Design of novel gas velocity sensors for flotation systems

Gas dispersion properties of flotation systems, such as: bubble size (db), gas holdup (epsilong) and gas velocity (Jg) are became increasingly relevant in the past 10 years for optimization of flotation systems. Flotation system kinetics have been related to the bubble surface area flux (Sb), which is known to be derived from gas dispersion properties (Jg, db). Modeling of flotation systems and in particular flotation kinetics requires reliable measurements of Jg and to do this, two novel sensors were developed. The sensors collect bubbles by natural buoyancy, and relate gas flow to either accumulation of the gas bubbles (discontinuous technique) or the pressure drop across an orifice (continuous technique). Fundamental flow equations were derived to relate those properties to Jg. Experiments range from laboratory scale (column of 15.24 cm diameter and 4 m high) to industrial flotation systems (up to 130 m3 flotation cells) were performed to validate the sensing principles and reliability of the sensor measurements. Over the range of Jg from 0.20 to 3.00 (cm/s) the continuous sensor accuracy ranges from –2.40 to –4.20 % and –0.90 to –1.93 % for tubes of 7.62 and 10.16 (cm) diameter respectively. Sampling tests indicate that tubes of 7.62 and 10.16 (cm) diameter gave same results for discontinuous and continuous techniques. In contrast, for tubes smaller than 7.62 (cm) a bias occurs between the two techniques, being the continuous always higher than the discontinuous, for example the difference between the on-off Jg sensor with a 0.5 (inch) diameter tube (1.27 cm) and the continuous 4 (inch) (10.16 cm) diameter tube is as high as 45 %. Analysis of the sensitivity of the relationship between sensors measurements and process parameters, for example bulk density, were performed. Both sensors were used in industrial applications to set the gas profiles across banks of flotation cells and, along with metallurgical analysis, allowed the industrial operators, toLes propriétés des systèmes de flottation ayant rapport à la dispersion de gaz, par exemple: la taille des bulles (db), la charge gazeuse (epsilong), et la vélocité de gaz (Jg), sont devenues de plus en plus importantes les vingt dernières années dans l’optimisation de ces systèmes. Une relation a été établie entre la cinétique des systèmes de flottation et le flux superficiel des bulles (Sb), dérivée des propriétés de la dispersion de gaz Jg et db. La modélisation des systèmes de flottation et particulièrment de la cinétique requiert des mesures exactes de Jg et pour cette raison, deux nouvelles sondes ont été développées. Ces sondes recueillent les bulles par flottabilité naturelle et font le lien entre la circulation gazeuse et ou l’accumulation des bulles (technique en discontinu) ou le changement de pression à travers un orifice (technique en continu). Des équations de bases pour la circulation ont été dérivées afin de relier ces propriétés à Jg. Des expériences en laboratoire (colonne de 15.24 cm de diamètre et 4 m de hauteur) et en industrie (volumes cellulaires jusqu’à 130m3) ont été complétées afin de valider les principes de précision et de fiabilité des mesures des sondes. Pour des valeurs de Jg entre 0.20 et 3.00 (cm/s) la précision de la sonde a été variée entre –2.40 et 4.20 % et entre –0.90 et –1.93 % pour des diamètres de tubes de 7.62 et 10.16 (cm) respectivement. Des tests par prélèvement ont indiqué que les tubes avec un diamètre entre 7.62 et 10.16 (cm) ont donné les mêmes résultats pour les techniques en continu et en discontinu. Par contraste, pour les tubes de diamètre de moins de 7.62 (cm), la tendance de la sonde en continu était de donner une mesure plus élevée que celui en discontinu. Par exemple, la différence entre une sonde en discontinu avec un diamètre de 1.27 (cm) et celui en continu avec un diamètre de 10.16 (cm) peut atteindre 45%. L’analyse de la