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

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

Важным направлением интенсификации флотации является проведение процесса в условиях активации прилипания частиц минералов к пузырьку воздуха. При прохождении потока пульпы через эжектор многозонной флотационной машины (МФМ) предоставляется равная и повышенная вероятность выделения нанопузырьков на гидрофобной поверхности большинства частиц. Активация объясняется мгновенным разрывом водной пленки между нанопузырьками на гидрофобной поверхности частиц и пузырьком, а не ее вытеканием. Показано, что условия активации прилипания при работе МФМ могут быть установлены по зависимости производительности (W) от давления перед эжектором (P). Для прозрачных двухфазных потоков (жидкость – газ) в определенной области значений P и W условия образования активации визуализировались по приобретению характерного «цвета молока» мелкодисперсным пузырьковым потоком. При этом площадь поверхности в единице объема воздуха превышает в 8,8–14,9 разa площадь, образованную в других режимах. Для непрозрачных трехфазных потоков (твердое – жидкое – газ) в качестве критерия режима работы МФМ предложено использовать универсальную гидравлическую зависимость давления Р от производительности установки W. С увеличением расхода воздуха и содержания твердого производительность установки уменьшалась. В двухфазном потоке (жидкость – газ, Ж:Г) производительность уменьшается с увеличением расхода воздуха, а в потоке жидкость – твердое (Ж:Т) зависимость имела экстремальный вид. Для трехфазных потоков Ж:Г:Т вклады фаз в уменьшение производительности складывались, причем влияние воздуха было больше, чем твердого. Режим активации поверхности гидрофобных частиц микропузырьками в трехфазном потоке предложено устанавливать по универсальной зависимости давления от производительности, взяв в качестве исходных данных расход воздуха для режима «молока» для двухфазного потока вода – воздух.

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

1. Лавриненко А. А. Современные флотационные машины для минерального сырья // Горная техника. 2008. C. 186–195.
2. 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
3. Shi S., Zhang M., Fan X., Chen D. Experimental and computational analysis of the impeller angle in a flotation cell by PIV and CFD // International Journal of Mineral Processing. 2015. Vol.142. P 2–9.
4. 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
5. Markworth L., Jaspers W., Kottmann J. PNEUFLOT — Modern flotation technology in the 21st century // Saam conference, South Africa. 2007.
6. Jameson G. J. New directions in flotation machine design // Minerals Engineering. 2010. Vol. 23, No. 11/13. P. 835–841.
7. Samyguin V., Filippov L., Matinin A., Lekhatinov Ch., Tertyshnikov M. New multiple-zone flotation cell — device for increasing separation selectivity // Proceedings of the XV Balkan Mineral Processing Congress (BMPC 2013), I. Nishkov / eds I. Grigorova, D. Mochev. Vol. 2. P. 1152–1157.
8. O’Hara C., Swedburg K., Roy S., Katchen J. Start-up and early optimization of the new afton concentrator // 47^th Annual Mineral Processors Operators Conference, Ottawa. 2015. P. 73–82.
9. Swedburg K., Bennett C., Samuels M., Wells P. F. Application of the woodgrove staged flotation reactor (SFR) technology at the new afton concentrator // IMPC 2016: XXVIII International Mineral Processing Congress Proceedings.
10. Классен В. И. Теория «селективной активации» флотируемых минералов воздухом, выделяющимся из раствора // Цветные металлы. 1946. No.5. С. 31–36.
11. Stockelhuber K. W., Radoev B., Wenger A., Schulze H. J. Rupture of wetting films caused by nanobubbles // Langmuir. 2004. No. 20. P. 164–168.
12. Nizkaya T. V., Dubov A. L., Mourran A., Vinogradova O. I. Probing effective slippage on superhydrophobic stripes by atomic force microscopy // Soft Matter. 2016. Vol. 12. P. 6910–6917. DOI: 10.1039/C6SM01074A
13. Dai Z., Ralston J., Dai Z., Fornasiero D. Particle–bubble attachment in mineral flotation // Journal Colloid and Interface Science. 1999. Т. 217, № 1. P. 70–76.
14. Englert A. H., Ren S., Masliyah J. H., Xu Z. Interaction forces between a deformable air bubble and a spherical particle of tuneable hydrophobicity and surface charge in aqueous solution //J. Colloid Interface Sci. 2012. Vol. 379. P. 121–129.
15. Verrelli D. I., Koh P. T. L., Bruckard W. J., Schwarz M. P. Variations in the induction period for particle–bubble attachment // Minerals Engineering. 2012. Vol. 36/38. DOI: 10.1016/j.mineng.2012.03.034
16. Calgaroto S., Wilberg K. Q., Rubio J. On the nanobubbles interfacial properties and future applications in flotation // Minerals Engineering. 2014. Vol. 60. P. 33–40.
17. Dubov A. L., Mourran A., Möller M., Vinogradova O. I. Contact angle hysteresis on superhydrophobic stripes // Journal of Chemical Physics. 2014. Vol. 141. P. 074710.
18. Vinogradova O. I., Belyaev A. V. Wetting, roughness and flow boundary conditions // J. Phys.: Condens. Matter. 2011. Vol. 23. P. 1–15.
19. Tyrell J., Attard P. Images of nanobubbles on hydrophobic surfaces and their interactions // Physical Review Letters. 2001. Vol. 87. P. 76–104.
20. Tretheway D. C., Meinhart C. D. Apparent fluid slip at hydrophobic microchannel walls // Physics of Fluids. 2002. Vol. 14. P. 1–9.
21. Drelich J., Bowen P. K. Hydrophobic nano-asperities in control of energy barrier during particle-surface interactions // Surface Innovations. 2015. Vol. 3, No. 3. P. 21164–21171.
22. Guven O., Celik M. S., Drelich J. W. Flotation of methylated roughened glass particles and analysis of particle-bubble energy barrier // Minerals Engineering. 2015. Vol. 79. P. 125–132.
23. Nizkaya T. V., Asmolov E. S., Zhou J., Vinogradova O. I. Flows and mixing in channels with misaligned superhydrophobic walls // Physical Review E – Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 2015. Vol. 91. P. 033020.
24. Nizkaya T. V., Dubov A. L., Mourran A., Vinogradova O. I. Probing effective slippage on superhydrophobic stripes by atomic force microscopy // Soft Matter. 2016. Vol. 12. P. 6910–6917. DOI: 10.1039/C6SM01074A
25. Pit R., Hervet H., Leger L. Direct experimental evidence of slip in hexadecane: Solid interfaces // Physical Review Letters. 2000. Vol. 85. P. 980.
26. Zhou Z. A., Xu Zhenghe, Finch J. A., Masliyah J. H., Chow R. S. On the role of cavitation in particle collection in flotation — A critical review. II // Minerals Engineering. 2009. Vol. 22. P. 419–433.
27. Honaker R. Q., Saracoglu Christodoulou L., Kohmuench J., Yan E., Mankosa M. In-plant Evaluation of Eriez Cavitation Pre-aeration System // Proceedings of the Coal Prep 2013: 30^th Annual International Coal ProcessingExhibition and Conference, Lexington, KY, April 29 – May 2, 2013.
28. Tretheway D. C., Meinhart C. D. A generating mechanism for apparent fluid slip in hydrophobic microchannels // Physics of Fluids. 2004. Vol. 16. P. 1509.
29. Fan M., Zhao Y., Tao D. Fundamental studies in nanobubble generation and applications in flotation // SME-Meeting. 2012. P. 457 –469.

30. Абдуллаева С., Нагиев Ф. Наногидромеханика. — Баку, 2011. — 158 с.
31. Самыгин В. Д. Критерии эффективности применения флотомашин // Цветные металлы. 2016. № 7. С. 25–31. DOI: http://dx.doi.org/10.17580/tsm.2016.07.02
32. Samiguin V., Lekhatinov C., Moshchanetskiy P. The effective aeration-hydrodynamic operating mode of multi-zone flotation cell // Proceeding of the XVI Balkan mineral processing congress. Serbia, Belgrad,17–19 juni 2015. Vol. 1. P. 527–531.
33. Бошенятов Б. В. Гидродинамика микропузырьковых газожидкостных сред // Известия Томского политехнического университета. 2005. Т. 308, № 6. C. 156–160.
34. Лезнов Б. С. Частотно-регулируемый электропривод насосных установок. — М. : Машиностроение, 2013. — 176 с.