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

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении угля, горнохимического сырья, а также руд цветных металлов.

Известно, что пневматические флотационные машины колонного типа показали свои преимущества в особенности при обогащении тонкодисперсного минерального сырья.

Для повышения эффективности обогащения как тонких, так и крупных минеральных частиц в последние годы предложен ряд колонных машин, в которых пульпа аэрируется водовоздушной или пульповоздушной смесью, получаемой вне флотационной камеры эжектированием воздуха потоком воды с пенообразователем под давлением 170-330 кПа.

Недостатком данных устройств является высокий расход сжатого воздуха на аэрацию пульпы, а также необходимость многих дополнительных конструктивных элементов для повышения равномерности распределения аэрации по сечению колонны, как-то: патрубки различной длины, перфорированные плиты, набор концентрических, радиальных и кольцевых барьеров.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам является пневматическая флотационная машина, включающая цилиндрическую камеру для разделения пенного и камерного продуктов, имеющую кольцевой порог и внешний кольцевой желоб для сбора пенного продукта. Днище камеры выполнено наклонным и в самой нижней его части имеется разгрузочное приспособление для камерного продукта. Через наклонное днище в камеру входит центральная успокоительная труба, в нижней части которой по центру расположен аэратор, через который подается пульповоздушная смесь. Для регулирования высоты пенного слоя расстояние между верхней кромкой успокоительной трубы и уровнем кольцевого порога может меняться с помощью телескопического устройства на центральной трубе.

Недостатком известного устройства является большой расход энергии на эжектирование воздуха при генерации пульповоздушной смеси и относительно невысокая активность флотации крупных и труднофлотируемых частиц в камере машины в связи с отсутствием дополнительной аэрации.

Целью изобретения является повышение удельной производительности машины за счет улучшения флотации минеральных частиц широкого диапазона крупности.

Указанная цель достигается тем, что в пневматической флотационной машине колонного типа установлена наклонная перегородка, отделяющая флотационное отделение от загрузочного приспособления. Колонна выполнена по высоте из двух камер, при этом площадь сечения верхней камеры больше площади сечения нижней камеры.

По оси аппарата расположена телескопическая труба для ввода питания с раструбом в загрузочном приспособлении, предназначенная для эрлифтной загрузки пульпы. Напротив раструба размещено приспособление для ввода транспортного воздуха. В верхней камере под верхней кромкой телескопической трубы, у внутренней стенки корпуса кольцеобразно размещены аэраторы пневматического типа. Аэраторы установлены над конусообразным распределителем ввода пульпы.

Нижняя камера снабжена аэраторами по сечению выше разгрузочного приспособления.

В верхней камере установлено устройство для орошения пены.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается от известного тем, что пневматическая флотационная машина снабжена наклонной перегородкой, конусообразным распределителем и аэраторами, колонна выполнена из двух камер, при этом площадь сечения верхней камеры больше площади сечения нижней камеры, аэраторы размещены над наклонной перегородкой, конусообразным распределителем и под верхней кромкой телескопической трубы. Кроме того, в прототипе отсутствуют такие признаки, как наличие устройств для орошения пены, а загрузочное приспособление для пульпы и разгрузочное для камерного продукта размещены в нижней камере соответственно ниже и выше наклонной перегородки.

Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства критерию "новизна".

Известно использование эрлифтов во флотационных машинах, например, где эрлифт служит в качестве единственного аэрирующего устройства. Водовоздушная смесь перед изливом из эрлифта представляет собой грубодисперсную систему.

Дальнейшее диспергирование воздушных пробок происходит при их ударе об отбойные перегородки и каскадном изливе в боковые отсеки флотокамеры.

Машины не нашли широкого промышленного применения, в основном, из-за трудности управления в них гидродинамикой флотационного процесса. Как правило, в таких машинах неизбежен пробковый режим движения двухфазной смеси, неравномерная аэрация пульпы.

В машинах, созданных в последние годы, эрлифт чаще всего используют для транспортировки пульпы, чтобы создавать чередование противоточного и прямоточного движения пульпы и воздуха.

В предлагаемой машине эрлифт применяется в качестве подъемника пульпы, но вместе с тем в нем осуществляется также предварительное частичное (на 15-20% ) насыщение пульпы воздухом, т.е. активация, кондиционирование непосредственно перед флотационным процессом.

Хотя некоторые из других отличительных признаков предлагаемого решения также были ранее использованы в других известных решениях, однако новая совокупность существенных признаков в предлагаемом решении дает новый эффект, что подтверждается разъяснениями, следующими за описанием работы устройства.

На чертеже представлена флотационная машина, общий вид в разрезе. Вертикальная колонна 1 состоит из двух цилиндрических камер: нижней 2 меньшего диаметра и верхней 3 с большей площадью поперечного сечения. По оси аппарата помещена телескопическая труба 4 эрлифтной загрузки, заканчивающаяся внизу раструбом 5, против которого в нижней точке корпуса колонны установлено приспособление для ввода воздуха. В верхней камере 3 над трубой эрлифтной загрузки 4 установлен подвижно, вместе с трубой, конусообразный распределитель 6 пульповоздушной смеси. Ниже кромки эрлифтной трубы 4 у внутренней стенки верхней камеры 3 кольцеобразно установлены аэраторы 7 пневматического типа; часть аналогичных аэраторов 7 укреплена также над конусообразным распределителем 6. Верхняя камера 3 снабжена устройством для орошения пены 8 и кольцевым желобом 9 для сбора последней.

Устройство работает следующим образом. Обработанная реагентами пульпа подается через загрузочный патрубок 11 под раструб 5 эрлифтной трубы 4, откуда поступающим снизу воздухом транспортируется в верхнюю камеру 3 колонны 1. В эрлифтной трубе 4 происходит образование пульповоздушной смеси и частичное насыщение пульпы воздухом (активация). Глубина ввода пульповоздушной смеси регулируется эрлифтной трубой 4, устроенной телескопически. Выброшенная из эрлифта 4 пульповоздушная смесь с помощью конусного распределителя 6 распределяется равномерно по сечению камеры 3 в виде восходящих потоков. В таком "взвешенном" состоянии предварительно аэрированная пульпа взаимодействует с воздушными пузырьками, генерируемыми пневматическими аэраторами 7, расположенными кольцеобразно у внутренней стенки камеры 3 и над конусным распределителем 6. Образовавшиеся флотационные комплексы в пенном слое промываются водой с помощью устройства для орошения 8, что улучшает разделение гидрофобных и механически увлеченных гидрофильных частиц. Гидрофобный материал с пеной поступает в кольцевой пенный желоб 9 и удаляется в виде концентрата, а гидрофильные и менее гидрофобные частицы опускаются в нижнюю камеру 2 на дофлотацию. Здесь они дополнительно взаимодействуют с пузырьками воздуха, генерируемыми аэраторами 13. Гидрофобные частицы, попавшие в зону дофлотации, образуют флотационные комплексы и удаляются с пеной в концентрат, а гидрофильные - в камерный продукт, разгружаемый через патрубок 12.

Сопоставление предлагаемой машины с прототипом позволяет сделать вывод, что новое технической решение дает возможность повысить флотационную активность минеральных частиц широкого диапазона крупности. В машине по прототипу аэрация пульпы осуществляется однократно - в аэраторе, расположенном в нижней части колонны, а далее образующаяся в аэраторе пульповоздушная смесь подается в центральную успокоительную трубу и далее в камеру, где происходит отделение сфлотировавших частиц с пенным слоем. Те частицы, что не смогли удержаться на воздушных пузырьках в условиях значительной турбулентности (преимущественно крупные, а также менее гидрофобные частицы), не попадают в пену и удаляются с камерным продуктом, что приводит к снижению удельной производительности машины.

В предлагаемой машине аэрация пульпы осуществляется в три этапа (в трех зонах). Первичная аэрация на 15-20% от общего потребного объема воздуха происходит при эрлифтном подъеме пульпы. Эта аэрация недостаточна для флотации, однако активизирует ее. Активная флотация осуществляется в верхней камере машины при взаимодействии воздушных пузырьков, генерируемых пневматическими аэраторами, с минеральными частицами пульпы. И, наконец, дополнительная аэрация пульпы в нижней камере позволяет дофлотировать выпавшие из верхней камеры крупные и менее гидрофобные частицы.

Другие конструктивные особенности предлагаемой машины способствуют созданию оптимальных условий флотации в верхней и нижней камерах. Значительное расширение верхней камеры по сравнению с эрлифтной трубой позволяет снизить до минимума центробежную скорость пульповоздушного факела и достигнуть "взвешенного" состояния пульпы при ее аэрации снизу. Этому же способствует наличие конусного распределителя. Благодаря тому, что нижняя камера имеет меньший диаметр, чем верхняя, сохраняются оптимальные в отношении плотности пульпы условия флотации.

Все перечисленные по сравнению с прототипом особенности предложенной пневматической флотационной машины обеспечивают повышение эффективности флотации минеральных частиц в широком диапазоне крупности, что повышает удельную производительность машины.

Использование: обогащение полезных ископаемых, флотация руд. Сущность изобретения: пневматическая флотационная машина включает вертикальную цилиндрическую колонну КЛ, загрузочное приспособление для пульпы ЗП, разгрузочное приспособление для камерного продукта РП, расположенную по оси аппарата телескопическую трубу ТТ и приспособление для ввода воздуха ПВВ, наклонную перегородку НП, конусообразный распределитель КР и аэраторы А. КЛ выполнена из двух камер К. Площадь сечения верхней К больше площади сечения нижней К. А размещены над НП, КР и под верхней кромкой ТТ. Верхняя К снабжена приспособлением для орошения пены, а ЗП и РП размещены в нижней К соответственно ниже и выше НП. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА, включающая вертикальную цилиндрическую колонну, загрузочное приспособление для пульпы, разгрузочное приспособление для камерного продукта, расположенную по оси аппарата телескопическую трубу и приспособление для ввода воздуха, отличающаяся тем, что, с целью повышения удельной производительности машины за счет улучшения флотации минеральных частиц широкого диапазона крупности, машина снабжена наклонной перегородкой, конусообразным распределителем и аэраторами, колонна выполнена из двух камер, при этом площадь сечения верхней камеры больше площади сечения нижней камеры, аэраторы размещены над наклонной перегородкой, конусообразным распределителем и под верхней кромкой телескопической трубы. 2.Машина по п.1, отличающаяся тем, что верхняя камера снабжена приспособлением для орошения пены, а загрузочное приспособление для пульпы и разгрузочное для камерного продукта размещены в нижней камере соответственно ниже и выше наклонной перегородки.