ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА Российский патент 1996 года по МПК B03D1/14 

Изобретение относится к устройствам для обогащения полезных ископаемых методом флотации и предназначено для использования в угольной, металлургической и химической отраслях промышленности.

Известна флотационная машина типа OK (см. Н.Ф.Мещеряков "Флотационные машины и аппараты", изд. "Недра", 1982, с.132). Недостатком этой флотационной машины является то, что в импеллер через полые лопасти принудительно подается воздух, а это дополнительные затраты энергии. При работе такого импеллера в эту же зону поступает пульпа, что снижает аэрационную способность импеллера и его производительность.

Известен механический аэратор для флотационной машины (а.с. N 406578, кл. В 03 D 1/14), включающий верхний и нижний диски и лопасти между ними. Диски выполнены в виде усеченных конусов и снабжены наружными лопастями.

Недостатком известного устройства является совместная подача в зону аэратора пульпо-воздушной смеси, расположение перфорации на дисках исключает возможность реверсивности движения вала и тем самым способствует быстрому износу лопастей, что, в свою очередь, понижает способность аэратора к самовсасыванию воздуха.

Известен аэрационный блок (а.с. N 1200989, кл. В 03 D 1/14), включающий аэратор, верхний и нижний диски, выполненные в виде усеченных конусов с отверстиями, лопасти и ребра установленные на обоих дисках. С целью повышения производительности за счет раздельной подачи воздуха и пульпы, под нижним диском аэратора установлен подаэраторный диск в виде усеченного конуса с отверстиями. Лопасти аэратора выполнены полыми и ступенчатыми. На нижнем диске аэратора расположены с двух сторон ребер отверстия.

Недостатком известного устройства является наличие нижнего диска аэратора. Во время работы аэратора между нижним диском и подаэраторным диском накапливается шлам (твердые частицы), что вызывает дебаланс и нестабильность работы.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является флотационная машина (а.с. N 1586782, кл. В 03 D 1/14), включающая камеру, внутри которой расположен закрепленный на валу аэратор, состоящий из диска в виде обращенного вверх меньшим основанием усеченного конуса и закрепленных на нижней стороне диска лопастей из установленных с зазором трапециевидных пластин и подаэраторный диск с циркуляционным отверстием, отличающаяся тем, что за счет оптимизации его гидро- и аэродинамического режима, машина снабжена размещенными на подаэраторном диске вокруг аэратора стержнями, высота которых увеличивается в направлении от аэратора, при этом высота наименьшего стержня равна высоте прилежащей стороне лопасти аэратора, а уровень расположения верхней точки наибольшего стержня совпадает с уровнем расположения меньшего основания диска аэратора, вал выполнен полым, причем полость вала сообщена с полостями лопастей, оборудованными трапециевидными пластинами.

Недостатком данного устройства является то, что через полый вал не обеспечивается оптимальная аэрация для процесса флотации. В результате чего падает производительность флотационной машины и ухудшаются технологические показатели: выход концентрата и его качество. Отсутствует внутрикамерная циркуляция через аэратор и, кроме этого, при разработке типоразмера машины для создания высокой аэрационной способности необходимо обусловить отношение глубины погружения аэратора и его высоты.

Эта цель достигается тем, что машина снабжена вертикальной трубой, расположенной коаксиально валу с зазором, верхний конец трубы неподвижно закреплен на валу, а нижний в диске аэратора, сообщающийся с полостями лопастей, причем в диске аэратора над межлопастным пространством выполнены отверстия для внутрикамерной циркуляции пульпы и отношение глубины погружения аэратора к его высоте составляет (равно) 3,0-3,5.

В прототипе (а. с. N 1586782, кл. В 03 D 1/14) и предлагаемой флотационной машине общие признаки: диск аэратора и подаэраторный диск выполнены в виде усеченных конусов, наличие лопастей из установленных с зазором трапециевидных пластин, подаэраторный диск с отверстием, статор, расположенный вокруг аэратора на подаэраторном диске.

Существенными отличиями предлагаемого устройства от прототипа являются:
вертикальная труба, расположенная коаксиально валу с зазором;
отверстия для внутрикамерной циркуляции пульпы выполнены в диске и расположены над межлопастным пространством;
отношение глубины погружения аэратора к высоте его составляет 3,0-3,5.

Эти отличия позволили увеличить аэрационную способность машины, улучшить гидроаэродинамический режим работы, повысить производительность машины и улучшить качественно-количественные показатели процесса флотации: выход флотоконцентрата, его зольность и зольность отходов, сократить потери горючей массы в отходах флотации.

В известном техническом решении (а.с. N 1200989, кл. В 03 D 1/14) имеются диск аэратора и подаэраторный диск, выполненные в виде усеченных конусов, наличие лопастей.

В техническом решении (а. с. N 406578, кл. В 03 D 1/14) также имеются верхний и нижний диски, выполненные в виде усеченных конусов, и боковая поверхность усеченных конусов в зоне разрежения выполнена перфорированной.

Однако, в аналогах отсутствует вертикальная труба, расположенная коаксиально валу с зазором, которая нижним концом закреплена в диске аэратора, а верхний конец неподвижно закреплен на валу, и на диске аэратора выполнены отверстия для пульпы, сообщающиеся с межлопастным пространством. Очень важным отличием от аналогов в предлагаемом устройстве определено соотношение глубины погружения аэратора к его высоте в камере флотомашины.

Эти существенные отличия предлагаемого изобретения способствуют увеличению аэрационной способности флотационной машины, которая равна 0,5-0,6 м³/мин на м³ объема камеры. Это лучшее достижение аэрационной способности механической флотационной машины в отечественной и зарубежной практике.

Кроме этих отличий предлагаемый аэрационный блок применим для флотационной машины с различным объемом камер.

Из анализа известных патентных источников и другой литературы не выявлена флотационная машина, снабженная вращающейся вместе с валом вертикальной трубой и аэратором, расположенным в камере при соотношении глубины погружения к диаметру аэратора, равном 3-3,5 раз.

Таким образом, предлагаемая флотационная машина обладает существенными отличиями и полезностью.

На фиг. 1 приведен схематично поперечный разрез камеры флотационной машины; на фиг. 2 вид сверху аэратора.

Флотационная машина состоит из камеры 1, пеносъемников 2, аэратора 3, лопастей 4, вертикальной трубы 5, расположенной коаксиально валу 6 с зазором 7 между валом и стенками трубы, закрепленной вверху с валом опорными устройствами 8, а внизу в диск 9 аэратора 3 и сообщающаяся с зазором между пластин 10 лопасти 4. В диске аэратора расположены отверстия 11, сообщающиеся с межлопастным пространством 12 для пульпы.

Снизу аэратора установлен подаэраторный диск 13, выполненный в виде усеченного конуса с отверстием 14, которое обращено ко дну камеры флотомашины. Вокруг аэратора расположен статор 15, выполненный в виде стержней.

Флотационная машина работает следующим образом. При вращении вала 6 вместе с вертикальной трубой 5, закрепленной в верху с валом опорными устройствами 8, а внизу в диске 9 в зоне аэратора 3 внутри лопастей 4 и межлопастном пространстве 12 создается разрежение, куда снизу через отверстие 14 засасывается пульпа, а через зазор 7 из вертикальной трубы 5 засасывается воздух, который поступает в зазор между пластин 10 лопасти 4. На выходе из аэратора через канал, образованный нижними кромками лопастей и подаэраторным диском 13 происходит перемешивание пульпы и воздуха. Кроме этого возможна внутрикамерная циркуляция пульпы через отверстия 11, которые также сообщаются с межлопастным пространством 12 для пульпы. Образованная пульповоздушная смесь далее поступает на статор 15, который способствует дополнительному перемешиванию пульпы с воздухом.

Аэрационная способность флотационной машины зависит от глубины погружения аэратора в камере флотационной машины. Экспериментально установлено, что оптимальный гидроаэродинамический режим флотации обеспечивается при соотношении глубины погружения Н аэратора и к его высоте h, равной 3-3,5•H/h 3-3,5. При таком соотношении удельный расход воздуха составил 0,5-0,6 м³/ мин на м³ объема камеры.

Техническое решение по а. с. N 1586782 было использовано при создании экспериментального образца флотационной машины, которая установлена и испытана на ГОФ "Томусинская" ПО "Кузбассуглеобогащение". Производительность машины составила 45 т/ч.

При использовании предлагаемой флотационной машины выход флотоконцентрата увеличится на 0,6% и составит 94,2% против 93,6% При работе флотации 6000 часов в год переработка шлама составит:
45 x 6000 270000 тонн
Выпуск флотоконцентрата составит:
270000 x 0,06 16200 тонн
Стоимость одной тонны концентрата с учетом фактического качества по золе и влаге составляет 45,8 руб. за одну тонну.

Экономический эффект от реализации дополнительно полученного концентрата составит:
45,8 x 16200 741960 руб. 742 тыс.руб.

Использование: обогащение полезных ископаемых, флотация руд. Сущность изобретения: машина включает камеру, внутри которой расположен закрепленный на валу В аэратор А, состоящий из диска в виде обращенного вверх меньшим основанием усеченного конуса и закрепленных на нижней стороне диска лопастей из установленных с зазором трапециевидных пластин, подаэраторный диск ПД с циркуляционным отверстием, статор, расположенный вокруг А на ПД. Машина снабжена вертикальной трубой Т. Т расположена коаксиально В с зазором. Верхний конец Т неподвижно закреплен на В. Нижний конец Т закреплен в диске А. В диске А над межлопастным пространством выполнены отверстия для внутрикамерной циркуляции пульпы. Отношение глубины погружения А к его высоте составляет от 3,0 до 3,5. 2 ил.

Флотационная машина, включающая камеру, внутри которой расположен закрепленный на валу аэратор, состоящий из диска в виде обращенного вверх меньшим основанием усеченного конуса и закрепленных на нижней стороне диска лопастей из установленных с зазором трапециевидных пластин, подаэраторный диск с циркуляционным отверстием, статор, расположенный вокруг аэратора на подаэраторном диске, отличающаяся тем, что машина снабжена вертикальной трубой, расположенной коаксиально валу с зазором, верхний конец вертикальной трубы неподвижно закреплен на валу, а нижний в диске аэратора, причем в диске аэратора над межлопастным пространством выполнены отверстия для внутрикамерной циркуляции пульпы, а отношение глубины погружения аэратора к его высоте составляет от 3,0 до 3,5.