Вивчення будови і принципу роботи флотаційної машини 237 ФЛ-А і методики проведення флотаційних дослідів.Час, необхідний для виконання роботи, – 2 години. Мета роботи: вивчення будови і принципу дії лабораторної механічної флотаційної машини 237 ФЛ-А і освоєння методики проведення флотаційних дослідів.
Флотаційними машинами називають апарати, у яких здійснюється флотація. Для проведення флотаційного процесу у флотаційній машині повинно забезпечуватись: а) необхідне перемішування для підтримування мінеральних частинок у зваженому стані; б) необхідна для ефективного розділення частинок витрата повітря, його диспергування на дрібні бульбашки і рівномірне їх розподілення по всьому об'єму камери; в) створення спокійної зони піноутворення на поверхні пульпи. За способом перемішування і аерації (насичення повітрям) пульпи, флотаційні машини розділяють на: 1) механічні, у яких перемішування пульпи і засмоктування повітря здійснюється імпелером; 2) пневмомеханічні, у яких перемішування пульпи здійснюється імпелером, а повітря подається від повітродувки; 3) пневматичні, у яких перемішування і аерація пульпи здійснюється за рахунок подачі стислого повітря.
У лабораторних умовах найбільш розповсюджені механічні флотаційні машини. Будова флотаційної машини 237 ФЛ-А інституту «Механобр» (рис. 1). Вона складається із наступних вузлів: 8 – корпус, 21 – блок імпелера, 1 – камера, 12 – важеля піногону, 16 – лопатка, 9 – підйомний столик і ротаметр (на рисунку не наведений). Блок імпелера складається зі статора і імпелера. Імпелер представляє собою диск 7 з радіальними лопатками 23, який кріпиться на нижньому кінці вертикального валу 3. Вал імпелера знаходиться у центральній трубі і обертається за рахунок електродвигуна 10 (клинопасова передача). Верхня частина труби герметично з'єднана з корпусом підшипника 24, до нижньої частини центральної труби кріпиться надімпелерний стакан 5, нижня частина якого закінчується лопатками статора 6. У надімпелерному стакані виконані продовжні канали 22 для циркуляції пульпи, і поперечний отвір, який з’єднується зі спокійною зоною камери гумовим патрубком 19. Для зменшення зносу імпелер і надімпелерний стакан з лопатками статора виконані з гуми. Блок імпелера знаходиться у камері 1, яка кріпиться до корпуса 8 кронштейном 11. При обертанні імпелера пульпа відкидається лопатками 23 до його периферії, в результаті чого у центральній зоні імпелера утворюється невелике розрідження. Зважаючи на те, що продуктивність імпелера за потоком пульпи значно більше потоку пульпи, що надходить до нього, розрідження повністю не компенсується і у порожнину імпелера через центральну трубу і повітряний патрубок засмоктується повітря. Імпелер повинен не тільки диспергувати повітря у пульпі і підтримувати у зваженому стані найбільш крупні класи зерен, але і всмоктувати повітря з атмосфери. Імпелер може всмоктувати повітря тільки при умові, що він не заповнений повністю пульпою і повітря має доступ до його центральної частини.
Диспергування повітря протікає при наявності турбулентних, тобто вихрових потоків. У турбулентному потоці швидкість рідини безперервно змінюється – пульсує від точки до точки. Це приводить до деформації і розриву бульбашки. Вихрові потоки виникають і при ударі потоку рідини з перешкодою. У імпелера типу колес центробіжних насосів диспергування повітря протікає при ударі його суміші з пульпою лопатками імпелера при вході в нього, при турбулентній течії суміші – в каналах між лопатками імпелера. З імпелера суміш виштовхується тангенціально з швидкістю, що перевищує обводову швидкість імпелера. Тому навколо імпелера утворюється високо інтенсивний вихровий потік. Пульпа, що виходить з нього, зіштовхується з пульпою, яка знаходиться в камері, і рухається з малою швидкістю. Вихровий потік і удар пульпи мають великий вплив на процес диспергування повітря. Статор складається з лопаток, що встановлені під кутом 60° до направлення вектора абсолютної швидкості виходу пульпи з імпелера. Це дозволяє вивести потоки пульпи, що виштовхує імпелер, таким чином, що безпосередньо навкруги імпелера не виникають сильні вихрові потоки пульпи і не перешкоджають її виштовхуванню імпелером. Таким способом досягається висока продуктивність імпелера за пульпою і, отже, забезпечується всмоктування великої кількості повітря. Статор і вертикальні ребра на дні камери настільки гасять крупні вихори, що верхня частина пульпи залишається достатньо спокійною без установки заспокійливих решіток. Камера 1 розділяється перегородкою 20 на дві частини. У лівій частині здійснюється аерація пульпи, закріплення гідрофобних мінеральних частинок на бульбашках повітря і їх спливання з утворенням шару мінералізованої піни, у правій – спокійній зоні відбувається вторинне збагачення. Значна частина зерен мінералів відривається від бульбашок і по похилій передній стінці камери через трубку 19 знову повертається у блок імпелера, і процес флотації повторюється. Піна видаляється з камери лопатками піногону 16 у приймач для пінного продукту. Несфлотовані частинки залишаються в камері у вигляді камерного продукту. Швидкість обертання імпелера регулюється за допомогою перестановки ременя у канавках шківів на валах електродвигуна і імпелера, швидкість знімання піни – перемикачем 14 Методика проведення флотаційних дослідів Перед початком безпосередніх дослідів необхідно провести ряд підготовчих розрахунків і вимірювань. Здебільшого у флотаційній камері здійснюється не тільки процес флотації, а і контактування мінералів з флотаційними реагентами. Необхідну масу вихідної наважки мінералів в залежності від заданих T, R і C і робочого об’єму пульпи V визначають за формулами:
Де Q – маса вихідної наважки, г; V – робочий об’єм флотаційної камери, мл; Т – маса твердого в 1 (1 л) пульпи, кг/ (г/л); - густина зерен мінералу, кг/; R – відношення Р:Т (за масою) в пульпі. Масу реагенту (г) на наважку проби для досліду визначають за формулою:
А об’єм (мл) водного розчину цього реагенту:
Де Q – маса наважки, г; – питома витрата реагенту, кг/т; – концентрація (за масою) розчину реагенту, %; - густина реагенту, т/. Для подачі реагенту в камеру застосовують крапельні піпетки при або мірні піпетки при. Для кожного реагенту повинна бути окрема піпетка. При використанні крапельної піпетки визначають масу однієї краплі реагенту. Для цього на аналітичних терезах зважують предметно скло. На скло наносять 10 – 15 крапель реагенту і знову зважують. Визначають масу однієї краплі. Необхідну кількість крапель на наважку матеріалу визначають за формулою:
де - кількість крапель; - необхідна витрата реагенту, г; – маса однієї краплі, г. Перед проведенням кожного досліду необхідно ретельно промивати камеру, статор, імпелер з метою запобігти перекручення результатів дослідів всілякими забрудненнями, що залишились від попередніх дослідів. Вихідна пульпа для досліду може бути підготовлена двома способами. Для мінералів, що погано змочуються водою (вугілля, сірка, графіт) пульпу готують в окремій ємності. Для цього вихідну наважку кладуть у 0,5 – 2 літрову кружку для контактування. Змочують її у воді протягом 15 – 20 хвилин. Змочену пробу переносять в камеру флотаційної машини, змиваючи осілі частинки у кружці водою за допомогою промивалки або гумової груши. Доливають воду в камеру до риски, яка відповідає об’єму пульпи для контактування. Для мінералів, що добре і швидко змочуються водою, пульпу готують безпосередньо у камері флотаційної машини. Для цього заповнюють камеру водою на висоту 0,5 – 0,7 об’єму контактування, вмикають привід імпелера при зачинених вентилях подачі повітря. Маленькими порціями засипають вихідну наважку в камеру і після повного її перемішування зупиняють привід імпелера. Доливають воду до необхідного об’єму пульпи для контактування. Вмикають привід імпелера і згідно режимної карти, вводять необхідний об’єм флотореагенту, дотримуючись часу перемішування з кожним з них. Після контактування, доливають воду до робочого об’єму камери (на 1 см нижче зливного порогу) відкривають вентиль подачі повітря і встановлюють задану витрату повітря за шкалою ротаметра. Вмикають привід піногону і секундомір. Пінний продукт збирають в одну ємність, за весь час досліду флотації, або у кілька – за певні періоди флотації. Оскільки в процесі досліду рівень пульпи знижується за рахунок видалення пінного продукту, то для його стабілізації в камеру доливають чисту воду, не порушуючи пінного шару. Воду додають з промивалки на стінки камери, центральну трубу імпелера, зливають залишки піни зі зливного порогу. По закінченню заданого часу флотації зупиняють привід імпелера і секундомір. Камеру опускають до звільнення блоку імпелера від пульпи і ретельно промивають його водою з промивалки або за допомогою гумової груши, щоб уникнути втрати мінералів. Камерний продукт переносять у приймач також за допомогою промивалки, щоб у камері не залишились мінеральні частки. Проби декантирують у приймачі пінного і камерного продуктів. Кладуть етикетки з паперу, де вказують номер лабораторної роботи, дату проведення, назву продуктів, прізвища виконавців. Пінний і камерний продукти висушують у шафі, гумовою пробкою ретельно вичищають приймач від матеріалу, що залишився. Зважують висушені продукти, з висушених продуктів відбираються проби на хімічний аналіз. Вибір проби – методом квартування. Відібрана проба затирається до крупності 100 мк. Вага проби 3 – 5 г. Після отримання результатів хімічного аналізу дані оформлюються у вигляді таблиці. Таблиця 1. Результати дослідів флотації
|
