ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА Российский патент 1997 года по МПК B03D1/24 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых способом флотации, в частности к устройствам дня разделения минералов, и может быть использовано при крупнозернистой флотации рудного и нерудного сырья, а также может найти применение при флотационной очистке промышленных и сточных вод.

Известна пневматическая флотационная машина, содержащая камеру цилиндроконической формы, разгрузочные приспособления, пеносборный желоб, приспособление для загрузки пульпы, выполненное из питающей трубы со смесителем, к которому подсоединен патрубок для подвода аэрированной жидкости, питающее приспособление, выполненное в виде набора установленных с зазором соосно с камерой конических колец, диаметр которых уменьшается к днищу камеры, приспособление для подачи крупнозернистого материала, выполненное в виде циклона, аэрирующие приспособление с пневмогидравлическими аэраторами [1]
Недостатком этой машины является отсутствие в ней конструктивных элементов, обеспечивающих оптимизацию аэрогидродинамического режима ее работы и оптимизацию аэрации пульпы в камере машины, что снижает качество реализуемого в ней флотационного процесса. В частности, в этой машине подача аэрированной жидкости в объем камеры для аэрирования флотационной пульпы осуществляется пневмогидравлическими аэраторами при введении из сопел этих аэраторов высокоскоростных струй аэрированной жидкости непосредственно в флотационную зону. В результате этого в местах введения этих струй создается высокотурбулентный режим, препятствующий эффективной флотации частиц полезного компонента, особенно наиболее крупных. Вертикальное расположение боковых стенок флотационной камеры способствует объемной коалесценции воздушных пузырьков, так как в этом случае число соударений пузырьков различной крупности будет больше, чем при расширяющемся потоке. Кроме того расположение боковых стенок флотационной камеры не способствует формированию направленности движения оседающих частиц и часть из них движется к месту выгрузки по произвольным траекториям. Это приводит к тому, что не все частицы попадают в зоны повышенной аэрации, где производится их повторное доизвлечение, что также приводит к снижению качества процесса флотации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пневматическая флотационная машина, содержащая флотационную камеру с днищем, выполненную в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней части и имеющую в нижней части загрузочные окна, равномерно размещенные по ее периметру в шахматном порядке, расположенную на уровне верхнего края флотационной камеры щелевидную просеивающую поверхность с сечением щелей, увеличивающимся от оси флотационной камеры, приспособление для подачи крупнозернистого питания на пенный слой, выполненное в виде пустотелого кольца с тангенциально расположенными по диаметру кольца входными патрубками, сообщенными с внутренней его полостью, и щелевидным выходом из внутренней полости в нижней его части непосредственно на щелевидную просеивающую поверхность, приспособление для загрузки тонкозернистой пульпы, трубообразный смеситель с патрубком для подвода грузозернистой пульпы, установленный в нижней части флотационной камеры по ее оси, разгрузочное приспособление с патрубком для выгрузки камерного продукта, пеносборный желоб, расположенный у верхнего края флотационной камеры, пневмогидравлические аэраторы, расположенные на боковых стенках флотационной камеры и размещенные в кольцеобразном блоке, имеющем кольцевые баллон для сжатого воздуха и коллектор для напорной воды, при этом пневмогидравлические аэраторы размещены внутри кольцевого коллектора для напорной воды, аэрирующее приспособление, выполненное в виде полого конуса с отверстиями на его боковой поверхности и установленное по оси флотационной камеры, при атом боковые поверхности аэрирующего приспособления выполнены в виде набора установленных с зазором между собой и частично входящих друг в друга конических колец, диаметр которых меньшается в направлении днища флотационной камеры, а полый конус аэрирующего приспособления со стороны широкой своей части снабжен последовательно размещенными в две ступени по его оси пневмогидравлическими аэраторами с выходными отверстиями, направленными в вершину полого конуса с внутренней его стороны, где концентрично размещен параболический отражатель, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравлическим аэраторам направлении в основание полого конуса, причем выходное сопло пневмогидравлического аэратора первой ступени непосредственно пристыковано к входному отверстию пневмогидравлического аэратора второй ступени, при этом пневмогидравлический аэратор первой ступени выполнен в трубчатом исполнении с входной и выходной втулками, изготовленными из износостойкого материала, имеющими осевые отверстия для напорной воды, причем выходная втулка имеет в осевом отверстии уширение с тангенциальными проходами для сжатого воздуха, а пневмогидравлический аэратор второй ступени представляет собой помещенную в цилиндрический кожух форсунку с водоподводящим и воздухоподводящим патрубками, выполненную в виде конусообразного набора пустотелых коаксиально расположенных колец со щелевидными выходами внутрь форсунки, при этом кольца установлены с зазором между собой, соединены друг с другом радиальными ребрами и сообщены посредством трубок с воздухоподводящим патрубком [2]
В известной машине [2] частично устранены недостатки, отмеченные в машине [1] приводящие к снижению качества процесса флотации. Однако и здесь имеет место некоторое снижение качества процесса флотации, так как в ней также отсутствуют конструктивные элементы, обеспечивающие оптимизацию аэрогидродинамического режима ее работы и оптимизацию аэрации пульпы в камере машины. В частности, в этой машине также, как и в машине [1] совмещены зоны струйного перемешивания пульпы и зоны флотации и не исключена возможность забивания отверстий пневмогидравлических аэраторов зернистой массой.

Целью изобретения является повышение качества процесса флотации за счет улучшения аэрогидродинамического режима работы и условий аэрации пульпы. Согласно изобретению эта цель достигается тем, что в пневматической флотационной машине, содержащей флотационную камеру с днищем, выполненную в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней части и имеющую в нижней части загрузочные окна, равномерно размещенные по ее периметру в шахматном порядке, расположенную на уровне верхнего слоя флотационной камеры щелевидную просеивающую поверхность с сечением щелей, увеличивающимся от оси флотационной камеры, приспособление для подачи крупнозернистого питания на пенный слой, выполненное в виде пустотелого кольца с тангенциально расположенными по диаметру кольца входными патрубками, сообщенными с внутренней его полостью, и щелевидным выходом из внутренней полости в нижней его части непосредственно на щелевидную просеивающую поверхность, приспособление для загрузки тонкозернистой пульпы, трубообразный смеситель с патрубком для подвода грубозернистой пульпы, установленный в нижней части флотационной камеры по ее оси, разгрузочное приспособление с патрубком для выгрузки камерного продукта, пеносборный желоб, расположенный у верхнего края флотационной камеры, пневмогидравлические аэраторы, расположенные на боковых стенках флотационной камеры и размещенные в кольцеобразном блоке, имеющем кольцевые баллон для сжатого воздуха и коллектор для напорной воды, при этом пневмогидравлические аэраторы размещены внутри кольцевого коллектора для напорной воды, аэрирующее приспособление, выполненное в виде полого конуса с отверстиями на его боковой поверхности и установленное по оси флотационной камеры, при этом боковые поверхности аэрирующего приспособления выполнены в виде набора установленных с зазором между собой и частично входящих друг в друга конических колец, диаметр которых уменьшается в направлении днища флотационной камеры, а полый конус аэрирующего приспособления со стороны широкой своей части снабжен последовательно размещенными в две ступени по его оси пневмогидравтическими аэраторами с выходными отверстиями, направленными в вершину полого конуса с внутренней его стороны, где концентрично размещен параболический отражатель, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравтическим аэраторам направлении в основание полого конуса, причем выходное сопло пневмогидравлического аэратора первой ступени непосредственно пристыковано и входному отверстию пневмогидравлического аэратора второй ступени, при этом пневмогидравлический аэратор первой ступени выполнен в трубчатом исполнении с входной и выходной втулками, изготовленными из износостойкого материала, имеющими осевые отверстия для напорной воды, причем входная втулка имеет в осевом отверстии уширение с тангенциальными проходами для сжатого воздуха, а пневмогидравлический аэратор второй ступени представляет собой помещенную в цилиндрический кожух форсунку с водоподводящим и воздухоподводящим патрубками, выполненную в виде конусообразного набора пустотелых коаксиально расположенных колец со щелевидными выходами внутрь форсунки, при атом кольца установлены с зазором между собой, соединены друг с другом радиальными ребрами и сообщены посредством трубок с воздухоподводящим патрубком, приспособление для загрузки тонкозернистой пульпы выполнено в виде кольцеобразной смесительной камеры с распределительным коллектором и патрубками для приема пульпы, расположенной в зоне загрузочных окон вокруг флотационной камеры ниже кольцеобразного блока непосредственно под кольцевым коллектором для напорной воды, причем внутренняя полость смесительной камеры сообщена с распределительными коллекторами и патрубками для приема пульпы, через сопла и осевые отверстия пневмогидравлических аэраторов с кольцевым коллектором для напорной воды, а через загрузочные окна в боковых стенках флотационной камеры с внутренней полостью флотационной камеры, при этом оси пневмогидравлических аэраторов, расположенных в кольцеобразных блоках, направлены вниз в сторону днища смесительной камеры, а загрузочные окна в боковых стенках флотационной камеры выполнены в виде треугольников с вершиной, направленной вверх, причем размеры треугольников монотонно уменьшаются от ряда к ряду в направлении снизу вверх, трубообразный смеситель выполнен в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда и в нижней своей части на уровне патрубка для подвода грубозернистой пульпы снабжен приемной камерой с патрубками для подвода аэрированной жидкости, с присоединенными к ним аэрационными камерами, выполненными в виде полых усеченных конусов, симметрично расположенных по отношению к патрубку для подвода грубозернистой пульпы под одинаковым углом к вертикали, причем со стороны верхних больших оснований полых конусов аэрационные камеры снабжены водоподводящими патрубками и последовательно размещенными в две ступени пневмогидравлическими аэраторами с выходными отверстиями, направленными в сторону днища приемной камеры через внутреннее сечение патрубков для подвода аэрированной жидкости таким образом, что оси пневмогидравлических аэраторов при зеркальном их отражении от днища приемной камеры направлены во внутреннюю полость трубообразного смесителя снизу вверх и пересекаются в точке, расположенной на его оси, при этом пневмогидравлические аэраторы первой и второй ступени выполнены и сочленены между собой аналогично тому, как они выполнены и сочленены в аэрирующем приспособлении, а внутренние полости аэрационных камер сопряжены с внутренней полостью трубообразного смесителя посредством радиально установленных с наклоном в сторону аэрационных камер трубок, уплощенных в вертикальной плоскости, разгрузочное приспособление в нижней своей части снабжено регулируемой задвижкой, установленной на патрубке для выгрузки камерного продукта, а также размещенной непосредственно над этим патрубком пульпоотводом, направленным в сторону пеносборного желоба, с пульпоприемником у верхнего его края, снабженным расположенной внутри регулируемой заслонкой и патрубком для выгрузки тонкозернистых хвостов в виде пульпы.

При создании изобретения авторы исходили из следующего.

Для оптимизации любого разделительного процессе необходимо обеспечить условия максимально возможного снижения турбулентности потоков пульпы внутри разделительного аппарата. Что касается пневматических флотационных машин, то их аэрогидродинамический режим работы можно значительно улучшить, если отделить друг от друга зоны перемешивания пульпы при ее интенсивном насыщении воздушными пузырьками посредством пневмогидравлических аэраторов и зоны непосредственного флотационного разделения компонентов этой пульпы. При флотационном обогащении материала широкого диапазона крупности необходимо при этом обеспечить дифференцированный подход к фракциям питания различной крупности. Для машин большой единичной производительности, где поток вводимого питания весьма велик, существенным для снижения турбулентности пульпы внутри аппарата, а именно в разделительных его зонах, является максимальное рассредоточение вводимого питания, а также способ его введения в аппарат в зависимости от крупности обогащаемого материала.

Что касается наиболее крупной и тяжелой части питания, то она должна подаваться во флотационный аппарат по принципу пенной сепарации на поверхность пенного слоя при максимальном рассредоточении минеральных зерен между собой и с минимальным количеством жидкой фазы пульпы. При этом вектор скорости подаваемого питания должен быть направлен вдоль поверхности пенного слоя в сторону пеносборного желоба. Это соответствует требованиям механизма процесса пенной сепарации.

Грубозернистый материал меньшей крупности должен подаваться во флотационный аппарат по оси камеры снизу вверх в виде тщательно перемешанной сильно аэрированной пульпы с тем, чтобы вектор скорости этого аэрированного потока пульпы совпадал о вектором архимедовых сил. Это соответствует условиям флотации более крупных минеральных зерен полезного компонента из объема аэрированной пульпы.

Питание, содержащее мелкозернистую и шламистую фракции, целесообразно подавать в виде тщательно перемешанной и сильно аэрированной пульпы в наиболее рассредоточенном виде по периферийной части флотационной камеры в нижней ее половине. Для исключения механического выноса в пенный слой гидрофильных частиц мелких и шламистых фракций вектор скорости подачи в аппарат питания данной крупности не должен совпасть с вектором архимедовых сил.

Для повышения качества флотационного концентрата и снижения его выхода целесообразно обеспечить во флотационном аппарате условия вторичной минерализации частиц в пенном слое.

Всем этим требованиям удовлетворяет конструкция предлагаемой пневматической флотационной машины. Детали принятых технических решений изложены ниже при ее описании.

На фиг. 1 и 2 показана пневматическая флотационная машина, полный фронтальный разрез и вид сбоку с частичным разрезом; на фиг. 3 вид пневматической флотационной машины сверху; на фиг. 4 узел I на фиг. 1; на фиг. 5 узел II на фиг. 1.

Пневматическая флотационная машина состоит из флотационной камеры 1 с днищем 2, причем, с целью снижения коалесценции воздушных пузырьков в объеме пульпы, камера 1 выполнена в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней части. По периферии верхней части флотационной камеры 1 закреплен пеносборный желоб 3 с патрубком 4 для вывода пенного продукта. В нижней своей части флотационной камеры 1, по ее оси установлен трубообразный смеситель 5, выполненный в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда, с размещенным в нижней его части патрубком 6 для подвода грубозернистой пульпы. На уровне верхнего края флотационная камера 1 имеет дискообразную соосно расположенную щелевидную просеивающую поверхность 7 с сечением щелей 8, увеличивающимся от оси дотационной камеры, над которой соосно расположено приспособление 9 для подачи крупнозернистого питания на пенный слой, выполненное в виде пустотелого кольца 10 с тангенциально расположенными по диаметру кольца входными патрубками 11. Пустотелое кольцо 10 с внешней стороны в нижней части имеет щелевидный выход 12 из внутренней своей полости непосредственно на щелевидную просеивающую поверхность 7. В нижней части флотационная камера 1 имеет равномерно раз щенные по ее периметру в шахматном порядке загрузочные окна 13, вокруг которых на боковых стенках камеры закреплено приспособление 14 для загрузки тонкозернистой пульпы, выполненное в виде кольцеобразной смесительной камеры 15 с распределительным коллектором 16 и патрубками 17 для приема пульпы. Смесительная камера 15 снабжена в верхней своей части пневмогидравлическими аэраторами 18, равномерно размещенными по ее периметру в кольцеобразном блоке 19. В верхней части флотационной камеры 1 по ее оси установлено аэрирующее приспособление 20, выполненное в виде полого конуса 21, состоящего из набора конических колец 22, установленных с зазором 23 между собой и частично входящих друг в друга. Диаметр конических колец 22 уменьшается в направлении днища 2 флотационной камеры 1. Со стороны широкой своей части полый конус 21 имеет последовательно размещенные в две ступени по его оси пневмогидравлические аэраторы 24 и 25. В нижней части у днища 2 флотационная камера 1 имеет разгрузочное приспособление 26 с патрубком 27 для выгрузки камерного продукта, имеющим регулируемую задвижку 28. Над патрубком 27 размещен направленный вверх в сторону пеносборного желоба 3 пульпоотвод 29, имеющий у верхнего своего края пульпоприемник 30, снабженный внутри регулируемой заслонкой 31 и патрубком 32 для выгрузки тонкозернистых хвостов в виде пульпы.

В нижней части трубообразного смесителя 5 на уровне патрубка 6 для подвода грубозернистой пульпы закреплена приемная камера 33 с патрубками 34 для подвода аэрированной жидкости, к которым присоединены аэрационные камеры 35, выполненные в виде полых усеченных конусов 36, симметрично расположенных по отношению к патрубку 6 под одинаковым углом к вертикали. Со стороны верхних больших оснований полых усеченных конусов 36 аэрационные камеры 35 снабжены водоподводящими патрубками 37 и последовательно размещенными в две ступени пневмогидравлическими аэраторами 38 и 39, с выходными отверстиями, направленными в сторону днища приемной камеры 33 через внутреннее сечение патрубков 34. При этом оси пневмогидравлических аэраторов 38 и 39 при зеркальном их отражении от днища приемной камеры 33 направлены во внутреннюю полость трубообразного смесителя 5 снизу вверх и пересекаются в точке, расположенной на его оси (фиг. 2). Внутренние полости аэрационных камер 35 сопряжены с внутренней полостью трубообразного смесителя 5 посредством радиально установленных трубок 40. Это необходимо для того, чтобы накапливающиеся в верхних частях аэрационных камер 35 воздушные пузырьки могли беспрепятственно перейти и трубообразный смеситель 5. Для этого трубки 40 имеют наклон в сторону аэрационных камер 35. Для снижения помех при оседании хвостовых частиц во флотационной камере 1 и их выгрузке, в наиболее узком месте, где трубки 40 расположены, они уплощены в вертикальной плоскости. Для вывода из трубообразного смесителя 5 и приемной камеры 33 случайных инородных предметов в ее днище установлен патрубок 41.

Кольцеобразный блок 19, в котором размещены пневмогидравлические аэраторы 18, имеет кольцевые баллон 42 для сжатого воздуха и коллектор 43 для напорной воды, при этом пневмогидравлические аэраторы 18 размещены внутри этого коллектора (фиг. 4). Пневмогидравлические аэраторы 18 имеют свой корпус 44, плотно (на сварке) вмонтированный в стенку кольцеобразного блока 19. В корпусе 44 имеется входная 45 и выходная 46 втулки, выполненные из износостойкого материала, например из силицированного графита или металлокерамики, имеющие осевые отверстия 47. Выходная втулка 46 имеет в осевом отверстии 47 уширение 48 с тангенциальными проходами 49. Втулки 45 и 46 закреплены в корпусе 44 резьбовыми крышками 50 через эластичную прокладку 51. В корпусе 44 выполнена кольцевая канавка 52, сообщенная с одной стороны через отверстия 53 в корпусе 44 и отверстия 53 в баллоне 42 для сжатого воздуха с внутренней полостью баллона 42, с другой, через тангенциальные проходы 49 и уширение 48 с осевым отверстием 47. Кольцевой баллон 42 для сжатого воздуха снабжен воздухоподводящим патрубком 54. Кольцевой коллектор 43 для напорной воды снабжен водоподводящим патрубком 55, а также люками 56 с герметичными крышками 57, расположенными на верхней его стенке напротив каждого единичного пневмогидравлического аэратора 18, предназначенными для замены изнашивающихся частей пневмогидравлических аэраторов l8.

Загрузочные окна 13 в боковых стенках флотационной камеры 1 выполнены в виде треугольников с вершиной, направленной вверх, при этом размеры треугольников монотонно уменьшаются от ряда к ряду в направлении снизу вверх. Такая форма и такое расположение окон 13 обеспечивают, с одной стороны, беспрепятственный проход минеральных зерен и воздушных пузырьков с пульпой из кольцеобразной смесительной камеры 15 во флотационную камеру 1 и, с другой стороны, обеспечивают снижение турбулентности в зоне флотации, сохраняя ее в смесительной камере 15, где она необходима при перемешивании материала с воздушными пузырьками. Для усиления аэрации и струйного перемешивания флотационной пульпы в смесительной камере 15 ее внутренняя полость сообщена через сопла и осевые отверстия 47 пневмогидравлических азраторов 18 с кольцевым коллектором 43 для напорной воды, при этом оси этих пневмогидравлических аэраторов направлены вниз в сторону днища смесительной камеры 15.

Конические кольца 22 полого конуса 21 аэрирующего приспособления 20 закреплены на диске 58 щелевидной просеивающей поверхности 7 посредством радиально установленных ребер 59. Оси пневмогидравлических аэраторов 24 и 25, установленных на диске 58, совпадают с осью полого конуса 21, а их выходные отверстия направлены в вершину этого конуса, где концентрично размещен параболический отражатель 60. Параболический отражатель 60 выполнен из износостойкого материала, например, из силицированного графита, металлокерамики или полиуретана, и помещен в съемный обтекатель 61, закрепленный за конусообразный фланец 62, приваренный к ребрам 59.

Пневмогидравлический аэратор 24 первой ступени (также и пневмогидравлический аэратор 38 аэрационных камер 35) имеет трубчатый корпус 63 (фиг. 1 и 5) с водоподводящим 64 и воздухоподводящим 65 штуцерами, к которым посредством резьбовых соединений присоединены водоподводящий 66 и воздухоподводящий 67 гибкие рукава. Внутри корпуса 63 имеется входная 45 и выходная 46 втулки, размещенные в нем и сообщенные с водоподводящим и воздухоподводящим штуцерами 64 и 65 аналогично пневмогидравлическим аэраторам 18. Пневмогидравлический аэратор 24 имеет резьбовое соединение 68 для сочленения его через диск 58 с пневмогидравлическим аэратором 25.

Пневмогидравлический аэратор 25 второй ступени (также и пневмогидравлический аэратор 39 аэрационных камер 35) представляет собой форсунку 69, выполненную из конусообразного набора пустотелых коаксиально расположенных колец 70 с щелевидными выходами 71, установленных с зазором 72 между собой и соединенных друг с другом радиальными ребрами 73. Форсунка 69 помещена в цилиндрический кожух 74, имеющий по всему нижнему торцу фланец 75. Сверху кожух 74 закрыт крышкой 76, к нижней поверхности которой приварены радиальные ребра 73. Крышка 76 имеет осевое резьбовое отверстие 77, к которому через эластичную прокладку 78 посредством резьбового соединения 68 прикручивается пневмогидравлический аэратор 24 первой ступени. Сквозь крышку 76 внутрь цилиндрического кожуха 74 подведены водоподводящий патрубок 79 и воздухоподводящий патрубок 80, предназначенные для питания пневмогидравлического аэратора 25 второй ступени напорной водой и сжатым воздухом. Воздухоподводящий патрубок 80 посредством трубок 81 сообщен с внутренней полостью пустотелых колец 70. Крышка 76 посредством болтов плотно прижата к диску 58. Цилиндрический кожух 74 приварен к диску 58 и к радиальным ребрам 59. Вокруг кожуха 74 диск 58 и крышка 76 имеют отверстия 82 для вывода воздуха, скапливающегося в верхней части внутренней полости конуса 21. Нижнее пустотело кольцо 70 форсунки 69 опирается на фланец 75.

Аэрирующее приспособление 20 посредством радиальных ребер 83 опирается на стенки раструба флотационной камеры 1.

Пневматическая флотационная машина работает следующим образом.

Флотационную камеру 1 заполняют водой с пенообразователем. Одновременно в пневмогидравлические аэраторы 18, 24, 25, 38 и 39 под давлением через водоподводящие 55 и 64 и воздухоподводящие 54 и 65 патрубки и гибкие рукава 66 и 67 подают воду и воздух. Во флотационной камере 1 образуется аэрогидросмесь с тонкодиспергированным воздухом, а на ее поверхности образуется пенный слой, который при достижении аэрогидросмесью уровня верхней кромки камеры 1 переливается в пеносборный желоб 3.

Тонкую диспергацию воздуха в жидкости осуществляют следующим образом. При продавливании напорной воды из кольцевого коллектора 43 через осевые отверстия 47 входной 45 и выходной 46 втулок пневмогидравлических аэраторов 18 и уширении 48 осевого отверстия 47 втулки 46 за счет высокоскоростной струи создается эжектирующий эффект, отсасывающий воздух из объема уширения 48. Одновременно в уширение 48 через тангенциальные проходы 49, кольцевую канавку 52 и отверстия 53 в корпусе 44 и в баллоне 42 поступает сжатый воздух из баллона 44, который компенсирует его убыль при струйном эжектировании. В результате на выходе из пневмогидравлических аэраторов 18 формируется высокоскоростная струя воды с тонкодиспергированным в ней воздухом. Тонкой его диспергации способствует тангенциальный ввод сжатого воздуха в уширение 48, создающий в нем высокоскоростной воздушный вихрь. При выходе из пневмогидравлического аэратора 18 высокоскоростная струя аэрированной жидкости создает в кольцеобразной смесительной камере 15 наряду с аэрацией вводимой пульпы также эффект весьма интенсивного струйного ее перемешивания с тонкодиспергированными воздушными пузырьками.

Пневмогидравлические аэраторы 24 и 38 первой ступени аэрации в аэрирующем приспособлении 20 и в аэрационных камерах 35 работают аналогично пневмогидравлическим аэраторам 18. Выходящая из осевого отверстия 47 пневмогидравлических аэраторов 24 и 38 струя аэрированной жидкости с высокой скоростью входит в осевое отверстие пневмогидравличесиих аэраторов 25 и 39 второй ступени и создает сильную эжекцию во внутренней полости форсунки 69. Проходя первое по ходу своего движения пустотелое кольцо 70 форсунки 69, эта высокоскоростная струя аэрогидросмеси эжектирует жидкость из внутренней полости кожуха 74 через зазор 72 и воздух из внутренней полости пустотелого кольца 70 через щелевой выход 71. К поверхности этой струи аэрогидросмеси за счет эжекции поочередно послойно прибавляются новые порции жидкости и воздуха из последующих зазоров 72 и щелевых выходов 71. В результате этого многократного контакта жидкой и газообразной фаз образуется факел тонкодиспергированных между собой воды и воздуха, выходящий из отверстия крайнего наибольшего кольца 70 и обеспечивающий генерирование большого количества аэрогидросмеси во внутренней полости конуса 21 аэрирующего приспособления 20 и аэрационных камер 35. При необходимости пневматическая дотационная машина может эксплуатироваться при работе аэрирующих приспособлений 20 и аэрационных камер 35 только с пневмогидравлическими аэраторами 24 и 38 первой ступени.

Высокоскоростная струя воды с тонкодиспергированным в ней воздухом, выходящая из осевого отверстия 47 пневмогидравлического аэратора 24, и факел тонкодиспергированных между собой воды и воздуха ударяются в параболический отражатель 60 в износостойкую его часть и отражаются от него. Двигаясь в результате этого по внутренней поверхности полого конуса 21 и выходя через зазоры 23 между коническими кольцами 22, аэрогидросмесь поднимается, скользя по внешней поверхности конических колец 22 и омывая их. Этот поток аэрогидросмеси объединяется с потоком аэрогидросмеси, генерируемым в аэрационных камерах 35 пневмогидравлическими аэраторами 38 и 39 и выходящим через трубообразный смеситель 5. К общему потоку аэрогидросмеси присоединяется аэрированный поток жидкости, идущий через загрузочные окна 13 из кольцеобразной смесительной камеры 15 от пневмогидравлических аэраторов 18, формируя внутреннюю аэрогидродинамику потоков жидкости во флотационной камере 1.

После формирования во флотационной камере 1 аэрогидродинамических потоков жидкости и создания пенного слоя на поверхности аэрированной жидкости в питающие патрубки 6, 11 и 17 подают дотационную пульпу, предварительно обработанную флотационными реагентами, причем в патрубки 11 приспособления 9 для подачи крупнозернистого питания на пенный слой подают самую крупную и тяжелую фракцию питания, в патрубок 6 для подвода грубозернистой пульпы через трубообразный смеситель 5 подают средние по крупности и плотности фракции питания, а в патрубки 17 приспособления 14 для загрузили тонкозернистой пульпы подают самые мелкие и легкие фракции питания, включая и шламистые.

Из патрубка 6 для подвода грубозернистой пульпы грубозернистая часть питания поступает в виде пульпы в приемную камеру 33 трубообразного смесителя 5. Туда же с обеих сторон от входящего потока грубозернистой пульпы вводится через патрубки 34 из аэрационных камер 35 сильно аэрированная жидкость с генерируемыми в ней посредством последовательно размещенных в две ступени пневмогидравлических аэраторов 38 и 39 тонкодисперсными воздушными пузырьками. При этом вводимые потоки сильно аэрированной жидкости ударяются с двух сторон в днище приемной камеры 33, отражаются от него и вместе с потоком грубозернистой пульпы входят в трубообразный смеситель 5 в направлении снизу вверх. Это достигается тем, что оси пневмогидравлических аэраторов 38 и 39 при зеркальном их отражении от днища приемной камеры 33 направлены во внутреннюю полость трубообразного смесителя 5 снизу вверх и пересекаются в точке, расположенной на его оси. В приемной камере 33 происходит интенсивное перемешивание грубозернистой пульпы с находящимися в аэрированной жидкости тонкодиспергированными воздушными пузырьками, с последующим вводом полученной аэрогидросмеси через трубобразный смеситель 5 во флотационную камеру 1 вдоль ее оси в направлении действия архимедовых сил. При этом не происходит забивания отверстий пневмогидравлических аэраторов 38 и 39 зернистий массой, так как они расположены вне зоны непосредственного перемешивания пульпы и аэрированноИ жидкости, находясь выше этой зоны в верхней части аэрационных камер 35, иуда дополнительно вводится жидкость (жидкая фаза пульпы) через водоподводящий патрубок 37. Скапливающиеся в верхних частях аэрационных камер 35 воздушные пузырьки выводятся из этих камер в трубообразный смеситель 5 через радиально установленные трубки 40, для чего последние имеют наклон в сторону аэрационных камер 35. Флотация грубозернистых частиц полезного компонента происходит в потоке сильно аэрированной пульпы, движущемся в направлении архимедовых сил, что обеспечивает их высоко извлечение и повышает качество процесса флотации.

Из патрубков 17 для приема пульпы тонкозернистая часть питания через распределительный коллектор 16 поступает в виде пульпы в кольцеобразную смесительную камеру 15. Туда же в виде высокоскоростных струй поступает из сопле пневмогидравлических аэраторов 18, равномерно размещенных по периметру верхней части смесительной камеры 15, сильно аэрированная жидкость с тонкодиспергированными воздушными пузырьками. Посредством этих высокоскоростных струй аэрированной жидкости производится интенсивное струйное перемешивание пульпы в смесительной камере 15 с одновременным ее насыщением тонкодиспергированными воздушными пузырьками. После этого полученная аэрогидросмесь в рассредоточенном виде вводится в нижнюю периферийную часть флотационной камеры 1 через расположенные на ее боковых стенках загрузочные окна 13. Траектория введения этой части пульпы во флотационную камеру 1 не совпадает с направлением архимедовых сил. Это исключает возможность механического выноса частиц пустой породы в пенный слой и повышает качество процесса флотации.

Из входных патрубков 11 крупнозернистая часть питания в виде пульпы тангенциально вводится в пустотелое кольцо 10 приспособления 9 дня подачи крупнозернистого питания. Под действием пары сил двух потоков пульпы, так как патрубки 11 расположены по диаметру кольца 10, пульпа приобретает вращательное движение внутри пустотелого кольца 10. После раскручивания под действием центробежных сил она по касательной выгружается из кольца 10 через щелевидный выход 12, расположенный в нижней его части, непосредственно на щелевидную просеивающую поверхность 7 с сечением щелей 8, увеличивающимся от оси дотационной камеры 1, где происходят рассредоточение частиц по площади и между собой и поступление на поверхность пены, проходящей между щелей 8 и направлении к пеносборному желобу 3. Таким образом крупные частицы питания в рассредоточенном виде поступают на поверхность пены сверху. Гидрофобные и гидрофобизированные частицы полезного компонента удерживаются при атом пенным слоем и выносятся вместе с ним и с сфлотированными из объема пульпы частицами в пеносборный желоб 3, откуда выгружаются через патрубок 4 для вывода пенного продукта. Гидрофильные частицы пустой породы проходят сквозь пену в объем флотационной камеры 1, опускаются на наклонные стенки камеры 1, скользят по ним вниз и попадают в поток аэрированной пульпы, выходящей из трубообразного смесителя 5. Внутрикамерная циркуляция пульпы обеспечивает возможность повторного извлечения частиц полезного компонента, случайно выпавших из пенного слоя, не достигнув пеносборного желоба 3. Большую роль при этом играет конфигурация самой флотационной камеры 1, выполненной в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней своей части. Частицы полезного компонента флотируются в потоке аэрированной пульпы и поступают в движущийся к пеносборному желобу 3 пенный слой. Частицы пустой породы оседают на днище 2 флотационной камеры 1 и грубозернистая их часть через патрубок 27 выгружается из машины. Выгрузка ее управляется при этом посредством регулируемой задвижки 28. Мелкозернистая и шламистая часть пустой породи вместе с жидкой фазой пульпы поднимается по пульпоотводу 29, поступает в пульпоприемник 30 и выгружается из него через патрубок 32 для выгрузки тонкозернистых хвостов в виде пульпы. Выгрузка ее управляется при этом посредством регулируемой заслонки 31, с помощью которой обеспечивается также поддержание уровня пульпы во флотационной камере 1.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит за счет улучшения аэрогидродинамического режима работы и условий аэрации пульпы повысить качество процесса флотации.

Использование: обогащение полезных ископаемых способом флотации, в частности в устройствах для разделения минералов, и может быть использовано при крупнозернистой флотации рудного и нерудного сырья, а также может найти применение при флотационной очистке промышленных и сточных вод. Пневматическая флотационная машина содержит флотационную камеру с днищем и загрузочными окнами, равномерно размещенными по ее периметру в шахматном порядке, щелевидную просеивающую поверхность. Машина имеет приспособление для подачи крупнозернистого питания на пенный слой, приспособление для загрузки тонкозернистой пульпы, трубообразный смеситель с патрубком для подвода грубозернистой пульпы. Машина имеет разгрузочное приспособление с патрубком для выгрузки камерного продукта, пеносборный желоб, пневмогидравлические аэраторы, расположенные на боковых стенках флотационной камеры и размещенные в кольцеобразном блоке, имеющем кольцевые баллон для сжатого воздуха и коллектор для напорной воды. Пневмогидравлические аэраторы размещены внутри кольцевого коллектора для напорной воды. Аэрирующее приспособление выполнено в виде полого конуса. Боковые поверхности аэрирующего приспособления выполнены в виде набора конических колец. Полый конус аэрирующего приспособления снабжен последовательно размещенными пневмогидравлическими аэраторами. Параболический отражатель открытой своей частью обращен во встречном пневмогидравлическом аэраторам направлении в основание полого конуса. Выходное сопло пневмогидравлического аэратора первой ступени пристыковано к входному отверстию пневмогидравлического аэратора второй ступени. Пневмогидравлический аэратор первой ступени выполнен в трубчатом исполнении. Пневмогидравлический аэратор второй ступени представляет собой форсунку с водоподводящим и воздухоподводящим патрубками. Приспособление для загрузки тонкозернистой пульпы выполнено в виде кольцеобразной смесительной камеры с распределительным коллектором и патрубками для приема пульпы. Внутренняя полость смесительной камеры сообщена с распределительным коллектором и патрубками для приема пульпы. Оси пневмогидравлических аэраторов направлены вниз в сторону днища смесительной камеры. Загрузочные окна в боковых стенках флотационной камеры выполнены в виде треугольников с вершиной, направленной вверх. Трубообразный смеситель выполнен в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда и в нижней своей части снабжен приемной камерой. Со стороны верхних больших оснований полых конусов аэрационные камеры снабжены водоподводящими патрубками. 5 ил.

Пневматическая флотационная машина, содержащая флотационную камеру с днищем, выполненную в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней части и имеющую в нижней части загрузочные окна, равномерно размещенные по ее периметру в шахматном порядке, расположенную на уровне верхнего края флотационной камеры щелевидную просеивающую поверхность с сечением щелей, увеличивающимся от оси флотационной камеры, приспособление для подачи крупнозернистого питания на пенный слой, выполненное в виде пустотелого кольца с тангенциально расположенными по диаметру кольца входными патрубками, сообщенными с внутренней его полостью, и щелевидным выходом из внутренней полости в нижней его части непосредственно на щелевидную просеивающую поверхность, приспособление для загрузки тонкозернистой пульпы, трубообразный смеситель с патрубком для подвода грубозернистой пульпы, установленный в нижней части флотационной камеры по ее оси, разгрузочное приспособление с патрубком для выгрузки камерного продукта, пеносборный желоб, расположенный у верхего края флотационной камеры, пневмогидравлические аэраторы, расположенные на боковых стенках флотационной камеры и размещенные в кольцеобразном блоке, имеющем кольцевые баллон для сжатого воздуха и коллектор для напорной воды, при этом пневмогидравлические аэраторы размещены внутри кольцевого коллектора для напорной воды, аэрирующее приспособление, выполненное в виде полого конуса с отверстиями на его боковой поверхности и установленное по оси флотационной камеры, при этом боковые поверхности аэрирующего приспособления выполнены в виде набора установленных с зазором между собой и частично входящих друг в друга конических колец, диаметр которых уменьшается в направлении днища флотационной камеры, а полый конус аэрирующего приспособления со стороны широкой своей части снабжен последовательно размещенными в две ступени по его оси пневмогидравлическими аэраторами с выходными отверстиями, направленными в вершину полого конуса с внутренней его стороны, где концентрично размещен параболический отражатель, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравлическим аэраторам направлении в основание полого конуса, причем выходное сопло пневмогидравлического аэратора первой ступени непосредственно пристыковано к входному отверстию пневмогидравлического аэратора второй ступени, при этом пневмогидравлический аэратор первой ступени выполнен в трубчатом исполнении с входной и выходной втулками, изготовленными из износостойкого материала, имеющими осевые отверстия для напорной воды, причем выходная втулка имеет в осевом отверстии уширение с тангенциальными проходами для сжатого воздуха, а пневмогидравлический аэратор второй ступени представляет собой помещенную в цилиндрический кожух форсунку с водоподводящим и воздухоподводящим патрубками, выполненную в виде конусообразного набора пустотелых коаксиально расположенных колец с щелевидными выходами внутрь форсунки, при этом кольца установлены с зазором между собой, соединены друг с другом радиальными ребрами и сообщены посредством трубок с воздухоподводящим патрубком, отличающаяся тем, что приспособление для загрузки тонкозернистой пульпы выполнено в виде кольцеобразной смесительной камеры с распределительными коллекторами и патрубками для приема пульпы, расположенной в зоне загрузочных окон вокруг флотационной камеры, ниже кольцеобразного блока, непосредственно под кольцевым коллектором для напорной воды, причем внутренняя полость смесительной камеры сообщена с распределительным коллектором и патрубками для приема пульпы через сопла и осевые отверстия пневмогидравлических аэраторов с кольцевым коллектором для напорной воды, а через загрузочные окна в боковых стенках флотационной камеры с внутренней полостью флотационной камеры, при этом оси пневмогидравлических аэраторов, расположенных в кольцеобразных блоках, направлены вниз в сторону днища смесительной камеры, а загрузочные окна в боковых стенках флотационной камеры выполнены в виде треугольников с вершиной, направленной вверх, причем размеры треугольников монотонно уменьшаются от ряда к ряду в направлении снизу вверх, трубообразный смеситель выполнен в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда и в нижней своей части на уровне патрубка для подвода грубозернистой пульпы снабжен приемной камерой с патрубками для подвода аэрированной жидкости, с присоединенными к ним аэрационными камерами, выполненными в виде полых усеченных конусов, симметрично расположенных по отношению к патрубку для подвода грубозернистой пульпы под одинаковым углом к вертикали, причем со стороны верхних больших оснований полых конусов аэрационные камеры снабжены водоподводящими патрубками и последовательно размещенными в две ступени пневмогидравлическими аэраторами с выходными отверстиями, направленными в сторону днища приемной камеры через внутреннее сечение патрубков для подвода аэрированной жидкости таким образом, что оси пневмогидравлических аэраторов при зеркальном их отражении от днища приемной камеры направлены во внутреннюю полость трубообразного смесителя снизу вверх и пересекаются в точке, расположенной на его оси, при этом пневмогидравлические аэраторы первой и второй ступени выполнены и сочленены между собой аналогично тому, как они выполнены и сочленены в аэрирующем приспособлении, а внутренние полости аэрационных камер сопряжены с внутренней полостью трубообразного смесителя посредством радиально установленных с наклоном в сторону аэрационных камер трубок, уплощенных в вертикальной плоскости, разгрузочное приспособление в нижней своей части снабжено регулируемой задвижкой, установленной на патрубке для выгрузки камерного продукта, а также размещенной непосредственно над этим патрубком пульпоотводом, направленным в сторону пеносборного желоба, с пульпоприемником у верхнего его края, снабженным расположенной внутри регулируемой заслонкой и патрубком для выгрузки тонкозернистых хвостов в виде пульпы.