Phong trào, một trong những công nghệ tách lõi được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp chế biến khoáng sản hiện đại, phụ thuộc rất nhiều vào việc trộn và tương tác hiệu quả của khí, chất lỏng,và pha rắn trong pin nổiMột tế bào nổi không chỉ đơn giản là một thùng chứa; nó là một lò phản ứng dòng chảy đa pha phức tạp mà nhiệm vụ cốt lõi là tạo ra động lực chất lỏng tối ưu cho các cuộc gặp gỡ, va chạm, dính,và khoáng hóa của các hạt khoáng chất và bong bóng thủy uBài viết này sẽ tìm hiểu sâu về hai hoạt động chính của các tế bào nổi: thông khí và khuấy động. Nó sẽ giải thích một cách có hệ thống làm thế nào hai hiệu ứng hợp tác này đạt được sự pha trộn hoàn hảo của khí,chất lỏng, và các pha rắn, đảm bảo tách khoáng chất hiệu quả và chính xác.
一 Cốt lõi của quá trình pha trôi: bản chất và mục tiêu của trộn ba giai đoạn
Bản chất của quá trình pha trộn là việc đưa không khí (phần khí) vào bùn quặng (một hệ thống hai pha chất lỏng và rắn).Các hạt khoáng chất mục tiêu gắn liền với bong bóng không khíCác bong bóng này tăng lên bề mặt của bùn như một lớp bọt được cạo ra, trong khi các khoáng chất gangue vẫn còn trong bùn và được thải ra dưới dạng dung dịch.Sự thành công của quá trình này phụ thuộc trực tiếp vào ba điều kiện sau:
1 Phương pháp đình chỉ hiệu quả các hạt rắn:Trộn phù hợp phải đảm bảo rằng các hạt quặng có kích thước và mật độ khác nhau được treo đồng đều trong phân chất,ngăn chặn các hạt thô và nặng lắng đọng và đảm bảo rằng tất cả các hạt có cơ hội tiếp xúc với bong bóng.
2 Sự phân tán khí hiệu quả:Không khí được đưa vào phải được cắt và phá vỡ thành một số lượng lớn các bong bóng nhỏ, có kích thước thích hợp,sau đó được phân tán đồng đều trên toàn bộ tế bào nổi để tăng giao diện khí-lỏng và xác suất va chạm giữa bong bóng và các hạt quặng.
3 Một môi trường thủy động lực có thể kiểm soát được:Các tế bào nổi phải duy trì đủ nhiễu loạn để thúc đẩy sự treo hạt và phân tán bong bóng,trong khi tránh nhiễu loạn quá mức có thể gây ra sự trục xuất của các hạt quặng gắn liền. It is necessary to construct a flow field in the trough that has both a high turbulent kinetic energy dissipation zone (to promote collision) and a relatively stable zone (to facilitate the floating of mineralized bubbles).
Do đó, "sự trộn hoàn hảo" không phải là một sự đồng nhất đơn giản, but refers to the uniform distribution of the three phases at the macro level and the creation of controlled turbulence and flow field structures that are conducive to the selective adhesion of particles and bubbles at the micro level.
二 Các tế bào pha trộn được khuấy động cơ học: Một sự hợp nhất cổ điển của khí và khuấy động.
Các tế bào phao động cơ học hiện nay là thiết bị phao nổi được sử dụng rộng rãi nhất.hữu cơ kết hợp hai chức năng của thông khí và khuấy động.
1- Bức tranh:Các động cơ bơm và xoắn ốc của bánh xoắn ốc, được thúc đẩy bởi một động cơ, quay với tốc độ cao, hoạt động giống như một máy bơm, chủ yếu đạt được các hiệu ứng khuấy động sau:
Lưu thông và lơ lửng:Chuyển động của động cơ tạo ra một lực ly tâm mạnh mẽ, hút bùn từ trung tâm và đẩy nó ra theo chiều trục hoặc trục.Hoạt động bơm này tạo ra một dòng chảy lưu thông phức tạp trong tế bàoĐiều này đảm bảo rằng các hạt dày đặc và lớn được khuấy động hiệu quả và giữ gìn.
Sản xuất nhiễu loạn:Chuyển động tốc độ cao của động cơ tạo ra một gradient tốc độ mạnh và nhiễu loạn dữ dội trong khu vực xung quanh (đặc biệt là ở đầu lưỡi).Khu vực hỗn loạn này là nơi chính cho sự vỡ bong bóng và va chạm giữa các hạt bong bóng.
2. Không khí: tự hấp và không khí cưỡng bức.
Các tế bào pha trộn được khuấy động cơ học chủ yếu được phân loại theo phương pháp thông khí: tự hút và thông khí buộc (hoặc thông khí-khuấy động).
Máy pha trôi tự hút (như mẫu SF):có một vòng xoay được thiết kế thông minh tạo ra một vùng áp suất âm trong buồng vòng xoay khi nó quay.Không khí được tự động hút vào qua ống hút và trộn với bùn trong buồng động cơLoại máy pha trộn này có cấu trúc đơn giản và không cần một máy thổi bên ngoài.
Máy pha trôi không khí (như loại KYF):Thông qua một máy thổi áp suất thấp bên ngoài, không khí nén được ép vào khu vực bánh xe thông qua trục chính bánh xe rỗng hoặc các đường ống độc lập.Phương pháp này có thể kiểm soát chính xác lượng không khí, không bị ảnh hưởng bởi tốc độ xoay và mức độ bùn, và có khả năng thích nghi tốt hơn với điều kiện quá trình, đặc biệt phù hợp với các máy phao lớn.
3Hiệu ứng hợp tác "Impeller-stator"
Stator là một thành phần cố định được lắp đặt xung quanh động cơ xoay, thường có ván hướng dẫn hoặc lỗ mở.
Cân bằng dòng chảy và hướng dẫn:Dòng chảy hỗn hợp chất lỏng-không khí được ném ra khỏi bánh xoay ở tốc độ cao có một thành phần vận tốc tiếp xúc mạnh mẽ, có thể dễ dàng tạo thành các xoáy khổng lồ trong bể,gây bất ổn bề mặt chất lỏng và ảnh hưởng đến sự ổn định của lớp bọtCác tấm dẫn đường của stator có thể hiệu quả chuyển đổi dòng chảy tiếp xúc này thành dòng chảy quang quang thuận lợi hơn cho sự phân tán của bong bóng và hạt.
Thúc đẩy sự phân tán bong bóng:Thông qua hiệu ứng ổn định dòng chảy của stator, bong bóng có thể được phân phối đồng đều hơn trong toàn bộ khối lượng hiệu quả của bể nổi, thay vì tập trung ở một số khu vực nhất định.
Loại biến động:Stator hoạt động như một "rào cản năng lượng", tách khu vực hỗn loạn cao gần động cơ từ khu vực tách và khu vực bọt ở phía trên của bể,tạo ra một môi trường tương đối yên tĩnh và ổn định cho sự nổi ổn định và làm giàu các bong bóng khoáng chất.
Chuyển động tốc độ cao của bánh xoay đạt được treo bùn và hấp thụ khí / nghiền nát. Stator sau đó ổn định và hướng dòng chảy,tạo ra ba vùng năng động chất lỏng khác nhau trong bể: một vùng trộn hỗn loạn cao (gần bánh xoay), một vùng tách tương đối ổn định (trong giữa bể), và một vùng bọt chủ yếu tĩnh (trên bề mặt bùn).Điều này đạt được trộn hiệu quả và phân tách có trật tự của khí, pha lỏng và phẳng.
三 Dòng pha trôi: Một cách thông minh khác để đạt được trộn ba pha.
Không giống như môi trường hỗn loạn dữ dội của các tế bào nổi bị kích động cơ học, cột nổi đại diện cho một triết lý thiết kế thay thế,đạt được trộn ba pha thông qua tiếp xúc ngược dòng trong môi trường tương đối tĩnh.
Lõi thông gió Ứng dụng tạo bong bóng:Các cột nổi không có bộ khuấy động cơ học. Chức năng thông khí và trộn của chúng chủ yếu dựa trên một máy phát bong bóng nằm ở đáy. Máy phát bong bóng sử dụng không khí áp suất,sử dụng môi trường vi lỗ, dòng chảy phản lực, hoặc hiệu ứng Venturi, để tạo ra một số lượng lớn bong bóng mịn trong bùn.
Cơ chế tiếp xúc ngược dòng:Mật bùn được cung cấp từ trung tâm trên của cột nổi và chảy chậm xuống, trong khi các bong bóng mịn được tạo ra từ đáy và tăng lên từ từ.Cơ chế tiếp xúc ngược dòng này cung cấp thời gian tương tác lâu hơn và xác suất va chạm giữa các hạt và bong bóng cao hơn.
Môi trường hỗn loạn thấp:Cột nổi không có các thành phần quay tốc độ cao, duy trì dòng chảy hỗn loạn thấp, laminar hoặc gần như laminar.Môi trường "hòa tĩnh" này làm giảm đáng kể sự thải ra các hạt khoáng chất dính, tạo điều kiện dễ dàng cho việc khai thác khoáng chất mỏng và mỏng manh.
Hệ thống nước rửa:Một thiết bị rửa nước được lắp đặt trên đỉnh cột nổi để rửa sạch các hạt gangue bị kéo vào lớp bọt, do đó có được một chất tập trung cao hơn.
Cột nổi, thông qua công nghệ tạo bong bóng độc đáo của nó và phương pháp tiếp xúc ngược dòng, đạt được sự tiếp xúc và tách biệt hiệu quả của khí,các pha lỏng và rắn theo cách "lòng nhẹ nhàng hơn", cho thấy hiệu suất tuyệt vời đặc biệt là khi chế biến vật liệu hạt mịn.
四 Hướng phát triển và tối ưu hóa công nghệ
Để theo đuổi một "sự trộn ba giai đoạn" hoàn hảo hơn, công nghệ thông gió và khuấy động của bể nổi vẫn đang được cải thiện:
Tối ưu hóa trường quy mô lớn và dòng chảy:Với khả năng xử lý ngày càng tăng, khối lượng các tế bào nổi đang tăng.Điều này đặt ra yêu cầu cao hơn về thiết kế cấu trúc động cơ-stator và kiểm soát dòng chảy. Numerical simulation technologies such as computational fluid dynamics (CFD) are widely used to guide equipment optimization design to ensure uniform particle suspension and gas dispersion within the huge cell.
Máy xoay và stator mới:The development of various new impellers (such as backward-inclined blades and multi-stage impellers) and stators aims to achieve greater slurry pumping capacity and more ideal bubble dispersion with lower energy consumption.
Điều khiển thông minh:Bằng cách lắp đặt các cảm biến khác nhau để theo dõi các thông số như mức độ bùn, độ dày lớp bọt và thông khí trong thời gian thực,và kết hợp các công nghệ thị giác máy và trí tuệ nhân tạo để phân tích tình trạng bọtĐiều này là một hướng chính để cải thiện hiệu quả pha trộn và tiến tới xử lý khoáng sản thông minh.
