بررسي سرعت بحراني همزن در سلول فلوتاسيون مكانيكي آزمايشگاهي

The Investigation of Critical Impeller Speed in a Laboratory Mechanical Flotation Cell

يكي از مرحله هاي مهم فلوتاسيون جمع آوري ذره ها است كه نيازمند برهم كنش موفق حباب- ذره است. پيش از ايجاد برهم كنش حباب- ذره، معلق نگه داشتن ذره ها به عنوان مرحله پيش آماده سازي براي شناورسازي و جمع آوري ذره ها ضروري است. به طور معمول سرعت بحراني همزن (Njs) به عنوان معياري براي معلق نگه داشتن ذره هاي جامد در سلول فلوتاسيون مورد استفاده قرار مي گيرد كه نشان دهنده كم ترين سرعت همزن مورد نياز براي معلق نگه داشتن تمام ذره هاي جامد در كف سلول است. در اين پژوهش دو مدل تجربي براي Njsبراساس اختلاف چگالي جامد ـ مايع (ρs-ρl)، اندازه ذره ها (dp)، غلظت جامد در پالپ (X)، گرانروي جنبشي مايع (vL) و سرعت ظاهري هوا (Jg) در محيط دو فازي و سه فازي توسعه داده شده است. آزمايش ها در يك سلول فلوتاسيون آزمايشگاهي، با استفاده از ذره هاي كوارتز، باريت و گالن در چهار طبقه سرندي انجام شده است. نتيجه ها نشان داد كه ρs-ρl، dp، X و vLبه ترتيب مهم ترين متغيرهاي تاثير گذار بر سرعت بحراني همزن هستند. سرعت بحراني همزن با افزايش Jg در سلول فلوتاسيون، به صورت خطي افزايش م ي يابد. بررسي نمودار غلظت جامد بر حسب عمق سلول فلوتاسيون در سرعت هاي گوناگون همزن نشان داد كه در سرعت بحراني همزن ، ارتفاع سوسپانسيون حدود 8/0-85/0 ارتفاع پالپ است و ذره ها در سرعت همزني معادل 1.2 تا 1.5 برابر سرعت بحراني همزن توزيع يكنواخت تري دارند. از اين بازه مي توان به منظور پيش بيني سرعت بهينه همزن كه منجر به افزايش كارايي شناورسازي ذره ها شود، استفاده كرد.

One of the important steps in flotation is particle collection that occurs after the successful particle-bubble interaction. Effective solids suspension is a necessary preconditioning for particle collection and flotation. The critical impeller speed, Njs, is commonly used to indicate the effectiveness of solids suspension. The critical impeller speed refers to the minimum impeller speed where all the solids are just suspended off the bottom of the cell. In this paper, two correlations for predicting the critical impeller speed in terms of particles size (dp), relative solids density (ρs-ρl), solids concentration (X), liquid viscosity (vL) and superficial gas rate (Jg) in two and three phases conditions have been developed. The study was conducted in a laboratory flotation cell using four size fractions of quartz, barite, and galena. The results indicated that ρs-ρl, dp, X and vL are the most important variables, respectively. The critical impeller speed increased linearly with increasing Jg. Investigation of concentration profiles versus the relative height of the cell showed that suspension heights consistently reached a level equivalent to 0.80-0.85 of the cell height at the critical impeller speed. Homogeneous suspension condition will only be approached as the impeller speed was increased to approximately 120–150% of the critical impeller speed. This range can be used to predict the optimum impeller speed in order to increase the flotation efficiency.