АЭРАТОР Российский патент 2002 года по МПК B03D1/14 B03D1/24 C02F7/00 C02F3/18 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к устройствам для аэрации пульпы, и может быть использовано при переработке рудного и нерудного сырья, а также в ферментационных установках при биологической и флотационной очистке сточных вод, для аэрации в аэротенках, в целлюлозно-бумажной промышленности и др. областях техники.

Известен эжекторный аэратор, включающий корпус с размещенным в нем патрубком для подачи жидкости, сообщенный с корпусом диффузор и патрубок подвода воздуха (см. Н. Ф. Мещеряков "Кондиционирующие и флотационные аппараты и машины", М., Недра, 1990, с. 57-65).

Недостатком известного аэратора являются высокие затраты энергии на подачу единицы объема воздуха, что приводит к необходимости вместо одного высокопроизводительного водовоздушного эжектора устанавливать несколько менее производительных.

Наиболее близким к предложенному является аэратор, включающий корпус, расположенные соосно и с зазором друг к другу патрубок для подачи жидкости, размещенный в корпусе, и выпускную насадку, сообщенную с корпусом, патрубок для ввода воздуха (авторское свидетельство СССР 1832561, кл. В 03 D 1/14, опубл. 20.08.1995).

Недостатком наиболее близкого аналога так же является повышенные затраты энергии на подачу единицы объема воздуха, обусловленные недостаточно высокой эжектирующей способностью аэратора.

Задачей изобретения является снижение затрат энергии на подачу единицы объема воздуха и повышение извлечения полезного компонента при использовании аэратора.

Технический результат изобретения заключается в повышении эжектирующей способности аэратора при сохранении флотационной крупности пузырьков воздуха за счет оптимизации параметров узлов аэратора.

Технический результат достигается тем, что в аэраторе, включающем корпус, расположенные соосно и с зазором друг к другу патрубок для подачи жидкости, размещенный в корпусе, и выпускную насадку, сообщенную с корпусом, патрубок для ввода воздуха, согласно изобретению отношение диаметра патрубка для подачи жидкости к ширине зазора между ним и выпускной насадкой составляет от 5 до 15, а отношение длины выпускной насадки к диаметру патрубка для подачи жидкости и отношение диаметров патрубка для подачи жидкости и выпускной насадки составляет от 4 до 10.

Такая оптимизация конструктивных параметров аэратора позволяет потоку воздуха кольцевым обжатием струи жидкости создать режим кавитации течения жидкости, который затем переходит в пленочно-диспергированный режим течения жидкости и воздуха в выпускной насадке. Данный режим течения позволит дополнительно увеличить расход воздуха до образования в выпускной насадке скачка уплотнения, после прорыва которого скорость потока на выходе из выпускной насадки достигает сверхзвукового значения. Увеличение расхода воздуха при таком режиме течения потока позволит сохранить диаметр пузырьков воздуха флотационной крупности, что, в свою очередь, приведет к повышению извлечения при флотации.

Изобретение поясняется чертежом, где показан предложенный аэратор.

Аэратор включает корпус 1, размещенный в корпусе патрубок 2 для подвода жидкости, сообщенную с корпусом 1 выпускную насадку 3, патрубок 4 для ввода воздуха. Патрубок 2 для подачи жидкости и выпускная насадка 3 расположены соосно и с зазором 5 шириной Н. Отношение диаметра D патрубка 2 для подачи жидкости к ширине Н зазора 5 между патрубком 2 и выпускной насадкой 3 составляет от 5 до 15. Отношение длины L выпускной насадки 3 к диаметру D патрубка 2 для подачи жидкости составляет от 4 до 10. Отношение диаметров патрубка 2 для подачи жидкости и выпускной насадки 3-D:d составляет также от 4 до 10.

Аэратор работает следующим образом.

Жидкость под давлением 3-7 атм подается в патрубок 2, на выходе из которого струя жидкости обжимается потоком воздуха из патрубка 4 ввода воздуха. Жидкость, обжатая воздухом, поступает в выпускную насадку 3, где происходит формирование пузырьков воздуха флотационной крупности.

Предложенный аэратор позволяет достичь максимального соотношения объемов газ-жидкость, равного 400:1 при сохранении диаметра пузырьков флотационной крупности.

Отношение диаметра D патрубка 2 для подачи жидкости к ширине Н зазора 5, равное от 5 до 15 и пределы отношений длины L выпускной насадки 3 к диаметру D патрубка 2 для подачи жидкости и отношение диаметров D:d патрубка 2 для подачи жидкости и выпускной насадки 3, равное от 4 до 10 определены экспериментально.

Сначала определялось соотношение диаметра D патрубка 2 к ширине Н зазора 5 при произвольных других параметрах. Затем определялось отношение диаметра D патрубка 2 к диаметру d выпускной насадки 3 при фиксированной ширине Н зазора 5, при этом длина L выпускной насадки была произвольной. После этого определялось отношение L:D.

Оптимизация параметров узлов аэратора позволила снизить затраты энергии на подачу единицы объема воздуха путем повышения эжектирующей способности аэратора и повысить извлечение полезного компонента путем создания пузырьков воздуха флотационной крупности за счет того, что заявленные соотношения позволяют при минимальном давлении жидкости обеспечить подачу воды максимально возможного объема воздуха при сохранении необходимой крупности пузырьков.

Использование: изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к устройствам для аэрации пульпы, и может быть использовано при переработке рудного и нерудного сырья, а также в ферментационных установках при биологической и флотационной очистке сточных вод, для аэрации в аэротенках, в целлюлозно-бумажной промышленности и других областях техники. Технический результат - повышение эжектирующей способности аэратора при сохранении флотационной крупности пузырьков воздуха за счет оптимизации параметров узлов аэратора. Аэратор включает корпус, расположенные соосно и с зазором друг к другу патрубок для подачи жидкости, размещенный в корпусе, и выпускную насадку, сообщенную с корпусом, патрубок для ввода воздуха. Отношение диаметра патрубка для подачи жидкости к ширине зазора между ним и выпускной насадкой составляет от 5 до 15. Отношение длины выпускной насадки к диаметру патрубка подачи жидкости и отношение диаметров патрубка для подачи жидкости и выпускной насадки составляет от 4 до 10. 1 ил.

Аэратор, включающий корпус, расположенные соосно и с зазором друг к другу патрубок для подачи жидкости, размещенный в корпусе, и выпускную насадку, сообщенную с корпусом, патрубок для ввода воздуха, отличающийся тем, что отношение диаметра патрубка для подачи жидкости к ширине зазора между ним и выпускной насадкой составляет от 5 до 15, а отношение длины выпускной насадки к диаметру патрубка для подачи жидкости и отношение диаметров патрубка для подачи жидкости и выпускной насадки составляет от 4 до 10.