Aerasi dan pengadukan sel flotasi: Bagaimana mencapai pencampuran sempurna fase gas, cair, dan padat?

Flotasi, salah satu teknologi pemisahan inti yang paling banyak digunakan di industri pengolahan mineral modern, sangat bergantung pada pencampuran dan interaksi gas, cairan,dan fase padat di dalam sel flotasiSel flotasi lebih dari sekedar wadah sederhana; ini adalah reaktor aliran multifase yang kompleks yang misi utamanya adalah untuk menciptakan dinamika fluida yang optimal untuk pertemuan, tabrakan, adhesi,dan mineralisasi partikel mineral hidrofobik dan gelembungArtikel ini akan membahas dua operasi utama sel flotasi: aerasi dan agitasi.cairan, dan fase padat, memastikan pemisahan mineral yang efisien dan akurat.

一 Inti dari proses flotasi: esensi dan tujuan pencampuran tiga fase

Inti dari proses flotasi adalah pengenalan udara (fase gas) ke dalam bubur bijih (sistem dua fase cair-padat).Partikel mineral target secara selektif melekat pada gelembung udaraGelembung-gelembung ini naik ke permukaan bubur sebagai lapisan busa yang tergores, sementara mineral gangue tetap di dalam bubur dan dilepaskan sebagai limbah.Keberhasilan proses ini secara langsung tergantung pada tiga kondisi berikut:

1 Suspensi partikel padat yang efektif:Agitasi yang memadai harus memastikan bahwa partikel bijih dengan ukuran dan kepadatan yang berbeda secara merata tersuspensi dalam bubur,mencegah partikel kasar dan berat dari menetap dan memastikan bahwa semua partikel memiliki kesempatan untuk bersentuhan dengan gelembung.

2 Dispersi gas yang efektif:Udara yang dimasukkan harus dipotong dan dipecah menjadi sejumlah besar gelembung kecil dengan ukuran yang tepat,yang kemudian disebar secara merata di seluruh sel flotasi untuk meningkatkan antarmuka gas-cairan dan kemungkinan tabrakan antara gelembung dan partikel bijih.

3 Lingkungan hidrodinamika yang dapat dikontrol:Sel flotasi harus mempertahankan turbulensi yang cukup untuk mendorong suspensi partikel dan dispersi gelembung,dengan menghindari turbulensi yang berlebihan yang dapat menyebabkan pelepasan partikel bijih yang melekat. 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).

Oleh karena itu, "pencampuran sempurna" bukanlah homogenisasi sederhana, 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 Sel Flotasi yang Diguyur Mekanis: Fusi Klasik Aerasi dan Agitasi.

Sel-sel floatasi yang tergerak secara mekanis saat ini adalah peralatan floatasi yang paling banyak digunakan.secara organik menggabungkan dua fungsi aerasi dan agitasi.

1Agitasi:Pump dan vortexing impeller, yang didorong oleh motor, berputar dengan kecepatan tinggi, berfungsi seperti pompa, terutama mencapai efek agitasi berikut:

Sirkulasi dan suspensi bubur:Rotasi impeller menghasilkan gaya sentrifugal yang kuat, menarik bubur dari pusat dan mengusirnya secara radial atau aksial.Tindakan memompa ini menciptakan aliran sirkulasi yang kompleks di dalam selHal ini memastikan bahwa partikel padat dan besar secara efektif digusur dan tetap tersuspensi.

Generasi Turbulensi:Rotasi kecepatan tinggi impeller menciptakan gradien kecepatan yang tajam dan turbulensi yang intens di daerah sekitarnya (terutama di ujung pisau).Zona yang sangat bergejolak ini adalah lokasi utama untuk pecahnya gelembung dan tabrakan partikel-gelembung.

2Aerasi: Aspirasi diri dan aerasi paksa.

Sel-sel flotasi yang terganggu secara mekanis terutama dikategorikan berdasarkan metode aerasi: aspirasi diri dan aerasi paksa (atau aerasi-agitasi).

Mesin floatasi dengan aspirasi sendiri (seperti model SF):memiliki impeller yang dirancang dengan cerdas yang menciptakan zona tekanan negatif di dalam ruang impeller saat berputar.Udara secara otomatis ditarik masuk melalui pipa hisap dan dicampur dengan bubur di dalam ruang impellerMesin flotasi jenis ini menawarkan struktur yang sederhana dan tidak memerlukan blower eksternal.

Mesin flotasi pasokan udara paksa (seperti tipe KYF):Melalui alat angin tekanan rendah eksternal, udara terkompresi dipaksa masuk ke area impeller melalui poros utama impeller berongga atau pipa independen.Metode ini dapat secara akurat mengontrol jumlah udara, tidak terpengaruh oleh kecepatan impeller dan tingkat bubur, dan memiliki kemampuan beradaptasi yang lebih kuat dengan kondisi proses, terutama cocok untuk mesin flotasi besar.

3Efek sinergis "impeller-stator"

Stator adalah komponen stasioner yang dipasang di sekitar impeller, biasanya dengan pelindung atau bukaan. sinergi dengan impeller sangat penting untuk mencapai "pencampuran sempurna":

Stabilisasi aliran dan panduan:Aliran campuran slurry-udara yang dikeluarkan dari impeller pada kecepatan tinggi memiliki komponen kecepatan tangensial yang kuat, yang dapat dengan mudah membentuk pusaran besar di tangki,menyebabkan ketidakstabilan permukaan cairan dan mempengaruhi stabilitas lapisan busaPapan panduan stator dapat secara efektif mengubah aliran tangensial ini menjadi aliran radial yang lebih kondusif untuk penyebaran gelembung dan partikel.

Mempromosikan dispersi gelembung:Melalui efek stabilisasi aliran stator, gelembung dapat didistribusikan lebih merata di seluruh volume efektif tangki flotasi, daripada terkonsentrasi di area tertentu.

Turbulensi terisolasi:Stator bertindak sebagai "penghalang energi", memisahkan daerah turbulensi tinggi di dekat impeller dari area pemisahan dan area busa di bagian atas tangki,menciptakan lingkungan yang relatif tenang dan stabil untuk melayang stabil dan pengayaan gelembung mineral.

Rotasi kecepatan tinggi impeller mencapai suspensi bubur dan penyerapan gas / menghancurkan. stator kemudian menstabilkan dan mengarahkan aliran,menciptakan tiga zona dinamika fluida yang berbeda secara fungsional di dalam tangki: zona pencampuran yang sangat bergejolak (di dekat impeller), zona pemisahan yang relatif stabil (di tengah tangki), dan zona busa yang sebagian besar statis (di permukaan bubur).Ini mencapai pencampuran yang efisien dan pemisahan gas yang teratur, fase cair, dan fase padat.

三 Flotation Column: Cara Cerdas Lain untuk Mencapai Pencampuran Tiga Fase.

Berbeda dengan lingkungan yang sangat bergejolak dari sel-sel flotasi yang bergetar secara mekanis, kolom flotasi mewakili filosofi desain alternatif,mencapai pencampuran tiga fase melalui kontak arus lawan dalam lingkungan yang relatif statis.

Inti aerasi √ generator gelembung:Kolom flotasi tidak memiliki agitator mekanis. fungsi aerasi dan pencampuran mereka bergantung terutama pada generator gelembung yang terletak di bagian bawah.menggunakan media mikroporos, aliran jet, atau efek Venturi, untuk menghasilkan sejumlah besar gelembung halus di dalam bubur. gelembung mikro ini adalah kunci untuk kolom flotasi menangkap mineral halus yang efisien.

Mekanisme kontak lawan arus:Lumpuh diberi makan dari pusat atas kolom flotasi dan mengalir perlahan ke bawah, sementara gelembung halus dihasilkan dari bawah dan naik perlahan ke atas.Mekanisme kontak arus lawan ini memberikan waktu interaksi yang lebih lama dan kemungkinan tabrakan yang lebih tinggi antara partikel dan gelembung.

Lingkungan turbulensi rendah:Kolom flotasi tidak memiliki komponen berputar berkecepatan tinggi, mempertahankan aliran turbulensi rendah, laminar atau hampir laminar.Lingkungan yang "tenang" ini secara signifikan mengurangi pelepasan partikel mineral yang melekat, sangat memudahkan pemulihan mineral halus dan rapuh.

Sistem air cuci:Perangkat cuci air dipasang di bagian atas kolom flotasi untuk secara efektif mencuci partikel gangue yang terjerat dalam lapisan busa, sehingga mendapatkan konsentrasi kelas yang lebih tinggi.

Kolom flotasi, melalui teknologi bubble generation yang unik dan metode kontak arus balik, mencapai kontak dan pemisahan gas yang efektif,fase cair dan padat dengan cara yang lebih "lunak", menunjukkan kinerja yang sangat baik terutama ketika memproses bahan-bahan berbutir halus.

四 Teknologi Pengembangan dan Optimalisasi Arah

Untuk mengejar "pencampuran tiga fase" yang lebih sempurna, teknologi aerasi dan pergaulan tangki flotasi masih sedang disempurnakan:

Optimasi bidang skala besar dan aliran:Dengan meningkatnya kapasitas pemrosesan, volume sel-sel flotasi meningkat.Hal ini menempatkan tuntutan yang lebih tinggi pada desain struktur impeller-stator dan kontrol aliran medan. 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.

Penggerak baru dan stator: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.

 Kontrol cerdas:Dengan memasang berbagai sensor untuk memantau parameter seperti tingkat bubur, ketebalan lapisan busa, dan aerasi secara real time,dan menggabungkan teknologi penglihatan mesin dan kecerdasan buatan untuk menganalisis status busaIni adalah arah utama untuk meningkatkan efisiensi flotasi dan bergerak menuju pemrosesan mineral yang cerdas.