Флотационная машина

 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для флотации пульпы, а также в различных химических и технологических процессах. Задачей изобретения является повышение эффективности флотации за счет флотации при снижении энергозатрат, за счет интенсификации процесса минерализации. Для этого флотационная машина включает камеру, аэрационный узел, содержащий размещенный внутри лопастного статора импеллер, соединенный с полым валом для подвода воздуха. Камера дополнительно снабжена приспособлением для подачи пульпы. Приспособление расположено внутри камеры по ее периметру над статором. Приспособление для подачи пульпы снабжено входным патрубком, а на его поверхности, обращенной внутрь камеры, выполнены равномерно расположенные отверстия. Суммарная площадь отверстий не превышает площади сечения входного патрубка, а Н ≥ D, где Н - высота камеры, D - диаметр основания камеры, или диаметр вписанной окружности при квадратном сечении камеры. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для флотации пульпы, а так же в различных химических и технологических процессах.

Известна флотационная машина, включающая камеру с аэратором, состоящим из полого вала и установленного на нем полого усеченного конуса с выступами на внешней поверхности, диска с радиальными лопастями и отверстием в нижнем основании [1] . Соотношения диаметров основания усеченного конуса и пределы расстояния от меньшего основания конуса до дна камеры выбраны из условия обеспечения эффективности процесса флотации.

Однако данная флотационная машина не обеспечивает флотацию крупных фракций извлекаемого продукта. При вращении аэратора в зону диспергирования воздуха извлекаются мелкие классы (размером 50-74 мкм), которые захватываются пузырьками воздуха и извлекаются затем из камеры в виде пенного продукта. Крупные классы частиц (размером 0,1-0,3 мм) не попадают в зону эффективного диспергирования воздуха, а отбрасываются центробежной силой в объем камеры, оседают на дно и транспортируются в хвостовой карман, образуя отходы.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному техническому решению является флотационная машина [2], которая выбрана за прототип.

Флотационная машина включает камеру, аэрационный узел, содержащий размещенный внутри лопастного статора импеллер, соединенный с полым валом. Под импеллером, соосно с ним установлена плита с выступами на боковой поверхности.

Известная флотационная машина позволяет повысить эффективность флотации за счет флотации как мелких, так и крупных фракций. Установка на днище камеры под импеллером и соосно с ним плиты позволяет произвести разделение мелких и крупных частиц в пульпе. При вращении импеллера пульпа засасывается в зону разряжения, образующуюся в пространстве между статором и импеллером с находящейся под ним плитой. При этом пульпа совершает сложное винтообразное движение, поднимаясь вверх относительно сужающейся кверху боковой поверхности плиты. Выступы на боковой поверхности плиты способствуют "оттирке" крупных и мелких частиц.

При этом возможна забивка крупными частицами пространства между корпусом и нижним основанием статора, что ухудшает диспергирование воздуха в нижней части флотационной машины и как следствие нарушает создание устойчивых восходящих потоков пульпы, что снижает эффективность флотации.

Кроме того, поскольку пульпа подается по дну камеры, большая часть энергии затрачивается на перемешивание донных частиц и создание придонной циркуляции. При этом не все частицы, находящиеся в донной части, вовлекаются в процесс перемешивания и диспергации, что в свою очередь снижает эффективность флотации.

Предлагаемая флотационная машина решает задачу повышения эффективности флотации, и ее качества, при снижении энергозатрат, за счет интенсификации процесса минерализации, а следовательно, и процесса разделения частиц.

Это достигается тем, что во флотационной машине, включающей камеру, аэрационный узел, содержащий размещенный внутри лопастного статора импеллер, соединенный с полым валом для подвода воздуха, согласно изобретению, камера дополнительно снабжена приспособлением для подачи пульпы расположенным внутри камеры по ее периметру над статором, при этом приспособление для подачи пульпы снабжено входным патрубком, а на его поверхности, обращенной внутрь камеры выполнены равномерно расположенные отверстия, суммарная площадь отверстий не превышает площади сечения входного патрубка, а H ≥ D, где H - высота камеры, а D - диаметр основания камеры, или диаметр вписанной окружности, при квадратном сечении камеры.

Приспособление для подачи пульпы может быть установлено с возможностью перемещения по высоте камеры. Снабжение камеры приспособлением для подачи пульпы, выполненным в виде кольца с отверстиями, равномерно расположенными на его внутренней поверхности и размещение кольца внутри камеры по периметру позволяет обеспечить равномерное распределение пульпы по периметру камеры, интенсивное всасывание пульпы импеллером, что в свою очередь повышает эффективность флотации.

Установление приспособления для подачи пульпы над статором с возможностью перемещения по высоте камеры позволяет либо вовлечь твердые частицы непосредственно в зону перемешивания и минерализации, создаваемую аэрационным узлом, обеспечивая интенсификацию процесса флотации, либо подавать пульпу на верхнюю границу зоны основного перемешивания и циркуляции. Высота этой зоны обусловлена ограниченной высотой восходящих и нисходящих потоков пульпы, создаваемыми при вращении импеллера.

При подаче пульпы на границу зоны основного перемешивания и циркуляции, частицы встречаются с диспергированными в аэраторе пузырьками воздуха, происходит минерализация пузырьков. Далее, минерализированные пузырьки транспортируются восходящими потоками в пенный слой, оттуда выводятся в виде пенного продукта. Оставшаяся часть пульпы поступает в зону основного перемешивания и циркуляции, где часть частиц из пульпы закрепляется на пузырьках воздуха и минерализованные пузырьки выносятся в пенный слой, а другая часть пульпы засасывается в зону разряжения, создаваемую импеллером, где идет интенсивный процесс аэрации. Все это повышает эффективность флотации.

Выбор размера отверстий с таким расчетом, чтобы суммарная площадь отверстий не превышала площади сечения входного патрубка обусловлен необходимостью интенсификации процесса выброса пульпы в камеру, устойчивыми равномерными наполненными струями, что способствует эффективному перемешиванию пульпы с воздушными пузырьками, повышая эффективность флотации.

Соотношение размеров H ≥ D, где H - высота камеры, a D - диаметр основания камеры, позволяет увеличить вероятность встречи пузырька с минеральной частицей и способствует обрушению, случайно захваченной пустой породы.

На фиг. 1 представлен эскиз предлагаемой флотационной машины; на фиг. 2 - 4 - варианты выполнения приспособлений для подачи пульпы.

Флотационная машина включает камеру 1, в которой размещен лопастной статор 2. Внутри статора помещен импеллер 3, выполненный в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вниз, с выступами 4 на боковой поверхности. В верхней части импеллера расположен диск 5 с центральным отверстием и радиальными лопастями 6.

Лопасти 6 являются продолжением выступов 4, при этом количество лопастей может быть меньше количества выступов 4. Импеллер 3 связан с полым валом 7 для подвода воздуха. На днище камеры 1 под импеллером 3, соосно с ним, установлена плита 8 в виде усеченного конуса, сужающаяся кверху. Боковая поверхность плиты 6 снабжена выступами 9. Камера снабжена приспособлением 10 для подачи пульпы, а приспособление выполнено с входным патрубком 11.

Приспособление 10 может быть выполнено в виде кольца 12 (в случае круглого сечения камеры фиг. 2), с отверстиями 13, равномерно расположенными на внутренней поверхности кольца 12. Кольцо размещено внутри камеры 1 по ее периметру над статором 2 и установлено с возможностью перемещения по высоте камеры. Регулировать высоту перемещения приспособления для подачи пульпы можно, например, с помощью планки 14, перекрывающей отверстие 15 (фиг. 4). Суммарная площадь отверстий 13 не превышает площадь сечения входного патрубка 11, а H ≥ D, где H - высота камеры, D - диаметр основания камеры, (при квадратном сечении D - диаметр вписанной в квадрат окружности).

Флотационная машина работает следующим образом.

Пульпу под давлением выше гидростатического подают через приспособление 10 для подачи пульпы в камеру 1. В зависимости от места расположения приспособления 10 для подачи пульпы по высоте камеры, пульпа может быть подана непосредственно в зону интенсивного перемешивания и циркуляции. Через отверстие в диске 5 и его радиальные лопасти 6 пульпа засасывается импеллером из зоны подачи, расположенной непосредственно над статором, а затем выбрасывается в радиальном направлении, при этом формируются восходящие потоки. Выполнение приспособления 10 для подачи пульпы в виде кольца с равномерно расположенными на его внутренней поверхности отверстиями обеспечивает равномерное распределение питания по периметру камеры, обеспечивая эффективное перемешивание пульпы с пузырьками воздуха и минерализацию последних.

При подаче пульпы на границу зоны основного перемешивания и циркуляции, выше которой осуществляется слабое перемешивание пульпы только за счет поднимающихся пузырьков воздуха, большое количество частиц, содержащихся в пульпе, сразу встречаются с всплывающими пузырьками воздуха и, прикрепляясь к ним, транспортируются в пенный слой, откуда выводятся в виде пенного продукта. Остальная часть пульпы поступает в зону основного перемешивания и циркуляции, где так же происходит интенсивный процесс закрепления частиц на диспергированных пузырьках воздуха и вынос минерализированных пузырьков воздуха в пенный слой с последующим выводом пенного продукта.

Подача пульпы, предпочтительно, должна осуществляться не ниже подпенного слоя машины. Оставшаяся после вышеуказанных перечисток пульпа засасывается в зону разряжения, создаваемую импеллером. Импеллер 3 приводится во вращение вместе с полым валом 7 от привода (на чертеже не показано).

Пульпа, засасываемая импеллером из верхней части камеры, через отверстия в диске 5 и его лопасти 6, затем выбрасывается в радиальном направлении, при этом формируется восходящий поток пульпы. В процессе диспергации воздуха участвует как поток пульпы, обтекающий аэратор, так и поток пульпы, образованный диском 5. Часть пульпы опускается в нижнюю часть камеры. Через полый вал 7 поступает воздух в нижнюю полость конического импеллера 3 и через отверстие в нижнем основании импеллера 3 вводится в пульпу. При вращении импеллера 3 в области, прилегающей к нижней части импеллера 3, создается разряжение, в следствие чего пульпа засасывается снизу через лопасти статора 2, Пульпа поднимается вверх по поверхности плиты 8 и импеллера 3, совершая сложное винтообразное движение, после чего выбрасывается в объем камеры 1. При этом при движении пульпы по боковой поверхности плиты 8 происходит разделение крупных и мелких фракций на выступах 9 ("оттирка" частиц пульпы). Подаваемый воздух устремляется вверх по конической поверхности импеллера 3 и диспергируется на выступах 4 и на кромках лопастей 8 вследствии турбулизации вихрей, создаваемых при вращении импеллера 3. Выступы 4 импеллера 3 способствуют также усилению придонной циркуляции пульпы за счет активного вовлечения слоев пульпы во вращение.

В верхней части камеры формируется восходящий поток пульпы благодаря тому, что пульпа засасывается из верхней части камеры 1 через центральное отверстие в диске 5 и радиальные лопасти 8 в зону разряжения под диском 5, а затем поднимается в верхнюю часть камеры 1. На поток придонной циркуляции набегает поток, сформированный в верхней части камеры 1, образуя высокую турбулентность в зазоре между статором 2 и кромками лопастей 6 импеллера 3, образуя зону интенсивного диспергирования воздуха. Разделенные на выступах 9 плиты крупные и мелкие частицы переносятся потоком придонной циркуляции в зону интенсивного диспергирования воздуха на кромках лопастей 6, где захватываются пузырьками воздуха. Образованная пульповоздушная смесь проходит через зазор между диском 5 и статором 2 и транспортируется восходящим потоком в верхнюю часть камеры 1 и выводится в виде пенного продукта.

Предложенная флотационная машина проходила испытания в течении четырех лет.

Испытания подтвердили, что предлагаемая флотационная машина позволяет повысить эффективность флотации и ее качество за счет интенсификации процесса флотации как мелких, так и крупных фракций Список литературы 1. SU, авторское свидетельство N 899144, кл. B 03 D 1/14, 1982 г.

2. Патент РФ N 2095153, кл. B 03 D 1/14, 1997 г. - прототип.

Формула изобретения

1. Флотационная машина, включающая камеру, аэрационный узел, содержащий размещенный внутри лопастного статора импеллер, соединенный с полым валом для подвода воздуха, отличающаяся тем, что камера дополнительно снабжена приспособлением для подачи пульпы, расположенным внутри камеры по ее периметру над статором, при этом приспособление для подачи пульпы снабжено входным патрубком, а на его поверхности, обращенной внутрь камеры, выполнены равномерно расположенные отверстия, суммарная площадь отверстий не превышает площади сечения входного патрубка, а H ≥ D, где Н - высота камеры, D - диаметр основания камеры, или диаметр вписанной окружности при квадратном сечении камеры.

2. Флотационная машина по п.1, отличающаяся тем, что приспособление для подачи пульпы установлено с возможностью перемещения по высоте камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4