ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА Российский патент 1997 года по МПК B03D1/14 

Изобретение относится к устройствам для флотации материалов и может быть использовано в горной, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известна флотационная машина /1/, которая содержит камеру, лопастной статор, внутри которого расположен лопастной импеллер, связанный с приводом. Воздух всасывается в пульпу через обсадную трубу. Импеллер перекачивает пульпу и захватывает воздух из полости обсадной трубы. Из межлопастного пространства импеллера пульпа с воздухом выбрасывается на лопасти статора, где образуется пульповоздушная смесь.

Недостатком указанной машины являются большие энергозатраты на диспергацию воздуха.

Известна флотационная машина /2/, которая выбрана за прототип.

Данная машина содержит камеру, лопастной статор, лопастной импеллер, связанный с полым валом для подвода воздуха и приводом.

При вращении импеллера пульпа засасывается в пространство между импеллером и статором и выбрасывается лопастями импеллера на статор. Воздух из полого вала поступает через зазоры между лопастями импеллера в пульпу. Пульпа с воздухом диспергируются на кромках лопастей статора, где образуется пульповоздушная смесь, которая выносится в камеру. Пузырьки воздуха захватывают минеральные частицы из пульпы и транспортируют их на поверхность камеры.

Недостатком данной флотационной машины является большая энергоемкость. Большое количество энергии затрачивается на перемешивание и диспергацию пульпы в пространстве между лопастями импеллера и статора.

Предлагаемая флотационная машина ставит целью уменьшение энергозатрат при сохранении высокого качества диспергирования за счет выбора оптимальных величин параметров, определяющих гидродинамику движения пульпы с воздухом в пространстве между импеллером и статором.

Это достигается тем, что флотационная машина включает камеру, лопастной статор, импеллер, связанный с устройством для подвода воздуха и приводом. Расстояние между внутренними кромками смежных лопастей статора равно 3-5 зазорам между статором и верхним основанием импеллера, а зазор равен 0,04-0,08 диаметра верхнего основания импеллера.

Новым в предлагаемой флотационной машине является то, что расстояние между внутренними кромками смежных лопастей статора равно 3-5 зазорам между статором и верхним основанием импеллера, а зазор равен 0,03-0,08 диаметра верхнего основания импеллера.

Кроме того, импеллер выполнен в виде усеченного конуса с выступами на боковой поверхности и обращен меньшим основанием вниз.

Величина зазора h между внутренними кромками лопастей статора и верхним основанием импеллера выбрана равной 0,03-0,08 диаметра D_u верхнего основания импеллера, исходя из следующего.

При вращении импеллера происходит засасывание пульпы в пространство между импеллером и статором, которая затем выбрасывается на лопасти статора. Кроме того, прилегающие к поверхности импеллера слои пульпы вовлекаются во вращение, формируя поток вокруг импеллера в кольцевом зазоре между импеллером и статором.

Если h мало (h < 0,03 D_u), возникает большое гидродинамическое сопротивление в кольцевом зазоре потокам пульпы, прокачиваемым импеллером. Пульпа не может свободно проникнуть между лопастями статора, образуя торовый поток в пространстве между импеллером и статором, что может привести к прекращению поступления пульпы из камеры. При этом возрастают энергозатраты и ухудшается диспергирование воздуха.

Если h > 0,08 D_u, то ухудшается качество диспергирования воздуха на кромках лопастей статора (образуются слишком крупные пузыри воздуха), хотя при этом количество расходуемой энергии невелико из-за снижения сопротивления, создаваемого торовым потоком в кольцевом зазоре, движению пульпы.

Помимо вышеизложенного, величина затрачиваемой энергии и качество диспергирования оказываются зависимыми от расстояния между внутренними кромками смежных лопастей статора.

Наиболее оптимальным является расстояние l, равное 3-5 зазорам h.

Если l < 3 h (лопасти статора расположены очень часто), то увеличивается гидродинамическое сопротивление циркуляции пульпы, создаваемое торовым потоком и происходит как бы "запирание" выбросу воздуха и жидкости между лопастей статора. При этом непроизводительно затрачивается энергия и, кроме того, уменьшается количество диспергированного воздуха, что снижает эффективность флотации.

Если l > 5 h (лопасти статора расположены очень редко), расстояние между лопастями большое, при этом пульпа с воздухом легко выталкивается между лопастями статора и количество потребляемой энергии невелико. Однако ухудшается качество диспергирования воздуха кромками лопастей статора (образуются крупные пузыри воздуха). Кроме того, при слишком редком расположении лопастей статора вовлекаются в движение слои пульпы в объеме камеры за статором. Отсутствие стационарной зоны за статором мешает быстрому транспортированию пузырей воздуха с захваченными минеральными частицами и повышает вероятность стряхивания частиц с пузырей воздуха, что снижает эффективность флотации.

Выполнение импеллера в виде усеченного конуса с выступами на боковой поверхности, обращенного меньшим основанием вниз, еще больше снижает энергозатраты, так как не тратится энергия на перемешивание пульпы между лопастями импеллера и лопастями статора, а также улучшается придонная циркуляция пульпы.

На фиг. 1 представлен эскиз предлагаемой флотационной машины, разрез; на фиг. 2 то же, разрез по А-А.

Флотационная машина содержит камеру 1, внутри которой расположен аэрационный узел, содержащий лопастной статор 2 и импеллер 3, связанный с полым валом для подвода воздуха и приводом (на чертеже не показан). Зазор h между верхним основанием импеллера 3 и внутренними кромками лопастей статора 2 составляет 0,03-0,08 диаметра D_u верхнего основания импеллера 3. Расстояние l между внутренними кромками смежных лопастей статора 2 равно 3-5 зазорам h. Импеллер 3 выполнен в виде усеченного конуса с выступами 4 на боковой поверхности, обращенного меньшим основанием вниз, и отверстием для выхода воздуха в нижнем основании.

Флотационная машина работает следующим образом.

При вращении импеллера 3 от привода (на чертеже не показан), воздух поступает в пульпу из нижнего основания импеллера 3. Осуществляется циркуляция пульпы, которая засасывается снизу из камеры 1 в пространство между импеллером 3 и статором 2 и выбрасывается в камеру 1 через межлопастное пространство статора 2.

Вокруг импеллера 3 в кольцевом зазоре образуется при его вращении поток, обтекающий поверхность импеллера 3.

Выбранные размеры зазора h и расстояния l обеспечивают свободное прокачивание пульпы через кольцевой зазор.

Воздух, выходящий из нижнего основания импеллера 3, поднимается вверх по поверхности импеллера 3, диспергруясь на выступах 4.

Дальнейшая диспергация воздуха происходит на кромках лопастей статора 2, где образуется пульповоздушная смесь. Минеральные частицы захватываются пузырьками воздуха, транспортируются на поверхность камеры.

Коническая форма импеллера 3 улучшает придонную циркуляцию пульпы, так как коническая форма обеспечивает подсасывание пульпы из придонной части камеры 1 область пониженного давления у меньшего основания импеллера.

Предлагаемая флотационная машина обеспечивает снижение энергозатрат при сохранении хорошего качества диспергирования. Выбранные размеры расстояний h и l обеспечивают снижение гидродинамического сопротивления движению пульпы в аэрационном узле. Кроме того, не тратится энергия на перемешивание пульпы в пространстве между лопастями импеллера и статора.

Проведены испытания аэрационного узла предлагаемой флотационной машины.

Диаметр верхнего основания импеллера составлял 760 мм.

Испытания проводились для различных величин зазора h и расстояния l из указанных диапазонов.

Пример 1. D_u 760 мм, h 25,0 мм, l 110 мм. Количество лопастей импеллера составило 24 штуки.

Пример 2. D_u 760 мм, h 45,0 мм, l 220 мм. Количество лопастей составило 12 штук.

Пример 3. D_u 760 мм, h 45,0 мм, l 425 мм. Количество лопастей составило 6 штук.

Использование: устройства для флотации материалов в горной, металлургической, пищевой и др. отраслях промышленности. Сущность: машина включает камеру с аэрационным узлом, содержащим лопастной статор и импеллер. Зазор между статором и верхним основанием импеллера равен 0,03-0,08 диаметра верхнего основания импеллера. Расстояние между внутренними кромками смежных лопастей статора равно 3-5 зазорам между статором и верхним основанием импеллера. Импеллер выполнен в виде усеченного конуса с выступами на боковой поверхности, обращенного меньшим основанием вниз. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Флотационная машина, включающая камеру с аэрационным узлом, содержащим лопастной статор и импеллер, отличающаяся тем, что зазор между статором и верхним основанием импеллера равен 0,03 0,08 диаметра верхнего основания импеллера, а расстояние между внутренними кромками смежных лопастей статора равно 3 5 зазорам между статором и верхним основанием импеллера. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что импеллер выполнен в виде усеченного конуса с выступами на боковой поверхности, обращенного меньшим основанием вниз.