Скороходов В.Ф. , Витченко А.Н. ( ГоИ КНЦ РАН), Соложенкин П. М. ( ИПКОН РАН)
ОЦЕНКА СПОСОБОВ ОБРАЗОВАНИЯ И РЕЖИМОВ ТЕЧЕНИЯ АКТИВИРОВАННЫХ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СМЕСЕЙ
Скороходов В.Ф. , Витченко А.Н. ( ГоИ КНЦ РАН), Соложенкин П. М. ( ИПКОН РАН)
Способ флотационного разделения минерального сырья в активированных водных дисперсиях воздуха (АВДВ),
основанный на способности газовых пузырьков, образованных в растворах поверхностно-активных веществ (ПАВ)
гетерополярного строения, активно взаимодействовать с минеральной поверхностью, имеет сходства и отличия
в сравнении с классической флотацией. Основное отличие способа разделения руд в АВДВ, заключается в
особой роли, которая отводится газовой фазе. При этом характерная особенность способа заключается в том, что
он осуществляется в результате взаимодействия двух потоков, одним из которых является минеральная суспензия,
а другим - АВДВ.
Расширение области использования АВДВ связано с необходимостью количественного описания совокупности явлений,
наблюдающихся в ходе процесса, т.е. c разработкой его математической модели. С этой целью целесообразно исследовать
известные модели обычной флотации и выявить своеобразие процесса разделения руд в активированных газожидкостных
смесях.
Однозначность, т.е. полная определенность какого-либо физического процесса, может считаться установленной, когда
известны следующие признаки явлений: а) геометрические свойства системы; б) существенные для процесса физические
свойства тел, образующих систему; в)начальное состояние системы; г) условия на внешних границах системы в ходе
процесса.
Геометрическая конфигурация пространства, в котором движется газожидкостная система, а также ее начальное состояние
(распределение фаз, характер их движения и т.п.) и условия на границах могут быть разнообразными.
Для успешного протекания процесса флотации минералов в активированных водных дисперсиях воздуха, равно как и при
флотации руд в механических или пневматических флотационных машинах, первостепенное значение будут играть такие
физические характеристики процесса, как дисперсность газовой фазы и ее объемное газосодержание во флотационной
пульпе. Количественные значения данных величин могут изменяться в широких пределах и они зависят, прежде всего
от технических приемов образования газожидкостных систем.
Оценка устойчивости газожидкостных систем, образованных различными способами была произведена в гидродинамическом
стенде. В качестве определяющего параметра течения многофазной смеси принят кретерий устойчивости газожидкостных
систем, предложенный Кутателадзе С.С.
На основании изучения и обработки фотографического материала процесса диспергирования газовой фазы установлено:
при образовании газожидкостной смеси гранулометрический состав газовой фазы более однороден в условиях аэрирования
падающей струей. Зависимости распределения диаметра пузырьков при использовании различных реагентов для разных
способов аэрирования показывают, что использование аэрирования падающими струями позволяет: во-первых, получать
более однородные по гранулометрическому составу газовые пузырьки меньшего диаметра, во-вторых, изменением скорости
падающей струи в широком диапазоне осуществлять сдвиг распределения диаметров пузырьков в большую и меньшую
стороны.
На основании выполненных экспериментов по изучению различных параметров диспергирования газовой фазы различными
способами и приведенным наглядным материалом можно сделать вывод о преимуществе способа аэрирования, основанного
на получение газовых пузырьков за счет энергии падающей струи (струйное аэрирование).
К достоинствам данного способа аэрирования можно отнести следующее:
а) простота конструкции;
б) отсутствие движущихся механизмов;
в) возможность регулирования дисперсности газовой фазы.
С практической точки зрения интересны границы переходного режима течения АВДВ от пузырькового к снарядному.
С этой целью были выполнены эксперименты, когда снарядный режим течения АВДВ при заданных условиях достигался
только изменением расхода воздуха. Подставляя значения абсолютных величин по расходу воздуха в формулу коэффициента
устойчивости течения образованных газожидкостных смесей, получаем кривую разделяющую графическое поле на зону
снарядного и пузырькового режимов течения смеси. Имея данные зависимости К от разных факторов, можно определить
технологические области расходных параметров, такие как : расход воздуха, расход жидкости и т.д. , при которых
сохраняется пузырьковый режим течения АВДВ, необходимый для нормальной работы флотационного оборудования.