Плотность пульпы принято характеризовать либо разжижением, либо содержанием твердого.
Плотность пульпы влияет на технологические показатели обогащения: извлечение ПК в концентрат и содержание его в концентрате. В очень плотных пульпах, когда близка к 100%, непрерывность протекания фазы исчезает, поэтому флотация невозможна, и ε=0. При очень малых плотностях ε флотируемого минерала понижается за счет уменьшения прочности пены. Содержание флотируемого минерала в пенном продукте с увеличением плотности непрерывно падает за счет увеличения механического выноса пустой породы.
Плотность пульпы влияет и на технологические показатели: расход реагентов, производительность флотомашин, удельный расход энергии воды. При увеличении плотности пульпы производительность флотомашин возрастает до определенного предела, затем начинает понижаться.
Таким образом, при флотации невыгодно иметь как слишком плотную, так и слишком разжиженную пульпы. Оптимальное разбавление пульпы зависит от крупности и плотности флотируемого ПИ, а также от назначения операции флотации, требуемого качества пенного продукта. С увеличением крупности и плотности флотируемой руды оптимальная плотность руды возрастает, а при большом содержании шламов и малой плотности обрабатываемого материала флотацию ведут в более жидких пульпах. В операциях основной и контрольной флотации для снижения потерь в хвостах применяют более плотные пульпы. А в операциях перечистки концентрата для повышения их качества – в более разбавленных.
РЕАГЕНТНЫЙ РЕЖИМ
Это номенклатура реагентов, их дозировка, точка подачи и распределение по отдельным точкам каждого реагента, продолжительность контакта их с пульпой. Большое значение для результата флотации имеет состав воды.
Реагенты добавляются в следующем порядке:
1. Регуляторы среды;
2. Депрессоры, которые загружаются вместе или позже регуляторов;
3. Коллекторы;
4. Вспениватели загружаются последовательно;
5. Активаторы добавляются после первого приема флотации для доизвлечения трудно флотируемых частиц одного и того же минерала либо для активации задепрессированных в первом приеме минералов.
Продолжительность контакта реагента с пульпой перед флотацией колеблется в широких пределах. Обычно при растворимых собирателях для контакта достаточно 1-3 минут. При трудно растворимых коллекторах время контакта резко увеличивается. Собиратель можно загружать единовременно или порционно. При единовременной загрузке скорость флотации выше, а качество пенного продукта ниже.
Если реагент быстро разлагается или быстро расходуется на побочные реагенты, то целесообразна порционная загрузка, которую дают более высокие собиратели при различной сорбционной активности флотируемых минералов.
Количество собирателя влияет на извлечение и содержание ценного минерала в концентрате. При увеличении расхода собирателя извлечение растет, а содержание падает.
Одним из важных факторов, влияющим на флотацию, является соотношение твердой и жидкой фаз пульпы. Существуют показатели, применяемые для характеристики этого соотношения.
2. Отношение массы твердого к жидкому в пульпе (Т: Ж] или жидкого к твердому (Ж: Т = К).
3. Консистенция пульпы, являющаяся отношением объема, занимаемого водой, к объему, занимаемому твердым, в одном и том же объеме пульпы.
Чаще всего для точных расчетов на практике пользуются первым показателем. Консистенцию пульпы рассчитывают в специальных случаях при исследованиях.
Плотность пульпы весьма разносторонне влияет на флотацию.
С увеличением плотности пульпы при постоянном объеме флотационных машин и производительности фабрики продолжительность нахождения пульпы в этих машинах возрастает.
Объемная концентрация реагентов также увеличивается с увеличением плотности пульпы (при сохранении постоянного расхода реагента, отнесенного к единице веса флотируемого материала). В ряде случаев повышение плотности пульпы увеличивает извлечение. С этих точек зрения, казалось бы, целесообразно флотировать пульпу максимальной плотности. Однако при чрезмерном увеличении плотности пульпы резко ухудшается аэрация пульпы и флотация крупных частиц, происходит более интенсивная флотация тонких частиц пустой породы, что ухудшает качество концентрата. Флотация разбавленных пульп позволяет обычно получать более чистые концентраты, но извлечение при этом снижается.
Поэтому в каждом случае необходимо устанавливать опытным путем наиболее выгодную плотность пульпы. Обычно в практике флотации применяют плотность пульпы в пределах 15-40% твердого. Уменьшение плотности пульпы в перечистных флотациях связано с необходимостью получения наиболее чистых концентратов (в разбавленных пульпах ухудшаются условия перевода в пену тонких фракций пустой породы, обычно загрязняющей концентраты). Особенно важно применение разбавленных пульп при значительном содержании в них тонких шламов.
В пенных продуктах обычно содержится больше твердых частиц, чем в пульпе, поэтому по фронту флотации от камеры к камере происходит заметное разбавление пульпы.
В условиях развитых схем обогащения иногда приходится применять специальное разбавление или даже сгущение продуктов. Разбавление пенных продуктов водой обычно производится подачей воды в желоба флотационных машин. При этом воду одновременно используют для разрушения пены. В результате многократной циркуляции промежуточных продуктов в схеме флотации устанавливается некоторое постоянство плотности пульпы в отдельных операциях. Налаживание процесса требует известного времени. Следует остерегаться обводнения процесса вследствие чрезмерного добавления воды.
С повышением температуры пульпы увеличивается скорость большинства процессов, происходящих на поверхностях раздела фаз; повышение температуры пульпы интенсифицирует флотацию.
При применении ксантогенатов влияние температуры пульпы гораздо менее заметно, чем при флотации жирными кислотами, потому что ксантогенаты хорошо растворяются в холодной воде. Однако при флотации сульфидных минералов изменением температуры пульпы можно регулировать окислительные процессы и пенообразование. Обычно при флотации в холодной воде требуется больший расход пенообразователя.
Из практики зарубежных обогатительных фабрик, перерабатывающих руды цветных металлов, известны примеры значительного влияния температуры пульпы на флотацию.
Так, например, на фабрике «Магма» (США) отмечено отрицательное действие значительного повышения температуры пульпы в шаровых мельницах, что связывается с излишним окислением при этом борнита. Наиболее часто применяют подогрев пульпы перед флотацией сфалерита при переработке свинцово-цинковых руд, а также для десорбции собирателя с медно-молибденовых концентратов. Весьма показательна практика регулирования температуры пульпы на фабрике «Без Металс-Майнинг». В основной свинцовой флотации температура пульпы равна 13 °С, в очистной свинцовой 8 °С, в основной цинковой 16 °С и в очистной цинковой 32 °С.
Параметры пульпы (суспензии)
Определения и формулы для расчета
Пульпой принято называть смесь минеральных частиц и воды. В которой твердые частицы находятся во взвешенном состоянии и равномерно распределены в объёме воды.
В случае если такая смесь применяется в качестве среды для разделения по плотности, то она принято называть не пульпой, а суспензией.
Пульпа (или суспензия) характеризуется следующими параметрами: содержание твердого в пульпе по массе или по объёму, разжижением по массе или по объёму, плотностью.
Р = Q / (Q+Ж)
λ = V Т / (V Т +V ж),
где V Т = Q / ρ; V ж = Ж / Δ; ρ и Δ – плотность соответственно твердого и жидкого, кг/м 3 , в случае если жидкой фазой является вода Δ=1000 кг/м 3 .
При сильно разжиженных пульпах содержание твердого в ней характеризуют массой твердого, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ содержится в единице объёма пульпы, ᴛ.ᴇ. указывают, сколько граммов или миллиграммов твердого приходится на 1 м 3 или на 1 л такой разжиженной пульпы. Так характеризуют, к примеру сливы сгустителей, фильтраты и фугаты. В этом случае пересчет на обычное содержание твердого по массе или объёму производят в соответствии с формулами () по следующим формулам:
где Q 1 – масса твердого в единице объёма пульпы (к примеру, в 1 л), г; V T 1 – объём твердого в единице объёма пульпы, л, V T 1 =Q 1 /ρ.
При расчете величин Р и λ крайне важно тщательно следить за единицами массы твердого, объёма пульпы и плотностей твердого и воды.
Разжижение пульпы по массе R – отношение массы жидкого Ж к массе твердого Q в определенном количестве пульпы:
R = Ж / Q = (1-Р) / Р.
Р = 1 /(R + 1).
Разжижение пульпы по массе можно рассчитывать по её влажности:
R = М / (100-М),
где М – влажность пульпы, %.
Разжижение пульпы по объёму R 0 – отношение объёма жидкости к объёму твердого: R 0 = V ж / V Т = (1-λ) / λ ; содержание твердого по объёму λ = 1 / (1+R 0).
Разжижение пульпы по массе и объёму связаны друг с другом, так же как и содержание твердого в пульпе по массе и объёму:
объем пульпы V определяют через разжижение по формулам:
V = Q ( + ) или
В формулах () и () единицы объёма будут определяться единицами плотности твердого и жидкого ( и Δ), которые, естественно, должны быть одинаковыми и соответствовать единице массы твердого. К примеру, в случае если значения и Δ измерены в кг/м 3 . то значение Q должно быть выражено в кг, тогда объём пульпы Vполучим в кубических метрах.
Плотность пульпы (или суспензии) п - масса единицы объёма пульпы. Её определяют непосредственным взвешиванием определенного объёма пульпы (чаще всего 1 л) или рассчитывают по нижеприведенным формулам, в случае если известно содержание в пульпе твердого (массовое или объёмное) или её разжижение, а также плотность твердого и жидкого:
где п и Δ определяют в килограммах на кубический метр, P и λ – в долях единицы.
В случае если плотность пульпы определена непосредственным взвешиванием определённого объёма пульпы (обычно 1 литр), то можно рассчитать плотность твёрдого (зная его массовое и объёмное содержание в пульпе) или, напротив - зная плотность твёрдого, его массовое или объёмное содержание в пульпе и разжижение:
Здесь плотность пульпы q·10 3 , кг/м 3 ; q – масса 1 л. Пульпы, кг, получена непосредственным взвешиванием.
По плотности пульпы и плотности твёрдого можно определить и массовое, и объёмное разжижения пульпы:
В формулах () – () значения ρ п (ρ с), ρ, Δ, определяют в килограммах на кубический метр; Р и λ – в долях единицы.
По параметрам пульпы (или суспензии) можно рассчитать непосредственно массу твёрдого и воды в 1 м 3 пульпы (суспензии) или в 1 т. пульпы (суспензии):
где Q – масса твёрдого (для суспензии масса утяжелителя) в 1 м 3 пульпы (суспензии), кг; Q T – масса твёрдого (для суспензии утяжелителя) в 1 т. пульпы (суспензии), т.;
W – масса воды в 1 м 3 пульпы (суспензии), кг; W T – масса вода в 1 т. пульпы (суспензии), т.
5. Контрольные вопросы по дисциплине:
1. Основные понятия и виды грохочения по технологическому назначению: самостоятельное, подготовительное, вспомогательное, избирательное, обезвоживающее.
2. Просеивающая поверхность грохотов: колосниковые решетки, листовые решета со штампованными отверстиями, резиновые решета͵ проволочные сетки, шпальтовые, струйные сита. Живое сечение просеивающих поверхностей (коэффициент живого сечения).
3. Гранулометрический состав сыпучего материала, классы крупности. Средний диаметр отдельной частицы и смеси частиц. Виды грохочения по крупности материала: крупное, среднее, мелкое, тонкое.
4. Ситовый анализ, стандартные шкалы сит. Аппараты для производства ситового анализа. Характеристики крупности сыпучего материала по частным и суммарным выходам классов крупности. Формы суммарной (кумулятивной) характеристики крупности: по ʼʼплюсуʼʼ и ʼʼминусуʼʼ, полулогарифмическая, логарифмическая.
5. Уравнения характеристик крупности материала (Годэна–Андреева, Розина–Раммлера). Кривые распределения. Вычисление поверхности и числа зерен по уравнениию суммарной характеристики крупности. Вычисление среднего диаметра зерен сыпучего материала.
6. Эффективность грохочения – общая и по отдельным классам крупности. ʼʼЛегкиеʼʼ, ʼʼтрудныеʼʼ и ʼʼзатрудняющиеʼʼ зерна. Вероятность прохождения зерен через отверстия сита.
7. Влияние на процесс грохочения различных факторов: влажности материала, формы и размера его частиц, формы отверстий и наклона просеивающей поверхности, скорости движения грохотимого материала, амплитуды и частоты вибраций короба инерционных грохотов. Последовательность выделения классов крупности: от крупного к мелкому, от мелкого к крупного, комбинированная.
8.. Зависимость эффективности грохочения от продолжительности рассева, нагрузки грохота и гранулометрического состава грохотимого материала. Извлечение мелкого класса в подрешетный продукт. ʼʼЗамельченностьʼʼ надрешетного продукта.
9. Общая классификация грохотов. Неподвижные колосниковые грохоты. Валковые грохоты. Схема устройства, принцип действия, размеры, область применения, производительность, показатели работы. Достоинства и недостатки.
10. Барабанные грохоты. Плоские качающиеся грохоты. Схема устройства, принцип действия, размеры, область применения, производительность, показатели работы. Достоинства и недостатки.
11. Вибрационные (инерционные) грохоты с круговыми и эллиптическими колебаниями, самоцентрирующиеся грохоты. Амплитудно-частотная характеристика инерционных грохотов. Схема устройства, принцип действия, размеры, область применения, производительность, показатели работы. Достоинства и недостатки.
12. Вибрационные грохоты с линейными вибрациями. Типы вибраторов. Грохоты с самобалансным вибратором, самосинхронизирующиеся, самобалансные грохоты. Схема устройства, принцип действия, размеры, область применения, производительность, показатели работы. Достоинства и недостатки.
13. Резонансные горизонтальные грохоты. Электровибрационные наклонные грохоты. Схема устройства, принцип действия, размеры, область применения, производительность, показатели работы. Достоинства и недостатки.
14. Условия, влияющие на производительность и эффективность работы вибрационных грохотов. Технологический расчет наклонных инерционных грохотов. Гидравлические грохоты: дуговые сита͵ плоские грохоты для тонкого грохочения.
15. Эксплуатация грохотов. Способы крепления сит, замена сит. Балансировка вибрационных грохотов. Борьба с залипанием рабочей поверхности и пылевыделением. Основные приемы безопасного обслуживания грохотов.
16. Основные понятия и назначение процессов дробления. Степень дробления и измельчения. Стадиальность и схемы дробления и измельчения. Удельная поверхность рыхлого материала.
17. Современные представления о процессе разрушения упруго-хрупких и хрупких твердых тел под механическим воздействием. Физико-механические свойства горных пород: прочность, твердость, вязкость, пластичность, упругость, их значимость в процессах разрушения. Шкала крепости горных пород по М.М. Протодьяконову.
18. Структура горных пород, пористость, дефекты, трещиноватость. Образование и распространение в напряженном упруго-хрупком теле разрывающей трещины ʼʼкритическойʼʼ длины, как критерий возникаемого напряжения атомно-молекулярных связей в устье трещины. Физическая сущность напряжения и предельно возможная его величина.
19. Законы дробления горных пород (Риттингера, Кирпичева–Кика, Ребиндера, Бонда), их сущность, достоинства и недостатки, область применения. Зависимость удельного расхода энергии разрушения куска или частицы твердого тела от их крупности, общее выражение для энергозатрат на сокращение крупности. Индекс работы дробления по Бонду, возможность его практического использования. Избирательность дробления, физическая основа процесса, критерии и показатели, характеризующие избирательность. Роль дефектов и трещин при разделении сростков различных минералов и их связь с показателями избирательности.
20. Гранулометрический состав поступающей на дробильно-сортировочную фабрику горной массы. Способы дробления. Дробление крупное, среднее и мелкое. Степень дробления, ее определение. Схемы дробления, стадиальность дробления. Открытый и замкнутый циклы дробления. Работа дробилок мелкого дробления в замкнутом цикле с грохотом.
21. Технологическая эффективность дробления. Энергетические показатели дробления. Циркулирующая нагрузка в циклах дробления. Технологические особенности дробления при переработке различного минерального сырья: руд металлических и неметаллических полезных ископаемых, угля.
22. Эксплуатация дробильных отделений, требования карт технологического режима к конечному продукту дробления. Оптимальная крупность дробленого продукта͵ поступающего в последующие операции измельчения. Операции предконцентрации в циклах дробления: сухая магнитная сепарация, обогащение в тяжелых суспензиях и др.
23. Классификация дробильных машин. Щековые дробилки с простым и сложным движением щеки. Схемы устройства и принцип работы, формулы для определения угла захвата͵ теоретической производительности, частоты качаний (для конусных и щековых), степень дробления, расход электроэнергии и металла на дробление, достоинства и недостатки, области применения.
24. Конусные дробилки для крупного дробления с верхним подвесом и нижней опорой дробящего конуса. Конусные редукционные дробилки. Конусные дробилки среднего и мелкого дробления. Дробилки с гидравлической амортизацией и регулированием загрузочной щели. Безэксцентриковая инерционная дробилка. Схемы устройства и принцип работы, формулы для определения угла захвата͵ теоретической производительности, частоты качаний (для конусных и щековых), степень дробления, расход электроэнергии и металла на дробление, достоинства и недостатки, области применения.
25. Валковые дробилки, устройства, окружная скорость валков, область применения. Зависимость диаметра валков от размера дробимых кусков. Дробилки с гладкими, рифлеными и зубчатыми валками. Схемы устройства и принцип работы, формулы для определения угла захвата͵ теоретической производительности, частоты качаний (для конусных и щековых), степень дробления, расход электроэнергии и металла на дробление, достоинства и недостатки, области применения.
26. Новые типы дробильных машин. Физические способы дробления: электрогидравлическое, кавитационное, процесс Снайдера и др.
27. Машины для среднего и мелкого дробления мягких и хрупких пород. Валковые дробилки для угля. Молотковые и роторные дробилки, дезинтеграторы. Схемы устройства и принцип действия, степень дробления, производительность, расход электроэнергии и металла, способы управления.
28. Выбор типа и размеров дробилок для среднего и мелкого дробления для работы в заданных условиях. Достоинства дробилок ударного действия. Способы автоматического регулирования дробильных агрегатов.
29. Особенности разрушения минеральных частиц и зерен в процессах измельчения. Крупность исходного и конечного продуктов. Понятие ʼʼмасштабного фактораʼʼ и его влияние на энергоемкость процесса измельчения исходя из тонины помола.
30. Раскрытие рудных и нерудных минералов в процессе измельчения, определение параметров раскрытия, селективность измельчения, способы ее повышения. Взаимосвязь процессов измельчения и обогащения при переработке руд с различной крупностью вкрапленности минералов.
31. Измельчаемость полезных ископаемых. Методы определения измельчаемости.
32. Кинетика измельчения, уравнения кинетики измельчения, значение параметров уравнения, их определение. Технологические зависимости, вытекающие из уравнения кинетики измельчения.
33. Типы мельниц, их классификация. Барабанные вращающиеся мельницы как основное измельчительное оборудование на обогатительных фабриках: шаровые с центральной разгрузкой и через решетку, стержневые, рудно-галечные. Конструктивные особенности, режимы работы, питатели, привод.
34. Скоростные режимы измельчения в шаровых мельницах: водопадный, каскадный, смешанный, сверхкритический. Угол отрыва шаров. Критическая и относительная частота вращения мельниц. Уравнения круговой и параболической траектории движения шаров в мельнице. Координаты характеристик точек параболической траектории шаров в мельнице. Оборачиваемость шаров в мельнице, циклы движения мелющей загрузки.
35. Степень заполнения объёма барабана мельницы мелющей средой. Насыпная масса шаров стержней, рудной гали в мельнице. Определение степени заполнения объёма барабана мельницы мелющей загрузкой.
36. Мощность, потребляемая мельницей при каскадном и водопадном режимах ее работы. Зависимость полезной мощности от частоты вращения мельницы и степени заполнения ее объёма мелющей средой. Формулы полезной мощности.
37. Закономерности износа шаров в мельнице, уравнения характеристики крупности шаров в мельнице при регулярной их догрузке. Рационная загрузка шаров. Факторы, влияющие на расход шаров в процессе измельчения.
38. Барабанные мельницы сухого и мокрого самоизмельчения, особенности процесса измельчения, его преимущества. Образование классов ʼʼкритической крупностиʼʼ в мельницах самоизмельчения и пути уменьшения их накопления. Мельницы полусамоизмельчения. Рудно-галечные мельницы, размер и плотность рудной гали, ее расход. конструктивные особенности, режимы работы, питатели, привод. Конструктивные особенности, режимы работы, питатели, привод. Футеровка мельниц, типы футеровок, срок эксплуатации. Области применения. Эксплуатация барабанных мельниц.
39. Вибрационные, планетарные, центробежные, струйные мельницы. Принцип действия, схемы устройства. Области применения.
40. Открытый и замкнутый циклы измельчения. Процесс образования и установления циркулирующей нагрузки в замкнутом цикле измельчения, взаимосвязь с производительностью мельницы. Определение циркулирующей нагрузки. Пропускная способность мельницы.
41. Технологические схемы измельчения, стадиальность измельчения. Число стадий и их связь с процессами обогащения. Особенности применения стержневых, шаровых и рудно-галечных мельниц в технологических схемах стадиального измельчения. Сочетание рудно-галечного измельчения с первичным рудным самоизмельчением. Классификаторы и гидроциклоны в схемах измельчения. Особенности узлов сопряжения ʼʼмельница – классификаторʼʼ. Влияние эффективности классификации на производительность мельницы. Пульпа, показатели ее состава, свойства пульпы.
42. Производительность мельниц по исходному питанию и расчетному классу, факторы, влияющие на производительность. Определение производительности мельниц. Расчет мельниц по удельной производительности.
43. Автоматизация циклов измельчения, особенности регулирования этих циклов.
44. Технико-экономические показатели измельчения. Стоимость измельчения по отдельным статьям расхода.
Основная литература:
Перов В.А., Андреев Е.Е., Биленко Л.Ф. Дробление, измельчения и грохочение полезных ископаемых: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1990. – 301 с.
Дополнительная литература:
1. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы / Под ред. О.С. Богданова, В.А. Олевского. 2-е издание. – М.: Недра, 1982. – 366 с.
2. Донченко А.А., Донченко В.А. Справочник механика рудообогатительной фабрики. – М.: Недра, 1986. С. 4-130.
3. Журналы ʼʼОбогащение рудʼʼ, ʼʼГорный журналʼʼ.
4. М.Н.Келль. Обогащение полезных ископаемых. Сборник задач. – Л.: ЛГИ, 1986. – 64 с.
Параметры пульпы (суспензии) - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Параметры пульпы (суспензии)" 2017, 2018.
Рабочий режим движения гидросмеси (пульпы) определяется ее скоростью в трубопроводе. Среднюю скорость потока гидросмеси, соответствующую началу осаждения твердых частиц в трубе, называют критической скоростью. В зависимости от критической скорости гидросмеси можно иметь три режима движения:
- при скоростях выше критических, при которых грунт транспортируется во взвешенном состоянии;
- ближе к критическим - грунт расслаивается и начинают выпадать крупные частицы;
- ниже критических - грунт выпадает на дно и возможна забивка пульпопровода грунтом.
Для нормальной работы гидротранспорта грунта необходимо, чтобы скорость гидросмеси была выше критической скорости на 15…20%, т.е. v r = (1,15…1,2) v кр
При v r < v кр возможно осаждение транспортируемого материала и, как следствие, забивка, заиление труб. При v r > 1,2 v кр возрастает расход энергии на транспортировку и ускоряется износ трубопроводов.
Расчет гидротранспортировки грунта заключается в определении скоростей, необходимых для его транспортировки, а также диаметров трубопроводов и потерь напора в них. Разработано несколько методик для расчета гидротранспортировки грунта для различных условий и для различных целей. В производстве работ по , которые представлены преимущественно крупно- и среднезернистыми грунтовыми частицами диаметром более 0,1 мм и смесью с ограниченным количеством более мелких частиц, наиболее подходящий расчет параметров напорного гидротранспорта может быть принят по методу ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева .
По этой методике критическую скорость вычисляют по формуле:
где D n - диаметр пульпопровода, м; C 0 - показатель объемной консистенции пульпы; K т - средневзвешенное значение коэффициента транспортабельности частиц грунта, зависящего от диаметра частиц.
Таблица 3.1
Коэффициент транспортабельности частиц грунта
где P i - содержание i -го грунта, %.
Показатель объемной консистенции пульпы определяется так:
где ρ см, ρ в, ρ s - плотности соответственно гидросмеси, воды и твердого грунта, т/м 3 .
Значения критических скоростей в пульпопроводах для различных грунтов в зависимости от консистенции приведены в табл. 3.2 .
Таблица 3.2
Критические скорости движения пульпы v кр , м/с
| Грунт | D n , мм | Консистенция пульпы | ||
| Т:Ж= 1:5 | Т:Ж = 1:10 | Т:Ж =1:15 | ||
| Песчано-гравелисто-галечный с содержанием гравия и гальки свыше 45% | 200 | 3,38 | 3,11 | 2,85 |
| 300 | 3,93 | 3,56 | 3,3 | |
| 400 | 4,5 | 4,03 | 3,74 | |
| 500 | 5,0 | 4,46 | 4,20 | |
| 600 | 5,48 | 4,95 | 4,60 | |
| Песчано-гравелистый с содержанием гравия и гальки 20–45% | 200 | 2,91 | 2,71 | 2,57 |
| 300 | 3,37 | 3,14 | 2,9 | |
| 400 | 3,87 | 3,57 | 3,28 | |
| 500 | 4,34 | 3,90 | 3,64 | |
| 600 | 4,76 | 4,28 | 4,0 | |
| Крупнозернистые пески | 200 | 2,55 | 2,15 | 2,17 |
| 300 | 2,92 | 2,6 | 2,46 | |
| 400 | 3,32 | 2,94 | 2.76 | |
| 500 | 3,67 | 3,30 | 3,08 | |
| 600 | 4,04 | 3,6 | 3,40 | |
| Мелкозернистые пески | 200 | 2,06 | 1,62 | 1,82 |
| 300 | 3,38 | 2,03 | 2,07 | |
| 400 | 2,77 | 2,48 | 2,32 | |
| 500 | 3,10 | 2,88 | 2,58 | |
| 600 | 3,42 | 3,0 | 2,86 | |
| Лессовидные суглинки | 200 | 1,41 | 1,07 | 1,21 |
| 300 | 1,65 | 1,37 | 1,38 | |
| 400 | 1,88 | 1,68 | 1,57 | |
| 500 | 2,12 | 1,88 | 1,77 | |
| 600 | 2,32 | 2,07 | 1,94 | |
Диаметр пульпопровода выбирают, исходя из подачи грунтового насоса по гидросмеси:
Диаметр пульпопровода
Диаметр пульпопровода проверяют по средней скорости движения пульпы, требующейся для гидротранспортировки грунта, после чего принимают ближайший стандартный диаметр.
На расчетные диаметры пульпопроводов установлены и скорректированы практикой, и ориентировочное значение скоростей движения пульпы при разработке песчаных грунтов в данных трубопроводах представлено в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Ориентировочное значение скоростей движения гидросмеси при разработке песчаных карьеров на существующих земснарядах
| Земснаряд с грунтовым насосом | Диаметр пульпопровода D n , мм | |||
| 200 | 300 | 400 | 500 | |
| ГрАУ 400/20 | 3,53 | – | – | – |
| ГрАУ 800/40 | – | 3,17 | – | – |
| ГрАУ 1600/25 | – | 4,93 | 3,55 | 3,33 |
Изобретение относится к автоматизации технологического процесса флотации и может быть использовано для автоматического контроля технологических параметров процесса флотации - плотности, аэрированности пульпы и массовой концентрации твердого в пульпе. Устройство содержит измерительный буек, помещенный в успокоитель, который оснащен заслонкой в нижней его части. Измерительный буек подвешен к тензометрическому датчику силы, выход которого подключен на вход микроконтроллера. В устройство введен механизм перемещения, соединенный посредством тяги с заслонкой успокоителя. Механизм перемещения управляется микроконтроллером. Устройство работает циклически. Цикл работы начинается с измерения веса буйка при открытой нижней части успокоителя. При этом вычисляется плотность аэрированной пульпы, после чего заслонка под действием механизма перемещения закрывает нижнюю часть успокоителя, оставляя щель для выхода осаждающегося твердого. Пузырьки воздуха выходят из успокоителя и производится измерение веса буйка в деаэрированной пульпе, и вычисляется плотность деаэрированной пульпы. На основе значений плотности аэрированной и деаэрированной пульпы микроконтроллер проводит вычисление степени аэрированности пульпы - объемного количество воздуха в процентах в пульпе. Аналогично по соотвествующей формуле микроконтроллер осуществляет вычисление массовой концентрации твердого в пульпе. Информация о значениях плотности аэрированной и деаэрированной пульпы, а также степени аэрированности пульпы и массовой концентрации твердого в пульпе передается по цифровому каналу связи микроконтроллера на верхний уровень автоматизированной системы управления, а также в виде выходных аналоговых сигналов микроконтроллера на внешние приборы контроля. Управление устройством (просмотр текущих значений, настройка, ввод констант) осуществляется посредством дисплея и клавиатуры по графу в режиме «Меню». Техническим результатом является создание устройства для измерения плотности, степени аэрированности пульпы и массовой концентрации твердого в пульпе. 2 ил.
Рисунки к патенту РФ 2518153
Изобретение относится к автоматике, в частности к устройствам контроля и управления параметрами флотации. Важнейшими параметрами флотации являются плотность пульпы, объемное содержание воздуха в процентах (степень аэрированности) в пульпе и массовое количество в процентах твердой фракции (твердого) в пульпе . Известно устройство для измерения плотности , содержащее в качестве чувствительного элемента буек, полностью погруженный в пульпу, измерительным элементом является тензометрический датчик. Недостатком устройства является контроль только одного параметра пульпы - плотности, что в ряде конкретных случаев является недостаточным для управления процессом флотации.
Известно устройство , обеспечивающее измерение аэрированности пульпы. Устройство содержит каналы измерения веса буйков в пульпе. Один канал измеряет вес буйка, помещенного в аэрированную пульпу, второй канал измеряет вес буйка, помещенного в деаэрированную (без примеси воздуха) пульпу.
Условия для измерения аэрированной и деаэрированной пульпы создаются в двух специальных устройствах - успокоителях, рассредоточенных в камере флотационной машины.
К недостаткам устройства относятся неодинаковость изменения веса буйков ввиду налипания на них твердых фракций пульпы и каналов измерения для буйка аэрированной и деаэрированной пульпы, необходимость настройки двух каналов измерения веса буйков, а также то, что места измерения параметров аэрированной и деаэрированной пульпы разнесены в объеме флотационной машины. Прототипом предлагаемого изобретения является устройство . В предлагаемом устройстве исключаются перечисленные недостатки устройства .
Это достигается тем, что в устройство введены успокоитель с заслонкой, механизм перемещения, связанный посредством соединительной тяги с заслонкой успокоителя, микроконтроллер, оснащенный дисплеем и клавиатурой, модулями ввода и вывода, цифровым каналом связи, программными блоками, реализующими управление механизмом перемещения, вычисление плотности аэрированной и деаэрированной пульпы, степень аэрированности пульпы и массовую концентрацию твердого в пульпе. Предлагаемое устройство изображено на Рис.1, где обозначены:
1 - флотационная машина,
3 - пульпа,
4 - аэратор,
5 - тензометрический датчик силы,
6 - измерительная тяга буйка,
7 - успокоитель,
7.1 - заслонка успокоителя,
8 - измерительный буек,
9 - заслонка,
10 - механизм перемещения,
11 - соединительная тяга заслонки,
12 - микроконтроллер,
12.1- дисплей микроконтроллера,
12.2 - клавиатура микроконтроллера,
12.3 - входной сигнал микроконтроллера,
12.4 - выходной управляющий сигнал микроконтроллера,
12.5 - цифровой канал связи микроконтроллера,
13 - выходной сигнал степени аэрированности пульпы,
14 - выходной сигнал массовой концентрации твердого.
Предлагаемое устройство работает циклически. Перед вводом в действие предлагаемого устройства осуществляются следующие процедуры:
тарировка измерительного канала - выходному сигналу тензометрического датчика силы 5 при подвешенной к нему измерительной тяге 6 и снятом буйке 8 путем нажатия на специально выделенную кнопку клавиатуры 12,2 присваивается (запоминается в микроконтроллере 12) условный нулевой сигнал;
калибровка измерительного канала - при подвешивании к измерительной тяге 6 эталонной гири выходному сигналу тензометрического датчика силы 5 путем нажатия на специально выделенную кнопку клавиатуры 12.2 присваивается (запоминается в микроконтроллере 12) сигнал, соответствующий значению веса эталонной гири;
определение веса Р измерительного буйка 8 - при подвешивании к измерительной тяге 6 измерительного буйка 8, находящегося в воздухе, осуществляется взвешивание буйка 8, и путем нажатия на специально выделенную кнопку клавиатуры 12.2 в микроконтроллере 12 запоминается вес буйка 8, и этот вес используется при вычислении плотности аэрированной и деаэрированной пульпы.
определение объема V6 измерительного буйка 8 - с этой целью буек 8 опускают в воду и производят взвешивание и запоминание веса буйка 8 в воде способом, аналогичным определению веса измерительного буйка 8 в воздухе. Измеренный вес буйка 8 в воде используется для вычисления его объема.
ввод констант в микроконтроллер 12 предназначается для использования их значений при вычислении измеряемых параметров, циклическом управлении механизма перемещения 10 и задании скорости передачи данных по цифровому каналу связи 12.5 микроконтроллера 12.
Константы, вводимые в микроконтроллер:
цикл работы устройства - Т, с
плотность твердого - тв, г/см 3
плотность жидкости - ж, г/см 3
ускорение свободного падения (мировая константа) - g, м/с 2 задержка измерения плотности после опускания соединительной тяги - о, с
задержка измерения плотности после подъема соединительной тяги - п, с
номер устройства - N, (0-255)
скорость передачи данных по цифровому каналу связи - бод
Формула для вычисления плотности а(д) аэрированной (деаэрированной) пульпы
где F T - сила натяжения измерительной тяги 6 измерительного буйка 8 - выходной сигнал тензометрического датчика силы 5, Р - вес измерительного буйка 8, V б - объем измерительного буйка 8 во время погружения его в воду:
где воды - плотность воды, F Тводы - сила натяжения измерительной тяги 6 при погружении измерительного буйка 8 в воду.
После ввода всех констант в микроконтроллер 12 предлагаемое устройство готово к использованию. Работает устройство следующим образом.
В исходном состоянии соединительная тяга 11 находится в верхнем положении, и нижняя часть успокоителя 7 открыта. Заслонка находится в вертикальном положении. Успокоитель 7 заполнен аэрированной пульпой. При включении питающего напряжения микроконтроллер 12 с установленной выдержкой времени выполняет измерение плотности аэрированной пульпы. После окончания измерения плотности аэрированной пульпы микроконтроллер 12 выдает управляющий сигнал на механизм перемещения 10, соединительная тяга 11 опускается и посредством заслонки 9 перекрывает нижнюю часть успокоителя 7, оставляя зазор для выпуска осаждающейся твердой фракции. Пузырьки воздуха, находящиеся в успокоителе 7, поднимаются вверх, и в успокоителе 7 остается деаэрированная пульпа. После этого с установленной задержкой производится измерение плотности деаэрированной пульпы. Затем с выхода микроконтроллера 12 подается управляющий сигнал на механизм перемещения 10 для подъема соединительной тяги 11 в верхнее положение, что вызывает открывание нижней части успокоителя 7, выпуск из него деаэрированной пульпы и наполнение его объема аэрированной пульпой. На этом цикл управления механизмом перемещения 10 заканчивается, и производится вычисление степени аэрированности пульпы и массовой концентрации С твердого в пульпе.
Степень аэрированности пульпы осуществляется по формуле:
А - плотность аэрированной пульпы, д - плотность деаэрированной пульпы. Массовая концентрация твердого вычисляется по формуле:
Тв - плотность твердой фазы пульпы, находящейся в пульпе, ж - плотность жидкой фазы пульпы.
Для передачи информации об измеренных параметрах на верхний уровень системы автоматизированного управления необходимо по цифровому каналу связи 12.5 задать номер устройства. На это обращение системы верхнего уровня предлагаемое устройство включает цифровой канал связи 12.5 и обеспечивает передачу информации об измеренных параметрах (плотности аэрированной и деаэрированной пульпы, степени аэрированности пульпы и массовой концентрации твердого в пульпе). Для передачи информации на внешние устройства контроля микроконтроллер 12 оснащен выходами 13 и 14, на которые из микроконтроллера 12 подаются сигналы степени аэрированности пульпы и массовой концентрации соответственно.
Технологическое программирование и использование по назначению Измерителя ПАТ осуществляется в соответствии с графом, представленном на Рис.2, в режиме МЕНЮ. Граф содержит ветви: «ПРОСМОТР ТЕКУЩИХ ЗНАЧЕНИЙ», «НАСТРОЙКА» и «ВВОД КОНСТАНТ». Перемещение по графу «вниз» осуществляется путем нажатия на первую выделенную клавишу клавиатуры 12.2 микроконтроллера 12, перемещение «вправо» осуществляется нажатием на вторую выделенную кнопку клавиатуры 12.2. Возврат в вершину ветви графа или в вершину графа осуществляется нажатием на третью выделенную кнопку клавиатуры 12.2 микроконтроллера 12.
В ветви «ПРОСМОТР ТЕКУЩИХ ЗНАЧЕНИЙ» графа путем последовательного нажатия на первую выделенную кнопку клавиатуры 12.2 на дисплее 12.1 микроконтроллера 12 просматриваются значения плотности аэрированной и деаэрированной пульпы, степени аэрированности пульпы в процентах и массовой концентрации твердого в пульпе в процентах.
В ветви «НАСТРОЙКА» графа путем нажатия на первую выделенную кнопку клавиатуры 12.2 последовательно выполняется тарировка, калибровка и вводятся в микроконтроллер 12 вес и объем буйка 8 указанным в настоящем тексте описания способом.
В ветви «ВВОД КОНСТАНТ» графа путем перемещения по этой ветви, набора вводимой константы и нажатия первой выделенной кнопки клавиатуры 12.2 микроконтроллера 12 осуществляется ввод: цикла Т работы устройства, плотности твердого, плотности жидкой фазы пульпы, ускорения свободного падения, задержки времени о для измерения плотности после опускания соединительной тяги 11, задержки времени п для измерения плотности после подъема соединительной тяги 11, номер устройства (один из 0-255), скорость передачи данных по цифровому каналу связи 12.5 (бод) микроконтроллера 12.
Таким образом, в предлагаемое устройство введены новые элементы - успокоитель 7, оснащенный заслонкой 9, соединительной тягой 11 и механизмом перемещения 10; микроконтроллер 12, оснащенный дисплеем 12.1, клавиатурой 12.2, аналоговым входом 12.3, дискретным выходом 12.4, цифровым каналом связи 12.5 и аналоговыми выходами 13 и 14 для вывода значений измеренных параметров, а также программными средствами, включающими программные блоки: Просмотр текущих значений, Настройка, Ввод констант, Вычисление плотности аэрированной и деаэрированной пульпы, Вычисление степени аэрированности пульпы, Вычисление массовой концентрации твердого в пульпе, Управление механизмом перемещения, Ввод аналогового сигнала, Вывод аналоговых сигналов, Вывод дискретного управляющего сигнала, Управление цифровым каналом связи.
Предлагаемое устройство является новым, полезным, технически реализуемым и соответствует критерию изобретения.
Литература
1. Сорокер Л.В. и др. Управление параметрами флотации. - М.: Недра, 1979, с.53-59.
2. Плотномер микропроцессорный весовой «Плотномер ТМ-1А», 2Е2.843.017.РЭ, Москва, ОАО «Союзцветметавтоматика», 2004 г.
3. RU 2432208 С1, 29.01.2010 г.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для измерения плотности, степени аэрированности пульпы и массовой концентрации твердого в пульпе, содержащее измерительный буек, помещенный в успокоитель, находящийся в пульпе; тензометрический датчик силы, соединенный с измерительным буйком тягой, вычислительное устройство, к входу которого подключен выход тензометрического датчика силы, отличающееся тем, что успокоитель оснащен заслонкой и введены механизм перемещения; соединительная тяга, одним концом подсоединенная к заслонке, а другим концом - к механизму перемещения; в устройство введен микроконтроллер, оснащенный дисплеем и клавиатурой, аналоговым входом, управляющим выходом, аналоговыми выходами и цифровым каналом связи, причем аналоговый вход микроконтроллера подключен к выходу тензометрического датчика силы, управляющий выход подключен к управляющему входу механизма перемещения, а аналоговые выходы микроконтроллера подключены к внешним приборам контроля; цифровой канал связи подключен к верхнему уровню системы автоматизации, при этом микроконтроллер оснащен программными блоками: Просмотр текущих значений, Настройка, Ввод констант, Вычисление плотности аэрированной и деаэрированной пульпы, Вычисление степени аэрированности пульпы, Вычисление массовой концентрации твердого в пульпе, Управление механизмом перемещения, Ввод аналогового сигнала, Вывод аналоговых сигналов, Вывод дискретного управляющего сигнала, Управление цифровым каналом связи.