ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА Российский патент 2000 года по МПК B03D1/24 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых способом флотации, в частности к устройствам для разделения минералов, и может быть использовано при крупнозернистой флотации рудного и нерудного сырья.

Известна пневматическая флотационная машина, содержащая флотационную камеру, 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 мелкозернистой пульпы, трубообразный смеситель, установленный по оси флотационной камеры, патрубок для выгрузки камерного продукта, пеносборный желоб, расположенный у верхнего края флотационной камеры, пневмогидравлический аэратор, параболический отражатель, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравлическому аэратору направлении, в которой внешняя стенка пустотелого кольца в нижней части непосредственно над щелевидным выходом выполнена конусообразной /1/.

Недостатком этой машины является отсутствие в ней конструктивных элементов, обеспечивающих оптимизацию аэрогидродинамического режима ее работы, что снижает качество реализуемого в ней флотационного процесса. В частности, в этой машине приспособление для подачи крупнозернистого питания на пенный слой не всегда обеспечивает достаточную равномерность распределения питания по щелевидной просеивающей поверхности, особенно при повышенных нагрузках и при плотной пульпе. Кроме того, размещение пневмогидравлического аэратора выше уровня пульпы во флотационной камере снижает качество аэрации в случаях, когда между соплом аэратора и пульпой образуется воздушная прослойка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пневматическая флотационная машина, содержащая флотационную камеру цилиндроконической формы, расположенную на уровне верхнего края флотационной камеры щелевидную просеивающую поверхность с сечением щелей, увеличивающимся от оси флотационной камеры, приспособление для подачи зернистого питания на поверхность жидкости, патрубок для выгрузки камерного продукта, приемный желоб, расположенный у верхнего края флотационной камеры, флотационная камера снабжена размещенным по ее оси вершиной вниз и основанием на уровне верхнего края флотационной камеры конусообразным сосудом с водоподводящим патрубком и со щелевым выходом по периметру основания, направленным в сторону приемного желоба, щелевидная просеивающая поверхность имеет незначительный уклон в направлении приемного желоба /2/.

В данной машине во многом 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 отсутствуют необходимые конструктивные элементы, обеспечивающие оптимизацию аэрогидродинамического режима ее работы. В частности, в этой машине как и в машине /1/, присутствует многослойность подачи зернистого питания на поверхность жидкости при повышенных нагрузках и при плотной пульпе.

Целью изобретения является повышение качества процесса флотации за счет улучшения аэрогидродинамического режима работы.

Согласно изобретению эта цель достигается тем, что в пневматической флотационной машине, содержащей флотационную камеру цилиндроконической формы с приемным желобом для концентрата и с патрубком для выгрузки хвостов, расположенную на уровне верхнего края флотационной камеры кольцеобразную щелевидную просеивающую поверхность, имеющую незначительный уклон в направлении приемного желоба, приспособление для подачи питания, выполненное в виде пустотелого кольца с расположенными по диаметру кольца входными патрубками и со щелевидным выходом в нижней его части непосредственно на кольцеобразную щелевидную просеивающую поверхность, при этом внешняя стенка пустотелого кольца в нижней своей части выполнена конусообразной, соосно размещенный вершиной вниз и основанием на уровне верхнего края флотационной камеры конусообразный сосуд с водоподводящим патрубком и со щелевым выходом по периметру основания, направленным в сторону приемного желоба, пневмогидравлический аэратор, параболический отражатель, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравлическому аэратору направлении, внутри пустотелого кольца ниже уровня его входных патрубков установлен с зазором по отношению к внешней стенке кольца распределительный диск с закрепленной по внешнему его диаметру цилиндрической обечайкой, имеющей по верхнему торцу зазор по отношению к крышке кольца, при этом входные патрубки тангенциально сопряжены с диском и обечайкой, а диск и обечайка перфорированы, выходное сопло пневмогидравлического аэратора размещено ниже уровня верхнего края флотационной камеры, параболический отражатель установлен с зазором по отношению к стенкам конусообразного сосуда, при этом последний имеет в своей вершине отверстие, конусообразный сосуд в верхней своей части имеет кольцевую полость, размещенную с зазором по отношению к пневмогидравлическому аэратору и сообщенную с водоподводящим патрубком и конусообразным сосудом.

При создании изобретения авторы исходили из следующего.

Для оптимизации любого разделительного процесса необходимо обеспечить условия максимально возможного снижения турбулентности потоков пульпы внутри разделительной зоны аппарата. Что касается пневматических флотационных машин, работающих по принципу пленочной флотации, то их аэрогидродинамический режим работы можно значительно улучшить, если обеспечить необходимые условия подачи зернистого питания на поверхность жидкости, являющейся разделительной зоной в таких машинах. Зернистое питание должно подаваться во флотационную машину монослойно в ламинарном режиме на поверхность жидкости 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 жидкости в сторону приемного желоба. Это соответствует требованиям механизма процесса пленочной флотации.

Еще более спокойный и ламинарный перевод частиц обогащаемого материала на поверхность жидкости можно осуществить при последовательном использовании пенной сепарации, плавно переходящей в режим пленочной флотации.

Вышеизложенным требованием в значительной мере удовлетворяет конструкция предлагаемой пневматической флотационной машины. Детали принятых технических решений изложены ниже при ее описании.

На фиг. 1 показана пневматическая флотационная машина в разрезе; на фиг. 2 - вид машины сверху.

Пневматическая флотационная машина состоит из флотационной камеры 1 цилиндрической формы, с патрубком 2 для вывода хвостов. При периферии верхней части флотационной камеры 1 закреплен приемный желоб 3 с патрубком 4 для вывода флотационного концентрата. На уровне верхнего края флотационная камера 1 имеет соосно расположенную кольцеобразную щелевидную просеивающую поверхность 5 с сечением щелей 6, увеличивающимся от оси флотационной камеры, имеющую незначительный уклон в направлении приемного желоба 3. Под щелевидной просеивающей поверхностью 5 соосно размещен вершиной вниз конусообразный сосуд 7, основание 8 которого размещено на уровне верхнего края флотационной камеры 1. Сосуд 7 имеет водоподводящий патрубок 9 и щелевой выход 10 по периметру основания 8, направленный под кольцеобразной щелевидной просеивающей поверхностью 5 в сторону приемного желоба 3. Сосуд 7 опирается на стенки камеры 1 посредством радиальных ребер 11. На его основании 8 соосно размещено приспособление 12 для подачи питания, выполненное в виде пустотелого кольца 13 с расположенными по диаметру кольца входными патрубками 14 и со щелевидным выходом 15 в нижней его части непосредственно на кольцеобразную щелевидную просеивающую поверхность 5. Внешняя стенка 16 пустотелого кольца 13 в нижней своей части выполнена конусообразной. По оси кольца 13 в основании 8 сосуда 7 посредством резьбового соединения закреплен пневмогидравлический аэратор 17, выходное сопло которого размещено ниже уровня верхнего края флотационной камеры 1. В нижней части конусообразного сосуда 7 посредством ребер 18 соосно закреплен параболический отражатель 19, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравлическому аэратору 17 направлении. Параболический отражатель 19 установлен с зазором 20 по отношению к стенкам конусообразного сосуда 7, в вершине которого имеется отверстие 21 для вывода засорений. В верхней своей части конусообразный сосуд 7 имеет кольцевую полость 22, размещенную с зазором 23 по отношению к пневмогидравлическому аэратору 17 и сообщенную с водоподводящим патрубком 9 и внутренней полостью конусообразного сосуда 7.

Внутри пустотелого кольца 13 ниже уровня его входных патрубков 14 установлен с зазором 24 по отношению к внешней стенке кольца 13 распределительный диск 25 с закрепленной по внешнему его диаметру цилиндрической обечайкой 26, имеющей по верхнему торцу зазор 27 по отношению к крышке кольца 13. Входные патрубки 14 тангенциально сопряжены с диском 25 и обечайкой 26. Диск 25 и обечайка 26 перфорированы. Перфорация предназначена для равномерного распределения питания внутри пустотелого кольца 13 и при выходе его на кольцеобразную щелевидную просеивающую поверхность 5.

Пневмогидравлический аэратор 17 имеет водоподводящий 28 и воздухоподводящий 29 патрубки.

Пневматическая флотационная машина работает следующим образом.

Флотационную камеру 1 заполняют водой. В конусообразный сосуд 7 через водоподводящий патрубок 9 подают воду, а через пневмогидравлический аэратор 17 аэрированную жидкость с пенообразователем, которые смешиваясь в конусообразном сосуде 7 поступают затем во флотационную камеру 1 через щелевой выход 10. Работа пневмогидравлического аэратора 17 осуществляется при этом при подаче в него напорной воды через водоподводящий патрубок 28 и сжатого воздуха через воздухоподводящий патрубок 29. Выходящая с большой скоростью из его сопла водовоздушная струя эжектирует воду из полости 22 через зазор 23. Объединенный поток аэровоздушный ударяет в параболический отражатель 19 и, отражаясь от него, движется в направлении щелевого выхода 10. Во флатационной камере 1 формируется при этом необходимый аэрогидродинамический режим работы флотомашины. Через входные патрубки 14 в приспособление 12 для подачи питания подают исходный обводненный материал, подлежащий разделению. Сначала он попадает на распределительный диск 25 и двигается по его поверхности и по внутренней поверхности цилиндрической обечайки 26, а затем через их перфорацию поступает в рассредоточенном виде на внутреннюю поверхность пустотелого кольца 13. Часть исходного материала в рассредоточенном виде может поступать туда же через зазор 27. Двигаясь по наклонной поверхности внешней стенки 16 материал через щелевой выход поступает на кольцеобразную щелевидную просеивающую поверхность 5. При прохождении потока исходного материала по щелевидной просеивающей поверхности 5 происходит замещение жидкостной транспортирующей среды в исходном материале на водовоздушную, состоящую из тонкодиспергированных в воде воздушных пузырьков. Это происходит за счет плоской водовоздушной струи, выходящей из щелевого выхода 10. Эта струя проходит через кольцеобразную щелевидную просеивающую поверхность 5 в сторону приемного желоба 3, снимая с ее поверхности частицы исходного материала на поверхность воды, движущейся к приемному желобу 3. Плавному перемещению частиц материала на поверхность жидкости с кольцеобразной щелевидной просеивающей поверхности 5 способствует незначительный ее уклон в направлении приемного желоба 3. При этом вода, транспортировавшая исходный материал по наклонной поверхности внешней стенки 16, проходит между игл щелевидной просеивающей поверхности 5 и соединяется с газоводным потоком, выходящим из щелевого выхода 10. При попадании частиц исходного материала на поверхность жидкости происходит их флотационное разделение по методу пенной сепарации, плавно переходящей в режим пленочной флотации. Гидрофобные и гидрофобизированные частицы полезного компонента удерживаются на границе раздела жидкость-газ и водным потоком уносятся через верхнюю кромку флотационной камеры 1 в приемный желоб 3, а затем выгружаются из него через патрубок 4 для вывода флотационного концентрата. Частицы пустой породы погружаются в воду, оседают на наклонные стенки флотационной камеры 1, скользят по ним вниз и выгружаются из машины через патрубок 2.

При необходимости в патрубок 9 может подаваться пульпа с мелкозернистым материалом для его последующего флотационного разделения в восходящем аэрированном потоке внутри конусообразного сосуда 7 с последующим выходом пенного продукта через щелевой выход 10 на поверхность жидкости для его перечистки методом пленочной флотации, а затем в приемный желоб 3. Хвосты флотации будут разгружаться при этом через отверстие 21 в конусообразном сосуде 7, а затем через патрубок 2.

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

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки
1. Патент РФ N 2111064 от 20.08.96, кл. B 03 D 1/24, опубл. 20.05.98. Бюл. 1998, N 14.

2. Патент РФ N 2113911 от 24.02.97, кл. B 03 D 1/24, опубл. 27.06.98, Бюл. 1998, N 18 (прототип).

Использование: обогащение полезных ископаемых способом флотации и может быть использована при крупнозернистой флотации рудного и нерудного сырья. Сущность изобретения: машина содержит флотационную камеру с приемным желобом для концентрата и с патрубком для выгрузки хвостов, кольцеобразную щелевидную просеивающую поверхность, имеющую уклон в направлении приемного желоба, приспособление для подачи питания, выполненное в виде пустотелого кольца с расположенными по диаметру кольца входными патрубками и со щелевидным выходом в нижней его части на щелевидную просеивающую поверхность. Внешняя стенка пустотелого кольца в нижней своей части выполнена конусообразной. Машина имеет конусообразный сосуд с водоподводящим патрубком и со щелевым выходом по периметру основания, направленным в сторону приемного желоба, пневмогидравлический аэратор, параболический отражатель, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравлическому аэратору направлении. Внутри пустотелого кольца ниже уровня его входных патрубков установлен с зазором по отношению к внешней стенке кольца распределительный диск с закрепленной по внешнему его диаметру цилиндрической обечайкой, имеющей по верхнему торцу зазор по отношению к крышке кольца. Входные патрубки тангенциально сопряжены с диском и обечайкой, а диск и обечайка перфорированы. Выходное сопло пневмогидравлического аэратора размещено ниже уровня верхнего края флотационной камеры, параболический отражатель установлен с зазором по отношению к стенкам конусообразного сосуда, конусообразный сосуд в верхней своей части имеет кольцевую полость, размещенную с зазором по отношению к пневмогидравлическому аэратору и сообщенную с водоподводящим патрубком и конусообразным сосудом. Технический результат - улучшение аэрогидродинамического режима работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пневматическая флотационная машина, содержащая флотационную камеру цилиндрической формы с приемным желобом для концентрата и с патрубком для выгрузки хвостов, расположенную на уровне верхнего края флотационной камеры кольцеобразную щелевидную просеивающую поверхность, имеющую незначительный уклон в направлении приемного желоба, приспособление для подачи питания, выполненное в виде пустотелого кольца с расположенными по диаметру кольца входными патрубками и со щелевидным выходом в нижней его части непосредственно на кольцеобразную щелевидную просеивающую поверхность, при этом внешняя стенка пустотелого кольца в нижней своей части выполнена конусообразной, соосно размещенный вершиной вниз и основанием на уровне верхнего края флотационной камеры конусообразный сосуд с водоподводящим патрубком и со щелевым выходом по периметру основания, направленным в сторону приемного желоба, пневмогидравлический аэратор, параболический отражатель, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравлическому аэратору направлении, отличающаяся тем, что внутри пустотелого кольца ниже уровня его входных патрубков установлен с зазором по отношению к внешней стенке кольца распределительный диск с закрепленной по внешнему его диаметру цилиндрической обечайкой, имеющей по верхнему торцу зазор по отношению к крышке кольца, при этом входные патрубки тангенциально сопряжены с диском и обечайкой, а диск и обечайка перфорированы, выходное сопло пневмогидравлического аэратора размещено ниже уровня верхнего края флотационной камеры. 2. Пневматическая флотационная машина по п.1, отличающаяся тем, что параболический отражатель установлен с зазором по отношению к стенкам конусообразного сосуда, при этом последний имеет в своей вершине отверстие, конусообразный сосуд в верхней своей части имеет кольцевую полость, размещенную с зазором по отношению к пневмогидравлическому аэратору и сообщенную с водоподводящим патрубком и конусообразным сосудом.