Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

В. Д. Самыгин, ведущий эксперт кафедры обогащения полезных ископаемых, эл. почта: visamiguin@yandex.ru

Приведено описание массопереноса частиц различных фракций руды в концентрат, пульповым воздушным и пенным потоками при помощи одного обобщенного уравнения кинетики флотации первого порядка, в котором вместо константы скорости используется трехфазный коэффициент массопереноса K_mf. Трехфазный коэффициент K_mf равен произведению двухфазного коэффициента массопереноса пульповым и воздушным потоками K_m на извлечение частиц из пены E_f. Двухфазный коэффициент массопереноса Km отличался от константы скорости флотации наличием двух новых параметров — извлечения одним пузырьком ε_b и способа изменения структуры воздушного потока. Единичный пузырек являлся элементарным перевозчиком частиц за время его всплывания из пульпы в пену. Извлечение частиц отдельным пузырьком b определяли, исходя из соотношения интенсивностей захвата К₁₂ и отрыва К₂₁, а скорость процесса минерализации — их суммы (не только интенсивностью захвата, как это было принято ранее). Предложены критерии селективности разделения двух фракций руды, которые основаны на определении оптимального времени, при котором достигается максимальная разница в извлечении и содержании компонентов. Достигаемая одним пузырьком селективность может быть повышена в воздушном потоке. Критерии оптимального времени пребывания единичных пузырьков и всего воздушного потока, а также способ его распределения по высоте и площади камеры могут быть применены для исследования возможности повышения селективности при применении флотомашин. Совокупным критерием для оценки эффективности применения флотомашин является форма спектра и его положение на оси K_mf. Трехфазный коэффициент массопереноса K_mf зависит от всех факторов процесса, определяющих вещественный состав, реагентный режим и машинный параметр. Флотомашина, для которой характерны большие значения K_mf, будет иметь большую скорость флотации, а со спектром с минимальной дисперсией — большую селективность.

Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (проект №14-17-00393).

1. Погорелый А. Г. О флотационной характеристике промышленной пульпы // Известия вузов. Цветная металлургия. 1961. № 5. C. 59–68.
2. Arbiter N., Harris C. C., Yap R. F. The air flow number in flotation machine scale-up // International Journal of Mineral Processing. 1976. Vol. 3, No. 3. P. 257–280.
3. Schubert H. On some aspects of the hydrodynamics of flotation processes. Flotation of Sulphide Minerals. — Netherlands : Elsevier, 1985. Vol. 6. P. 337–355.
4. Forth M., Broussaud A., Monredon Th., Гребенешников А. Л., Кокорин А. М., Лучков Н. В., Смирнов А. О. Новое поколение флотационного оборудования компании Metso Minerals — основа эффективных решений // Горная промышленность. 2005. №. 5 (60). C 21–24.
5. Finch J. A., Dobby G. S. Column Flotation. — Oxford : Pergamon, 1990. — 180 p.
6. Gorain B. K., Napier-Munn T. J., Franzidis J.-P., Manlapig E. V. Studies on impeller type, impeller speed and air flowrate in an industrial scale flotation cell. Part 5: validation of k – Sb relationship and effect of froth depth // Minerals Engineering. 1998. Vol. 11, No. 7. P. 615–626.
7. Heiskanen K. On the relationship between flotation rate and bubble surface area flux // Minerals Engineering. 2000. Vol. 13, No. 2. P. 141–149.
8. Самыгин В. Д., Филиппов Л. О., Шехирев Д. В. Основы обогащения руд. — М. : Альтекс, 2003.
9. Dai Z., Fornasiero D., Ralston J. Particle–bubble collision models – a review // Adv. Colloid Interf. Sci. 2000. Vol. 85. P. 231–256.
10. Yianatos J., Bucarey R., Larenas J., Henriquez F., Torres L. Collection zone kinetic model for industrial flotation columns // Minerals Engineering. 2005. Vol. 18. P.1373–1377.
11. Рубинштейн Ю. Б., Филиппов Ю. А. Кинетика флотации. — М. : Недра, 1980. — 367 с.
12. Saleh A. M. A study on the performance of second order models and two phase models in iron ore flotation // Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2010. Vol. 44, No. 1. Р. 215–230.
13. Yianatos J. B., Bergh L. G., Díaz F., Rodríguez J. Mixing characteristics of industrial flotation equipment // Chemical Engineering Science. 2005. Vol. 60, No. 8/9. P. 2273–2282.
14. Wierink G. A., Goniva C., Niceno B., Heiskanen K. Mechanistic modelling of particle-interface interaction in three-phase flows // Proc. 8th Int. Conf. CFD in the Oil & Gas, Metallurgical and Process Industries (CFD 2011), SINTEF/NTNU, Trondheim, Norway, 21–23 June 2011. 2011.
15. Samygin V. D., Grigor’ev P. V. Modeling hydrodynamic effect on flotation selectivity. Part I: Air bubble diameter and turbulent dissipation energy. Journal of Mining Science. 2015. Vol. 51, No. 1. P. 157–163. DOI: http://link.springer.com/article/10.1134/S1062739115010214
16. Абрамов А. А., Динь Нгок Данг, Иванов В. А. О вероятностной концепции процесса флотации // Известия вузов. Горный журнал. 1978. No. 3. С. 153–158.
17. Самыгин В. Д. Кинетика минерализации пузырьков воздуха с учетом отрыва частиц и скорости всплывания агрегатов // Известия вузов. Цветная металлургия. 2016. № 3. С. 4–11.
18. Finch J. A. Bubbles and flotation. — Johannesburg – Canada : McGill University, 2011.
19. Samiguin V., Lekhatinov Ch., Moshchanetskiy P. The Effective aeration-hydrodynamic mode of multizone flotation cell // Proceeding of the XVI Balkan mineral processing congress. — Serbia, Belgrad,17–19 juni 2015. Vol. 1. Р. 527–531.
20. Seaman D., Franzidis J., Manlapig E. Bubble load measurement in the pulp zone of industrial flotation machines — a new device for determining the froth recovery of attached particles // International Journal of Minerals Processing. 2004. Vol. 74, No. 1/2. P. 1–13.
21. Moys M. H., Yianatos J. B., Larenas J. Measurement of particle loading on bubbles in the flotation process // Minerals Engineering Journal. 2010. Vol. 23. P. 131–136.
22. Тихонов О. Н. Теория разделения минералов : учебник. — М., СПб., 2008. — 832 c.
23. Duan J., Fornasiero D., Ralston J. Calculation of the flotation rate constant of chalcopyrite particles in an ore // International Journal of Mineral Processing. 2003. Vol. 72, No. 1/4. P. 227–237.
24. Meyer C. J., Deglon D. A. Particle collision modeling — A review // Minerals Engineering. 2011. Vol. 24, No. 8. P. 719–730.
25. Massinaei M., Kolahdoozan M., Noaparast M., Oliazadeh M., Yianatos J., Shamsadini R., Yarahmadi M. Hydrodynamic and metallurgical characteristics of industrial and pilot columns in rougher circuit // Minerals Engineering. 2009. Vol. 22, No. 1. P. 96–99.

26. Schulze H. J. Dimensionless number and approximate calculation of the upper particle size of floatability in flotation machines // International Journal of Mineral Processing. 1982. Vol. 9. P. 321–328.
27. Aslan A., Boz H. Effect of air distribution profile on selectivity at zinc cleaner circuit // Minerals Engineering. 2010. Vol. 23, No. 11–13. P. 885–887.
28. Seaman D. R., Manlapig E. V., Franzidis J. P. Selective transport of attached particles across the pilp-froth interface // Minerals Engineering. 2006. Vol. 19. P. 841–851.
29. Максимов И. И. ХХVII Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых (часть 1) // Обогащение руд. 2015. № 3. C. 3–11. DOI: http://dx.doi.org/10.17580/or.2015.03.01
30. Юшина Т. И., Петров И. М., Белоусова Е. Б. Современное состояние и перспективы использования флотационных машин в России // Горный журнал. 2016. № 3. С. 61-67. DOI: http://dx.doi.org/10.17580/gzh.2016.03.13