ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА Российский патент 2003 года по МПК B03D1/24 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при переработке минерального сырья, содержащего цветные, черные, редкие, благородные металлы, а также неметаллические полезные ископаемые и особенно при очистке сточных вод от твердых частиц и капель масел.

Известна пневматическая флотационная машина, включающая камеру, выполненную в виде цилиндрической колонны, снабженную набором концентрически расположенных цилиндрических емкостей, в каждой из которых установлен цилиндр, образующий с дном последней емкости кольцевое отверстие и имеющий высоту, уменьшающуюся от центра камеры к периферии В нижней части цилиндрических емкостей расположены диспергаторы [авторское свидетельство СССР 478616, кл. B 03 D 1/24, 09.03.76].

Недостатком указанной машины являются невысокие показатели флотации, обусловленные расположением диспергаторов-аэраторов в нижней части емкостей, что не позволяет одновременно оптимизировать процессы столкновения частиц с пузырьками воздуха и отделения минерализованных пузырьков от пульпы.

Известна пневматическая флотационная машина, включающая цилиндроконическую камеру, реактор, в котором происходит формирование пузырьков, подача питания и прямое взаимодействие пузырьков с частицами [патент США 4938865, кл. B 03 D 1/24, 03.07.90].

Недостатком данной машины является отсутствие организации процесса коалесценции пузырьков в специальном устройстве, что приводит к недостаточно высоким показателям флотации.

Наиболее близкой к предложенной является пневматическая флотационная машина, включающая сепарационную камеру, реактор, имеющий приспособление для подачи в него пульпы и аэратор, а также установленный в сепарационной камере под реактором распределитель потока аэрированной пульпы, выполненный в виде крышки с отверстиями и днища, пенный желоб, разгрузочное приспособление для хвостов [заявка ЕР 0514800, кл. B 03 D 1/24, 31.07.96].

Недостатком наиболее близкого аналога является несовершенная конструкция распределителя потока аэрированной пульпы, приводящая к его частому засорению, а также к недостаточно оптимальному режиму укрупнения пузырьков и их отделения от пульпы, что, в свою очередь, приводит к недостаточно высоким показателям флотации.

Задачей изобретения является повышение показателей флотации. Техническим результатом изобретения является оптимизация гидродинамического режима движения трехфазных потоков в отдельности для трех процессов: закрепления частиц на пузырьках, их укрупнения и отделения крупных пузырьков от пульпы.

Технический результат достигается тем, что пневматическая флотационная машина, включающая сепарационную камеру, реактор, имеющий приспособление для подачи в него пульпы и аэратор, распределитель потока аэрированной пульпы, установленный в сепарационной камере под реактором и выполненный в виде крышки с отверстиями и днища, пенный желоб и разгрузочное приспособление для хвостов, согласно изобретению снабжена концентрическими обечайками, прикрепленными к днищу, и, по крайней мере, одной обечайкой, прикрепленной к крышке между обечайками, прикрепленными к днищу, концентрично им, при этом крышка и днище распределителя потока аэрированной пульпы установлены с зазором между их внешними кромками, а крышка выполнена асимметричной конусообразной и имеет в верхней части дополнительные отверстия для вывода минерализованных пузырьков.

Машина может быть снабжена установленным на реакторе над сепарационной камерой генератором горизонтальных колебаний.

Машина может быть снабжена установленным под днищем распределителя потока аэрированной пульпы генератором вертикальных колебаний.

Днище распределителя потока аэрированной пульпы может быть выполнено в виде плоского диска с отверстиями.

Днище распределителя потока аэрированной пульпы может быть выполнено в виде конуса с вершиной, направленной вниз, и с отверстиями в вершине конуса и по его боковой поверхности, при этом на генераторе вертикальных колебаний установлен шар с возможностью воздействия на пульпу в распределителе потока аэрированной пульпы через отверстие в вершине конуса.

Днище распределителя потока аэрированной пульпы может быть выполнено в виде конуса с вершиной, направленной вверх, при этом обечайки, прикрепленные к днищу, выполнены с наклонными днищами, имеющими отверстия в нижней части.

Машина может быть снабжена дополнительными аэраторами, установленными в днище сепарационной камеры.

Сепарационная камера может быть выполнена из верхней и нижней конических обечаек, между которыми расположена цилиндрическая обечайка.

Машина может быть снабжена дополнительными аэраторами, установленными в днище сепарационной камеры.

Сепарационная камера может быть выполнена из верхней и нижней конических обечаек, между которыми расположена цилиндрическая обечайка.

Машина может быть снабжена пеноотстойником, установленным на верхней конической обечайке сепарационной камеры.

Генератор вертикальных колебаний может быть установлен на стойке.

Нижние обечайки распределителя потока аэрированной пульпы могут быть выполнены с уменьшающейся к стенкам сепарационной камеры высотой.

Машина может быть снабжена установленными в пеноотстойнике концентрическими пластинами волнообразного профиля.

Снабжение машины концентрическими обечайками, прикрепленными к днищу, и, по крайней мере, одной обечайкой, прикрепленной к крышке между обечайками, прикрепленными к днищу, концентрично им, установка крышки и днища распределителя потока аэрированной пульпы с зазором между их внешними кромками, выполнение крышки асимметричной конусообразной и наличие в ее верхней части дополнительных отверстий для вывода минерализованных пузырьков обеспечивает регулирование процесса коалесценции пузырьков и распределение по объему пузырьков и пульпы, интенсификацию процесса коалесценции путем многократного изменения направления движения трехфазного потока с прямотока на противоток с различной амплитудой движения и обеспечивает достижение технического результата изобретения - оптимизацию гидродинамического режима движения трехфазных потоков и их расслоение на газовый и пульповый потоки.

Снабжение машины установленным на реакторе над сепарационной камерой генератором горизонтальных колебаний позволяет интенсифицировать процесс соударения частиц с пузырьками и проводить обратный процесс - отрыв частиц от пузырьков, т. е. повышать селективность флотации за счет регулирования сил отрыва частиц разделяемых минералов, имеющих близкие флотационные свойства.

Снабжение машины установленным под днищем распределителя потока аэрированной пульпы генератором вертикальных колебаний позволяет устранить забивание и засорение отверстий в днище распределителя потока аэрированной пульпы, а также интенсифицировать процесс коалесценции пузырьков.

Снабжение машины дополнительными аэраторами, установленными в днище сепарационной камеры, позволяет производить доизвлечение труднофлотируемых фракций зерен минералов в зоне между дополнительными аэраторами и днищем распределителя потока аэрированной пульпы.

Выполнение днища распределителя потока аэрированной пульпы в виде плоского диска с отверстиями позволяет обеспечить вывод части пульпы из распределителя потока аэрированной пульпы, что создаст условия для лучшей коалесценции пузырьков.

Выполнение днища распределителя потока аэрированной пульпы в виде конуса с вершиной, направленной вниз, и с отверстиями в вершине конуса и по его боковой поверхности и установка на генераторе вертикальных колебаний шара с возможностью воздействия на пульпу в распределителе потока аэрированной пульпы через отверстие в его вершине позволяет равномернее распределить потоки пульпы и уменьшить амплитуду колебаний прямотока - противотока.

Выполнение днища распределителя потока аэрированной пульпы в виде конуса с вершиной, направленной вверх, и выполнение обечаек, прикрепленных к днищу, с наклонными днищами, имеющими отверстия в нижней части, позволяет при необходимости увеличивать амплитуду прямоток - противоток.

Снабжение машины дополнительными аэраторами, установленными в днище сепарационной камеры, позволяет доизвлекать труднофлотируемые фракции зерен минералов в зоне между ними и днищем.

Выполнение сепарационной камеры из верхней и нижней конических обечаек, между которыми расположена цилиндрическая обечайка, позволяет создать оптимальное пространство для потоков пульпы: конические обечайки позволяют за счет сужения пространства концентрировать потоки пены и камерного продукта, а объем цилиндрической обечайки позволяет пространственно разделить эти потоки.

Установка генератора вертикальных колебаний на стойке позволяет обеспечивать оптимальное воздействие колебаний на пульпу и исключает колебания элементов конструкции.

Усиление вторичной концентрации и снижение содержания воды в пенном слое может быть достигнуто снабжением машины пеноотстойником, установленным на верхней конической обечайке сепарационной камеры, и установленными в пеноотстойнике концентрическими пластинами волнообразного профиля, за счет прохождения пенного слоя через зоны расширения и сужения для управления коалесценцией пузырьков в пене и усиления потока воды из пены.

Выполнение нижних обечаек распределителя потока аэрированной пульпы с уменьшающейся к стенкам сепарационной камеры высотой усиливает эффект интенсификации коалесценции пузырьков.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид пневматической флотационной машины; на фиг. 2 - распределитель потоков аэрированной пульпы с выполнением днища распределителя потока в виде конуса с вершиной, направленной вниз и с шаром, расположенным на генераторе вертикальных колебаний; на фиг.3 - распределитель потоков аэрированной пульпы с выполнением днища в виде конуса с вершиной, направленной вверх, и выполнением обечаек, прикрепленных к днищу, с наклонными днищами, имеющими отверстия; на фиг.4 - распределитель потока с несколькими обечайками, прикрепленными к крышке.

Пневматическая флотационная машина (фиг. 1) включает приспособление для подачи пульпы - штуцер 1, аэратор 2, верхнюю часть реактора 3, генератор вертикальных колебаний 4, нижнюю часть реактора 5. В сепарационной камере под реактором установлен распределитель потоков аэрированной пульпы, выполненный в виде асимметричной конусообразной крышки 6 с отверстиями 7 и обечайкой 8. Обечайки 9 и 10 установлены концентрически и могут быть выполнены с уменьшающейся к стенкам сепарационной камеры высотой, прикреплены к днищу 11, выполненному, например, в виде диска с отверстиями 12 (фиг.3). В верхней части сепарационной камеры установлен пенный желоб 13 и пеноотстойник 14 (фиг.1). Под днищем 11 расположен генератор вертикальных колебаний 15 настойке 16. Дополнительные аэраторы 17 и разгрузочное приспособление 18 для хвостов установлены в днище сепарационной камеры. Сепарационная камера выполнена из верхней конической обечайки 19, цилиндрической обечайки 20 и нижней конической обечайки 21. На генераторе вертикальных колебаний 15 может быть установлен шар 24 (фиг. 2). Обечайки 9 могут быть выполнены с наклонными днищами 23 (фиг. 3). В пеносборнике 14 могут быть установлены концентрические пластины 22 волнообразной формы (фиг.1). В верхней части асимметричной конусообразной крышки 6 выполнены дополнительные отверстия 7 для вывода пузырьков.

Пневматическая флотационная машина работает следующим образом.

Исходная пульпа, обработанная реагентами, через штуцер 1 поступает в аэратор 2, в который поступает сам или может засасываться воздух. Смесь воздуха и пульпы через верхнюю 3 и нижнюю 5 части реактора поступает в распределитель потоков аэрированной пульпы. В реакторе происходит формирование пузырьков и прямое взаимодействие пузырьков с частицами, идут одновременно два процесса: минерализации и коалесценции. Аэрированная пульпа в распределителе потока начинает двигаться в режиме прямотока - противотока, огибая верхние и нижние кромки обечаек 8 и 9 в пространстве между крышкой 6 и днищем 11. При этом происходит дальнейшая коалесценция минерализованных пузырьков и их вывод через отверстия 7 и 25 в крышке 6 и через зазор между внешними кромками крышки и днища. Пульпа выводится через отверстия 12 в днище 11. В цилиндрической обечайке 20 сепарационной камеры, где расположены относительно спокойные области с более ламинарным движением, происходит дополнительное отделение минерализованных пузырьков и пульпы.

Минерализованные пузырьки поднимаются в пенный желоб 13 и в виде пены выводятся из машины. При наличии в пеносборнике 14 концентрических волнообразных пластин 22 происходит дополнительная концентрация в пенном слое, что улучшает показатели флотации.

Пульпа, прошедшая через отверстия 12 в днище и через зазоры между внешними кромками днища и крышки и опустившаяся из цилиндрической обечайки 20 сепарационной камеры, поступает в нижнюю коническую обечайку 21 сепарационной камеры, а затем в разгрузочное приспособление 18 и выводится из машины. При наличии дополнительных аэраторов 17 пульпа дополнительно обрабатывается пузырьками воздуха и происходит доизвлечение труднофлотируемых зерен минералов.

При выполнении днища 11 в виде конуса с вершиной, направленной вниз и с отверстием 12 в вершине конуса, шар 24, установленный на генераторе вертикальных колебаний 15, вибрирует и воздействует на пульпу в распределителе потока аэрированной пульпы через отверстие 12, что позволяет равномернее распределить потоки пульпы и уменьшить амплитуду колебаний прямотока - противотока.

При выполнении днища 11 в виде конуса с вершиной, направленной вверх, и выполнение обечаек 9, прикрепленных к днищу 11, с наклонными днищами 23, имеющими отверстия 12 в нижней части, увеличивается амплитуда прямоток - противоток, что может оказывать положительное воздействие при флотации некоторых видов руд.

Предлагаемая конструкция пневматической флотационной машины позволяет получать пенный продукт с массовой долей серы 48,5% с извлечением 87,2%, что значительно выше аналогичных показателей известных машин. Содержание класса минус 74 микрон в пенном продукте составляет 47%, что также выше аналогичного показателя известных машин.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при переработке минерального сырья, содержащего цветные, черные, редкие, благородные металлы, а также неметаллические полезные ископаемые, и особенно при очистке сточных вод от твердых частиц и капель масел. Техническим результатом изобретения является оптимизация гидродинамического режима движения трехфазных потоков в отдельности для трех процессов: закрепления частиц на пузырьках, их укрупнения и отделения крупных пузырьков от пульпы. Пневматическая флотационная машина включает сепарационную камеру, реактор, имеющий приспособление для подачи в него пульпы и аэратор, распределитель потока аэрированной пульпы, установленный в сепарационной камере под реактором и выполненный в виде крышки с отверстиями и днища, пенный желоб и разгрузочное приспособление для хвостов. Она снабжена концентрическими обечайками, прикрепленными к днищу, и, по крайней мере, одной обечайкой, прикрепленной к крышке между обечайками, прикрепленными к днищу, концентрично им. Крышка и днище распределителя потока аэрированной пульпы установлены с зазором между их внешними кромками. Крышка выполнена асимметричной конусообразной и имеет в верхней части дополнительные отверстия для вывода минерализованных пузырьков. 11 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Пневматическая флотационная машина, включающая сепарационную камеру, реактор, имеющий приспособление для подачи в него пульпы и аэратор, распределитель потока аэрированной пульпы, установленный в сепарационной камере под реактором и выполненный в виде крышки с отверстиями и днища, пенный желоб и разгрузочное приспособление для хвостов, отличающаяся тем, что она снабжена концентрическими обечайками, прикрепленными к днищу, и, по крайней мере, одной обечайкой, прикрепленной к крышке между обечайками, прикрепленными к днищу, концентрично им, при этом крышка и днище распределителя потока аэрированной пульпы установлены с зазором между их внешними кромками, а крышка выполнена асимметричной конусообразной и имеет в верхней части дополнительные отверстия для вывода минерализованных пузырьков. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена установленным на реакторе над сепарационной камерой генератором горизонтальных колебаний. 3. Машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она снабжена установленным под днищем распределителя потока аэрированной пульпы генератором вертикальных колебаний. 4. Машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что днище распределителя потока аэрированной пульпы выполнено в виде плоского диска с отверстиями. 5. Машина по п. 3, отличающаяся тем, что днище распределителя потока аэрированной пульпы выполнено в виде конуса с вершиной, направленной вниз и с отверстиями в вершине конуса и по его боковой поверхности, при этом на генераторе вертикальных колебаний установлен шар с возможностью воздействия на пульпу в распределителе потока аэрированной пульпы через отверстие в вершине конуса. 6. Машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что днище распределителя потока аэрированной пульпы выполнено в виде конуса с вершиной, направленной вверх, при этом обечайки, прикрепленные к днищу, выполнены с наклонными днищами, имеющими отверстия в нижней части. 7. Машина по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными аэраторами, установленными в днище сепарационной камеры. 8. Машина по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что сепарационная камера выполнена из верхней и нижней конических обечаек, между которыми расположена цилиндрическая обечайка. 9. Машина по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что она снабжена пеноотстойником, установленным на верхней конической обечайке сепарационной камеры. 10. Машина по любому из пп. 3-9, отличающаяся тем, что генератор вертикальных колебаний установлен на стойке. 11. Машина по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что нижние обечайки распределителя потока аэрированной пульпы выполнены с уменьшающейся к стенкам сепарационной камеры высотой. 12. Машина по п. 9, отличающаяся тем, что она снабжена установленными в пеноотстойнике концентрическими пластинами волнообразного профиля.