МЕХАНИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА Российский патент 2005 года по МПК B03D1/14 

Изобретение относится к устройствам для флотации материалов и может быть использовано в горной, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является механическая флотационная машина, включающая камеру, аэрационный узел, состоящий из статора и импеллера, установленных относительно друг друга с зазором (Мещеряков Н.Ф. "Флотационные машины", М.: Недра, 1972 г., стр.41-46).

Недостатком известной флотационной машины является большие энергозатраты, обусловленные тем, что флотационная машина работает, как "открытый насос", чем быстрее вращается импеллер, тем больше разрежение и больше засасывается пульпы. Таким образом, при работе данной флотационной машины и для увеличения ее производительности необходимо обеспечить большее перекачивание пульпы, путем более быстрого вращения импеллера, затрачивая при этом большое количество энергии.

Технический результат, на достижение которого направлено предложенное техническое решение, заключается в снижении энергозатрат при сохранении высокого качества диспергирования и увеличение производительности машины.

Указанный технический результат достигается тем, что в механической флотационной машине, включающей камеру и аэрационный узел, состоящий из импеллера и статора, установленных относительно друг друга с осевым и радиальным зазорами, согласно изобретению, в верхней части импеллера, на лопатках установлен кольцевой элемент, ширина которого больше 1/2 длины лопатки импеллера, при этом внутренний диаметр кольца равен диаметру, образующему внутреннюю торцевую поверхность лопатки импеллера, а над кольцевым элементом с зазором не менее 5 мм размещена циркуляционная труба.

Величина затрачиваемой энергии и качество диспергирования оказываются зависимыми от величины осевого зазора между кольцевым элементом и циркуляционной трубой. Указанный зазор должен быть не менее 5 мм.

Установление в верхней части импеллера, на его лопатках, кольцевого элемента, ширина которого больше 1/2 длины лопатки импеллера, обеспечивает наиболее полное перекрытие лопаток импеллера, что исключает перетоки пульпы, за счет чего при одинаковой скорости вращения импеллера в предложенной флотационной машине по сравнению с прототипом обеспечивается большее разрежение, а в свою очередь и большее перекачивание пульпы, что позволяет уменьшить затраты энергии при сохранении производительности машины и качества диспергации.

Установление циркуляционной трубы над кольцевым элементом с зазором не менее 5 мм обеспечивает направленную циркуляцию пульпы на импеллер, а поскольку интенсивность вихреобразования зависит от величины потока, с которым непосредственно соприкасаются вращающиеся лопатки импеллера, обеспечиваются более высокие аэрационные характеристики флотационной машины и увеличивается ее производительность.

Величина зазора h между кольцевым элементом и циркуляционной трубой не менее 5 мм выбрана исходя из того, что при вращении импеллера в пространство между импеллером и статором происходит засасывание пульпы, которая затем выбрасывается на лопасти статора, кроме того, прилегающие к поверхности импеллера слои пульпы вовлекаются в кольцевой зазор между импеллером и статором. Если величина зазора h менее 5 мм возникает большое гидродинамическое сопротивление в кольцевом зазоре между трубой и кольцевым элементом потокам пульпы, прокачиваемым импеллером. Пульпа не может свободно проникнуть между лопастями статора, образуя торовый поток в пространстве между импеллером и статором, что может привести к прекращению поступления пульпы из камеры. При этом возрастают энергозатраты и ухудшается диспергирование воздуха на кромках лопастей статора (образуются слишком крупные пузыри воздуха).

На чертеже представлен эскиз предлагаемой механической флотационной машины.

Флотационная машина содержит камеру 1, внутри которой расположен аэрационный узел, содержащий статор 2 и импеллер 3, связанный с валом 4 и приводом (на чертеже не показан). В верхней части импеллера 3 на его лопатках 5 установлен кольцевой элемент 6, над кольцевым элементом 6 размещена циркуляционная труба 7, при этом зазор (h) между нижним основанием трубы 7 и кольцевым элементом 6 составляет не менее 5 мм. Ширина (а) кольцевого элемента 6 больше 1/2 длины (в) лопаток 5 импеллера 3. Внутри циркуляционной трубы 7 по оси вала 4 размещена обсадная труба 9.

Флотационная машина работает следующим образом.

Пульпа засасывается по трубе 8 через циркуляционную трубу 7 в полость импеллера и выбрасывается через межлопастное пространство импеллера 3 в объем камеры 1. Циркуляционная труба 7 обеспечивает направленный поток пульпы на импеллер 3, что в свою очередь позволяет обеспечить наиболее высокие аэрационные характеристики машины и увеличить ее производительность.

Одновременно через обсадную трубу 9 в импеллер засасывается воздух, который интенсивно диспергируется за счет срыва с конца лопаток 5 импеллера 3 в зоне наибольших скоростей. Поток пульпы, проходящий через импеллер 3, дополнительно диспергирует воздух в турбулентных вихрях, образованных за счет перепада скоростей на выходе из аэратора.

Вокруг импеллера 3 в кольцевом зазоре образуется при его вращении поток, обтекающий поверхность импеллера, прилегающие к поверхности импеллера слои пульпы вовлекаются в кольцевой зазор между импеллером и статором. Если зазор между кольцевым элементом 6 и циркуляционной трубой 7 составляет менее 5 мм, возникает большое гидравлическое сопротивление потокам пульпы, прокачиваемым импеллером. Образуется торовый поток, что может привести к прекращению поступления пульпы из камеры.

Минеральные частицы захватываются пузырьками воздуха и транспортируются на поверхность камеры в пенный слой, откуда полученный продукт удаляется из камеры.

Установление в верхней части импеллера 3 на его лопатках 5 кольцевого элемента 6, ширина (а) которого больше 1/2 длины (в) лопатки 5 импеллера 3, обеспечивает наиболее полное перекрытие лопаток импеллера, что исключает перетоки пульпы, что в свою очередь позволяет уменьшить энергозатраты при сохранении производительности машины и качества диспергации.

Выбор величины зазора между кольцевым элементом 6 и циркуляционной трубой 7 не менее 5 мм позволяет увеличить прокачку пульпы через данный зазор, что снижает энергозатраты и увеличивает производительность флотационной машины.

Таким образом, использование предложенной механической флотационной машины позволяет снизить энергозатраты при сохранении качества диспергирования и увеличить производительность машины.

Изобретение относится к устройствам для флотации материалов и может быть использовано в горной, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. Технический результат - снижение энергозатрат при сохранении высокого качества диспергирования и увеличение производительности машины. Машина содержит камеру и аэрационный узел, состоящий из статора и импеллера, установленных относительно друг друга с осевым и радиальным зазорами. В верхней части импеллера на лопатках установлен кольцевой элемент, ширина которого больше 1/2 длины лопатки импеллера. Внутренний диаметр кольца равен диаметру, образующему внутреннюю торцевую поверхность лопатки импеллера, а над кольцевым элементом с зазором не менее 5 мм размещена циркуляционная труба. 1 ил.

Механическая флотационная машина, включающая камеру и аэрационный узел, состоящий из импеллера и статора, установленных относительно друг друга с осевым и радиальным зазорами, отличающаяся тем, что в верхней части импеллера на лопатках установлен кольцевой элемент, ширина которого больше 1/2 длины лопатки импеллера, при этом внутренний диаметр кольца равен диаметру, образующему внутреннюю торцевую поверхность лопатки импеллера, а над кольцевым элементом с зазором не менее 5 мм размещена циркуляционная труба.