ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА Российский патент 1997 года по МПК B03D1/14 

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

Известна флотационная машина /1/, 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 меньшем основании. Аэратор установлен от дна камеры на расстоянии от 0,08 до 0,12 диаметра большего основания усеченного конуса, а диаметр меньшего основания составляет от 0,25 до 0,27 диаметра большего основания. 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 заявляемому техническому решению является флотационная машина /2/, которая выбрана за прототип.

Флотационная машина включает цилиндроконический корпус, внутри которого размещен связанный с приводом импеллер, выполненный в виде усеченного конуса с выступами на внешней поверхности, обращенного меньшим основанием вниз, средство для подвода воздуха, лопастной статор, закрепленный вокруг импеллера и установленный на пластине, расположенной под импеллером с зазором относительно корпуса, а также приспособление для подвода сырья, установленное в корпусе на уровне импеллера с возможностью вертикального перемещения.

Данная флотационная машина позволяет выделить крупные частицы из подаваемой пульпы. Подаваемая пульпа направляется через лопасти статора непосредственно в зону действия создаваемого импеллером потока, при этом легкие флотирующиеся частицы образуют суспензию, а крупные и более тяжелые частицы проскальзывают под статор и отводятся в трубу в днище корпуса.

Крупные частицы, удаляемые в виде отхода из флотационной машины, направляются затем на измельчение с целью их повторной флотации, что увеличивает время технологического процесса извлечения полезного продукта.

Предлагаемая флотационная машина решает задачу эффективной флотации как мелких, так и крупных классов полезного продукта за счет обеспечения быстрого вовлечения как мелких, так и крупных частиц в зону диспергирования воздуха и создания устойчивых восходящих потоков пульпы, направленным к местам разгрузки пенного продукта.

Это достигается тем, что флотационная машина включает корпус, привод, аэрационный узел, содержащий размещенный внутри лопастного статора импеллер, выполненный в виде усеченного конуса с выступами на боковой поверхности, обращенного меньшим основанием вниз, и связанный с полым валом для подвода воздуха.

Импеллер в верхней части содержит диск с радиальными лопастями и отверстием в центральной части.

На днище корпуса под импеллером установлена соосно с ним плита с выступами на боковой поверхности. Диаметр боковой поверхности плиты выполнен уменьшающимся к верхнему основанию плиты. Диаметр верхнего основания плиты равен 1,0-1,2 диаметра нижнего основания импеллера. Кроме того, высота плиты равна 0,5-1,2 высоты конусной части импеллера, а зазор между обращенными друг к другу основаниями плиты и импеллера равен зазору между диском импеллера и статором.

Новым в предлагаемой флотационной машине является то, что импеллер в верхней части содержит диск с центральным отверстием и радиальными лопастями, на днище камеры под импеллером и соосно с ним установлена плита, диаметр боковой поверхности которой выполнен уменьшающимся к верхнему основанию плиты. Диаметр верхнего основания плиты равен 1,0-1,2 диаметра нижнего основания импеллера. Боковая поверхность плиты выполнена с выступами.

Новым является также то, что высота плиты равна 0,5-1,2 высоты конусной части импеллера, а зазор между обращенными друг к другу основаниями плиты и импеллера равен зазору между диском импеллера и статором. Установка на днище камеры под импеллером и соосно с ним плиты с выступами на боковой поверхности, диаметр которой выполнен уменьшающимся к верхнему основанию плиты, позволяет произвести разделение мелких и крупных частиц в пульпе. При вращении импеллера пульпа засасывается в зону разрежения, 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. Так как на боковой поверхности плиты выполнены выступы, то частицы интенсивно ударяются о выступы, что способствует "оттирке" крупных и мелких частиц.

Так как в верхней части импеллера выполнен диск с центральным отверстием и радиальными лопастями, в верхней части камеры в пространстве между статором и импеллером формируется еще один поток пульпы. При этом крупные фракции не оседают на днище камеры, а также, как и мелкие, очень быстро транспортируются потоком придонной циркуляции в зону интенсивного диспергирования воздуха, поступающего из нижнего отверстия импеллера, образованную в зазоре между статором и диском с радиальными лопастями импеллера, где на поток придонной циркуляции набегает поток, сформированный диском импеллера с радиальными лопастями, образуя высокую турбулентность, способствующую мелкой диспергации воздуха. Здесь крупные и мелкие фракции захватываются пузырьками воздуха и транспортируются восходящим потоком пульповоздушной смеси в верхнюю часть камеры, оседают в зону придонной циркуляции, после чего процесс повторяется.

Кроме того, применение нижней плиты позволяет исключить износ днища камеры и тем самым повысить межремонтный период и надежность флотационной машины за счет изменения гидродинамики потока, в частности, исключается вращение твердых частиц на днище под импеллером.

Диаметр верхнего основания плиты d_n выбран равным 1,0-1,2 диаметра нижнего основания импеллера d_n, исходя из следующего: если d_n<1,0 d_n, то нарушаются придонная циркуляция пульпы и условия выхода воздуха на коническую поверхность импеллера за счет возникновения сопротивления движению потока пульпы частью поверхности нижнего основания импеллера, выступающей за поверхность верхнего основания плиты. Если d_n>1,2 d_n, то нарушается циркуляция пульпы в пространстве между статором и поверхностями плиты и импеллера.

Высота плиты H_n выбрана равной 0,5-1,2 высоты конусной части импеллера H_и, исходя из следующего.

Если H_n<0,5 H_и, то исчезает эффект "оттиркой" частиц на выступах плиты. Если H_n>1,2 H_и, тогда величина подъемной силы восходящего потока пульпы будет недостаточной для того, чтобы осуществить подъем крупных фракций вверх.

Величину зазора между диском импеллера и статором выбирают известными методами, исходя из требуемых объемов флотационной машины. При этом наиболее оптимальный вариант исполнения предлагаемой флотационной машины, исходя из заданной производительности по воздуху, будет при равенстве зазора между диском импеллера и статором и зазором между обращенными друг к другу основаниями плиты и импеллера.

На чертеже представлен эскиз предлагаемой флотационной машины.

Флотационная машина включает камеру 1, в которой размещен лопастной статор 2. Внутри статора 2 помещен импеллер 3, выполненный в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вниз, с выступами 4 на боковой поверхности. В верхней части импеллера 3 расположен диск 5 с центральным отверстием и радиальными лопастями 6. Лопасти 6 являются продолжением выступов 4, при этом количество лопастей 6 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. Диаметр верхнего основания плиты 8 равен 1,0-1,2 диаметра нижнего основания импеллера 3. Высота плиты 8 равна 0,5-1,2 высоты конусной части импеллера 3. Зазор между обращенными друг к другу основаниями плиты 8 и импеллера 3 равен зазору между диском 5 импеллера 3 и статором 2.

Флотационная машина работа следующим образом.

Полый вал 7, а вместе с ним импеллер 3 приводятся во вращение от привода (на чертеже не показан). 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 разрежение, вследствие чего пульпа засасывается снизу через лопасти статора 2, поднимается вверх по поверхностям 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 вследствие турбулизационных 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 8 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.

Применение предлагаемой флотационной машины позволяет повысить эффективность флотации за счет флотации как мелких, так и крупных фракций, а также увеличить межремонтный период за счет повышения износостойкости днища камеры.

Использование: обогащение полезных ископаемых и может быть использовано для флотации пульпы. Сущность изобретения: флотационная машина включает камеру, привод, аэрационный узел, содержащий размещенный внутри лопастного статора импеллер, выполненный в виде усеченного полого конуса с выступами на боковой поверхности. Конус обращен меньшим основанием вниз. Импеллер связан с полым валом для подвода воздуха и содержит в верхней части диск с радиальными лопастями. На днище камеры под импеллером соосно с ним установлена плита, боковая поверхность которой выполнена с выступами. Диаметр боковой поверхности плиты выполнен уменьшающимся к верхнему основанию плиты. Диаметр верхнего основания плиты равен 1,0-1,2 диаметра нижнего основания импеллера. Высота плиты равна 0,5-1,2 высоты конусной части импеллера. Зазор между обращенными друг к другу основаниями плиты и импеллера равен зазору между диском импеллера и статора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Флотационная машина, включающая камеру, привод, аэрационный узел, содержащий размещенный внутри лопастного статора импеллер, выполненный в виде усеченного конуса с выступами на боковой поверхности, обращенного меньшим основанием вниз, и связанный с полым валом для подвода воздуха, отличающаяся тем, что импеллер в верхней части содержит диск с центральным отверстием и радиальными лопастями, на днище камеры под импеллером соосно с ним установлена плита, боковая поверхность которой выполнена с выступами, диаметр боковой поверхности плиты выполнен уменьшающимся к верхнему основанию плиты, при этом диаметр верхнего основания плиты равен 1,0 1,2 диаметра нижнего основания импеллера. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что высота плиты равна 0,5 1,2 высоты конусной части импеллера. 3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что зазор между обращенными друг к другу основаниями плиты и импеллера равен зазору между диском импеллера и статором.