ФЛОТАЦИОННАЯ ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ МАШИНА Российский патент 1996 года по МПК B03D1/24 

Изобретение относится к флотационному обогащению полезных ископаемых, в частности к конструкциям флотационных машин с камерами большого объема.

Известны флотационные аэролифтные (пневматические) машины, в которых диспергирование воздуха обусловлено турбулентным характером и осуществляется через множество открытых внизу патрубков диаметром 10-25 мм, устанавливаемых в камере на расстоянии друг от друга 100-150 мм или одеванием на них резиновых колпачков различных конфигураций [1-3]
Недостатками данных машин является повышенный и неэффективный расход воздуха, так как диспергирование его осуществляется в аэролифтной камере и обусловлено турбулентным характером воздушной смеси. При подъеме струи воздуха на ее поверхности при трении о жидкость создается турбулентный пограничный слой, в котором воздух перемешивается с жидкостью. При движении струи вверх наблюдается интенсивное образование в пограничном слое вихревых колец и шнуров, состоящих из большого количества крупных пузырьков (d=12 мм). Установлено, что один крупный пузырек d=12 мм (при 89 пузырьках d=2 мм) заключает в себе 52% всего объема воздуха, что приводит к снижению контакта флотируемых частиц с пузырьками воздуха на 40-45% а это отрицательно сказывается на технологические показатели.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является флотационная пневматическая машина, включающая камеру с размещенным внутри аэратором, загрузочное и разгрузочное приспособления, установленный в центре камеры эрлифт со смесителем в нижней части и пеноприемник [4]
В известном устройстве к щелевому эрлифту примыкают наклонные деки, установленные в камере шарнирно с возможностью регулирования их углового положения относительно вертикальной оси и образующие с эрлифтом карманы для зернистой части пульпы.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность аэрации пульпы, так как она осуществляется перфорированными резиновыми трубками в верхней части камеры, которые при 10-12-дневной непрерывной работе машины стареют (резина твердеет) и эффективность диспергации воздуха резко снижается, что отрицательно сказывается на технологических показателях.

Изобретение направлено на повышение эффективности аэрации пульпы.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении извлечения полезного компонента в концентрат и снижении расхода электроэнергии.

Это достигается тем, что флотационная пневматическая машина, включающая камеру с размещенным внутри аэратором, загрузочное и разгрузочное приспособления, установленный в центре камеры эрлифт со смесителем в нижней части и пеноприемник, согласно изобретению снабжена конусообразным отбойником и диспергатором, эрлифт выполнен из двух вертикальных труб разного диаметра, соединенных переходом, при этом конусообразный отбойник расположен над эрлифтом, диспергатор выполнен в виде ленты, закрученной по спирали вокруг собственной оси симметрии и установлен внутри трубы эрлифта большего диаметра с возможностью вертикального перемещения, с обеих сторон по ширине ленты диспергатора выполнены поперечные прорези, а образующиеся при этом лепестки повернуты вокруг собственной оси навстречу потоку.

Выполнение эрлифта из двух вертикальных труб разного диаметра обеспечивает снижение скорости потока пульповоздушной смеси, что обеспечивает лучшие условия отделения пенного продукта, образования и сохранения флотокомплексов.

Переход конструктивный элемент трубопровода в виде усеченного конуса, в зависимости от материала и способа изготовления выполняется по различным ГОСТам.

В верхней части эрлифта установлен подвижный конусообразный отбойник, с помощью которого регулируется производительность машины по потоку пульпы.

Снабжение машины диспергатором, установленным внутри трубы эрлифта большего диаметра, позволяет крупные пузырьки сжатого воздуха, выходящие из смесителя, дробить на более мелкие, что в 2-3 раза повышает интенсивность диспергации воздуха.

Прорези ленты и поворот лепестков навстречу потоку обеспечивают эффективное перемешивание жидкости (пульпы), снижение скорости движения жидкостных потоков, их направление, величину безразмерного параметра смешения, длительность смешения, что обеспечивает интенсивное дробление крупных пузырьков воздуха на мелкие, увеличивает контакт пузырьков воздуха с флотируемыми частицами минералов.

Благодаря такому конструктивному исполнению наблюдаемое повышение интенсивности диспергации крупных пузырьков воздуха достигается не за счет увеличения угла между направлением движения потока и всей плоскости диспергатора, а только за счет увеличения угла между направлением движения потока и плоскостью лепестков в периферийной зоне потока. Поскольку при этом сопротивление центральной зоны оказывается меньше, чем периферийной, профиль аксимальных скоростей по сечению выравнивается, т.е. ликвидируется возможная зона обратных токов, что и обеспечивает эффективное диспергирование воздуха.

Перемещение диспергатора внутри трубы эрлифта зависит от плотности жидкости, подвергаемой аэрации с помощью диспергируемого воздуха, а именно при аэрации жидкости (пульпы) с удельным весом 0,8-1,2 диспергатор устанавливается в стыке верхней части конусного перехода с цилиндрической (трубой) частью эрлифтной трубы (отметка которой принимается за 0).

При аэрации жидкости (пульпы) с удельным весом 1,2 и выше диспергатор перемещается от нулевой отметки на расстояние 0,5-1,5 м, что перемещение необходимо для набора скорости жидкости (пульпы) в диспергаторе от 0,7 до 1,2 м/с.

На фиг.1 изображена флотационная пневматическая машина; на фиг.2 узел I на фиг.1.

Флотационная пневматическая машина включает камеру 1, эрлифт 2, состоящий из двух вертикальных труб разного диаметра с конусообразным переходником 5, причем диаметр верхней части 3 в 1,5-2 раза больше диаметра нижней части 4. В нижней части трубы расположен смеситель 6, выполненный из концентрично расположенных цилиндров, внутренний из которых перфорирован. Они образуют воздушную камеру 7, в которую воздух попадает через воздуховод 8, причем внутренняя труба имеет отверстия для подачи воздуха в пульпу, выполненные в шахматном порядке, длина перфорированной части составляет 2-4 диаметра внутренней трубы. Флотационная пневматическая машина снабжена диспергатором 9, выполненным в виде ленты 10, закрученной по спирали вокруг собственной оси симметрии. С обеих сторон по ширине спиральной ленты выполнены поперечные прорези 11, образующие лепестки 12.

Последние повернуты вокруг собственной оси навстречу потоку. Диспергатор установлен внутри трубы эрлифта большего диаметра с возможностью вертикального перемещения. Флотационная пневматическая машина включает также кольцевой пеноприемник 13, подвижный конусообразный отбойник 14, вспомогательный аэратор 15, загрузочное приспособление 16, разгрузочное приспособление 17.

Машина работает следующим образом.

Пульпа поступает в камеру 1 через загрузочное приспособление 16. Воздух под давлением поступает через воздуховод 8 и воздушную камеру 7, откуда через отверстия во внутренней трубе воздуховода подается внутрь пульпоподъемной трубы эрлифта 2. Крупные пузырьки сжатого воздуха, выходящие из смесителя, поднимаются вверх, попадают в прорези ленты диспергатора и под действием центробежных сил и наличия лепестков, повернутых вокруг собственной оси навстречу потоку, дробятся на более мелкие пузырьки. Воздушные пузырьки увлекают с собой флотируемые частицы и пульпу, образовывая в эрлифте 2 выходящий поток пульповоздушной смеси с большой межфазной поверхностью.

Диспергирование воздуха обусловлено ламинарно-турбулентным характером воздушной смеси. При подъеме струи воздуха на ее поверхности при трении о жидкость (пульпу) создается пограничный слой, в котором воздух перемешивается с пульпой. По мере подъема пульповоздушной смеси, пограничный слой расширяется и в него вовлекается большее количество пульпы, непрерывно образуя воздушные пузырьки, которые насыщают пульпу. Данная конструкция диспергатора обеспечивает вход сжатого воздуха в пульпоподъемную трубу эрлифта мелкими пузырьками. Таким путем достигается хорошее перемешивание пульпы (флотируемых частиц) с потоком воздушных пузырьков.

Гидрофобные частицы, контактируя с пузырьками воздуха, образуя флотокомплексы (пенный продукт) и, ударяясь о подвижный конусообразный отбойник 14, разгружаются в кольцевой пеноприемник 13.

Гидрофильные, не сфлотировавшиеся частицы (хвосты) под действием силы тяжести опускаются вниз и разгружаются через разгрузочное приспособление 17. В нижней конусной части машины установлен вспомогательный аэратор 15, предназначенный для поддержания твердой фазы пульпы во взвешенном состоянии в процессе работы и запуска машины после длительных остановок.

При испытаниях предлагаемой машины получены положительные результаты (см. таблицу).

Как видно из данных, приведенных в таблице, использование предлагаемой флотационной пневматической машины позволяет получить значительно большее количество активных пузырьков оптимальной флотационной крупности 0,1-0,5 мм, а также увеличение количества диспергируемого воздуха на 0,1-0,15 м³/мин на 1 м³ объема камеры флотомашины, что повышает технологические показатели и снижает энергозатраты.

Использование: обогащение полезных ископаемых, флотация руд. Сущность изобретения: машина включает камеру с размещенным внутри аэратором, загрузочное и разгрузочное приспособления, установленный в центре камеры эрлифт со смесителем в нижней части, пеноприемник, конусообразный отбойник и диспергатор. Эрлифт выполнен из двух вертикальных труб разного диаметра. Трубы соединены переходом. Отбойник расположен над эрлифтом. Диспергатор выполнен в виде ленты, которая закручена по спирали вокруг собственной оси симметрии. Диспергатор установлен внутри трубы эрлифта большего диаметра с возможностью вертикального перемещения. С обеих сторон по ширине ленты выполнены поперечные прорези. Образующиеся при этом лепестки повернуты вокруг собственной оси навстречу потоку. 2 ил., 1 табл.

ФЛОТАЦИОННАЯ ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ МАШИНА, включающая камеру с размещенным внутри аэратором, загрузочное и разгрузочное приспособления, установленный в центре камеры эрлифт со смесителем в нижней части и пеноприемник, отличающаяся тем, что она снабжена конусообразным отбойником и диспергатором, эрлифт выполнен из двух вертикальных труб разного диаметра, соединенных переходом, при этом конусообразный отбойник расположен над эрлифтом, диспергатор выполнен в виде ленты, закрученной по спирали вокруг собственной оси симметрии, и установлен внутри трубы эрлифта большего диаметра с возможностью вертикального перемещения, с обеих сторон по ширине ленты диспергатора выполнены поперечные прорези, а образующиеся при этом лепестки повернуты вокруг собственной оси навстречу потоку.