CC BY
28
УЛК 622.794.22
© А.Ю. Воловиков, Ю.В. Шариков, 2014
А.Ю. Воловиков, Ю.В. Шариков
ВЛИЯНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ ФЛОТАЦИОННЫХ РЕАГЕНТОВ НА ЗАСОРЕНИЕ МАТЕРИАЛА КЕРАМИЧЕСКИХ ВАКУУМНЫХ ДИСКОВЫХ ФИЛЬТРОВ
Описаны результаты исследования влияния разных типов флотационных реагентов на материал керамических вакуумных дисковых фильтров при обезвоживании железорудного концентрата. Характер влияния суспензии на керамический материал фильтра представлен для флотационных реагентов, а именно, коллектора, двух видов депрессоров, вспенивателя, а также для трансмиссионного масла, как возможной примеси, попадающей в суспензию в ходе технологического цикла. Определены значения параметра, характеризующего скорость засорения фильтрующей перегородки для каждого реагента. Представлены результаты анализа керамического материала с применением сканирующего электронного микроскопа. Сделаны выводы о необходимости удаления того или иного реагента из суспензии перед обезвоживанием.
Ключевые слова: флотационные реагенты, железорудный концентрат, керамический фильтр.
В статье представлены результаты анализа данных, полученных в результате экспериментов в рамках исследований влияния некоторых флотационных реагентов на засорение материала керамических дисковых фильтров [1, 2]. Анализ результатов дает представление о характере влияния испытанных реагентов на процесс
Врсмн
Рис. 1. Общий график производительности фильтра по осадку (ДР = -0,96 атм, ДРЬш = 1,8 атм, ^ = 34 с.): 1 -Калибровка 1; 2 - Калибровка 2; 3 - Флотигам; 4 - МИБК; 5 - Масло; 6 - Крахмал
разделения суспензии, его качественные и количественные показатели.
Результаты экспериментов представлены на рис. 1 в виде графика зависимости кумулятивной массы осадка от времени эксперимента для всех реагентов и двух калибровочных экспериментов.
Для анализа степени влияния каждого из реагентов так же используется полученная математическая модель, описывающая кинетику засорения материала фильтров и увеличение его гидравлического сопротивления в течение процесса разделения. Данная модель получена на основе обобщенного уравнения фильтрования для непрерывного процесса с постоянной разностью давления и экспериментальных данных о величине потока фильтрата и имеет вид:
Я = Я0 еа
т 0
(1)
Рис. 2. СЭМ анализ поверхности пластин
где Я0 - характеристика материала фильтра (м-1), а - параметр, описывающий систему разделения (-).
Использование данной модели позволяет описать процесс разделения с точки зрения влияния суспензии и флотационных реагентов на величину гидравлического сопротивления фильтрующей перегородки при условии эмпирического определения параметра а для каждой системы суспензия-фильтр.
Из графика на рис. 1 видно, что максимальная производительность по осадку на протяжении всего времени эксперимента сохранилась для первого и второго калибровочных тестов, проводившихся в отсутствие флотационных реагентов. Суммарная производительность фильтра в эксперименте с МИБК (метилизобутилкарбинол) выше, чем во всех остальных экспериментах с добавлением, что свидетельствует об умеренном влиянии данного реагента на материал фильтра. Эмпирический параметр а, характеризующий , полученный для МИБК равен 0,1275.
С точки зрения ожидаемых результатов, было получено относительно
низкое значение производительности фильтра для суспензии, содержащей коллектор Флотигам, при значении а = 0,0082, что является абсолютным минимумом для проведенных экспериментов с позиции снижения проницаемости фильтра. Сопоставление данного результата с наблюдениями, проведенными во время эксперимента, позволили сделать предположение о снижении количества образующегося осадка за счет образования в структуре кека полостей. Таким образом, Флотигам не влияет напрямую на проницаемость фильтрующей перегородки, но снижает производительность процесса разделения.
Линия графика эксперимента с трансмиссионным маслом находится ниже всех вышеописанных кривых, что означает относительно низкое значение массы собранного осадка в рассматриваемом эксперименте. В то же время параметр а = 0,059, что не характеризует разделение суспензии со следами машинного масла, как процесс, сопровождавшийся значительным увеличением сопротивления фильтрующей перегородки. Данный противоречивый результат объясняет выключение в течение эксперимента обратной промывки, когда производительность фильтра резко снизилась и вернулась на прежний уровень только при возобновлении регенерации фильтра. Это наблюдение является дополнительным доказательством необходимости стадии регенерации фильтра в каждом фильтрационном цикле.
Наименьшую производительность фильтрования показали результаты эксперимента с крахмалом. О негативном влиянии данного флотацион-
ного реагента на фильтрующую перегородку также свидетельствует величина параметра а, равного 0,34. В совокупности эти результаты говорят о возможных серьезных проблемах при разделении суспензий ЖРК, содержащих крахмал на стадии обезвоживания.
На заключительной стадии исследований был проведен СЭМ (сканирующая электронная микроскопия) анализ керамического материала для выявления механизмов воздействия компонентов суспензии на засорение фильтрующей перегородки. Для этого был использован электронный микроскоп с кратностью увеличения х2000, а результаты анализа представлены на рис. 2 и 3.
Анализ поверхности подтверждает полученные данные о параметре а, характеризующем степень увеличения сопротивления фильтрующего материала. Так для коллектора количество закупоренных пор оказалось минимальным, а для МИБК - максимальным, о чем свидетельствует наличие темных участков пор на соответствующих изображениях на рис. 2. По изображениям 3 и 4 можно судить об общем характере закупоривания пор, однако отчетливо видно, что поверхность пластины 4 покрыта равномерной, сглаженной маслянистой субстанцией, перекрывающей большую часть пор, которая не проникает в глубину пластины, как это видно на рис. 3. Поэтому проницаемость фильтрующих элементов поддается регенерации способом обратной промывки.
Анализ поперечного сечения дает представление о характере и глубине проникновения частиц, имеющих
Рис. 3. СЭМ анализ поперечного сечения пластин
приведенный диаметр меньший, чем диаметр пор.
Наименьшим количеством мельчайших частиц характеризуются пластины 1 и 3. В случае с пластиной, фильтровавшей суспензию с Флотигамом, небольшое количество мельчайших частиц и низкая степень закупоривания пор объясняется тем, что данный реагент применяется как коллектор оксида кремния, унося его на поверхность пульпы. Таким образом, лишь малая часть мельчайших частиц остается в пульпе и попадает на фильтр. На данном факте строится общее предположение о том, что удаление оксида кремния из пульпы является одним из ключевых моментов продлении срока эффективной работы фильтра. Мельчайшие частицы в малом количестве замечены на пластине 3, что объясняет малая продолжительность эксперимента, когда резкое снижение проницаемости было вызвано поверхностным закупориванием пор. В случаях с пластинами 2 и 4 обнаружено глубокое проникновение мельчайших частиц, послужившее причиной необратимого засорения фильтрующего материала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воловиков А.Ю. Экспериментальная установка для исследования процесса обезвоживания железорудного концентрата с использованием вакуумных дисковых фильтров // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2013. - № 8. - С. 300303.
2. Воловиков А.Ю. Методика проведения экспериментов в рамках исследования процесса обезвоживания железорудного концентрата с использованием вакуумных дисковых фильтров // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2013. -№ 8. - С. 296-299. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Воловиков Артем Юрьевич - аспирант, e-mail: volovikovartem@mail.ru,
Шариков Юрий Васильевич - доктор технических наук, профессор, e-mail: yvshar@mail.ru,
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
UDC 622.794.22
INFLUENCE OF FLOTATION REAGENTS ON CERAMIC VACUUM DISC FILTERS
VolovikovA.Yu., Graduate Student, e-mail: volovikovartem@mail.ru, Sharikov Yu.V., Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: yvshar@mail.ru, National Mineral Resource University «University of Mines».
The article describes the results of studies into effect exerted by various-kind flotation reagents on ceramic vacuum disk filters used in dewatering of iron ore concentrate. The impact of the suspension on the filter ceramics material is illustrated for a collector, two types of depressor, frother, and gear oil as an optional admixture than can enter suspension in the course of the process circuit. The parameter characterizing the filter clogging rate is evaluated for each kind of reagents. The electron scanning microscopy analysis of the ceramic material is presented. Finally, it is deduced if it is necessary or not to remove this or that reagent from suspension before dewatering process.
Key words: flotation reagents, iron ore, ceramic medium.
REFERENCES
1. Volovikov A.Ju. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2013, no 8, pp. 300-303.
2. Volovikov A.Ju. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2013, no 8, pp. 296-299.
