بررسی سرعت بحرانی همزن در سلول فلوتاسیون مکانیکی آزمایشگاهی

دارابی, حسنا; کلینی, سید محمدجواد; رضایی, بهرام; عبداللهی, محمود

بررسی سرعت بحرانی همزن در سلول فلوتاسیون مکانیکی آزمایشگاهی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

¹ گروه فرآوری مواد معدنی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

² دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

کی از مرحله های مهم فلوتاسیون جمع آوری ذره ها است که نیازمند برهم کنش موفق حباب- ذره است. پیش از ایجاد برهم کنش حباب- ذره، معلق نگه داشتن ذره ها به عنوان مرحله پیش آماده سازی برای شناورسازی و جمع آوری ذره ها ضروری است. به طور معمول سرعت بحرانی همزن (N_js) به عنوان معیاری برای معلق نگه داشتن ذره های جامد در سلول فلوتاسیون مورد استفاده قرار می گیرد که نشان دهنده کم ترین سرعت همزن مورد نیاز برای معلق نگه داشتن تمام ذره های جامد در کف سلول است. در این پژوهش دو مدل تجربی برای N_jsبراساس اختلاف چگالی جامد ـ مایع (ρ_s-ρ_l)، اندازه ذرهها (d_p)، غلظت جامد در پالپ (X)، گرانروی جنبشی مایع (v_L) و سرعت ظاهری هوا (J_g) در محیط دو فازی و سه فازی توسعه داده شده است. آزمایش‌ها در یک سلول فلوتاسیون آزمایشگاهی، با استفاده از ذره های کوارتز، باریت و گالن در چهار طبقه سرندی انجام شده است. نتیجه ها نشان داد که ρ_s-ρ_l، d_p، X و v_Lبه ترتیب مهمترین متغیرهای تأثیر گذار بر سرعت بحرانی همزن هستند. سرعت بحرانی همزن
با افزایش J_gدر سلول فلوتاسیون، به صورت خطی افزایش م ییابد. بررسی نمودار غلظت جامد بر حسب عمق سلول فلوتاسیون در سرعت های گوناگون همزن نشان داد که در سرعت بحرانی همزن ، ارتفاع سوسپانسیون حدود 8_/0-85_/0 ارتفاع پالپ است و ذره ها در سرعت همزنی معادل 2_/1 تا 5_/1 برابر سرعت بحرانی همزن توزیع یکنواخت تری دارند. از این بازه می توان به منظور پیش بینی سرعت بهینه همزن که منجر به افزایش کارایی شناورسازی ذره ها شود، استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

کانه آرایی، فراوری مواد معدنی

مراجع

[1] Arbiter N., Harris C.C., Yap R.F., Hydrodynamics of Flotation Cells, SME Transactions, 244: 134–148 (1969).

[2] Yianatos J., Bergh L., Condori P., Aguilera J., Hydrodynamic and Metallurgical Characterization of Industrial Flotation Banks for Control Purposes, Minerals Engineering 14: 1033–1046 (2001).

[3] Van der Westhuizen A., Deglon D., Evaluation of Solids Suspension in a Pilot-Scale Mechanical Flotation Cell: The Critical Impeller Speed, Minerals Engineering, 20(3): 233-240(2007).

[4] Nienow A.W., The Suspension of Solid Particles, In: Harnby N., Edwards M.F., Nienow A.W. (Eds.), “Mixing in the Process Industries”, 2nd Butterworth-Heinemann, Oxford: 364–393 (1992).

[5] Ayranci I., Kresta S.M.,Critical Analysis of Zwietering Correlation for Solids Suspension in Stirred Tanks, Chemical Engineering Research and Design, 92(3):413-422) 2014(.

[6] Shahbazi B., Rezai B., The Effect of Micro Turbulence on Quartz Flotation Rate, Iran .J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 34 (3): 77-87 (2015).

[7] Zwietering T.N., Suspending of Solid Particles in Liquid by Agitators, Chemical EngineeringScience, 8(3): 244-253 (1958).

[8] Dutta N., Pangarkar V., Critical Impeller Speed for Solid Suspension in Multi‐Impeller Three Phase Agitated Contactors, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 73(3): 273-283 (1995).

[9] Van der Westhuizen A., Deglon D., Solids Suspension in a Pilot-Scale Mechanical Flotation Cell: A Critical Impeller Speed Correlation, Minerals Engineering, 21(8): 621-629 (2008).

[10] Grenville R.K., Mak A.T.C., Brown D.A.R., Suspension of Solid Particles in Vessels Agitated by Axial Flow Impellers, Chemical Engineering Research and Design, 100(12):282-291 (2015).

[11] Nienow A., Suspension of Solid Particles in Turbine Agitated Baffled Vessels, Chemical Engineering Science, 23(12):1453-1459(1968).

[12] Baldi G., Conti R., and Alaria E., Complete Suspension of Particles in Mechanically Agitated Vessels, Chemical Engineering Science, 33(1): 21-25 (1978).

[13] Myers K.J., Fasano J.B., and Corpstein R.R. ,The Influence of Solid Properties on the Just‐Suspended Agitation Requirements of Pitched‐Blade and High‐Efficiency Impellers, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 72(4):745-748 (1994).

[14] Ayranci I., Ng T., Etchlls III A.W., Kresta S.M.,Prediction of Just Suspended Speed for Mixed Slurries at High Solids Loadings, Chemical Engineering Research and Design, 91(3):227-223) 2013(.

[15] Ayranci I., Machado M.B., Madej A.M., Derksen J.J., Nobes D.S., Kresta S.M., Effect of Geometry on the Mechanisms for Off-Bottom Solids Suspension in a Stirred Tank, Chemical Engineering Science, 79: 163-176(2012).

[16] Montante G., Lee K., Brucato A., Yianneskis M., Numerical Simulations of the Dependency of Flow Pattern on Impeller Clearance in Stirred Vessels, Chemical Engineering Science, 56(12): 3751-3770(2001).

[17] Montante G., Brucato A., Lee K., Yianneskis M., An Experimental Study of Double‐to‐single‐loop Transition in Stirred Vessels, The Canadian Journal of Chemical Engineering, 77(4): 649-659 (1999).

[18] Nienow A.W., Edwards M.F., Harnby N., “Mixing in the Process Industries”, Butterworth-Heinemann (1997).