ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 622.765.4
DOI: 10.18503/1995-2732-2026-24-3-14-24
Аннотация
На основании результатов исследования разделения минеральных фракций в зоне транспортирования и вторичной концентрации пенного продукта выбраны подходы к решению задачи выбора режимных параметров высокоскоростной пневматической флотации медных руд. Целью проводимых исследований был выбор аэрогидродинамических параметров, обеспечивающих селективность флотации минералов. Новизна проведенных исследований заключается в использовании визиометрической методики, основанной на имитации разделяемых минералов люминофорами, позволяющими в динамическом режиме определять флотоактивность минеральных фракций. С применением новой методики установлены закономерности захвата и выноса в пенный продукт зерен гидрофильных минералов при варьировании расхода воздуха и концентрации вспенивателя. Результатами исследования процессов вторичной концентрации сфлотированных в пенный продукт медных минералов установлены зависимости аэрогидродинамических и технологических параметров пневматической флотации от расхода воздуха и концентрации вспенивателя в водной фазе. Показана возможность поддержания режимов высокоскоростной флотации, не вызывающих чрезмерный вынос зерен нерудных минералов различной крупности в пенный продукт в зоне транспортирования и вторичной концентрации. Результатами расчетов показано, что требуемая эффективность пенной флотации минералов меди достигается при удельном расходе воздуха не более 0,6 м3/м2 мин и концентрации вспенивателя не более 50 мг/л. Для достижения требуемого результата – поддержания требуемого качества концентратов при высокоскоростной флотации – предложено изменить геометрические пропорции флотационной машины: увеличить в 1,5 раза отношение диаметров зоны транспортирования–вторичной флокуляции и зоны аэрации–флотации. Практическим результатом модернизации флотомашины КФМ-1400 путем увеличения диаметра верхней части корпуса стало увеличение ее производительности с 0,371 до 0,985 т/ч м3 при сохранении требуемого качества медного концентрата.
Ключевые слова
медная руда, высокоскоростная флотация, пена, аэрофлокулы, вторичная концентрация, вспениватель, люминофоры, визиометрический анализ, гидрофильные минералы
Для цитирования
Исследование и оптимизация процессов вторичной концентрации флотируемой фракции в колонных флотационных машинах / Метелев А.А., Закирничный В.Н., Гарифулин М.Г., Пургин А.П., Морозов В.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2026. Т. 24. №3. С. 14-24. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2026-24-3-14-24
1. Froth recovery of industrial flotation cells / Yianatosa J.B., Moysb M.H., Contrerasa F., Villanuevac A. // Minerals Engineering. 2008, no. 21, рр. 817–825.
2. Jameson G.J. New directions in flotation machine design // Minerals Engineering. 2010, no. 23, pp. 835–841.
3. Информационно-аналитические материалы: Мировые достижения развития методов, техники и технологий переработки минерального сырья. Серия: Обогащение минерального сырья. М.: Изд-во ВИМС, 2020. 52 с.
4. Обзор рынка флотационных установок для переработки минерального сырья в России. Исследовательская группа «Инфомайн». 2023. 165 c.
5. Особенности работы флотомашин серии КФМ в промышленных схемах обогащения медных, медно-цинковых и свинцово-цинковых руд / Видуецкий М.Г., Мальцев В.А., Паньшин А.М., Йочев И.Щ. // Цветные металлы. 2017. № 6. С. 12-21.
6. Колонные пневматические флотационные машины. Эволюция / Видуецкий М.Г., Гарифулин И.Ф., Мальцев В.А., Пургин А.П. Екатеринбург: Изд-во УрФУ, 2020. 149 с.
7. Калугин А. И., Лебедок А. В., Маркворт Л. Эффективная технология пневматической флотации. Возможности технической модернизации флотационного процесса для горнохимического сырья // Рациональное освоение недр. 2021. № 1. С. 56-59.
8. Опыт разработки и эксплуатации колонных флотационных машин НПО «СОМЭКС» для обогащения апатит-нефелиновых руд Хибинских месторождений / Никитин А.Ю., Елисеева Р.А., Юшина Т.И., Калугин А.И.// Горный журнал. 2021. №12. С.37-43. DOI: 10.17580/gzh.2021.12.07.
9. Farrokhpay S., Filippov L., Fornasiero D. Flotation of fine particles: A review. // Miner Process Extract Metallurg Rev. 2021, no. 42, рр. 473–83. DOI: 10.1080/08827508.2020.1793140.
10. Flotation Performance and Gas Dispersion Properties in a Laboratory Flotation Cel / Femenias F., Maldonado M., Miranda N., Gutierrez L. // Minerals. 2022, no. 12. 1351. https://doi.org/ 10.3390/min12111351.
11. A methodology for gangue management in the flotation of a PGM-bearing ore through laboratory tests, mineralogical analysis and circuit modeling / McFadzean B., Becker M., Geldenhuys S., Sweet J. // Minerals Engineering. 2024, no. 208, рp. 1–10. doi.org/10.3390/min12111351.
12. Аспектный анализ механизмов загрязнения сульфидных концентратов шламами из вмещающих пород и обзор методов его снижения / Арабаджи Я.Н., Орехова Н.Н., Абдрахманов К.И., Абдрахманов Э.И. // Вестник ЗабГУ. 2024. Т. 30. № 4. С. 55-70.
13. Моделирование и оптимизация гидроаэродинамического режима в зоне транспортирования – вторичной концентрации в колонных флотационных машинах / Метелёв А.А., Видуецкий М.Г., Гарифулин И.Ф., Пургин А.П., Морозов В.В. // Руды и металлы. 2025. №4. С. 88–100.
14. Wang D., Liu Q. Aggregating fine hydrophilic materials in froth flotation to improve separation efficiency through a homo-aggregation flotation process // Advances in Colloid and Interface Science. 2024, no. 325, pp. 1-12, 103110. DOI: 10.1016/j.cis.2024.103110
15. Вилкова Н.Г. Свойства пен и методы их исследования. Пенза, ПГУАС, 2013. 120 с.
16. Zhang W. The Effects of Frothers and Particles on the Characteristics of Pulp and Froth Properties in Flotation—A Critical Review // Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. 2016, no. 4, рр. 251-269.
17. Wang D, Liu Q. Influence of aggregation/dispersion state of hydrophilic particles on their entrainment in fine mineral particle flotation // Minerals Eng. 2021, no. 166, 106835. DOI: 10.1016/j.mineng.2021.106835.
18. Martinez J., Maldonado M., Gutierrez L. A Method to Predict Water Recovery Rate in the Collection and Froth Zone of Flotation Systems // Minerals. 2020, no. 10, 630; doi:10.3390/min10070630.
19. Modification of Diamond Spectrum Pattern Using Luminophore-Containing Agents with Zinc and Cadmium Chalcogenides / Chanturia V.A., Morozov V.V., Dvoichenkova G.P., Chanturia E.L., Podkamenny Y.A. // Journal of Mining Sciensce. 2022, vol. 58, no. 4, pp. 599–609. DOI: 10.1134/S1062739122040093.