La flottazione, una delle tecnologie di separazione del nucleo più utilizzate nell'industria moderna di trasformazione minerale, si basa fortemente sull'efficiente miscelazione e interazione di gas, liquidi,e le fasi solide all'interno della cella di galleggiamentoUna cella di galleggiamento è più di un semplice contenitore, è un complesso reattore a flusso multifase la cui missione principale è quella di creare una dinamica fluida ottimale per l'incontro, la collisione, l'adesione,e mineralizzazione di particelle e bolle minerali idrofobicheQuesto articolo analizzerà le due operazioni chiave delle celle di flottazione: ariazione e agitazione.liquido, e le fasi solide, garantendo una separazione minerale efficiente e accurata.
一 Il nucleo del processo di flottazione: essenza e obiettivo della miscelazione in tre fasi
L'essenza del processo di galleggiamento è l'introduzione di aria (fase gassosa) nel liquido-solido.particelle minerali bersaglio si attaccano selettivamente alle bolle d'ariaQueste bolle sorgono sulla superficie del liquame come uno strato di schiuma che viene raschiato, mentre i minerali gangue rimangono nel liquame e vengono scaricati come scorie.Il successo di questo processo dipende direttamente dalle seguenti tre condizioni::
1 Suspensione efficace delle particelle solide:Un'adeguata agitazione deve assicurare che le particelle di minerale di dimensioni e densità diverse siano uniformemente sospese nello strato,prevenire l'insediamento di particelle grossolane e pesanti e garantire che tutte le particelle abbiano la possibilità di entrare in contatto con le bolle.
2 Dispersione efficace del gas:L'aria introdotta deve essere tagliata e suddivisa in un gran numero di bolle piccole di dimensioni adeguate.che sono poi uniformemente dispersi in tutta la cella di flottazione per aumentare l'interfaccia gas-liquido e la probabilità di collisione tra bolle e particelle di minerale.
3 Ambiente idrodinamico controllabile:La cella di galleggiamento deve mantenere una turbolenza sufficiente a favorire la sospensione delle particelle e la dispersione delle bolle,evitando un'eccessiva turbolenza che potrebbe causare lo spostamento di particelle di minerale attaccate. It is necessary to construct a flow field in the trough that has both a high turbulent kinetic energy dissipation zone (to promote collision) and a relatively stable zone (to facilitate the floating of mineralized bubbles).
Pertanto, "miscelazione perfetta" non è una semplice omogeneizzazione, but refers to the uniform distribution of the three phases at the macro level and the creation of controlled turbulence and flow field structures that are conducive to the selective adhesion of particles and bubbles at the micro level.
Celle di flottazione meccanicamente agitate: una fusione classica di aerazione e agitazione.
Le celle di galleggiamento meccanicamente agitate sono attualmente le apparecchiature di galleggiamento più utilizzate.Combina organicamente le due funzioni di aerazione e agitazione.
1Agitazione:Le ruote di pompaggio e di vortice della girante, azionate da un motore, ruotano ad alta velocità, funzionando come una pompa, ottenendo principalmente i seguenti effetti di agitazione:
Circolazione e sospensione dello slurry:La rotazione della girante genera una potente forza centrifuga, attirando lo smalto dal centro ed espellendolo radialmente o assialmente.Questa azione di pompaggio crea un flusso circolante complesso all'interno della cellulaQuesto assicura che le particelle dense e di grandi dimensioni siano agitate efficacemente e mantenute sospese.
Generazione di turbolenze:La rotazione ad alta velocità della girante crea un forte gradiente di velocità e un'intensa turbolenza nell'area circostante (in particolare alle punte della lama).Questa zona altamente turbolenta è il sito principale per la rottura delle bolle e le collisioni di particelle-bolle.
2Aerazione: autoaspirazione e aerazione forzata.
Le celle di galleggiamento meccanicamente agitate sono principalmente classificate in base al metodo di aerazione: autoaspirazione e aerazione forzata (o aerazione-agitazione).
Macchine per la galleggiatura a aspirazione automatica (come il modello SF):sono dotate di un'impeller intelligentemente progettata che crea una zona di pressione negativa all'interno della camera dell'impeller durante la rotazione.L'aria viene automaticamente aspirata attraverso il tubo di aspirazione e mescolata con lo slurry all'interno della camera della rotaiaQuesto tipo di macchina di galleggiamento offre una struttura semplice e non richiede un soffiatore esterno.
Apparecchiatura di galleggiamento forzato (come il tipo KYF):Attraverso un soffiatore esterno a bassa pressione, l'aria compressa viene forzata nell'area della girante attraverso l'albero principale cavo della girante o tubi indipendenti.Questo metodo può controllare con precisione la quantità di aria, non è influenzato dalla velocità della girante e dal livello di liquame e ha una maggiore adattabilità alle condizioni di processo, particolarmente adatta alle grandi macchine di galleggiamento.
3. effetto sinergico "Impeller-stator"
Lo statore è un componente fisso installato attorno alla girante, di solito con pale guida o aperture.
Stabilizzazione e guida del flusso:Il flusso misto di liquido e aria espulso dalla girante ad alta velocità ha una forte componente di velocità tangenziale, che può facilmente formare enormi vortici nel serbatoio,causando instabilità della superficie del liquido e influenzando la stabilità dello strato di schiumaLe pale guida dello statore possono convertire efficacemente questo flusso tangenziale in un flusso radiale che è più favorevole alla dispersione di bolle e particelle.
Promuovere la dispersione delle bolle:Attraverso l'effetto di stabilizzazione del flusso dello statore, le bolle possono essere distribuite in modo più uniforme in tutto il volume effettivo del serbatoio di galleggiamento, piuttosto che concentrarsi in determinate aree.
Turbolenza isolata:Lo statore funge da "barriera energetica", separando l'area ad alta turbolenza vicino alla girante dall'area di separazione e dalla zona di schiuma nella parte superiore del serbatoio,creare un ambiente relativamente tranquillo e stabile per la flottazione stabile e l'arricchimento di bolle mineralizzate.
La rotazione ad alta velocità dell'impeller consente di ottenere la sospensione dello slurry e l'assorbimento/triturazione del gas.creando tre zone dinamiche del fluido funzionalmente distinte all'interno del serbatoio: una zona di miscelazione molto turbolenta (vicina alla girante), una zona di separazione relativamente stabile (in mezzo al serbatoio) e una zona di schiuma in gran parte statica (sulla superficie dello scisto).Ciò consente una miscelazione efficiente e una separazione ordinata del gas, liquidi e solidi.
三 Flotation Column: Un altro modo intelligente per ottenere la miscelazione a tre fasi.
A differenza dell'ambiente violentemente turbolento delle celle di galleggiamento meccanicamente agitate, le colonne di galleggiamento rappresentano una filosofia di progettazione alternativa,ottenere una miscelazione trifase attraverso il contatto controcorrente in un ambiente relativamente statico.
Il nucleo di aerazione il generatore di bolle:Le colonne di galleggiamento non hanno agitatori meccanici. Le loro funzioni di aerazione e miscelazione si basano principalmente su un generatore di bolle situato sul fondo.utilizzando supporti microporoiIn questo caso, il flusso a getto, o l'effetto Venturi, genera un gran numero di bolle fini all'interno dello strato di liquami.
Meccanismo di contatto contro corrente:L'immondizia viene alimentata dal centro superiore della colonna di galleggiamento e scorre lentamente verso il basso, mentre da sotto vengono generate bolle sottili che salgono lentamente verso l'alto.Questo meccanismo di contatto controcorrente offre un tempo di interazione più lungo e una maggiore probabilità di collisione tra particelle e bolle.
Ambiente a bassa turbolenza:La colonna di galleggiamento non ha componenti rotanti ad alta velocità, mantenendo un flusso laminare o quasi laminare a bassa turbolenza.Questo ambiente "silenzioso" riduce in modo significativo il rilascio di particelle minerali aderenti, facilitando notevolmente il recupero di minerali fini e fragili.
Sistema di lavaggio dell'acquaIn cima alla colonna di galleggiamento è installato un dispositivo di lavaggio dell'acqua per lavare efficacemente le particelle di gangue intrappolate nello strato di schiuma, ottenendo così un concentrato di qualità superiore.
La colonna di galleggiamento, grazie alla sua tecnologia unica di generazione di bolle e al metodo di contatto controcorrente, consente un contatto e una separazione efficaci del gas,le fasi liquide e solide in modo più "delicato", con prestazioni eccellenti soprattutto per la lavorazione di materiali a grana fine.
四 Direzione sviluppo e ottimizzazione delle tecnologie
Al fine di conseguire una "miscelazione trifase" più perfetta, la tecnologia di aerazione e di agitazione del serbatoio di galleggiamento è ancora in fase di miglioramento:
Ottimizzazione del campo di flusso e su larga scala:Con l'aumento della capacità di lavorazione, il volume delle celle di galleggiamento è in aumento.Questo pone maggiori esigenze sulla progettazione della struttura impeller-statore e il controllo del campo di flusso. Numerical simulation technologies such as computational fluid dynamics (CFD) are widely used to guide equipment optimization design to ensure uniform particle suspension and gas dispersion within the huge cell.
Impellatori e statori nuovi:The development of various new impellers (such as backward-inclined blades and multi-stage impellers) and stators aims to achieve greater slurry pumping capacity and more ideal bubble dispersion with lower energy consumption.
Controllo intelligente:Installando vari sensori per monitorare parametri quali il livello di liquame, lo spessore dello strato di schiuma e l'aerazione in tempo reale,e combinando visione artificiale e tecnologie di intelligenza artificiale per analizzare lo stato della schiumaIn questo modo, si ottiene un controllo ottimizzato automatico dell'intensità di agitazione e del volume di aerazione, una direzione chiave per migliorare l'efficienza della flottazione e l'andamento verso la lavorazione intelligente dei minerali.
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