ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА Российский патент 1999 года по МПК B03D1/14 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для регенерации оборотных и сточных вод.

Известны флотационные машины механического и пневмомеханического типа, в которых диспергирование газовой среды осуществляется механическими устройствами.

В машинах механического типа воздух эжектируется из атмосферы с помощью импеллера в зону создаваемого им разрежения и движущими потоками пульпы.

В машинах пневмомеханического типа насыщается пульпа воздухом принудительно от воздуходувки или компрессора. Диспергирование происходит при совместном турбулентном движении пульпы и воздуха в межлопаточном пространстве аэратора /Н.Ф.Мещеряков. "Флотационные машины и аппараты", М, Недра, 1982 г. , с. 93 - 145/.

Недостатком этих машин является неэффективная аэрация при коэффициенте эжекции, определяемом отношением расхода воздуха к расходу жидкости, не более 1,0.

Аэрационная способность машин механического типа повышается с увеличением окружной скорости, но при этом возрастает расход мощности.

Более перспективными являются машины пневмомеханического типа /с поддувом воздуха/.

Установлено, что их применение позволяет повысить скорость флотации в 1,4 раза и сократить удельный расход электроэнергии на 15 - 20%.

Одним общим недостатком механических и пневмомеханических машин является то обстоятельство, что перемешивание пульпы и диспергирование воздуха происходит при совместном турбулентном движении их в межлопаточном пространстве импеллера.

Известен способ аэрирования жидкости свободными /поверхностными/ струями.

Принцип работы таких устройств заключается в подаче жидкости в виде струй в воздушную среду, которые при падении увлекают воздух в поверхностный слой жидкости. Если степень аэрации в механических и пневмомеханических машинах равна 0,6 - 1,5 м³ воздуха на 1 м³ перекачиваемой жидкости, то поверхностными струями аэрирующая способность может быть в 10 раз выше.

Известна флотационная машина, содержащая корпус с днищем, узел подачи исходного питания и отвода продуктов, воздуховод и аэратор, состоящий из камеры с крышкой, открытый со стороны днища корпуса машины и сообщенный с воздуховодом и установленными внутри этой камеры соплами - насадками, подключенными к трубопроводу. Машина снабжена отбойной плитой с регулировочным патрубком, воздуховодом, сообщенным с атмосферой /SU 1117085, 07.10.84/.

При работе флотационной машины в аэрационную камеру, под давлением подают воздух, где образуется раздел - газ-жидкость на заданном уровне. По трубопроводу также под давлением подают рабочую жидкость. Сформированные в соплах - насадках струи жидкости, падая на искусственно созданный раздел газ-жидкость, эжектируют находящийся в камере аэрации воздух, который дополнительно диспергируется в затопленных струях при ударе их о поверхность специально предусмотренной плиты. Аэрированная рабочая среда /жидкость/ выводится из аэратора по периметру камеры аэрации. Перемешивание во флотационной камере обеспечивается только потоком исходного питания и потоком рабочей жидкости, нагнетаемой через сопла - насадки. В процессе участвуют два потока жидкости.

Известное устройство обеспечивает глубинную аэрацию пульпы свободно падающими струями и увеличение коэффициента эжекции.

Недостатком данного устройства является необходимость воздуходувки или компрессора для подачи воздуха, что увеличивает эксплуатационные расходы, себестоимость процесса флотации, ухудшает экономические показатели работы флотационной машины.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является флотационная машина, включающая флотационную камеру с пеносборником, размещенный в флотационной камере импеллер, выполненный в виде вала со ступицей и коаксиально установленных на валу внутреннего и внешнего усеченных конусов с размещенными между ними лопатками, и установленную над импеллером аэрационную камеру, в которой неподвижно установлен отражатель, выполненный в виде конусообразного кольца и размещенный на уровне кольцевого зазора, образованного ступицей и верхними кромками усеченных конусов импеллера, при этом внутренний и внешний конуса импеллера обращены большими основаниями к аэрационной камере /SU 1452598, 23.01.89/
При работе флотационной машины в аэрационную камеру под давлением подают воздух. На выходе из аэрационной камеры образуется граница раздела воздух-пульпа. При вращении импеллера осуществляется всасывание пульпы из флотационной камеры, которая, пройдя кольцевой зазор между конусными поверхностями ступицы и полого усеченного конуса, выходит из импеллера в виде струй, которые, ударяясь об отражатель и проходя через аэрационную камеру, падают на границу раздела газ-жидкость, насыщаются воздухом. Аэрированная пульпа направляется в флотационную камеру, где происходит процесс флотации.

Снабжение флотационной машины отражателем, выполненным в виде кольца конической формы, а конусов импеллера, направленными большими основаниями к аэрационной камере, обеспечивает интенсивную аэрацию, что позволяет увеличить производительность машины и достичь повышения извлечения ценных компонентов при флотации.

Недостатком данного устройства является исполнение его с дополнительным устройством для подачи воздуха в аэрационную камеру под давлением, что требует установки компрессора или воздуходувки. Это вызывает трудности при эксплуатации машины, увеличивает энергозатраты и себестоимость процесса флотации.

Задаче изобретения является исключение указанных недостатков и снижение себестоимости процесса флотации.

Поставленная задача достигается тем, что флотационная машина включает флотационную камеру с пеносборником, размещенный в флотационной камере импеллер, выполненный в виде вала со ступицей и коаксиально установленных на валу внутреннего и внешнего усеченных конусов и размещенными между ними лопатками, установленную над импеллером аэрационную камеру, снабженную неподвижно установленным отражателем, выполненным в виде конусообразного кольца. При этом машина снабжена расположенными на валу над уровнем пульпы развернутыми под углом наклона 45^o лопастями для подачи воздуха в аэрационную камеру под давлением.

Отличительными признаками, характеризующими новизну предлагаемого технического решения является то, что на валу флотационной машины установлены лопасти под углом 45^o.

Такое решение позволяет индивидуально по камерам флотомашины подавать воздух под давлением в аэрационные камеры, так как эту роль будут выполнять лопасти. При вращении импеллера, одновременно с процессом всасывания пульпы в импеллер, будет происходить подача воздуха а аэрационную камеру при постоянном давлении.

Количество лопаток, частота вращения импеллера поддается расчету как низконапорного вентилятора. Для флотационной камеры глубиной 1,6 м требуется давление воздуха в аэрационной камере в пределах 1м водяного столба. При этом коэффициент эжекции составит не менее 3,0.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематически представлен продольный разрез флотационной машины.

Флотационная машина состоит из камеры 1, пеносъемников 2, пеносборников 3, вала 4, на нижнем конце которого закреплен импеллер, состоящий из ступицы 5, полого усеченного конуса 6, с коаксиально установленными внутренним и внешним усеченными конусами, и радиальных лопаток 7. Импеллер расположен в аэрационной камере 8 с отражателем 9, выполненным в виде конусообразного кольца с поперечным сечением в форме усеченного конуса с расширением ко дну камеры машины, нижняя часть импеллера расположена в камере всасывания 10, коаксиально валу 4 расположены лопасти 11, развернутые под углом наклона 45^o, служащие для подвода воздуха в аэрационную камеру 8 под давлением через воздухоподводящую трубу 12.

Флотационная машина работает следующим образом.

После заполнения флотационной камеры 1 пульпой, включается импеллер, на валу которого выше уровня пульпы установлены лопасти 11. При вращении вала 4, благодаря лопастям 11, установленным под углом 45^o, в аэрационную камеру 8 нагнетается воздух. На выходе из аэрационной камеры 8 образуется граница раздела газ-пульпа.

При вращении импеллера, установленного на нижнем конце вала 4 осуществляется всасывание пульпы из камеры всасывания 10. Пульпа, пройдя кольцевой зазор между конусными поверхностями ступицы 5, полого усеченного конуса 6 и радиальных лопаток 7 выходит из импеллера в виде струй, которые, ударяясь об отражатель 9 и проходя через аэрационную камеру 8, эжектируют воздух и образуют границу раздела газ-пульпа. На границе раздела газ-пульпа происходит эффект струйной аэрации. Пульпа, насыщенная диспергированным воздухом, поступает в объем камеры флотомашины. Пенный продукт /флотационный концентрат/ при помощи пеносъемников 2 направляется в пеносборник 3.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение, предназначено для обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для очистки сточных и оборотных вод обогатительных фабрик.

Преимущество изобретения состоит в том, что возможность использования лопастей, установленных на валу импеллера над уровнем пульпы и разветвленных под углом 45^o, позволяет исключить дополнительные устройства для подачи воздуха под давлением, расширяет область применения флотационной машины, улучшает экономические показатели: снижаются эксплуатационные расходы, себестоимость процесса флотации.

Флотационная машина относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использована для регенерации оборотных и сточных вод. Флотационная машина содержит флотационную камеру с пеносборником, размешенный в флотационной камере импеллер, выполненный в виде вала со ступицей и коаксиально установленных на валу внутреннего и внешнего усеченных конусов с размещенными между ними лопатками, установленную над импеллером аэрационную камеру, снабженную неподвижно установленным отражателем, выполненным в виде конусообразного кольца, и расположенные на валу над уровнем пульпы развернутые под углом наклона 45^o лопасти для подачи воздуха в аэрационную камеру под давлением. Такое исполнение машины снижает энергозатраты в процессе ее эксплуатации и себестоимость процесса флотации. 1 ил.

Флотационная машина, включающая флотационную камеру с пеносборником, размещенный в флотационной камере импеллер, выполненный в виде вала со ступицей и коаксиально установленных на валу внутреннего и внешнего усеченных конусов с размещенными между ними лопатками, установленную над импеллером аэрационную камеру, снабженную неподвижно установленным отражателем, выполненным в виде конусообразного кольца, отличающаяся тем, что она снабжена расположенными на валу над уровнем пульпы развернутыми под углом наклона 45^o лопастями для подачи воздуха в аэрационную камеру под давлением.