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 (пат. СССР N 1512475, В 03 D 1/16), включающая цилиндрический корпус, внутри которого размещен связанный с приводом импеллер, выполненный в виде усеченного полого 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 исходного сырья, установленное в корпусе на уровне импеллера с возможностью вертикального перемещения.

Данная флотационная машина позволяет выделить очень крупные частицы из подаваемой пульпы, которые отводятся в трубу в днище корпуса и направляются на измельчение и повторную флотацию.

Однако данная машина является очень энергоемкой из-за того, что аэрационный узел помещен в зоне большой плотности пульпы, т. е. приходится затрачивать большое количество энергии на перекачивание пульпы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой машине является флотационная машина с аэратором по авт. св. N 1217482, B 03 D 1/14, которая выбрана за прототип.

Она содержит камеру, привод, аэрационный узел, содержащий полый вал для подвода воздуха, установленный на валу полый усеченный конус с выступами на боковой поверхности и отверстием в нижнем основании, диск с центральным отверстием и радиальными лопастями и циркуляционное приспособление, выполненное в виде кольца, соединенного с радиальными лопастями диска аэратора.

Флотационная машина с указанным аэратором позволяет эффективно флотировать мелкие фракции пульпы (размером от 0,074 мм до 0,1 мм) за счет интенсификации придонной циркуляции пульпы.

Однако указанная флотационная машина не обеспечивает эффективную флотацию крупных частиц полезного продукта (размером от 0,1 мм до 0,3 мм).

Предлагаемая флотационная машина решает задачу повышения эффективности флотации за счет флотации как мелких, так и крупных фракций полезного продукта путем создания гидродинамических потоков, обеспечивающих подъем донного продукта.

Кроме того, решается задача регулировки циркуляции донного и камерного продукта, что обеспечивает стабилизацию работы флотационной машины.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемая флотационная машина включает камеру, привод, аэрационный узел, содержащий импеллер, выполненный в виде связанного с полым валом для подвода воздуха усеченного полого конуса с выступами на боковой поверхности, обращенного меньшим основанием вниз, содержащего в верхней части диск с центральным отверстием и радиальными лопастями.

Новым по сравнению с прототипом является то, что предлагаемая флотационная машина содержит лопастной статор, разделенный диском с центральным отверстием на нижнюю и верхнюю части, а импеллер установлен в отверстии диска статора с зазором, при этом диск импеллера с радиальными лопастями расположен выше диска статора.

Кроме того, диск статора выполнен с возможностью вертикального перемещения вдоль оси статора.

В нижней части статор содержит не более шести лопастей, а наружный диаметр диска статора больше наружного диаметра лопастей статора.

Наличие лопастного статора позволяет предотвратить закручивание потока пульпы, а также повысить степень диспергации воздуха, поступающего из нижнего основания импеллера.

Установка диска с центральным отверстием, разделяющего статор на верхнюю и нижнюю часть, и расположение импеллера в отверстии диска статора с зазором обеспечивают создание потока пульпы, захватывающего донный продукт и транспортирующего его в верхнюю часть камеры, находящуюся над диском статора. При вращении конического импеллера образуется зона пониженного давления в кольцевом зазоре между диском статора и боковой поверхностью импеллера.

При этом осуществляется придонная циркуляция пульпы. Пульпа засасывается снизу в кольцевой зазор между диском статора и импеллером, и выбрасывается в объем камеры под диском статора, увлекая донный продукт в зону над диском статора. При этом захватываются как мелкие, так и крупные фракции донной продукта.

Наличие в верхней части импеллера диска с центральным отверстием и радиальными лопастями приводит к образованию в верхней части камеры над диском статора еще одного потока пульпы. Он формируется при вращении импеллера, так как пульпа из верхней части камеры засасывается через диск с центральным отверстием и радиальными лопастями в зону пониженного давления под диском импеллера, после чего пульпа устремляется в верхнюю часть камеры.

На поток, выходящий из кольцевого зазора, набегает поток, сформированный диском импеллера с радиальными лопастями, образуя высокую турбулентность в зазоре между статором и импеллером. Это обеспечивает мелкую диспергацию воздуха в указанном зазоре.

Сформированные гидродинамические потоки позволяют осуществлять флотацию как донного, так и камерного продукта. Увлекаемые со дна частицы продукта переносятся потоком, сформированным диском статора и импеллером, в зону интенсивного диспергирования воздуха, выходящего из отверстия в нижнем основании импеллера, расположенную в зазоре между статором под диском статора. Частицы полезного продукта захватываются пузырьками воздуха, транспортируются вверх потоком, циркулирующим в верхней части камеры, и выводятся в виде пенного продукта.

Флотация камерного продукта осуществляется аналогичным образом. Полезный продукт из верхнего объема камеры попадает в зону интенсивного диспергирования воздуха, где минеральные частицы захватываются пузырьками воздуха, после чего транспортируются вверх и выводятся в виде пенного продукта.

Диск импеллера с радиальными лопастями расположен выше диска статора для обеспечения устойчивого формирования указанных гидродинамических потоков.

Установка диска статора с возможностью вертикального перемещения вдоль оси статора обеспечивает регулировку циркуляции донного и камерного продукта, создавая равномерную плотность в зоне интенсивной диспергации воздуха. При этом чем выше установлен диск статора над днищем камеры, тем сильнее придонная циркуляция и тем больше захватывается донного продукта. Чем ниже установлен диск статора над днищем камеры, тем меньше захватывается донного продукта.

Количество лопастей статора в нижней его части под диском выбрано не более шести. Для уменьшения сопротивления движению пульпы лопасти в нижней части статора выполняют роль спрямляющего аппарата и способствуют организации направления придонной циркуляции в сторону кольцевого зазора между диском статора и импеллером.

Наружный диаметр диска статора больше наружного диаметра лопастей статора для того, чтобы осуществить отделение крупных частиц пульпы от флотируемых фракций. При этом чем больше наружный диаметр диска статора, тем сильнее проявляется эффект разделения флотируемых и более крупных частиц.

Попавшие в область над диском статора крупные частицы падают вниз на днище камеры из-за потери ими скорости. В зависимости от размеров наружного диаметра диска статора и размера кольцевого зазора между диском статора и боковой поверхностью импеллера можно регулировать величину крупности частиц, вовлекаемых во флотацию.

На чертеже представлен эскиз конструкции предлагаемой флотационной машины.

Флотационная машина содержит камеру 1, конический импеллер 2, обращенный меньшим основанием вниз и связанный с полым валом 3 для подвода воздуха и приводом (на чертеже не показан). Импеллер 2 содержит выступы 4 на боковой поверхности, а в верхней части диск 5 с центральным отверстием и радиальными лопастями. Импеллер 2 расположен внутри лопастного статора 6, разделенного диском 7 с центральным отверстием на нижнюю и верхнюю части. Импеллер 2 установлен в отверстии диска 7 статора 6 с зазором, при этом диск 5 с радиальными лопастями импеллера 2 расположен выше диска 7 статора 6. Диск 7 выполнен с возможностью вертикального перемещения вдоль статора 6.

В нижней части статор 6 содержит не более шести лопастей. Наружный диаметр диска 7 больше наружного диаметра лопастей статора 6.

Флотационная машина работает следующим образом.

Импеллер 2 приводится во вращение от привода (на чертеже не показан). При вращении импеллера 2 создается зона пониженного давления в кольцевом зазоре между диском 7 и боковой поверхностью импеллера 2. При этом осуществляется придонная циркуляция пульпы. Пульпа засасывается снизу в кольцевой зазор между диском 7 и импеллером 2 и выбрасывается в объем камеры над диском 7. Указанный поток увлекает донный продукт в зону над диском 7.

В верхней части камеры 1 над диском 7 статора 6 образуется еще один поток пульпы. Пульпа засасывается из верхней части камеры 1 через центральное отверстие диска 5 с радиальными лопастями импеллера 2 в зону пониженного давления под диском 5 импеллера 2, после чего пульпа устремляется в верхнюю часть камеры 1. На конической поверхности импеллера 2 с выступами 4 происходит диспергация воздуха, поступающего через полый вал 3 и выходящего из отверстия в нижнем основании импеллера 2, наиболее интенсивно воздух диспергируется в зоне, расположенной в зазоре между статором 6 и боковой поверхностью импеллера 2 над диском 7. Частицы донного продукта, попавшие за счет придонной циркуляции в область над диском 7, захватываются пузырьками воздуха, транспортируются вверх потоком, циркулирующим в верхней части камеры 1, и выводятся в виде пенного продукта.

Частицы камерного продукта также попадают в зону активного диспергирования воздуха, захватываются пузырьками воздуха, после чего транспортируются вверх и выводятся в виде пенного продукта.

Регулировку циркуляции донного и камерного продукта осуществляют изменением вертикального положения диска 7 относительно статора 6. Чем выше установлен диск 7 над днищем камеры 1, тем сильнее придонная циркуляция и тем больше захватывается донного продукта.

Чем ниже установлен диск 7 над днищем камеры 1, тем меньше захватывается донного продукта.

Так как количество лопастей статора 6 в нижней части не более шести, уменьшается сопротивление движению пульпы в нижней части камеры; это также способствует организации направления придонной циркуляции в сторону кольцевого зазора между диском 7 и импеллером 2.

Очень крупные и тяжелые частицы не являются полезным продуктом, переносятся потоком придонной циркуляции через кольцевой зазор между диском 7 и импеллером 2, но не захватываются пузырьками воздуха, а проходят над диском 7. При этом так как наружный диаметр диска 7 больше наружного диаметра статора 6, то крупные частицы теряют скорость и падают на днище камеры 1.

Предлагаемая флотационная машина позволяет эффективно флотировать как мелкие, так и крупные фракции полезного продукта за счет обеспечивающих захват как донного, так и камерного продукта. При этом обеспечивается регулировка соотношения количества донного и камерного продукта, а также регулировка крупности флотируемых частиц и более крупных частиц, оседающих на днище камеры, что обеспечивает стабилизацию флотации частиц крупности.

Применение предлагаемой флотационной машины позволяет повысить извлечение полезного продукта и достичь снижения энергозатрат при сохранении высоких показателей флотации.

Использование: обогащение полезных ископаемых и может быть использовано для флотации пульпы, а также в различных химических и технических процессах. Сущность: флотационная машина включает камеру, конический импеллер, связанный с полым валом для подвода воздуха и приводом. Импеллер содержит выступы на боковой поверхности, а в верхней части - диск с центральным отверстием и радиальными лопастями. Импеллер расположен внутри лопастного статора, разделенного диском с центральным отверстием на нижнюю и верхнюю части. Импеллер установлен в отверстии диска статора с зазором. Диск импеллера расположен выше диска статора. Диск статора выполнен с возможностью вертикального перемещения вдоль статора. В нижней части статора содержится не более шести лопастей. Наружный диаметр диска статора больше наружного диаметра лопастей статора. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Флотационная машина, включающая камеру, привод, аэрационный узел, содержащий импеллер, выполненный в виде связанного с полым валом для подвода воздуха усеченного полого конуса с выступами на боковой поверхности, содержащего в верхней части диск с центральным отверстием и радиальными лопастями и обращенного меньшим основанием вниз, отличающаяся тем, что машина содержит лопастной статор, разделенный диском с центральным отверстием на нижнюю и верхнюю части, а импеллер установлен в отверстии диска статора с зазором, при этом диск импеллера с радиальными лопастями расположен выше диска статора. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что диск статора выполнен с возможностью вертикального перемещения вдоль статора. 3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в нижней части статор содержит не более шести лопастей. 4. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что наружный диаметр диска статора больше наружного диаметра лопастей статора.