Исследование влияния реагентов модификаторов вязкости пульпы при разделении в гидроциклонах

            Реология пульпы является важным фактором в работе классификаторов. На нее может оказывать влияние несколько факторов, таких как содержание твердого, химический состав пульпы, температура. Реология при классификации в гидроциклоне может также зависеть от таких конструктивных параметров как размеры пескового и сливного отверстий.

Слив

            Гидроциклон является основным классификатором при обогащении (рис.1). Хорошо известно, что реология пульпы играет важную роль при обогащении [1-4]. Реологический эффект при работе гидроциклонов очевиден [5]. Последние исследования показали, что вязкость имеет основательное влияние на размер граничного зерна в гидроциклонах [6]. Вследствие важности воздействия вязкости на работу циклов минерального обогащения производятся химикаты  для того чтобы модифицировать реологию пульпы. Предполагается изучить возможное изменение в конструктивных и технологических параметрах гидроциклона для того, чтобы достичь наилучшей работы. Такие изменения включают изменения диаметра песковой насадки, концентрации твердого в питании и добавки различных реологических модификаторов с изменением их дозировки.       

		Рис. 1 Гидроциклон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Целью исследования была попытка применить новейшие методики для улучшения эффективности сепарации и достижения наиболее тонкой граничной крупности d₅₀.

            Гидроциклоны известны как наиболее широко применяемые в горной отрасли переработки минерального сырья как классифицирующие устройства вследствие их низких эксплуатационных затрат и высокой производительности. Было решено, что исследование будет проведено с использованием гидроциклонов D=100 мм., для достижения тонкой классификации. В настоящем исследовании было решено, что будет изучаться влияние изменений в реологии и химии питающей пульпы путем добавки определенных модификаторов на работу классификатора. Также один из конструктивных параметров, а именно диаметр песковой насадки был выбран наряду с такой технологической переменной как содержание твердого в питании, для достижения оптимальной работы гидроциклона.      

            Как заявлялось ранее, предметом исследования были изменения реологии пульпы и ее влияние на классификацию. Также исследования были проведены путем добавок двух реагентов, содового додецил сульфата (SDS) и NALCO 9762. Рассмотрено  также влияние трех параметров на работу гидроциклона, а именно диаметра песковой насадки, концентрации твердого в питании и дозировки реагента модификатора вязкости. Детали экспериментов и наблюдений рассматриваются ниже.

            Эксперименты производились на угольных частицах крупностью -100 мкм в питании. Предварительные тесты были проведены для исследования различных дозировок SDS при низких концентрациях твердого. Позднее была проведена экспериментальная программа, основанная на трехуровневой статистической методики   Вох-Веникена, которая включает 17 общих экспериментов. Эксперименты по сепарации были также проведены при более высоких концентрациях с модификатором вязкости для достижения большего извлечения твердого в песковый продукт.

            Детали параметрического исследования по влиянию на работу гидроциклона даны в таблице 1. Был проведен детальный статистический анализ данных. Такой анализ определил, что байпасс значительно снижается с увеличением концентрации модификатора вязкости. Также модификатор (SDS) улучшает эффективность классификации путем снижения ожидаемого значения. Когда использовался самый маленький диаметр песковой насадки при умеренном уровне твердого в питании, модификатор значительно снижал размер граничного зерна и увеличивал выход песков. Эти наблюдения привели к следующей стадии экспериментов с малым диаметром песковой насадки и более высокой концентрации твердого в питании с целью достижения более высокого извлечения твердого в песковый поток с присутствием нежелательного состояния именуемого как «приближение к забивке песковой насадки».

            Результаты, полученные при малом диаметре песковой насадки и более высоких концентрациях твердого в питании, суммированы в таблице 2. «Приближение к забивке песковой насадки», которое представляет собой условие высокого содержания твердого в песковом потоке, устраняет присутствие воздушного столба. Это наблюдалось во всех этих случаях без модификаторов вязкости, исключая 10 % твердого в питании. Однако в тесте при использовании модификатора вязкости «приближение к забивке песковой насадки» не возникало даже при значительно более высоких давлениях на входе. При 10 % содержания твердого в питании никакого значительного снижения размера граничного зерна с модификатором не наблюдалось. Однако, при концентрациях твердого в питании между 12,5 и 18 % по массе условия «приближения к забивке песковой насадки» были устранены путем добавки в каждом случае модификатора, и достигалось существенное снижение границы разделения по крупности при улучшении эффективности классификации. Например, как показано в таблице 2, концентрация твердого в песках около 54% была достигнута даже при высокой концентрации твердого в питании 18% без условия  «приближения к забивке песковой насадки». Это также показало, что извлечение воды в пески могло быть снижено с использованием модификаторов при устранении условия «приближения к забивке песковой насадки». При значениях концентрации твердого в питании, которые обычно используются на углеобогатительных фабриках, дополнительные добавки содового додецил сульфата (SDS) снижают размер граничного зерна и улучшает эффективность классификации. При мелких значениях диаметра песковой насадки, циклон может работать при больших значениях % твердого без «приближения к забивке песковой насадки» с добавкой модификаторов. При очень больших содержаниях твердого в питании (12-18%) добавка реологических модификаторов устраняет «приближение к забивке песковой насадки», улучшает прогноз и снижает размер граничного зерна.

Для определения влияния нижних потоков были проведены флотационные опыты с использованием SDS. Результаты показали, что модификаторы вязкости не влияют на скорость флотации и её селективность.

Таблица 1

Условия эксперимента и результаты для трехуровневой статической программы, в которой был использован в качестве модификатора вязкости содовый додецил сульфат (SDC).

№ п/п	Диаметр песковой насадки (мм)	Дозировка SDC (кг/т)	% твердого в питании	Выход песков (%)	d50 (мкм)	Байпасс (%)	Показатель потерь качества разделения
1	16,6	0,0	5	68,98	36,00	12,50	0,361
2	16,6	1,0	5	68,99	36,00	7,50	0,278
3	16,6	0,5	7,5	66,78	43,80	9,90	0,457
4	16,6	0,5	7,5	66,36	42,80	10,50	0,491
5	16,6	0,5	7,5	65,96	45,00	10,00	0,433
6	16,6	0,5	7,5	65,51	44,00	14,50	0,398
7	16,6	0,5	7,5	66,04	44,00	11,00	0,455
8	16,6	0,0	10	67,40	43,00	11,50	0,454
9	16,6	1,0	10	66,83	40,50	10,00	0,386
10	12,7	0,0	7,5	61,27	52,00	9,80	0,490
11	12,7	1,0	7,5	67,61	42,50	8,50	0,277
12	12,7	0,5	5	69,57	37,50	8,50	0,300
13	12,7	0,5	10	68,51	39,00	11,00	0,324
14	20,5	0,0	7,5	79,66	31,10	17,50	0,428
15	20,5	1,0	7,5	80,22	29,20	22,70	0,389
16	20,5	0,5	5	79,61	29,00	22,20	0,379
17	20,5	0,5	10	84,14	25,50	30,00	0,422

 

Таблица 2

Преимущества модификатора вязкости при высоких нагрузках по твердому в песковом потоке 100 мм. классифицирующего циклона при использовании относительно небольших песковых отверстий (12,7 мм); SDS = содовый додецил сульфат и Nalco – 9762  = модификатор.

Добавка модификатора	Дозировка (кг/т)	% твердого в питании	% твердого в песках	% твердого  в сливе
Нет	0,0	10	52,94	6,59
Нет	0,0	12,5	55,96	9,18
Нет	0,0	15	57,15	11,94
Нет	0,0	18	59,17	14,89
SDS	0,8	18	52,83	13,91
SDS	0,8	15	52,56	11,11
SDS	0,8	12,5	49,94	8,62
SDS	0,8	10	48,05	6,57
Нет	0,0	10	50,08	6,29
Нет	0,0	12,5	51,53	8,53
Нет	0,0	15	52,93	11,11
Нет	0,0	18	51,64	14,67
Nalco-9762	0,3	18	54,13	14,2
Nalco-9763	0,3	15	52,98	12,32
Nalco-9764	0,3	12,5	52,47	8,97
Nalco-9765	0,3	10	50,29	6,56

 

Список литературы

1.  Андреев Е.Е., О.Н. Тихонов Дробление, измельчение и подготовка сырья к обогащению // Учебник для Вузов. – СПб.: СПГГИ (ТУ), 2007. – 439 с.
2. Линч А. Дж. Циклы дробления и измельчения. - М.: “Недра”, 1981. – 343 с.
3. Klimpel, R.R., Slurry Rheology Influence on the Performance of Mineral / Coal Grinding Circuits, Mining Engineering, 1982. – December. – S. 1665–1669.
4. Klimpel, R.R., Slurry Rheology Influence on the Performance of Mineral / Coal Grinding Circuits – Part 2, Mining Engineering, 1983. – January. – S. 21–26.
5. Agar, G.E. and Herbst, J.A., The Effect of Fluid Viscosity on Cyclone Classification,  Trans AIME, 235. – 1966. – S. 145-149.
6. Kawatra S.K., Bakshi A.K. and Rusesky M.T., Effect of Viscosity on the Cut Size of Hydrocyclone Classifiers, Minerals Engg., 9,8. – 1996. – S.881-891.