Совершенствование процесса флотации на основе дополнительной аэрации пульпы пружинными диспергаторами воздуха

Одной из основных задач в области флотационного обогащения полезных ископаемых является совершенствование технологий переработки сырья с целью повышения извлечения ценных компонентов. Одним из перспективных направлений совершенствования технологий является применение дополнительной аэрации пульпы мелкодисперсными пузырьками воздуха. При дополнительном насыщении пульпы мелкодисперсными пузырьками воздуха повышается вероятность встречи с ними минеральных частиц, закрепления флотируемых частиц на пузырьках и образования более прочных флотокомплексов. Наличие мелкодисперсных пузырьков воздуха во флотационной пульпе способствует реализации коалесцентного механизма соединения мелких нагруженных пузырьков с крупными транспортными пузырьками воздуха. С целью насыщения пульпы мелкодисперсными пузырьками воздуха рассмотрены различные методы аэрации пульпы: механическое диспергирование воздуха, диспергирование пропусканием воздуха через пористые перегородки, выделение газов из растворов при перепадах давления, получение пузырьков электролизных газов. На основе достоинств и недостатков рассмотренных методов дополнительной аэрации пульпы в работе приняты к исследованию и испытаны диспергаторы воздуха, выполненные из пористого фторопласта и вспененного полипропилена и пружинные диспергаторы воздуха. При аэрировании жидкой фазы пружинными диспергаторами наблюдается более высокая диспергация воздуха мелкодисперсными пузырьками. Промышленными испытаниями при использовании дополнительной аэрации пульпы мелкодисперсными пузырьками воздуха пружинными диспергаторами установлена возможность повышения извлечения меди в медный концентрат в диапазоне от 0,21 до 1,3%. В целом, применение пружинных диспергаторов воздуха в качестве дополнительной аэрации флотационной пульпы рекомендуется к использованию.

Морозов Ю. П., Упорова И. В., Мамонов Р. С. Совершенствование процесса флотации на основе дополнительной аэрации пульпы пружинными диспергаторами воздуха // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 12-1. – С. 258–269. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_121_0_258.

Морозов Юрий Петрович¹ — д-р техн. наук, профессор, профессор, е-mail: tails2002@inbox.ru, ORCID ID: 0000-0003-0554-5176,
Упорова Ирина Валерьевна¹ — инженер, е-mail: uporova2013@mail.ru,
Мамонов Роман Сергеевич¹ — инженер, е-mail: Mamonoff_npa@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-9371-1762,
¹ Уральский государственный горный университет.

Упорова И.В., e-mail: uporova2013@mail.ru.

1. Рожнов В. Е. Исследование процесса диспергирования в механических флотационных машинах // Известия вузов. Горный журнал. — 1969. — № 3. —С. 30—34.

2. Oleksik К., Saramak D., MŁynarczykowska A. Evaluation of flotation process course on the example of sulphide ores // E3S Web of Conferences. 2017, vol. 18, article 01006. DOI: 10.1051/e3sconf/20171801006.

3. Schubert H., Bischofberger J. On the optimization of hydrodynamics in flotation processes / Proceedings of the 13th International Mineral Processing Congress. Warszawa, 1979, no. 2, pp. 1261— 1287.

4. Бедрань Н. Г., Нестер А. Ф. Исследование влияния размеров воздушных пузырьков на эффективность флотации угольных частиц различной крупности // Обогащение полезных ископаемых. — 1970. — № 6. — С. 51—56.

5. Орлов С. Л., Балакин М. Г., Власов И. А. Разработка технологии использования микропузырьков для доизвлечения меди, цинка и золота из отвальных хвостов флотации руды Узельгинского месторождения / Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья. Материалы XХVIII Международной научно-технической конференции. — Екатеринбург: ООО «Типография ФортДиалог», 2023. — С. 417—419.

6. Wenyun H., Honglu Y., Wenchao H., Bin Z., Xujian L. On the influences of air bubbles on water flow in a two-dimensional channel // Mathematical Problems in Engineering. 2021, vol. 1, pp. 1—15. DOI: 10.1155/2021/6818673.

7. Самыгин В. Д. Кинетика минерализации пузырьков воздуха с учетом отрыва частиц и времени всплывания агрегатов // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. — 2016. — № 3. — С. 4—11.

8. Boncescu C., Robescu L. D. Study of air bubble dynamics in an air column using CFD // E3S Web of Conferences. 2019, vol. 85, article 02010. DOI: 10.1051/e3sconf/20198502010.

9. Tsave P. K., Kostoglou M., Karapantsios T. D., Lazaridis N. K. A hybrid device for enhancing flotation of fine particles by combining micro-bubbles with conventional bubbles // Minerals. 2021, vol. 11, no. 6, article 561. DOI: 10.3390/min11060561.

10. Орлов С. Л., Балакин М. Г., Власов И. А. Влияние микропузырьков на процесс флотационного обогащения // Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья. Материалы XХVIII Международной научно-технической конференции. — Екатеринбург: ООО «Типография Форт Диалог», 2023. — С. 256—258.

11. Wang J., Wang L., Cheng H., Runge K. A comprehensive review on aeration methods used in flotation machines: Classification, mechanisms and technical perspectives // Journal of Cleaner Production. 2024, vol. 435, article 140335. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.140335.

12. Alfarraj B. A., Alkhedhair A. M., Al-Harbi A. A., Nowak W., Alfaleh S. A. Measurement of the air bubble size and velocity from micro air bubble generation (MBG) in diesel using optical methods // Energy Transitions. 2020, vol. 4, pp. 155—162. DOI: 10.1007/s41825-020-00030-1.

13. Etchepare R., Oliveira H., Nicknig M., Azevedo A., Rubio J. Nanobubbles: Generation using a multiphase pump, properties and features in flotation // Minerals Engineering. 2017, vol. 112, pp. 19—26. DOI: 10.1016/j.mineng.2017.06.020.

14. Абрамов А. А. Теоретические основы создания инновационных технологий флотации. Ч 1. Теоретические основы современной флотации // Цветные металлы. — 2013. — № 2(842). — С. 41—45.

15. Кузнецов А. Н. Основные виды приборов для измерения расхода жидкости и газа / Современное конкурентное развитие экономики и общества: Материалы III международной научно-практической конференции. — Саратов, 2017. — С. 109—111.

16. Вилкова Н. Г., Мишина С. И., Киреева Ю. О. Капиллярное давление в пенах, стабилизированных твердыми частицами / Актуальные проблемы науки и практики в различных отраслях народного хозяйства: Сборник докладов VI Национальной научно-практической конференции. — Пенза: ПГУАC, 2023. — С. 4—8.

17. Moraru E., Dontu O., Baran N., Petre A., Moga I. C. Experimental researches on the depollution of wastewater by forced oxygenation and ozonation // Revista de Chimie. 2020, vol. 71, no. 9, pp. 202—209. DOI: 10.37358/rc.20.9.8330.

18. Упорова И. В., Пеньков П. М., Мамонов Р. С. Оценка аэрированности пульпы во флотационных машинах / Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья. Материалы XХIХ Международной научно-технической конференции. — Екатеринбург: ООО «Типография Форт Диалог», 2024. — С. 211—214.

19. Варюхина И. М., Макарова К. Ю. Флотационный метод обогащения апатит-нефелиновых руд с применением паровоздушной смеси / Лига молодых ученых. Сборник статей Международной научно-практической конференции. — Пенза: Наука и Просвещение, 2023. — С. 69—72.

20. Пронин И. Ю., Абдуллин Т. И. Электрические методы очистки сточных вод электрофлотация / Современные технологии в нефтегазовом деле — 2024. Сборник трудов международной научно-технической конференции. — Уфа: УГНТУ, 2024. — С. 724—727.

21. Nazari S., Hassanzadeh А., Khoshdast Н., He Y. Recent developments in generation, detection and application of nanobubbles in flotation // Minerals. 2022, vol. 12, no. 4, article 462. DOI: 10.3390/ min12040462.

22. Чантурия В. А., Видгергауз В. Е. Электрохимия сульфидов. Теория и практика флотации. — М.: Руда и металлы, 2008. — 272 с.

23. Морозов Ю. П., Упорова И. В., Колтунов А. В. Оптимизация гранулометрического состава пузырьков воздуха в пульпе с пружинными диспергаторами воздуха / Научные основы и практика переработки руд и техноген-ного сырья. Материалы XХVIII Международной научно-технической конференции. — Екатеринбург: ООО «Типография Форт Диалог», 2023. — С. 148—153.