классификации хвостов флотационного процесса.
Разработан ряд реализаций, позволяющих получать в пенном продукте кондиционный концентрат при работе в замкнутом цикле измельчения, позволяющих получать отвальные хвосты в сливе флото-классификации. Так, на Бурибаевокой и Сибайской обогатительных фабриках в промышленных .условиях испытаны конструкции чановых флотоклассифнкаторов с центральной загрузкой исходного питания, периферической разгрузкой пенного и сливного продуктов, разгрузкой песков из донной части аппарата [1, 4, 6]. В результате промышленных испытаний на Бурибаевской .фабрике установлено, что выход кондиционного медного концентрата, получаемого во флотоклассификации,
7 Заказ 281
97
составляет 5—10 % от общего количества готового медного концентрата всей схемы флотации. Реализация во флотоклассификаторе операции контрольной классификации слива гидроциклона повышает эффективность процесса измельчения. Массовая доля класса крупности минус 0,071 мм повышается на 2 %. В целом на Бурибаевской фабрике использование флотоклассифнкации привело к повышению извлечения в медный концентрат меди на 0,42%, золота на 0,84% и серебра на 1,24 % при неизменном качестве концентрата.
Промышленными испытаниями на Сибанской фабрике показана возможность получения из медно-цинковой руды кондиционного медного концентрата в количестве 0,9 т/ч, из медных руд—в количестве 1,6—1,8 т/ч. Установлено, что использование флотоклассифнкации на седьмой секции Сибайской фабрики приводит к повышению извлечения меди в концентрат на 0,7 % при повышении качества концентрата на 0,76%- При этом, чем выше массовая доля меди в исходном питании, тем выше эффективность от использования флотоклассифнкации. В лабораторных условиях экспериментально установлено, что при флотоклассифнкации руды Сибайского месторождения возможно получение в сливе отвальных хвостов с массовой долей меди 0,2 % при выходе слива 23 %.
Разработан ряд конструкций флотоклассификаторов с использованием классификации в горизонтальном, вертикальном, тонкослойном наклонном и закрученном потоках.
В отдельную группу выделены варианты флотоклассифнкации, обеспечивающие оптимизацию флотации за счет гидравлической классификации.
Имеются реализации с выделением песковой фракции из зоны флотации тонкодисперсных частиц и ее флотацией в отдельной зоне с обеспечением необходимых оптимальных условий. Например, разработан центробежный флотационный классификатор, обеспечивающий раздельную флотацию грубо- и тонкозернистого материала. Аппарат испытан в лабораторных условиях на искусственной смеси пирита и кварца и на медной руде Сибайского месторождения. Испытания показали высокую эффективность процесса. Извлечение флотируемых компонентов по сравнению с обычной флотоклассификацией повышается на 3—5%, эффективность классификации — на 5—6%. Для реализации процесса в промышленных условиях разработан промышленный аппарат и рабочие чертежи.
Заслуживает внимание вариант флотоклассифнкации, .по которому пески являются хвостами флотации, а в слив выделяются тонкодисперсные частицы и жидкая фаза, которая после обесшламливания используется в локальном водообороте. Процесс испытан в полупромышленных условиях в цикле слюдяной флотации. При производительности по исходному питанию 180 и 96 кг/ч и постоянном расходе соды 1 кг/т в процессе флотоклассифнкации переменными были расход воздуха и расход реагента АНП. Расход воздуха изменялся от 0 до 0,18 м/ч, расход АНП — в пределах от 180 до 250 г/т. Испытания показали возможность снижения расхода АНП на 20 % и исключение из схемы одной перечистной флотации. При этом в сливе флотоклас-сификатора возможно получение отвальных тонкодисперсных хвостов.
Эффективным также является вариант, по которому классы крупности гидравлической классификации подаются в разные зоны процесса пенной сепарации. Чем выше крупность частиц, тем ближе к разгрузочному порогу подаются частицы на пенный слой.
Процесс реализован в лабораторных и промышленных условиях [7]. Для реализации процесса разработан и изготовлен аппарат, обеспечивающий разобщенную подачу классов крупности в пенный слой.
Испытания показали, что при обогащении калийных солей извлечение сильвина во флотоклассификацию повышается по сравнению с пенной сепарацией на 14 % при улучшении качества концентрата.
Принципиально новым направлением флотоклассификации является использование классификации для разделения пенных продуктов флотации. Процесс предусматривает совмещение классификации с выделением пенных продуктов. Варианты этого направления флотоклассификации позволяют получать один кондиционный или несколько разнокачественных пенных продуктов [5]. Один из вариантов этого направления обеспечивает разделение пенных .продуктов в суживающихся потоках. Для реализации процесса разработаны аппараты [2, 3], позволяющие существенно повысить эффективность разделения. Испытания аппаратов при обогащении сульфидных медных руд показали возможность повышения извлечения меди в готовый концентрат на 1,5—2,0%. В перспективе реализация варианта позволяет существенно снизить энергетические и эксплуатационные затраты при повышении показателей обогащения.
Рассмотренные варианты не исчерпывают всех возможностей флотоклассификации, они являются иллюстрацией продуктивности синтеза комбинированных процессов на основе системного анализа. Полученные результаты свидетельствуют о том, что флотоклассификация является достаточно перспективным направлением в области обогащения полезных ископаемых и заслуживает большего внимания при совершенствовании технологий обогащения различных материалов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИ И СПИСОК
I Интенсификация процесса флотации на Бурибаевской обогатительной фабрике/
Морозов Ю. П., Поспелов Н. Д., Семидалов С. Ю. и др.//Цветная металлургия.— 1978,— № 10,—С. 23—25.
2. Колтунов А. В., Морозов Ю. П. Струйный желоб: Информ. листок № 276—84 Свердловского ЦНТИ.—Свердловск, 1984 — 4 с.
3 Колтунов А. В., Морозов Ю. П., Козин В, 3. Сужающийся желоб для обогащения пенных продуктов: Информ. листок № 292—84 Свердловского ЦНТИ.— Свердловск. 1984,—4 с.
4 Морозов Ю. П., Козин В. 3,. Коркин Б. И. Оптимизация работы флотокласси-фнкатора на Сибайской обогатительной фабрике//Известия вузов. Горный журнал.— 1992 — Л» 7 — С. 120—124.
5. Морозов Ю. П., Козин В. 3., Колтунов А. В. Моделирование процесса вторичной концентрации минералов//Известия вузов. Горный журнал.— 1986.— № 12.— С. 96—99.
6. Совершенствование технологии обогащения тонковкрапленных сульфидных руд на основе процесса флотоклассификации / Козин В. 3., Морозов Ю. П., Базуева Н. В. и др.//Обогащение тонковкрапленных руд.— Апатиты: Изд. Кольского филиала АН СССР. 1984.
7. Технологическая оптимизация процесса пенной сепарации различных классов
крупности/Чуянов Г. Г., Кравец Б. Н., Морозов Ю. П. н др.//Обогащение руд.— Иркутск: ИМИ, 1984,—С. 66-74.
УДК 622.7.01
Н. Т. Тагиров, Г. П. Ехлакова, С. Т. Конева, Д. И. Назаров, В. И. Белокрылецкий
СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОБОГАЩЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ШЛАМОВЫХ ЧАСТИЦ КРУПНОСТЬЮ МЕНЕЕ
0,071 ММ
Анализ потерь металлов на обогатительных фабриках показал, что в результате переработки руд до 50 % их образуют шламы. Чтобы разрешить проблемы, связанные с этим явлением, необходимо выявить основные причины шламообразования.
Т
99
