Statistical model for gas holdup in flotation column in presence of minerals

Abstract

Gas holdup has been widely considered as potential parameter for the performance prediction of flotation column. However, knowledge about gas holdup in presence of solids is still scarce. This paper presents the relationship of gas holdup with various input parameters in the collection zone of a laboratory flotation column. A 2⁴ factorial design was successfully applied to predict the collection zone gas holdup of flotation column using coal and sphalerite at various experimental conditions in comparison with dimensional analysis. Gas velocity, slurry velocity, feed slurry concentration and mineral types were considered as input parameters. Experiments were conducted in a continuously operating Perspex column (0·1 m diameter and 1·66 m height). In this study, gas holdup was measured by phase separation method. Experimental results showed that gas holdup was affected by both air and feed flow rates. It was observed that addition of solid decreased the gas holdup because of higher slurry viscosity. Rate of decrease in gas holdup increased with solid concentration. Furthermore, hydrophilic particles showed reduction in gas holdup. A few tests were conducted under predetermined flotation conditions in order to prove the validation of the empirical and statistical model and to compare their performance. The predicted and experimental values of the desired output variables were compared and a good correlation coefficient (0·93) was also obtained. The sensitivity analysis was also performed to determine the most significant input parameter. The results showed that gas flow rate followed by solid concentration were the most significant parameters. Limitations of the present models were discussed and comments as well as recommendations were given. The developed statistical model was also found to be useful in predicting the gas holdup at any given experimental condition.

On a largement considéré la rétention de gaz comme paramètre potentiel de la prédiction du rendement d’une colonne de flottation. Cependant, on a peu d’information au sujet de la rétention de gaz en présence de solides. Cet article présente la relation entre la rétention de gaz et les divers paramètres d’entrée dans la zone de collection d’une colonne de flottation de laboratoire. On a appliqué avec succès un plan expérimental factoriel de 2⁴ afin de prédire la rétention de gaz de la zone de collection de la colonne de flottation en utilisant du charbon et de la fausse galène avec diverses conditions environnementales, en comparaison avec l’analyse dimensionnelle. On a considéré comme paramètres d’entrée la vitesse du gaz, la vitesse de la suspension, la concentration de la suspension d’alimentation et les types de minéraux. On a effectué les expériences dans une colonne Perspex (0·1 m de diamètre et 1·66 m de hauteur) à opération continue. Dans cette étude, on a mesuré la rétention de gaz par la méthode de séparation de phase. Les résultats expérimentaux ont montré que la rétention de gaz était affectée tant par le débit d’air que par le débit d’alimentation. On a observé que l’addition de solide diminuait la rétention de gaz à cause de la viscosité plus élevée de la suspension. Le taux de diminution de la rétention de gaz augmentait avec la concentration de solide. De plus, les particules hydrophiles montraient une réduction de la rétention de gaz. On a effectué quelques essais sous des conditions prédéterminées de flottation afin de prouver la validité du modèle empirique et du modèle statistique et pour comparer leur rendement. On a comparé les valeurs prédites et les valeurs expérimentales des variables de sortie désirées et l’on a également obtenu un bon coefficient de corrélation (0·93). On a également performé une analyse de sensibilité afin de déterminer le paramètre d’entrée le plus important. Les résultats ont montré que le débit de gaz suivi par la concentration de solide, étaient les paramètres les plus importants. On a discuté des limites de ces modèles que l’on commente et l’on fait des recommandations. On a également trouvé que le modèle statistique développé était utile dans la prédiction de la rétention de gaz sous toute condition expérimentale donnée.

Keywords:

• Flotation column
• Different mineral
• Gas holdup
• Statistical analysis
• 2⁴ factorial design