دسترسی متن کامل – فراوری زغال معدن زیرآب به روش فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذرات روی …

دسترسی متن کامل – 
فراوری زغال معدن زیرآب به روش فلوتاسیون و تأثیر اندازه ذرات روی  …

بطور کلی بازیابی اندازه های متوسط ذرات بوسیله کف فلوتاسیون مشکلات کمتری به دنبال دارد. ذرات با ابعاد متوسط اغلب آزاد بوده و در یک سرعت مشخص برای مدت زمان معمول که در فلوتاسیون باقی می مانند، شناور هستند و بازیابی می تواند نزدیک به ۱۰۰ درصد شود [۱۷].
 
شکل( ۳-۱ ) : بازیابی های سرب انباشته در سرب ناهموار در Broken HiII South [17]
 
شکل( ۳-۲) : منحنی های انتخابی (نسبت متوسط ثابت های سرعت) برای فلوتاسیون بخشی از گالن از اسفالریت [۱۷]
بازیابی ذرات با ابعاد درشت معمولا کمتر از ذرات با ابعاد متوسط می باشد. ذرات درشت نسبت به دیگر ابعاد به تغییرات سطوح آبگریز حساس هستند. بطور مثال اولین علامت کاهش و کمبود کلکتور به کاهش آبگریزی می انجامد و آن سبب کاهش سرعت فلوتاسیون برای ذرات درشت می شود [۱۷].

۳-۳-۵- تأثیر اندازه ذرات روی گزینش پذیری

گزینش پذیری[۲۵] بطور محتمل تا حدودی به ترکیب اندازه مواد باارزش و باطله بستگی دارد. اندازه های با قابلیت شناوری نسبتا آسان مواد با ارزش با خاصیت آبگریزی زیاد ممکن است بوسلیه اندازه های مواد باطله با قابلیت شناوری خیلی آسان ولی با خاصیت آبگریزی کم تحت تأثیر قرار بگیرند. در چنین موارد هم پوشانی گزینش پذیری خوب در ترکیب مورد نظر ، دستیابی به بازیابی خوب مشکل خواهد بود. شکل ۳-۲ منحنی های گزینش پذیری از یک محموله آزمایشی فلوتاسیون گالن از اسفالریت را نشان می دهد. منحنی های با شیب زیاد نشانگر گزینش پذیری خوب می باشد. شیب خطوط به ترتیب نمایانگر نسبت های ثابت سرعت متوسط برای گالن و اسفالریت هستند. گزینش پذیری عالی زمانی بدست می آید که همه ذرات در سیستم ۱۵۰ میکرون باشند، در صورتیکه زمانیکه اندازه های مختلف ترکیب می شوند، گزینش پذیری کاهش می یابد. همچنین گزینش پذیری بطور خاصی به خصوصیات مربوط به هر اندازه از مواد باارزش و باطله بستگی دارد [۱۹].

۳-۳-۵-۱- مشکلات فلوتاسیون ذرات ریز

تداخل

تداخل میان اندازه ها ممکن است در پالپ ها وقتی که برهم کنشهای متقابل میان ذرات امکان پذیر است، اتفاق بیافتد، شکل منحنی های اندازه – بازیابی ممکن است دیگر به توزیع اندازه خوراک فلوتاسیون بستگی نداشته باشد. آشکار شده است که ذرات ریز سطوح مشترک حباب – آب را به متصل می کنند. زمانیکه این چنین ذراتی در سطح مشنترک موجود هستند، برخورد [۲۶] ذرات ممکن است مشکلاتی برای چسبیدن حباب ها بوجود آورد، که آنهم سبب کاهش بازیابی می گردد. زمانیکه ذرات در سطح مشترک مواد باطله قرار بگیرند، درجه غلظت کاهش می یابد. علاوه بر این ذرات ریز در سطح مشترک ممکن است کف را تثبیت کرده، ایجاد غلظت پایین دست را با مشکلاتی مواجه سازد [۱۷] .

۳-۴- فلوتاسیون زغال

در این بخش تلاش می شود که چگونگی تأثیر مشخصه های زغال روی فلوتاسیون کف بررسی شود. از آنجاییکه زغال ناهمگن است، هر گونه ساده سازی فرضیات و نتایج می تواند گمراه کننده باشد.
قابلیت شناور شدن و فلوتاسیون در این قسمت بیان می شود. برای ذراتی که شناور می شوند، رطوبت پذیری سطوح ذرات می بایست از نظر ترمودینامیکی در شرایط مناسب و سازکار باشند. علاوه بر این ذرات می بایست با حباب ها برخورد کنند، غشای آب میان ذرات و حباب ها می بایست شکسته شده و در حین برخورد دور شده و اگرگات حباب – ذرات باید به قدر کافی قوی باشند تا در سلول فلوتاسیون در مقابل نیروها مقاومت کنند. تفاوتهای میان پراکندگی، قابلیت خیسی و قابلیت شناوری برای مجموعه ذرات یکسان معمول می باشد. قابلیت شناوری به ترکیب معیارهای سنتیک و ترمودینامیکی وابسته است. ترمودینامیک، درجه ای را که مواد می توانند در زمان بازداری[۲۷] نامحدود معلوم شناور بمانند، مشخص می کند و سنتیک ها بطور صریح در مورد زمان مورد نیاز برای اتفاق افتادن فلوتاسیون بحث می کنند. قابلیت شناوری می تواند بصورت میل شناوری در یک چارچوب زمانی مشخص تعریف شود [۲۰] و[۲۱].

۳-۴-۱- بازنگری کلی

۳-۴-۱-۱- سنتیک ها – هیدرودینامیک ها

فلوتاسیون زغال منحصر بفرد می باشد. ذرات زغال دارای چگالی بسیار پایینی در مقایسه با دیگر کانیها دارند (چگالی ۵/۱-۲/۱ در مقایسه با چگالی ۵/۲ تا ۵ دیگر کانیها)، لذا ممکن است انرژی جنبشی کافی برای وادار کردن غشا به نازک شدن و رقیق شدن در نقطه شکست مایع را نداشته باشند و بنابراین تماس حباب – ذرات ممکن است بوجود آید. این مطلب مخصوصا برای ذرات ریز زغال قابل توجه می باشد. این یک یافته و نتیجه کلی است که فلوتاسیون زغال در مرحله اول از سنتیک ها پیروی می کند [۲۲ و ۲۳].
شکل ۳-۳ بطور واضح نشان می دهد که سنتیک ها برای فلوتاسیون زغال ریز می توانند بوسیله دو ثابت سرعت مرحله اول K1 وK2 تقریب زده شوند که به ترتیب متناظر با فلوتاسیون سریع فلوتاسیون کند است.
Tsai به این نتیجه رسید که K1 به اندازه یک مرتبه از Kبزرگتر می باشد. فلوتاسیون سریع ۵/۰ تا ۱ دقیقه اول حکمفرما می شود [۲۴].

۳-۴-۱-۲- بازیابی

سنتیک، اندازه ای برای بازیابی بصورت تابعی از زمان می باشد. مسلم است که پروسه فلوتاسیون از مرحله اول سنتیک پیروی می کند و معادله سنتیک بصورت زیر تعریف می شود [۲۵].
رابطه ۳-۳
که در آن Rt در صد بازیابی در زمان t ، Re ماکزیمم بازیابی که ممکن است در زمان نامحدود بدست آید، K ثابت اول سرعت (t-1) و t زمان نگهداری می باشد.
کارایی پروسه فلوتاسیون می تواند با ترکیب بازدهی (درصد وزنی شناور شده) و محتوای خاکستر[۲۸] کنسانتره اندازه گیری شود. وجود مدل ریاضی برای پیش بینی محتوای خاکستر و بازدهی برای محصول نیاز آزمایش های زیاد برای هر زغال می باشد. علاوه بر این به علت ناهمگنی زغال چنین مدلهایی ممکن است برای زغال های مختلف مناسب نباشند.

۳-۴-۱-۳- ترمودینامیک ها

از آنجایی که فلوتاسیون بر اساس قابلیت خیسی می باشد، به شدت از شیمی سطوح زغال تأثیر بردار است، مطالعات گسترده ای روی شیمی سطوح زغال مورد نیاز است. بطور کلی زغالهای با درجه و رتبه پایین، که آبگریزی ناچیزی به نمایش می گذارند، شناورپذیری بسیار کمی دارند؛ زغالهای بیتومینوس اگر اکسید شوند، آبگریزی بسیار خوبی نشان می دهند و به آسانی شناور می شوند [۲۶].
آشکار شده است که قابلیت خیسی اساسا به انواع و تعداد اکسیژن گروه عامل[۲۹] و مساحت سطح ویژه بستگی دارد. Pierce و همکارانش مطرح کردند که جذب سطحی آب روی سطوح زغال بوسیله جذب روی مواضع اکسیژن آغاز می گردد. Blom و همکارانش نیز اظهار داشتند که همبستگی خوبی میان محتوای رطوبت زغال و گروه عامل اکسیژن در زغال (شکل ۳-۴) وجود دارد. دیگر مطالعات، گروه عامل کربوکسیل را آزمایش کرده اند [۲۷].
بر اساس آنچه در بالا عنوان شد، گروه عامل اکسیژن محیط را برای مولکولهای آب مهیا می کند تا به هم پیوسته شوند. درجه خیس پذیری نیز به مساحت سطح وابسته است که با تخلخل افزایش می یابد. Kagi و همکارانش رابطه خطی میان ظرفیت نگهداری آب (تعادل رطوبت در اشباع کامل) و محصول کسر وزنی اکسیژن در زغال و مساحت سطح ویژه (شکل ۳-۵) را ارائه کردند. تغییر در خیس پذیری زغال ها برای درجه های مختلف زغالی شدن بیشتر به خاطر تغییرات در تخلخل می باشد. نظر به اینکه خیس پذیری سطح واحد زغالهای مختلف تقریبا ثابت است، انرژی برهم کنش میان مایع و سطح زغال نیز تقریبا ثابت می باشد [۲۸].
عملکرد و کارایی فلوتاسیون زغال تا حدی به ضخامت غشای کلکتور موجود روی سطوح زغال وابسته می باشد. پایداری سیستم حباب هوا – ذرات زغال با این ضخامت تغییر می کند و به تبع آن بازیابی متناظر زغال تغییر می کند. کلکتور همچنین تماس میان ذرات زغال و حباب هوا را با کاهش چسبندگی آب روی سطوح زغال آسان می کند [۲۸].
 
شکل(۳-۳) : سنتیک های فلوتاسیون کف برای کاربردپذیری زغال آسیاب شده [۲۳]
 
شکل (۳-۴) : محتوای رطوبت در خاکستر زغال [۲۰]
 
شکل (۳-۵) : رابطه میان ظرفیت نگهداری آب (تعادل رطوبت در اشباع کامل) و محصول کسر وزنی اکسیژن در زغال و مساحت سطح ویژه [۲۰]
 
شکل (۳-۶) : اندازه گیری زاویه تماس به عنوان تابعی از درجه و رتبه زغال [۱۶]

۳-۴-۲- تأثیر متغیرهای مرتبط با زغال روی فلوتاسیون

برای دانلود فایل متن کامل پایان نامه به سایت 40y.ir مراجعه نمایید.

مدیر سایت