CC BY
161
© Л.В. Шумилова, О.С. Костикова, 2014
УДК 622.675
Л.В. Шумилова, О.С. Костикова
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ ФЛОТОМАШИНЫ «JAMESON CELL»
Рассмотрено решение проблемы повышения извлечения серебра из руд серебро-полиметаллического месторождения «Гольцовое» в связи с изменением вещественного состава руды, сложным минеральным составом, высокой степенью окисленно-сти, полидисперсной вкрапленностью полезных минералов во вмещающих породах и тонкой вкрапленностью минералов серебра в сульфидах и окислах при их взаимном прорастании. Предложено применение флотационной машины «Jameson Cell» как отличающейся высокой производительностью и мобильностью в сложных технологических схемах и нестабильных потоках пульпы. Экспериментально установлено, что принцип работы флотационной машины и ее конструктивные особенности позволяют получать концентраты высокого качества, за счет извлечения быстро флотирующихся частиц и тонких шламов. Определены режимные параметры: расход реагентов, расход захватываемого воздуха, оптимальные плотностные характеристики, количество промывной воды, высота пенного слоя, скорость движения воздуха, объем потока пульпы. Проведен анализ влияния режимных параметров на эффективность работы флотационной машины «Jameson Cell». Выявлена зависимость процессов, протекающих во флотомашине от номенклатуры и расхода реагентов (пенообразователь, собиратель). Установлено, что увеличение расхода пенообразователя, приводит к снижению количества захватываемого воздуха потоком пульпы, поступающей в аэратор, и как следствие, ухудшению процесса флотации. Определено, что количество захватываемого воздуха зависит от характеристик пульпы (содержание твердого), объема потока пульпы, подаваемого в аэратор, и от уровня вакуума в аэраторе. Рассмотрено влияние скорости движения воздуха, высоты пенного слоя, количества промывной воды: при увеличении количества промывной воды и высоты пенного слоя наблюдается повышение качества концентрата, но при этом снижается извлечение; при повышении скорости движения воздуха наблюдается увеличение извлечения.
Ключевые слова: флотационная машина «Jameson Cell», режимные параметры, аэратор, система рециркуляции хвостов, сопло для пульпы, низкое энергопотребление, вакуум, атмосферный воздух.
Снижение качества добываемого сырья требует изыскания новых способов обогащения и технологического оборудования, обеспечивающих получение высоких технико-экономических показателей. При переработке руд серебро-полиметаллического месторождения «Гольцовое» на Омсукчанской золотоизвлека-тельной фабрике, начиная с 2010 г., возник ряд трудностей, связанных с изменением вещественного состава руды, усложнением минерального со-
става, высокой степенью окисленно-сти, полидисперсной вкрапленностью полезных минералов во вмещающих породах и тонкой вкрапленностью минералов серебра в сульфидах и окислах при их взаимном прорастании.
Применяемая на действующем предприятии технология обогащения серебро - полиметаллических руд не обеспечивает достаточную степень извлечения ценных компонентов (серебро, свинец). Одной из важных проблем является то, что оборудова-
ние, используемое для перечистных операций (механические флотомаши-ны типа ФПМ - 6,3), не отвечает современным требованиям переработки сырья по качеству готовой продукции.
С целью повышения эффективности работы флотационного цикла обогашения, перед научно - исследовательской лабораторией ГОКа поставлена задача о замене механических флотомашин на современные аппараты отечественных и зарубежных производителей, для чего проведен анализ работы флотационных машин.
В настояшее время сушествует большое разнообразие типов флотационных машин. По результатам проведенного сравнения технико -экономических показателей работы, следует отметить как наиболее перспективные флотационные машины «Jameson Cell» (Xstrata Technology, Австралия), отличаюшиеся высокой производительностью и мобильностью в сложных технологических схемах и нестабильных потоках пульпы. Эти флотомашины используют для переработки различных видов сырья во многих странах мира. На рис. 1 представлена флотационная машина «Jameson Cell» (Новый Южный Уэльс, Австралия), применяемая для обога-шения угольной мелочи.
Рис. 1. Флотационная машина «Jameson Cell», Новый Южный Уэльс (Австралия), применяется для обогащения угольной мелочи
Основные конструктивные элементы флотационной машины «Jameson Cell»: питаюший насос, флотационный бак, система рециркуляции хвостов, распределитель питания, аэратор, сопло для пульпы. Благодаря отсутствию мешалок, воздуходувок и компрессоров флотационная машина «Jameson Cell» отличается простотой, а эксплуатация - крайне низким энергопотреблением. Питаюший насос является единственным оборудованием, требуюшим расхода электроэнергии.
Принцип работы флотомашины «Jameson Cell» основан на механике жидкостей. Пульпа перекачивается через сопло, создавая струю под высоким давлением. Воздух, захваченный струей, создает вакуум внутри аэратора. Струя ударяется о поверхность пульпы и разбивает захваченный воздух на мелкие пузырьки. Пульпа и сфлотированные частицы выходят из аэратора в камеру, где минерализованные пузырьки образуют концентрированный слой пены.
Система рециркуляции хвостов автоматически поддерживает оптимальный режим работы флотационной машины и повышает технологические показатели, за счет многократного прохождения частиц через контактную зону аэратора.
Эффективность работы флотационной машины «Jameson Cell» зависит от режимных параметров, таких как расход реагентов, расход воздуха, оптимальные плотностные характеристики, объем потока пульпы, количество промывной воды, высота пены, скорость движения воздуха.
Усовершенствование реагентно-го режима, разработка и внедрение новых эффективных реагентов, и их сочетание в значительной мере определяет прогресс в области флотационного обогашения.
Процессы, протекаюшие во фло-томашинах «Jameson Cell» зависят от
номенклатуры и расхода реагентов (пенообразователь, собиратель), которые влияют на соотношение потока воздуха - вакуума в камере. Увеличение дозировки собирателя, вызывает увеличение дозировки пенообразователя, так как увеличенный расход собирателя приводит к снижению количества захватываемого воздуха, и как следствие, ухудшению процесса флотации. Влияние расхода пенообразователя на качество (извлечение Ag) представлено на рис. 2.
Другим важным фактором, сказывающимся на работе флотационной машины, является плотностной режим. Высокое процентное содержание твердого в питании флотомашины отрицательно сказывается на технологических показателях. Массопоток с высоким содержанием твердого, поступая в аэратор и проходя через диафрагму, не будет захватывать достаточное количество воздуха.
Установлено, что для материала, содержащего большое количество тонких частиц (менее 20 мкм), плотность питающего потока должна составлять 20-25% твердого. Влияние плотности на качество (извлечение Ag) показано на рис. 3.
На качество работы флотационной машины «Jameson Cell» влияет количество захватываемого воздуха, которое зависит от характеристик пульпы, от
Рис. 2. Влияние расхода пенообразователя на качество (извлечение Ад)
Рис. 3. Влияние процента твердого в питании на качество (извлечение Ад)
Рис. 5. Влияние скорости движения воздуха на извлечение
10--
0 I-т-,
О 10 20 та 40 50
Качество <%) (увеличение слоя пены —)
Рис. 6. Влияние высоты слоя пены на качество (извлечение Ад)
Рис. 7. Влияние промывной воды на качество (извлечение Ag)
объема потока пульпы, подаваемого в аэратор, и от уровня вакуума в аэраторе.
Увеличение потока пульпы вызывает увеличение захватываемого воздуха, при неизменном вакууме. Как уже было отмечено, одним из достоинств флотационной машины «Jameson Cell» является низкое энергопотребление. Увеличение потока пульпы вызывает увеличение расхода электроэнергии, больший износ диафрагмы аэратора.
Расход вовлекаемого воздуха, зависит от вакуума, образуюшегося в аэраторе. Регулирование расхода воздуха осушест-вляется с помошью клапана подачи воздуха. Чрезмерный расход воздуха будет способствовать снижению вакуума, а в дальнейшем и снижению расхода воздуха, что приведет к неэффективной работе флотомашины. На рис. 4 представлена зависимость соотношения воздуха в пульпе от уровня вакуума. При снижении значения ниже допустимого предела, открывается клапан подачи воздуха.
Низкое значение вакуума в аэраторе вызывает образование пузырьков большего размера. Такие пузырьки отличаются нестабильностью, они лопаются, тем самым снижается извлечение и качество концентрата.
Кроме расхода воздуха, на извлечение ценного компонента оказывает влияние и скорость движения
воздуха, на рис. 5 изображена зависимость влияния этого параметра на извлечение. При увеличении скорости воздушного потока наблюдается увеличение извлечения. Однако, как известно из кинетики процесса флотации, наступает такой предел, после которого увеличение расхода воздуха не вызывает увеличение извлечения и качества.
Влияние высоты пены (рис. 6) на качество концентратов, получаемых во флотомашинах «Jameson Cell», не отличается от традиционных машин. Известно, что увеличение высоты пены, вызывает увеличение качества концентрата, но при этом снижается извлечение ценного компонента.
Подача промывной воды способствует получению концентратов более высокого качества, наряду с небольшим снижением извлечения. Влияние количества промывной воды на качество (извлечение Ag) показано на рис. 7.
1. Абрамов A.A., Авдохин В.М., Морозов В.В., Подвишенский Н.С. Физико-химические исследования и оптимизация действия реагентов при флотации полиметаллических руд // Горный журнал. - 1988. - № 11. -С. 142-145.
2. Алгебраистова Н.К., Кондратьева A.A., Губина Е.А., Марченко A.A. Разработка технологической схемы обогащения сульфидной полиметаллической руды // Обогащение руд. - 2012. - № 2. - С. 3-9.
3. Aртемов С.В., Паньшин A.M., Критская М.Ж. Исследование закономерностей флотации аэрозолем // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2013. -№ 9.- С. 99-103.
4. Бочаров B.A., Игнаткина B.A., Aлек-сейчук Ä.A. Новые научные подходы к выбору композиций сульфгидрильных собирате-
Флотация - это процесс, протекающий на микронном уровне, и поэтому незначительное изменение одного параметра приводит к нежелательным последствиям. Определение оптимальных режимных параметров процесса во флотомашине «Jameson Cell», позволяет не только получать качественные конечные продукты обогащения, но и разрабатывать более эффективные технологические схемы обогащения полезных ископаемых сложного вещественного состава и комплексно использовать минеральное сырье.
В настоящее время разработка экономически выгодных и более эффективных способов переработки минерального сырья является важной задачей. Таким образом, требуется дальнейшее проведение исследований по адаптации флотомашины «Jameson Cell» в технологической схеме на Омсукчанской обогатительной фабрике.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
лей, механизму их действия и обоснованию условий селективной флотации сульфидных минералов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2013. - № 10. -С. 59-66.
5. Захваткин В.В. Флотационные свойства ксантогенатов тяжелых металлов // Обогащение руд. - 2012. - № 1. - С. 29-31.
6. Кондратьев С.А. Оценка флотационной активности реагентов-собирателей // Обогащение руд. - 2010. - № 4. - С. 2430.
7. Морозов В.В. Столяров В.Ф., Коновалов Н.М. Алгоритм управления процессом флотации на основе оперативного контроля физико-химических параметров пульпы // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 2. - С. 312315. ЕИЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Шумилова Лидия Владимировна - доктор технических наук, профессор, Костикова Олеся Сергеевна - аспирант,
Забайкальский государственный университет, e-mail: mail@zabgu.ru.
UDC 622.675
EFFECT OF OPERATING PARAMETERS ON JAMESON CELL FLOTATION MACHINE PERFORMANCE «JAMESON CELL»
Shumilova L.V., Doctor of Technical Sciences, Professor,
Kostikova O.S., Graduate Student,
Transbaikal State University, e-mail: mail@zabgu.ru.
It is of current interest to enhance recovery of silver from silver-complex ore of Goltsovoe deposit because of the altered material constitution and complex mineralogical composition of the ore, high degree of oxidation, polydisperse dissemination of commercial minerals in host rocks and fine dissemination of silver in intergrown sulfides and oxides.
As an engineering proposal the author offers to use flotation machine Jameson Cell, Xstrata Technology, Australia. This choice has been based on the fact that Jameson Cell flotation machine offers the best promise, is highly productive and mobile when included in complex process circuits with unstable slurry flow. It has experimentally been found that the mode and design features of the machine allow production of higher quality concentrates owing to extraction of fast floating particles and fine slurry. The operation of the machine features simplicity and extremely low energy consumption.
The article describes the major design features and modes of function of flotation machine Jameson Cell.
The following operating parameters are estimated: consumption of reagents, entrained air amount, optimum densities, flush water amount, froth bed height, air flow rate, slurry flow amount. Effect of the operating parameters on the Jameson Cell performance is analyzed. The curves of the commercial component quality and extraction and the basic operating parameters are plotted.
As is found, processes in the flotation cell depend on the range and consumption of the reagents (frother, collector). The increase in the frother consumption results in the decrease in the entrained air amount by the slurry flow entering the aerator and, as a consequence, performance degradation of flotation. The amount of entrained air is governed by characteristics of the slurry ((solid content), slurry flow amount fed in the aerator and vacuum level in the aerator.
The author analyzed the influence of air flow rate, froth bed height and flush water amount: with increased flush water amount and higher froth bed, the concentration quality is better but the recovery is lower; with the increased air flow rate, the recovery grows.
By the results of the theoretical analysis and based on the experimental data, the flotation machine Jameson Cell to be adapted to the current process circuit at the Omsukchan processing plant requires continuing the research.
Key words: flotation machine Jameson Cell, operating parameters, aerator, tailing recycle system, slurry orifice, low energy consumption, vacuum, atmosphere air.
REFERENCES
1. Abramov A.A., Avdohin V.M., Morozov V.V., Podvishenskij N.S. Gornyj zhurnal, 1988, no 11, pp. 142-145.
2. Algebraistova N.K., Kondrat'eva A.A., Gubina E.A., Marchenko A.A. Obogashhenie rud, 2012, no 2, pp. 3-9.
3. Artemov S.V., Pan'shin A.M., Kritskaja M.Zh. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2013, no 9, pp. 99-103.
4. Bocharov V.A., Ignatkina V.A., Aleksejchuk D.A. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2013, no 10, pp. 59-66.
5. Zahvatkin V.V. Obogashhenie rud, 2012, no 1, pp. 29-31.
6. Kondrat'ev S.A. Obogashhenie rud, 2010, no 4, pp. 24-30.
7. Morozov V.V. Stoljarov V.F., Konovalov N.M. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2005, no 2, pp. 312-315.
