Opracowanie narzędzi komputerowych do wspomagania projektowania maszyn flotacyjnych
www.itc.polsl.pl/flotacja
Projekt Rozwojowy 0893/R/T02/2010/10, Nr Umowy NR02 0102-10/2010 finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

• Termin rozpoczęcia realizacji projektu: 30.11.2010
• Termin zakończenia realizacji projektu: 30.11.2014

Co to jest flotacja? 

Flotacja  jest  powszechnie  stosowana  w  Polsce  i  na  świecie  do  wzbogacania  surowców  mineralnych.  Proces  flotacji  zawiesiny  wodnej drobno zmielonego  surowca mineralnego  opiera się na wykorzystaniu różnic w zwilżalności poszczególnych substancji stałych skutkującym selektywnym otaczaniem rozproszonych w wodzie pęcherzyków powietrza przez przylepione do ich powierzchni ziarna substancji słabiej zwilżalnych. Typowo, średnice pęcherzyków powietrza w maszynach flotacyjnych są rzędu od jednego do kilku mm, zaś średnice ziaren stałych są o około rząd mniejsze.

 Jak działa maszyna flotacyjna?

Zasadniczym  elementem  maszyny  flotacyjnej  jest  aerator  z  obrotowym  wirnikiem,  którego  zadaniem  jest  mieszanie  zawiesiny  w całej objętości komory,   dyspergowanie   powietrza  tłoczonego  do  flotacji   oraz  wytworzenie  wewnętrznej  cyrkulacji  pulpy  o  odpowiedniej  intensywności  i konfiguracji.  Powietrze  jest  wprowadzane jest  w praktyce do aeratora poprzez wydrążony wał jego wirnika i dyspergowane na drobne pęcherzyki, które unosząc się do góry napotykają na swej drodze ziarna minerałów. Jak już wspomniano, hydrofobowe ziarna substancji niezwilżalnych otaczają pęcherzyki  powietrza  (przylepiają  się  do  nich)  i  tworzą  z  nimi  agregat  lżejszy  od  wody,  który  wypływa  na  powierzchnię  w  postaci  piany flotacyjnej. Zwilżalność substancji stałych można modyfikować za pomocą odpowiednich substancji chemicznych dodawanej do pulpy flotacyjnej.

Cel badań 

Badania mają charakter numeryczny i eksperymentalny, a ich celem jest opracowanie wiarygodnych metod  modelowania  zjawisk  występujących  w  procesie  flotacji.  Rezultatem  końcowym  realizowanych  badań  będą  narzędzia komputerowe do  wspomagania projektowania maszyn flotacyjnych opracowane na platformie dostępnego profesjonalnego komputerowego pakietu CFD jak np. Fluent, CFX, czy Open Foam. Narzędzia te będą oparte o zweryfikowane i zwalidowane modele zjawisk występujących podczas flotacji przy wykorzystaniu eksperymentów zrealizowanych w Instytucie Metali Nieżelaznych w Gliwicach na stanowisku modelowym wielkolaboratoryjnego flotownika IF-6 oraz pomiarów  specjalnych wykonanych przy użyciu nowoczesnych technik pomiarowych, jak PIV (Particie Image Velocimetry), czy metody ilościowej  analizy  obrazu  QI  (Quantitative  Imaging  technique)  na  zaprojektowanym  w  tym  celu  i  wykonanym  mniejszym  modelu  flotownika, przystosowanym do wspomnianych technik pomiarowych. Zostaną opracowane własne procedury zawierające algorytmy modeli niektórych zjawisk cząstkowych  (nie  zaimplementowanych  w  standardowej  wersji  pakietu)  oraz  specjalne  skrypty.  Umożliwi  to  zautomatyzowanie  definiowania opracowanych modeli zjawisk przepływowych w maszynach flotacyjnych na platformie pakietu CFD dla różnorodnych konstrukcji tych maszyn.