ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА Российский патент 1994 года по МПК B03D1/24 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых способом флотации, в частности к устройствам для разделения минералов, и может быть использовано пpи крупнозернистой флотации рудного и нерудного сырья, а также при флотационной очистке промышленных и сточных вод.

Известна пневматическая флотационная машина [1] , содержащая флотационную камеру цилиндрической формы, загрузочное приспособление для подачи крупнозернистого материала на поверхность пены, питающую трубу со смесительной камерой, питающее приспособление для подачи мелкозернистого матеpиала в объем пульпы, разгрузочное приспособление для вывода хвостов, пеносборный желоб, расположенный у верхней кромки флотационной камеры, приспособление для подачи аэрированной жидкости, дополнительный аэратор, выполненный в виде полого конуса с отверстиями на его боковой поверхности и установленного по оси флотационной камеры вершиной вниз.

Недостатком этой машины является отсутствие в ней конструктивных элементов, обеспечивающих оптимизацию аэрогидродинамического режима ее работы и оптимизацию аэрации пульпы в камере машины, что снижает качество реализуемого в ней флотационного процесса. В частности, в этой машине подача аэрированной жидкости в объем камеры для аэрирования флотационной пульпы осуществляется через щелевидное приспособление, расположенное в конической части камеры по ее днищу. При прохождении аэрированной жидкости через щели приспособления происходит интенсивная коалесценция воздушных пузырьков в объеме аэрированной пульпы, что отрицательно влияет на условия формирования флотокомплексов. Вертикальное pасположение боковых стенок флотационной камеры способствует объемной коалесценции воздушных пузырьков, так как в этом случае число соударений пузырьков различной крупности будет больше, чем при расширяющемся потоке. Кроме того, вертикальное расположение боковых стенок флотационной камеры не способствует формированию направленности движения оседающих частиц и они движутся к месту выгрузки по произвольным траекториям. Это приводит к тому, что не все частицы попадают в зоны повышенной аэрации, где производится их повторное доизвлечение, что также приводит к снижению качества процесса флотации. Отсутствие же принудительной вертикальной направленности движения выходящим из дополнительного аэратора воздушным пузырькам и резкое различие в векторах их движения и входящего во флотационную камеру потока пульпы также не способствует оптимизации формирования флотокомплексов с повышенной несущей способностью, что также снижает качество процесса флотации. Кроме того, подача питания и аэрированной жидкости в смесительную камеру только с одной стороны приводит к несимметричности входящего во флотационную камеру потока аэрированной гидросмеси, что также не способствует оптимизации процесса и оптимальному аэрогидродинамическому режиму работы машины с неизбежными отрицательными последствиями на качество процесса флотации.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является пневматическая флотационная машина [2] , содержащая флотационную камеру с конусообразным днищем, установленное над флотационной камерой по ее оси приспособление для загрузки пульпы, включающее цилиндрическую приемную камеру с соосно расположенным питающим патрубком и со сливными патрубками, соединенными с распределительными трубами, и расположенную на уровне верхнего края флотационной камеры щелевидную просеивающую поверхность с сечением щелей, увеличивающимся от оси флотационной камеры, трубообразный смеситель, установленный в нижней части флотационной камеры по ее оси с патрубками для подвода пульпы, пневмогидравлические аэраторы, установленные по периметру флотационной камеры и трубообразного смесителя, оси которых сфокусированы в точки, расположенные на оси флотационной камеры, разгрузочное приспособление для камерного продукта, расположенное в конусообразном днище, пеносборный желоб, расположенный у верхнего края флотационной камеры, гравитационное приспособление в кольцевой распределитель мелкозернистой фракции пульпы, при этом гравитационное приспособление выполнено из расположенных равномерно вокруг флотационной камеры делителей пульпы, каждый из которых имеет верхний входной и нижний выходной патрубки, причем диаметр входного патрубка больше диаметра выходного патрубка, входные патрубки соединены с распределительными трубами, выходные патрубки соединены с патрубками для подвода пульпы в трубообразный смеситель и в кольцевой распределитель мелкозернистой фракции пульпы, внутренняя полость распределителя мелкозернистой фракции пульпы сообщена с флотационной камерой посредством щелевидных окон, выполненных в стенках флотационной камеры непосредственно над пневмогидравлическими аэраторами, расположенными на ее боковых стенках.

В известной машине [2] частично устранены недостатки, присущие машине [1] , приводящие к снижению качества процесса флотации. Однако в ней также имеет место некоторое снижение качества процесса флотации, так как она также не имеет комплекса необходимых для оптимизации процесса флотации конструктивных элементов, улучшающих аэрогидродинамический режим работы машины и условий аэрации. Так же как и в машине [1] это касается и формы флотационной камеры и конструктивных решений отдельных ее элементов. То же можно сказать и о расположении пневмогидравлических аэраторов. Кроме того, в отличие от машины [1] в ней отсутствует аэратор, расположенный в машине [1] вдоль оси камеры, что безусловно снижает качество реализуемого в ней процесса флотации.

Целью изобретения является повышение качества процесса флотации за счет улучшения аэрогидродинамического режима работы и условий аэрации пульпы.

Цель достигается тем, что в пневматической флотационной машине, содержащей флотационную камеру с конусообразным днищем, установленное над флотационной камерой по ее оси приспособление для загрузки пульпы, включающее цилиндрическую приемную камеру с соосно расположенным питающим патрубком и со сливными патрубками, соединенными с распределительными трубами, и расположенную на уровне верхнего края флотационной камеры щелевидную просеивающую поверхность с сечением щелей, увеличивающимся от оси флотационной камеры, трубообразный смеситель, установленный в нижней части флотационной камеры по ее оси с патрубками для подвода пульпы, пневмогидравлические аэраторы, установленные по периметру флотационной камеры и трубообразного смесителя, оси которых сфокусированы в точки, расположенные на оси флотационной камеры, разгрузочное приспособление для камерного продукта, расположенное в конусообразном днище, пеносборный желоб, расположенный у верхнего края флотационной камеры, гравитационное приспособление и кольцевой распределитель мелкозернистой фракции пульпы, при этом гравитационное приспособление выполнено из расположенных равномерно вокруг флотационной камеры делителей пульпы, каждый из которых имеет верхний входной и нижние выходные патрубки, причем диаметр входного патрубка больше диаметра выходных патрубков, входные патрубки соединены с распределительными трубами, выходные патрубки соединены с патрубками для подвода пульпы в трубообразный смеситель и в кольцевые распределители мелкозернистой фракции пульпы, внутренняя полость распределителей мелкозернистой фракции пульпы сообщена с флотационной камерой посредством щелевидных окон, выполненных в стенках флотационной камеры непосредственно над пневмогидравлическими аэраторами, расположенными на ее боковых стенках; аэрирующее приспособление, выполненное в виде полого конуса с отверстиями на его боковой поверхности и установленное по оси флотационной камеры вершиной вниз, флотационная камера выполнена в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней своей части, имеющей в нижней своей части по меньшей мере два ряда щелевидных окон, равномерно размещенных по периметру флотационной камеры в шахматном порядке и имеющей по меньшей мере два симметрично расположенных относительно своей оси в нижней части конусообразного днища патрубка для выгрузки камерного продукта, трубообразный смеситель у нижнего своего конца выполнен с кольцевым уширением с размещенным по его периметру кольцеобразным блоком пневмогидравлических аэраторов, при этом пневмогидравлические аэраторы встроены в периферийную часть кольцевого уширения, делителя пульпы размещены по вертикали многорядно с числом рядов, соответствующим числу рядов щелевидных окон, и выполнены в виде соединенных между собой входных и выходных патрубков, причем каждый делитель пульпы имеет один входной патрубок и по меньшей мере три выходных патрубка, внутри каждого входного патрубка размещены отбойная пластина, закрепленная с наклоном вниз на внутренней боковой его поверхности, обращенной к оси флотационной камеры, и расположенная ниже пластины с зазором к нижней ее кромке вертикальная перегородка, при этом выходные патрубки присоединены к входному патрубку таким образом, что по меньшей мере два из них меньшего диаметра размещены по одну сторону от вертикальной перегородки у ее нижней кромки, а третий большего диаметра - по другую сторону от вертикальной перегородки, при этом выходные патрубки меньшего диаметра каждого ряда делителей пульпы соединены с патрубками соответствующего ряда кольцевых распределителей мелкозернистой фракции пульпы, выходные патрубки большего диаметра выше расположенного ряда делителей пульпы являются входными патрубками для делителей ниже расположенного ряда делителей пульпы, а выходные патрубки последнего по высоте расположения ряда делителей пульпы соединены с патрубками трубообразного смесителя, приспособление для загрузки пульпы снабжено размещенным под цилиндрической приемной камерой, выше уровня торцевой кромки флотационной камеры, устройством для подачи крупнозернистой части питания на пенный слой, выполненным в виде пустотелого кольца с тангенциально расположенными по диаметру кольца входными патрубками, сообщенными с внутренней его полостью, и щелевым выходом из внутренней полости в нижней его части непосредственно на щелевидную просеивающую поверхность, пневмогидравлические аэраторы, расположенные на боковых стенках флотационной камеры, размещены в кольцеобразных блоках, каждый из которых имеет кольцевой баллон для сжатого воздуха и коллектор для напорной воды, расположенные непосредственно один над другим вокруг флотационной камеры, при этом пневмогидравлические аэраторы размещены внутри кольцевого коллектора для напорной воды, а их осевые отверстия сообщены с одной стороны с внутренними полостями баллонов для сжатого воздуха и кольцевого коллектора для напорной воды, а другой - с внутренней полостью флотационной камеры, вокруг кольцевых распределителей мелкозернистой фракции пульпы, по периферийной их части, установлены равномерно размещенные по их периметру пневмогидравлические аэраторы, выполненные в едином с ним блоке, конструктивно аналогичном блокам, размещенным вокруг флотационной камеры, при этом оси пневмогидравлических аэраторов, расположенных по обе стороны от каждого из щелевидных окон, попарно сфокусированы в точки, расположенные внутри флотационной камеры на радиальных прямых, соединяющих центральную часть каждого из щелевидных окон с осью флотационной камеры, и наклонены вниз на угол, равный углу наклона днища кольцевых распределителей мелкозернистой фракции пульпы, боковые поверхности аэрирующего приспособления выполнены в виде набора установленных с зазором между собой и частично входящих друг в друга конических колец, диаметр которых уменьшается в направлении днища флотационной камеры, при этом полый конус аэрирующего приспособления со стороны широкой своей части снабжен последовательно размещенными в две ступени по его оси пневмогидравлическими аэраторами с выходными отверстиями, направленными в вершину полого конуса с внутренней его стороны, где концентрично размещен параболический отражатель, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравлическим аэраторам направлении в основание полого конуса, при этом пневмогидравлические аэраторы соединены между собой таким образом, что выходное сопло пневмогидравлического аэратора первой ступени непосредственно пристыковано к входному отверстию пневмогидравлического аэратора второй ступени, пневмогидравлический аэратор первой ступени, установленный на полом конусе аэрирующего приспособления, выполнен в трубчатом корпусе с входной и выходной втулками, изготовленными из износостойкого материала, например из силицированного графита или металлокерамики, имеющими осевые отверстия для напорной воды, причем входная втулка имеет в осевом отверстии уширение с тангенциальными проходами для сжатого воздуха, а пневмогидравлический аэратор второй ступени представляет собой помещенную в цилиндрический кожух форсунку с водоподводящим и воздухоподводящим патрубками, выполненную в виде конусообразного набора пустотелых коаксиально расположенных колец с щелевыми выходами внутрь форсунки, при этом кольца установлены с зазором между собой, соединены друг с другом радиальными ребрами и сообщены посредством трубок с воздухоподводящим патрубком.

Аэрогидродинамический режим работы пневматической флотационной машины можно значительно улучшить, если ее флотационную камеру выполнить в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней части. Для оптимизации флотационного процесса (особенно, когда аэрированное питание подается во флотационную камеру снизу вверх) такая форма флотационной камеры более предпочтительна, так как способствует снижению коалесценции воздушных пузырьков в объеме флотационной пульпы, ибо в расширяющемся потоке аэрогидросмеси уменьшается число соударений воздушных пузырьков между собой, приводящих к их слиянию. Особенно это существенно, когда флотационная пульпа уже имеет в своем составе воздушные пузырьки различной крупности, а, следовательно, различной скорости их всплывания, и поэтому повышенной предрасположенности к объемной коалесценции. С увеличением высоты флотационной камеры, что характерно для флотационных машин колонного типа, такая форма флотационной камеры наиболее предпочтительна, так как в этом случае увеличивается путь всплывания воздушных пузырьков, на котором происходит их объемная коалесценция.

Существенным при этом является способ введения пульпы во флотационную камеру. Рациональным по меньшей мере является комбинированный способ введения пульпы во флотационную камеру с обязательным интенсивным ее аэрированием тонкодисперсными пузырьками воздуха. Одна часть вводимого во флотационную камеру питания, содержащая предпочтительно грубозернистую ее часть, должна подаваться по оси камеры снизу вверх для создания восходящего потока аэрированной пульпы, который в камере машины принимает вид осерасположенного факела аэрогидросмеси. Этот восходящий поток аэрированной пульпы будет способствовать флотации наиболее крупных и тяжелых минеральных зерен полезного компонента, так как вектор скорости движения его совпадает с вектором архимедовых сил. Другая часть вводимого во флотационную камеру питания, содержащая в основном мелкозернистую легкую и шламистую части обогащаемого материала, должна подаваться в наиболее рассредоточенном виде (для снижения вредного влияния на аэрогидродинамический режим работы машины локальных турбулентных потоков пульпы) по периферийной части флотационной камеры в нижней ее половине. Последнего нетрудно добиться, если флотационную камеру обеспечить в нижней ее части по меньшей мере двумя рядами щелевидных окон, равномерно размещенных удлиненной своей стороной по периметру флотационной камеры в шахматном порядке. Это в сочетании с наклонным расположением боковых стенок флотационной камеры и наличием под щелевидными окнами пневмогидравлических аэраторов струйного типа обеспечивает возможность безусловного возврата в центральный восходящий поток аэрогидросмеси случайно выпавших из этого потока частиц полезного компонента и их флотокомплексов с воздушными пузырьками. Этот центральный поток аэрированной пульпы в сочетании с архимедовыми силами флотокомплексов выносит на поверхность аэрированной пульпы в пенный слой флотируемые частицы полезного компонента, что безусловно повысит качество процесса флотации.

Для случая интенсивного режима флотации и увеличенного содержания мелкозернистых и шламистых фракций пульпы в питании пневматических флотационных машин необходимо усилить аэрацию пульпы с этими фракциями при введении ее во флотационную камеру и в зону флотации этой части питания. Этого нетрудно добиться, если вокруг кольцевых распределителей мелкозернистой фракции пульпы, в которой содержатся и все шламистые фракции, установить пневмогидравлические аэраторы, равномерно разместив их определенным образом по периметру распределителей, а именно, необходимо разместить пневмогидравлические аэраторы попарно по обе стороны от каждого щелеобразного окна, сообщающего полости кольцевых распределителей и флотационной камеры, а их оси сфокусировать в точки, расположенные внутри флотационной камеры на радиальных прямых, соединяющих центральную часть каждого из щелевидных окон с осью флотационной камеры, наклонив их вниз на угол, равный углу наклона днища кольцевых распределителей мелкозернистой фракции пульпы. В этом случае мелкозернистые фракции пульпы будут входить во флотационную камеру интенсивно аэрируемыми и одновременно будет производиться их рассредоточение в зоне флотации, которое будет усиливаться за счет струй сильно аэрированной жидкости, выходящих из сопел пневмогидравлических аэраторов, расположенных непосредственно под каждым щелевидным окном. Усилить аэрацию в зоне флотации мелкозернистых и шламистых фракций пульпы можно, увеличив число единичных пневмогидравлических аэраторов, расположенных на боковых стенках флотационной камеры и на кольцевых распределителях мелкозернистой фракции пульпы. Конструктивно этого не трудно добиться, если эти пневмогидравлические аэраторы разместить в кольцеобразных блоках, каждый из которых имеет кольцевые баллон для сжатого воздуха и коллектор для напорной воды, расположенные непосредственно один над другим вокруг флотационной камеры и кольцевых распределителей мелкозернистой фракции пульпы.

Равномерность подачи питания во флотационную камеру, его дозированность по отдельным участкам камеры и дифференцированность по крупности и плотности входящих в него частиц можно обеспечить, если в пневматической флотационной машине делители пульпы разместить по вертикали многоярусно с числом рядов, соответствующим числу рядов щелевидных окон, и выполнить их таким образом, чтобы поток питания в каждом из делителей пульпы соответствовал необходимому и достаточному количеству вводимой в данную точку камеры пульпы. Последнего не трудно добиться, если делители пульпы выполнить в соответствии с конструктивным решением, данным в описании конструкции машины.

Для усиления процессов минерализации частиц полезного компонента на поверхности воздушных пузырьков и процессов вторичной минерализации этих частиц в пенном слое существенным является введение в зоны минерализации и вторичной минерализации частиц полезного компонента аэрогидросмеси в избыточном количестве. В данной пневматической флотационной машине это легко обеспечить, если боковые поверхности полого конуса аэрирующего приспособления выполнить в виде набора установленных с зазором между собой по высоте и частично входящих друг в друга конических колец, диаметр которых уменьшается в направлении к вершине полого конуса, а полый конус со стороны широкой его части снабдить последовательно размещенными в две ступени по его оси пневмогидравлическими аэраторами. Если при этом осевые отверстия пневмогидравлических аэраторов направить в вершину полого конуса с внутренней его стороны и в вершине его разместить параболический отражатель, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравлическим аэраторам направлении в основание полого конуса, то интенсивный поток образуемой аэрогидромеси будет веерообразно направлен параболическим отражателем вверх вдоль боковой поверхности полого конуса и будет принудительно продавливаться через зазоры между коническими кольцами, экранируя одновременно их наружную поверхность от возможного налипания маслообразных реагентов, концентрирующихся при флотации в пенном продукте. Принудительность продавливания аэрогидросмеси из внутренней полости конуса и направленность ее движения вдоль наружной поверхности конических колец обеспечивается (наряду с избыточным давлением аэрогидросмеси во внутренней полости конуса) определенным расположением этих колец, а именно, за счет того, что кольца размещены с зазором между собой по высоте и частично входят друг в друга. Использование же при этом сдвоенных последовательно установленных пневмогидравлических аэраторов, конструктивно и технологически дополняющих друг друга, обеспечивает генерирование большого количества аэрогидросмеси в ограниченном объеме внутренней полости конуса аэрирующего приспособления, необходимое для интенсификации процесса как первичной минерализации, так и вторичной минерализации полезного компонента в пенном слое, и одновременное исключение возможности налипания маслообразных реагентов и образующихся флотокомплексов на наружной поверхности полого конуса, что повышает качество процесса флотации.

На фиг. 1 показана пневматическая флотационная машина, фронтальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - узел II на фиг. 1.

Пневматическая флотационная машина состоит из флотационной камеры 1 с конусообразным днищем 2, снабженным патрубками 3 для выгрузки камерного продукта. По периферии верхней части камеры 1 закреплен пеносборный желоб 4 с патрубками 5 для вывода пенного продукта. В нижней части камеры 1, по ее оси установлен трубоообразный смеситель 6 с трубками 7 для подвода пульпы и патрубком 8 для вывода из смесителя случайных инородных предметов. Над флотационной камрой 1 по ее оси установлено приспособление 9 для загрузки пульпы, включающее цилиндрическую приемную камеру 10 с соосно расположенным питающим патрубком 11 и со сливными патрубками 12, соединенными с распределительными трубками 13, и расположенную на уровне верхнегно края флотационной камеры 1 щелевидную просеивающую поверхность 14 с сечением щелей 15, увеличивающимся от оси флотационной камеры 1. Под центральной приемной камерой 10 выше уровня торцевой кромки флотационной камеры 1 по ее оси установлено устройство 16 для подачи крупнозернистой части питания на пенный слой, выполненное в виде пустотелого кольца 17 с тангенциально расположенными по его диатметру входными патрубками 18, сообщенными с внутренней его полостью, и щелевым выходом 19 из внутренней полости в нижней его части непосредственно на щелевидную просеивающую поверхность 14. Вокруг боковых стенок флотационной камеры 1 размещены гравитационное приспособление 20 с делителями 21 пульпы и кольцевыми распределителями 22 мелкозернистой фракции пульпы, внутренняя полость которого сообщена с флотационной камерой 1 посредством щелевидных окон 23. Флотационная камера 1 и трубообразный смеситель 6 снабжены пневмогидравлическими аэраторами 24. Внутри флотационной камеры 1 по ее оси установлено аэрирующее приспособление 25, выполненное в виде полого конуса 26, состоящего из набора конических колец 27, установленных с зазором 28 между собой и частично входящих друг в друга. Диаметр колец 27 уменьшается в направлении днища 2 камеры 1. Со стороны широкой своей части полый конус 26 имеет пневмогидравлические аэраторы 29 и 30. Флотационная камера 1 выполнена в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней своей части. Щелевидные окна 23 равномерно размещены на боковых стенках флотационной камеры 1 в два ряда в шахматном порядке в нижней ее части. Для машин большой единичной производительности число рядов щелевидных окон 23 может быть увеличино, что обеспечит более равномерное введение питания во флотационную камеру 1. Патрубки 3 для выгрузки камерного продукта из флотационной камеры 1 установлены в нижней части ее днища 2. Для обеспечения симметричности потоков пульпы во флотационной камере 1 патрубки 3 установлены по обе стороны от ее оси. При необходимости число патрубком 3 может быть увеличино. Ниже каждого из щелевидных окон 23 на боковых стенках флотационной камеры 1 размещены пневмогидравлические аэраторы 24.

Трубообразный смеситель 6 у нижнего своего конца имеет кольцевое уширение 31 с размещенным по его периметру кольцеобразным блоком 32 пневмогидравлических аэраторов 24. Пневмогидравлические аэраторы 24 встроены в периферийную часть кольцевого уширения 31.

Делители 21 пульпы гравитационного приспособления 20 размещены по вертикали многорядно с числом рядов, соответствующим числу рядов щелевидных окон 23, в данном случае в два ряда. При необходимости число рядов может быть увеличено. Каждый делитель 21 пульпы верхнего ряда имеет входной патрубок 33 и три выходных патрубка 34 и 35, в том числе один патрубок 34 большего диаметра и два других патрубка 35 меньшего диаметра. Выходной патрубок 34 верхнего ряда делителей 21 пульпы является одновременно входным патрубком 36 для делителей 21 пульпы нижнего ряда, которые также имеют три выходных патрубка 37 и 38, в том числе один патрубок 37 большего диаметра и два других патрубка 38 меньшего диаметра. Выходные патрубки 35 и 38 соединены в разнесенных точках с патрубками 39 кольцевых распределителей 22 мелкозернистой фракции пульпы, соответственно, с верхним и нижним их рядами. Выходные патрубки 37 соединены с патрубками 7 для подвода пульпы в трубообразный смеситель 6. Внутри каждого из входных патрубков 33 и 36 размещены отбойные пластины 40, закрепленные с наклоном вниз на внутренней боковой поверхности патрубков 33 и 36, обращенной к оси флотационной камеры 1. Под отбойными пластинами 40 с зазором 41 в нижней их кромке размещены вертикальные перегородки 42. Выходные патрубки 35 и 38 делителей 21 пульпы, присоединенные к патрубкам 39 кольцевых распределителей 22 мелкозернистой фракции пульпы, расположены по одну сторону от вертикальных перегородок 42, а именно, со стороны оси флотационной камеры 1, выходные патрубки 34 и 37 - по другую сторону от вертикальной перегородки 42. Отбойные пластины 40 призваны экранировать входные отверстия патрубков 35 и 38 от попадания в них грубозернистого материала питания машин, отклоняя его за вертикальную перегородку 42 к входным отверстиям патрубков 34 и 37. Различия в сечениях патрубков 33-38 делителей 21 пульпы гравитационного приспособления 20 призваны обеспечить необходимое разделение питания по точкам их ввода во флотационную камеру.

Пневмогидравлические аэраторы 24 расположены на боковых стенках флотационной камеры 1 в кольцеобразных блоках 43. Каждый кольцеобразный блок 43 (фиг. 4), также как и кольцевой блок 32 трубообразного смесителя 6, имеет кольцевой баллон 44 для сжатого воздуха и коллектор 45 для напорной воды, расположенные в блоках 43 и 32 непосредственной один над другим вокруг флотационной камеры 1 и трубообразного смесителя 6 соответственно. Пневмогидравлические аэраторы 24 размещены равномерно по периметрам кольцевых коллекторов 45 для напорной воды. Каждый единичный пневмогидравлический аэратор 24 имеет свой корпус 46, плотно (на сварке) вмонтированный в стенку кольцеобразных блоков 43 и 32. В корпусе 46 имеется входная 47 и выходная 48 втулки, выполненные из износостойкого материала, например из силицированного графита или металлокерамики, имеющие осевые отверстия 49. Выходная втулка 48 имеет в осевом отверстии 49 уширение 50 с тангенциальными проходами 51. Втулки 47 и 48 закреплены в корпусе 46 резьбовыми крышками 52 через эластичную прокладку 53. В корпусе 46 выполнена кольцевая проточка 54, сообщенная с одной стороны через отверстия 55 в корпусе 46 и отверстия 56 в баллоне 44 для сжатого воздуха с внутренней полостью баллона 44, с другой, через тангенциальные проходы 51 и уширение 50 с осевым отверстием 49. Оси пневмогидравлических аэраторов 24 сфокусированы в точки, расположенные на оси флотационной камеры 1, при этом щелевидные окна 23 в стенках камеры 1 выполнены непосредственно над пневмогидравлическими аэраторами 24, расположенными на этих стенках. Через осевые отверстия 49 внутренние полости кольцевых коллекторов 45 для напорной воды сообщаются с внутренними полостями, соответственно, флотационной камеры 1 и трубообразного смесителя.

Аналогичным образом пневмогидравлические аэраторы 24 установлены вокруг кольцевых распределителей 22 мелкозернистой фракции пульпы, по периферийной его части. Пневмогидравлические аэраторы 24 в этом случае также равномерно размещены по периметру кольцевых распределителей 22 в едином с ним блоке. Для лучшей аэрации пульпы и рассредоточения в ней минеральных зерен оси пневмогидравлических аэраторов 24, расположенных по обе стороны от каждого из щелевидных окон 23, попарно сфокусированы в точки, расположенные внутри флотационной камеры 1 на радиальных прямых, соединяющих центральную часть каждого из щелевидных окон 23 с осью флотационной камеры 1, и наклонены вниз на угол, равный углу наклона поверхности днища кольцевых распределителей 22 мелкозернистой фракции пульпы.

Кольцевые баллоны 44 для сжатого воздуха снабжены воздухоподводящими патрубками 57. Кольцевые коллекторы 45 для напорной воды снабжены водоподводящими патрубками 58 и патрубками 59 с заглушкой 60 для слива воды и вывода засорений, а также люками 61 с герметичными крышками 62, расположенными на периферийной их стенке напротив каждого единичного пневмогидравлического характера 24, предназначенными для замены изнашивающихся частей пневмогидравлических аэраторов 24.

Боковые поверхности аэрирующего приспособления 25 выполнены в виде набора установленных с зазором 28 между собой по высоте и частично входящих друг в друга конических колец 27, закрепленных на диске 63 щелевидной просеивающей поверхности 14 посредством радиально установленных ребер 64. Оси пневмогидравлических аэраторов 29 и 30, установленных на диске 63, совпадают с осью полого конуса 26, а их выходные отверстия направлены в вершину этого конуса, где концентрично размещен параболический отражатель 65. Параболический отражатель 65 выполнен из изностойкого материала, например из силицилированного графита, металлокерамики или полиуретана, и помещен в съемный обтекатель 66, закрепленный за конусообразный фланец 67, приваренный к ребрам 64.

Пневмогидравлический аэратор 29 первой ступени имеет трубчатый корпус 68 (фиг. 1 и 3) с водоподводящим 69 и воздухоподводящим 70 штуцерами, к которым посредством резьбовых соединений присоединены водоподводящий 71 и воздухоподводящий 72 гибкие рукава. Внутри корпуса 68 имеется входная 47 и выходная 48 втулки, размещенные в нем и сообщенные с водоподводящим и воздухоподводящим штуцерами 69 и 70 аналогично пневмогидравлическим аэраторам 24. Пневмогидравлический аэратор 29 имеет резьбовое соединение 73 для сочленения его через диск 63 с пневмогидравлическим аэратором 30.

Пневмогидравлический аэратор 30 второй ступени представляет собой форсунку 74, выполненную из конусообразного набора пустотелых коаксиально расположенных колец 75 с щелевыми выходами 76, установленных с зазором 77 между собой и соединенных друг с другом радиальными ребрами 78. Форсунка 74 помещена в цилиндрический кожух 79, имеющий по всему нижнему торцу фланец 80. Сверху кожух 79 закрыт крышкой 81, к нижней поверхности которой приварены радиальные ребра 78. Крышка 81 имеет осевое резьбовое отверстие 82, к которому через эластичную прокладку 83 посредством резьбового соединения 73 прикручивается пневмногидравлический аэратор 29 первой ступени. Сквозь крышку 81 внутрь цилиндрического кожуха 79 подведены водоподводящий патрубок 84 и воздухоподводящий патрубок 85, предназначенные для питания пневмогидравлического аэратора 30 второй ступени напорной водой и сжатым воздухом. Воздухоподводящий патрубок 85 посредством трубок 86 сообщен с внутренней полостью пустотелых колец 75. Крышка 81 посредством болтов плотно прижата к диску 63. Цилиндрический кожух 79 приварен к диску 63 и к радиальным ребрам 64. Вокруг кожуха 79 диск 63 и крышка 81 имеют отверстия 87 для вывода воздуха, скапливающегося в верхней части внутренней полости конуса 26. Нижнее пустотелое кольцо 75 форсунки 74 опирается на фланец 80.

Аэрирующее приспособление 25 посредством радиальных ребер 88 опирается на стенки раструба флотационной камеры 1. Флотационная камера 1 крепится к раме (на фиг. 1 не показана) посредством опор 89 с ребрами 90, расположенными с внешней стороны камеры 1.

Пневматическая флотационная машина работает следующим образом.

Флотационную камеру 1 заполняют водой с пенообразователем. Одновременно в пневмогидравлические аэраторы 24, 29 и 30 под давлением через воздухоподводящие и водоподводящие патрубки 57 и 58, 85 и 84 и гибкие рукава 72 и 71 подают воздух и воду. Во флотационной камере 1 образуется аэрогидросмесь с тонкодиспергированным воздухом, а на ее поверхности образуется пенный слой, который при достижении аэрогидросмесью уровня верхней кромки камеры 1 переливается в пеносборный желоб 4.

Тонкую диспергацию воздуха в жидкости осуществляют следующим образом. При продавливании напорной воды из кольцевых коллекторов 45 через осевые отверстия 49 входной 47 и выходной 48 втулок пневмогидравлических аэраторов 24 в уширении 50 осевого отверстия 49 втулки 48 за счет высокоскоростной струи создается эжектирующий эффект, отсасывающий воздух из объема уширения 50. Одновременно в уширение 50 через тангенциальные проходы 51, кольцевую проточку 54 и отверстия 55 в корпусе 46 и отверстия 56 в баллоне 44 поступает сжатый воздух из баллона 44, который компенсирует его убыль при струйном эжектировании. В результате на выходе из пневмогидравлических аэраторов 24 формируется высокоскоростная струя воды с тонкодиспергированным в ней воздухом. Тонкой диспергации его способствует тангенциальный ввод сжатого воздуха в уширение 50, создающий в нем высокоскоростной воздушный вихрь. При выходе из пневмогидравлического аэратора 24 высокоскоростная струя аэрированной жидкости создает во флотационной камере 1 интенсивный поток аэрированной жидкости, движущийся в направлении от периферии к оси камеры 1 за счет того, что оси пневмогидравлических аэраторов сфокусированы в точки, расположенные на оси камеры 1. Интенсивность этого потока усиливается тем, что пневмогидравлические аэраторы 24 размещены равномерно по стенкам флотационной камеры 1 в шахматном порядке. Его также усиливает поток аэрированной жидкости, поступающей через щелевидные окна 23 от пневмогидравлических аэраторов 24, размещенных по периферии кольцевых распределителей 22. Работой пневмогидравлических аэраторов 24, размещенных на трубообразном смесителе 6, создается восходящий поток аэрированной жидкости вдоль оси флотационной камеры 1. Его усиливает поток аэрированной жидкости, поступающий через зазоры 28 между коническими кольцами 27 из внутренней полости конуса 26 аэрирующего приспособления 25, создаваемый работой пневмогидравлических аэраторов 29 и 30. При этом пневмогидравлический аэратор 29 первой ступени аэрации работает аналогично пневмогидравлическим аэраторам 24. Выходящая из его осевого отверстия 49 струя аэрированной жидкости с высокой скоростью входит в осевое отверстие пневмогидравлического аэратора 30 второй ступени и создает сильную эжекцию во внутренней полости форсунки 74. Проходя первое по ходу своего движения пустотелое кольцо 75 форсунки 74, эта высокоскоростная струя аэрогидросмеси эжектирует жидкость из внутренней полости кожуха 79 через зазор 77 и воздух из внутренней полости пустотелого кольца 75 через щелевой выход 76. К поверхности этой струи аэрогидросмеси за счет эжекции поочередно послойно прибавляются новые порции жидкости и воздуха из последующих зазоров 77 и щелевых выходов 76. В результате этого многократного контакта жидкой и газообразной фаз образуется факел тонкодиспергированных между собой воды и воздуха, выходящий из отверстия крайнего наибольшего кольца 75 и обеспечивающий генерирование большого количества аэрогидросмеси во внутренней полости конуса 26 аэрирующего приспособления 25. Высокоскоростная струя воды с тонкодиспергированным в ней воздухом, выходящая из осевого отверстия 49 пневмогидравлического аэратора 29, и факел тонкодиспергированных между собой воды и воздуха ударяются в параболический отражатель 65 в износостойкую его часть и отражается от него. Двигаясь в результате этого по внутренней поверхности полого конуса 26 и выходя через зазоры 28 между коническими кольцами 27, аэрогидросмесь поднимается, скользя по внешней поверхности конических колец 27 и омывая их. Этот поток аэрогидросмеси объединяется с потоком аэрогидросмеси, выходящей из трубообразного смесителя 6. К общему потоку аэрогидросмеси присоединяется аэрированный поток жидкости, идущий от пневмогидравлических аэраторов 24, установленных на стенках флотационной камеры 1 и кольцевых распределителей 22, формируя внутреннюю аэрогидродинамику потоков жидкости во флотационной камере 1.

После формирования во флотационной камере 1 аэрогидрродинамических потоков жидкости и создания пенного слоя на поверхности аэрированной жидкости в питающие патрубки 11 и 18 подают флотационную пульпу, предварительно обработанную реагентами, причем в патрубок 11 приспособлениям 9 для загрузки пульпы подают мелкозернистую часть питания, а в патрубок 18 устройства 16 подают крупнозернистую его часть.

Из питающего патрубка 11 пульпа поступает в цилиндрическую приемную камеру 10, из которой через сливные патрубки 12 и распределительные трубы 13 она входит в делители 21 пульпы гравитационного приспособления 20. При поступлении во входные патрубки 33 делителей 21 вертикальный поток пульпы отклоняется отбойной пластиной 40. Грубозернистая часть пульпы опускается с ее потоком по одну сторону от вертикальной перегородки 42, а мелкозернистая и шламистая части пульпы, проходя через зазор 41 и опускаясь по другую сторону от вертикальной перегородки 42, выходит из делителей 21 через выходные патрубки 35 и поступает через патрубки 39 в кольцевой распределитель 22 мелкозернистой фракции пульпы, расположенный вокруг флотационной камеры 1 у верхнего ряда щелевидных окон 23. Грубозернистая часть пульпы проходит аналогичное деление в нижерасположенном делителе 21. При этом мелкозернистая и шламистая часть пульпы через выходные патрубки 38 поступает аналогичным образом в кольцевой распределитель 22, расположенный у нижнего ряда щелевидных окон 23, а грубозернистая часть питания по выходным патрубкам 37 поступает через патрубки 7 в трубообразный смеситель 6, где смешивается с потоком сильно аэрированной жидкости, выходящей из пневмогидравлических аэраторов 24 кольцевого блока 32, и затем поступает во флотационную камеру 1. Мелкозернистая часть пульпы смешивается в кольцевом распределителе 22 с потоком сильно аэрированной жидкости, выходящей из пневмогидравлических аэраторов 24, расположенных по периметру кольцевых распределителей 22, и в аэрируемом виде поступает во флотационную камеру 1 через щелевидные окна 23. Делители 21 пульпы разделяют питание по точкам ввода ее во флотационную камеру 1 в зависимости от крупности содержащихся в питании частиц обогащаемого материала. Количество вводимой в каждую точку флотационной камеры 1 пульпы регулируют проходным сечением патрубков 35-38.

Из входных патрубков 18 крупнозернистая часть питания в виде пульпы тангенциально вводится в пустотелое кольцо 17 устройства 16 для подачи крупнозернистой части питания. Под действием пары сил двух потоков пульпы, так как патрубки 18 расположены по диаметру кольца 17, пульпа приобретает вращательное движение внутри пустотелого кольца 17. После раскручивания под действием центробежных сил она по касательной выгружается из кольца 17 через щелевой выход 19, расположенный в нижней его части, непосредственно на щелевидную просеивающую поверхность 14 с сечением щелей 15, увеличивающимся от оси флотационной камеры 1, где происходят рассредоточение частиц по площади и между собой и поступление на поверхность пены, проходящей между щелей 15 в направлении к пеносборному желобу 4. Таким образом крупные частицы питания в рассредоточенном виде поступают на поверхность пены сверху. Гидрофобные и гидрофобизированные частицы полезного компонента удерживаются при этом пенным слоем и выносятся вместе с ним и с сфлотированными из объема пульпы частицами в пеносборный желоб 4, откуда выгружаются через патрубки 5 для вывода пенного продукта. Гидрофильные частицы пустой породы проходят сквозь пену в объем камеры 1, опускаются на наклонные стенки флотационной камеры 1, скользят по ним вниз и попадают в струю сильно аэрированной пульпы, выходящей вместе с мелкозернистыми и шламистыми фракциями, направляются в центральную часть камеры 1 в восходящий поток аэрированной пульпы, выходящей из трубообразного смесителя 6. Частицы полезного компонента флотируются в потоке аэрированной пульпы и поступают в движущийся к пеносборному желобу 4 пенный слой. Частицы пустой породы оседают на конусообразное днище флотационной камеры 1 и через патрубки 3 выгружаются из машины. Внутрикамерная циркуляция пульпы обеспечивает возможность повторного извлечения частиц полезного компонента, случайно выпавших из пенного слоя, не достигнув пеносборного желоба 4. Симметричность внутрикамерных потоков пульпы, улучшающих аэрогидродинамический режим работы и условий аэрации пульпы, обеспечивается равномерным распределением по стенкам флотационной камеры 1 пневмогидравлических аэраторов 24 и щелевидных окон 23 в шахматном порядке, пневмогидравлических аэраторов 24 по стенкам трубообразного смесителя 6, конструкцией аэрирующего приспособления 25 и симметричным расположением патрубков 3 для выгрузки камерного продукта. Большую роль при этом играет конфигурация самой флотационной камеры 1, выполненной в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней своей части.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит за счет улучшения аэрогидродинамического режима работы и условий аэрации пульпы повысить качество процесса флотации.

Использование: в области обогащения полезных ископаемых способом флотации, в частности при крупнозернистой флотации рудного и нерудного сырья, а также при флотационной очистке промышленных и сточных вод. Сущность изобретения: в пневматической флотационной машине флотационную камеру (ФК) выполняют в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней части, что способствует снижению коалесценции воздушных пузырьков в объеме флотационной пульпы. Пневмогидравлические аэраторы (ПГА) равномерно размещают по периметру распределителей попарно по обе стороны от каждого щелеобразного окна, сообщающего полости кольцевых распределителей и ФК, а их фиксируют в точках, расположенных внутри ФК на радиальных прямых, соединяющих центральную часть каждого щелевидного окна с осью ФК. Для равномерной подачи питания в ФК, его дозированности и дифференцированности по крупности и плотности частиц делители пульпы размещают по вертикали многоярусно с числом рядов, соответствующим числу рядов щелевидных окон. Для усиления процессов минерализации частиц полезного компонента в зоны минерализации и вторичной минерализации вводят частицы полезного компонента аэрогидросмеси в избыточном количестве. Это обеспечивается тем, что боковые поверхности полого конуса аэрирующего приспособления выполняют в виде набора установленных с зазором между собой по высоте и частично входящих друг в друга конических колец, диаметр которых уменьшается в направлении к вершине полого конуса, который со стороны широкой его части снабжают последовательно размещенными в две ступени по его оси ПГА. Использование сдвоенных последовательно установленных ПГА обеспечивает генерирование большого количества аэрогидросмеси в ограниченном объеме внутренней полости конуса аэрирующего приспособления, необходимое для интенсификации процесса как первичной, так и вторичной минерализации полезного компонента в пенном слое, и одновременное исключение возможности налипания маслообразных реагентов и образующихся флотокомплексов на наружной поверхности полого конуса. Это повышает качество процесса флотации. 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА, содержащая флотационную камеру с конусообразным днищем, установленное над флотационной камерой по ее оси приспособление для загрузки пульпы, включающее цилиндрическую приемную камеру с соосно расположенным питающим патрубком и со сливными патрубками, соединенными с распределительными трубами, и расположенную на уровне верхнего края флотационной камеры щелевидную просеивающую поверхность с сечением щелей, увеличивающимся от оси флотационной камеры, трубообразный смеситель, установленный в нижней части флотационной камеры по ее оси с патрубками для подвода пульпы, пневмогидравлические аэраторы, установленные по периметру флотационной камеры и трубообразного смесителя, оси которых сфокусированы в точки, расположенные на оси флотационной камеры, разгрузочное приспособление для камерного продукта, расположенное в конусообразном днище, пеносборный желоб, расположенный у верхнего края флотационной камеры, при этом гравитационное приспособление выполнено из расположенных равномерно вокруг флотационной камеры делителей пульпы, каждый из которых имеет верхний входной и нижние выходные патрубки, причем диаметр входного патрубка больше диаметра выходных патрубков, входные патрубки соединены с распределительными трубами, выходные патрубки соединены с патрубками для подвода пульпы в трубообразный смеситель и в кольцевые распределители мелкозернистой фракции пульпы, внутренняя полость распределителей мелкозернистой фракции пульпы сообщена с флотационной камерой посредством щелевидных окон, выполненных в стенках флотационной камеры непосредственно над пневмогидравлическими аэраторами, расположенными на ее боковых стенках, аэрирующее приспособление, выполненное в виде полого конуса с отверстиями на его боковой поверхности и установленное по оси флотационной камеры вершиной вниз, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества процесса флотации за счет улучшения аэрогидродинамического режима работы и условий аэрации пульпы, флотационная камера выполнена в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней своей части, имеющей в нижней своей части по меньшей мере два ряда щелевидных окон, равномерно размещенных по периметру флотационной камеры в шахматном порядке, и имеющей по меньшей мере два симметрично расположенных относительно своей оси в нижней части конусообразного днища патрубка для выгрузки камерного продукта, трубообразный смеситель у нижнего своего конца выполнен с кольцевым уширением с размещенным по его периметру кольцеобразным блоком пневмогидравлических аэраторов, при этом пневмогидравлические аэраторы встроены в периферийную часть кольцевого уширения, делители пульпы размещены по вертикали многорядно с числом рядов, соответствующим числу рядов щелевидных окон, и выполнены в виде соединенных между собой входных и выходных патрубков, причем каждый делитель пульпы имеет один входной патрубок и по меньшей мере три выходных патрубка, внутри каждого входного патрубка размещены отбойная пластина, закрепленная с наклоном вниз на внутренней боковой его поверхности, обращенной к оси флотационной камеры, и расположенная ниже пластины с зазором к нижней ее кромке вертикальная перегородка, при этом выходные патрубки присоединены к входному патрубку таким образом, что по меньшей мере два из них меньшего диаметра размещены по одну сторону от вертикальной перегородки у ее нижней кромки, а третий большего диаметра - по другую сторону от вертикальной перегородки, при этом выходные патрубки меньшего диаметра каждого ряда делителей пульпы соединены с патрубками соответствующего ряда кольцевых распределителей мелкозернистой фракции пульпы, выходные патрубки большего диаметра вышерасположенного ряда делителей пульпы являются входными патрубками для делителей ниже расположенного ряда делителей пульпы, а выходные патрубки последнего по высоте расположения ряда делителей пульпы соединены с патрубками трубообразного смесителя, приспособление для загрузки пульпы снабжено размещенным под цилиндрической приемной камерой, выше уровня торцевой кромки флотационной камеры, устройством для подачи крупнозернистой части питания на пенный слой, выполненный в виде пустотелого кольца с тангенциально расположенными по диаметру кольца входными патрубками, сообщенными с внутренней его полостью, и щелевым выходом из внутренней полости в нижней его части непосредственно на щелевидную просеивающую поверхность. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что пневмогидравлические аэраторы, расположенные на боковых стенках флотационной камеры, размещены в кольцеобразных блоках, каждый из которых имеет кольцевой баллон для сжатого воздуха и коллектор для напорной воды, расположенные непосредственно друг над другом вокруг флотационной камеры, при этом пневмогидравлические аэраторы размещены внутри кольцевого коллектора для напорной воды, а их осевые отверстия сообщены с одной стороны с внутренними полостями баллонов для сжатого воздуха и кольцевого коллектора для напорной воды, с другой - с внутренней полостью флотационной камеры. 3. Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что вокруг кольцевых распределителей мелкозернистой фракции пульпы, по периферийной их части, установлены равномерно размещенные по их периметру пневмогидравлические аэраторы, выполненные в едином с ним блоке, конструктивно аналогичном блокам, размещенным вокруг флотационной камеры, при этом оси пневмогидравлических аэраторов, расположенных по обе стороны от каждого из щелевидных окон, попарно сфокусированы в точки, расположенные внутри флотационной камеры на радиальных прямых, соединяющих центральную часть каждого из щелевидных окон с осью флотационной камеры, и наклонены вниз на угол, равный углу наклона днища кольцевых распределителей мелкозернистой фракции пульпы. 4. Машина по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что боковые поверхности аэрирующего приспособления выполнены в виде набора установленных с зазором между собой и частично входящих друг в друга конических колец, диаметр которых уменьшается в направлении днища флотационной камеры, при этом полый конус аэрирующего приспособления со стороны широкой своей части снабжен последовательно размещенными в две ступени по его оси пневмогидравлическими аэраторами с выходными отверстиями, направленными в вершину полого конуса с внутренней его стороны, где концентрично размещен параболический отражатель, открытой своей часть обращенный во встречном к пневмогидравлическим аэраторам направлении в основание полого конуса, при этом пневмогидравлические аэраторы соединены между собой таким образом, что выходное сопло пневмогидравлического аэратора первой ступени непосредственно пристыковано к входному отверстию пневмогидравлического аэратора второй ступени. 5. Машина по пп. 1 - 4, отличающаяся тем, что пневмогидравлический аэратор первой ступени, установленный на полом конусе аэрирующего приспособления, выполнен в трубчатом корпусе с входной и выходной втулками, изготовленными из износостойкого материала, например из силицированного графита или металлокерамики, имеющими осевые отверстия для напорной воды, причем входная втулка имеет в осевом отверстии уширение с тангенциальными проходами для сжатого воздуха, а пневмогидравлический аэратор второй ступени представляет собой помещенную в цилиндрический кожух форсунку с водоподводящим и воздухоподводящим патрубками, выполненную в виде конусообразного набора пустотелых коаксиально расположенных колец со щелевыми выходами внутрь форсунки, при этом кольца установлены с зазором между собой, соединены друг с другом радиальными ребрами и сообщены посредством трубок с воздухоподводящим патрубком.