ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА И СПОСОБ ФЛОТАЦИИ Российский патент 2014 года по МПК B03D1/24 

Изобретение касается пневматической флотационной машины, содержащей корпус, снабженный флотационной камерой, по меньшей мере одну систему форсунок, предназначенную для подвода газа и суспензии во флотационную камеру, а также по меньшей мере одну газационную систему, предназначенную для дополнительного подвода газа во флотационную камеру, причем газационная система расположена во флотационной камере ниже по меньшей мере одной системы форсунок, при этом также имеется по меньшей мере одно регулировочное устройство, служащее для изменения положения по меньшей мере одной газационной системы во флотационной камере. Изобретение касается также способа флотации частиц из суспензии с образованием пенного продукта посредством пневматической флотационной машины такого рода.

Флотация представляет собой физический разделительный способ, служащий для разделения мелкозернистой смеси твердых частиц, такой как, например, руды и жильная порода, в водной взвеси или соответственно суспензии с помощью пузырьков воздуха за счет различной поверхностной смачиваемости содержащихся в суспензии частиц. Она применяется для обогащения полезных ископаемых и при переработке предпочтительно минеральных веществ с содержанием от низкого до среднего полезного компонента или соответственно ценного вещества, например, цветных металлов, железа, металлов редких земель и/или благородных металлов, а также неметаллических полезных ископаемых.

Пневматические флотационные машины известны. Документ WO 2006/069995 A1 описывает флотационную машину с корпусом, который включает в себя флотационную камеру, снабженную по меньшей мере одной системой форсунок, здесь называемых эжекторами, а также по меньшей мере одним газационным устройством, которые при применении воздуха называются вентиляционными устройствами или аэраторами, а также сборную емкость для образующегося при флотации пенного продукта.

Документ DE 3312070 A1 описывает флотационную камеру, у которой газация пульпы осуществляется посредством газационных устройств вне пульпы, при этом направление втекания насыщенной газом пульпы может изменяться в вертикальном или боковом направлении.

Описание изобретения к немецкому патенту № 726709 описывает устройство, предназначенное для флотационного обогащения руд, угля и других материалов, у которого имеются переставляемые по высоте трубы подачи воздуха.

При пневматической флотации обычно смешанная с агентами суспензия из воды и мелкозернистого твердого вещества вводится по меньшей мере через одну систему форсунок во флотационную камеру. Агенты должны способствовать тому, чтобы в суспензии гидрофобно образовывались, в частности, ценные, предпочтительно подлежащие отделению, частицы. Одновременно с суспензией по меньшей мере к одной системе форсунок подводится газ, в частности воздух, который в суспензии приходит в соприкосновение с гидрофобными частицами. Гидрофобные частицы прилипают к образующимся пузырькам газа, так что образования из пузырьков газа, называемые также воздушными хлопьями, всплывают и на поверхности суспензии образуют пенный продукт. Пенный продукт выводится в сборную емкость и обычно также сгущается.

Оказалось, что качество пенного продукта или соответственно успешное разделение при способе пневматической флотации, в частности, зависит от вероятности столкновения между гидрофобной частицей и пузырьком газа. Чем выше вероятность столкновения, тем большее количество гидрофобных частиц, которые прилипают к пузырьку воздуха, поднимаются на поверхность и вместе с частицами образуют пенный продукт.

Вероятность столкновения, в частности, зависит от положения по меньшей мере одного газационного устройства во флотационной камере. При этом до настоящего времени оптимальное положение в зависимости от свойств применяемой суспензии, таких как, например, объемная концентрация твердого вещества, содержание руды, минеральный состав, распределение размеров частиц и т.д., а также условий течения во флотационной камере выбирается однажды и сохраняется на протяжении эксплуатации флотационной машины.

Оказалось, что эти влияющие параметры на протяжении эксплуатации также часто изменяются, так что однажды выбранное положение по меньшей мере одного газационного устройства перестает соответствовать оптимуму, и качество пенного продукта или соответственно разделительная способность снижается или колеблется.

Так, до настоящего времени, в частности, для противодействия изменению влияющих параметров предпринималось изменение количества добавок или типа агентов. Эти меры, однако, только в ограниченной степени подходят для поддержания качества пенного продукта или соответственно успешного разделения.

Поэтому задачей изобретения является предложить пневматическую флотационную машину или соответственно способ флотации, которая (который) при изменении влияющих параметров обеспечивает лучшую разделительную способность.

Задача в отношении пневматической флотационной машины, содержащей корпус, снабженный флотационной камерой, по меньшей мере одну систему форсунок, предназначенную для подвода газа и суспензии во флотационную камеру, а также по меньшей мере одну газационную систему, предназначенную для дополнительного подвода газа во флотационную камеру, которая расположена внутри флотационной камеры и ниже по меньшей мере одной системы форсунок, и по меньшей мере одно регулировочное устройство, служащее для изменения положения по меньшей мере одной газационной системы внутри флотационной камеры, решается за счет того, что имеется также по меньшей мере одно измерительное устройство, предназначенное для анализа образующегося пенного продукта и/или суспензии, и имеется по меньшей мере одно вычислительное устройство, которое соединено по меньшей мере с одним измерительным устройством, при этом по меньшей мере одно вычислительное устройство устроено так, чтобы по получаемым от по меньшей мере одного измерительного устройства аналитическим данным рассчитывать и выдавать регулирующую переменную, в соответствии с которой может изменяться положение по меньшей мере одной газационной системы посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства.

Задача в отношении способа флотации частиц из суспензии с образованием пенного продукта посредством предлагаемой изобретением пневматической флотационной машины, при котором положение по меньшей мере одной газационной системы внутри флотационной камеры изменяется посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства во время флотации, решается путем того, что посредством по меньшей мере одного измерительного устройства осуществляется анализ пенного продукта и/или суспензии, и положение по меньшей мере одной газационной системы во флотационной камере изменяется посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства в зависимости от этого анализа.

Предлагаемая изобретением флотационная машина и предлагаемый изобретением способ позволяют непрерывно изменять положение по меньшей мере одной газационной системы во время эксплуатации флотационной машины и гибко согласовывать его с изменяющимися влияющими параметрами, в частности изменяющимися свойствами применяемой суспензии и условиями течения во флотационной камере. Это позволяет осуществлять позиционирование по меньшей мере одной газационной системы таким образом, что пузырьки газа в любое время выпускаются непосредственно в ту линию (линии) течения, которая несет (которые несут) большее количество частиц. Благодаря этому вероятность столкновения между пузырьком газа и гидрофобной частицей непрерывно поддерживается на неизменно высоком уровне и за счет этого успешное разделение, несмотря на изменяющиеся влияющие параметры, сохраняется или даже еще больше увеличивается. Соответственно оптимизация разделительной способности флотационной машины в зависимости от аналитических данных возможна в режиме онлайн. В результате повышается общий выход продукции при флотации при оптимальном использовании мощности установки.

С помощью по меньшей мере одной газационной системы, посредством которой во флотационную камеру вводится газ, но не суспензия, количество газа может при необходимости варьироваться и сильно повышаться без необходимости изменения количества подаваемой во флотационную камеру суспензии. Это делает процесс флотации более равномерным и в неожиданной степени повышает выход продукции.

При необходимости можно обойтись без изменения количества агентов, добавляемых в суспензию, и избежать дополнительных затрат на применение чрезмерного количества агентов. Но часто при изменении влияющих параметров комбинация предлагаемого изобретением способа с согласованием количества добавок и/или типа агентов может еще более повысить производительную способность флотационной машины.

Возможно простое соответствующее дооснащение уже имеющихся флотационных машин и повышение при этом их производительной способности.

Посредством по меньшей мере одного измерительного устройства, предназначенного для анализа образующегося пенного продукта и/или суспензии, может быть простым способом автоматизирован контроль изменений суспензии и/или пенного продукта. В частности, осуществляется постоянный контроль пенного продукта и/или суспензии с целью обеспечения возможности реагирования на быстрые изменения влияющих параметров.

Положение по меньшей мере одной газационной системы во флотационной камере изменяется посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства в зависимости от анализа предпочтительно таким образом, чтобы в любое время достигалась максимальная разделительная способность флотационной машины.

Рассчитываемая по меньшей мере одним вычислительным устройством регулирующая переменная позволяет осуществлять непосредственную и особенно быструю оптимизацию положения по меньшей мере одной газационной системы, так как регулировочное устройство должно переставляться только лишь на заданную регулирующей переменной величину. Благодаря этому заметно повышается выход продукции в целом.

В целом соответственно значительно улучшается выходная производительность флотационной машины. Непрерывная эксплуатация не требует нахождения обслуживающего персонала на месте, и устройство чрезвычайно надежно в эксплуатации. Благодаря этому могут быть сэкономлены расходы на содержание персонала.

Предпочтительно также по меньшей мере одно регулировочное устройство соединено по меньшей мере с одним вычислительным устройством, при этом посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства положение по меньшей мере одной газационной системы может автоматически изменяться в зависимости от регулирующей переменной. Для этого по меньшей мере одно регулировочное устройство предпочтительно снабжено приводным двигателем, который в соответствии с регулирующей переменной изменяет положение по меньшей мере одной газационной системы во флотационной камере.

Управление регулировочным устройством альтернативно может также осуществляться вручную, и оно может, например, включать в себя рукоятку, рычаг или тому подобное, соединенные взаимодействующим соединением с системой тяг, в частности системой зубчатых тяг, системой канатных тяг или тому подобным.

Положение по меньшей мере одной газационной системы может изменяться посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства, в частности, вертикально и/или горизонтально. Благодаря этому путь, который проходят пузырьки воздуха при всплытии в направлении поверхности в суспензии, изменяется и при этом удлиняется или сокращается.

По меньшей мере одна газационная система включает в себя предпочтительно трубопровод подвода газа, газораспределительную систему и по меньшей мере две входные газовые форсунки. Газ, в частности воздух, направляется при этом по трубопроводу подвода газа во флотационную камеру, запитывается в газораспределительной системе и в ней по возможности распределяется на равные доли по отдельным входным газовым форсункам.

При этом также изменение только или по существу положения входных газовых форсунок газационной системы такого рода уже понимается как изменение положения газационной системы. Положение трубопровода подвода газа и/или газораспределительной системы остается при этом по существу одинаковым.

Альтернативно возможно, чтобы газационная система была образована только из одной входной газовой форсунки, которая непосредственно подключена к собственному трубопроводу подвода газа. При этом можно обойтись без газораспределительной системы. Газационная система такого рода может быть, например, подвижно установлена непосредственно на стенках корпуса в области флотационной камеры.

Корпус в одном из предпочтительных вариантов осуществления имеет цилиндрический участок, ось симметрии которого расположена вертикально, при этом положение по меньшей мере одной газационной системы внутри цилиндрического участка корпуса может изменяться. В частности, при этом положение по меньшей мере одной газационной системы внутри цилиндрического участка корпуса может изменяться в направлении оси симметрии не более чем на 50% от высоты цилиндрического участка корпуса.

Трубопровод подвода газа по меньшей мере одной газационной системы при этом предпочтительно расположен вдоль оси симметрии и центрирован относительно нее. Это создает оптимальное свободное пространство для движения и позволяет осуществлять особенно простое и удобное изменение положения газационной системы.

По меньшей мере одно измерительное устройство может находиться внутри или вне корпуса. Чтобы достичь как можно более короткого времени реакции, оказалось целесообразным, если по меньшей мере одно измерительное устройство расположено внутри корпуса.

Посредством по меньшей мере измерительного устройства при предлагаемом изобретением способе осуществляется анализ пенного продукта и/или суспензии и изменяется положение по меньшей мере одной газационной системы во флотационной камере посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства в зависимости от этого анализа. Непрерывный контроль влияющих параметров позволяет при их изменении осуществлять непосредственное и синхронизированное согласование положения по меньшей мере одной газационной системы.

По получаемым по меньшей мере от одного измерительного устройства аналитическим данным посредством по меньшей мере одного вычислительного устройства рассчитывается и выдается регулирующая переменная, в соответствии с которой изменяется положение по меньшей мере одной газационной системы. В частности, положение по меньшей мере одной газационной системы изменяется автоматически в зависимости от регулирующей переменной.

Оказалось целесообразным, если посредством по меньшей мере одного измерительного устройства осуществляется анализ высоты пены пенного продукта, и/или содержания твердого вещества в пенном продукте, и/или содержания ценного вещества в пенном продукте, и/или размера пузырей на поверхности пенного продукта, и/или содержания твердого вещества в суспензии. Альтернативно возможен также анализ вязкости суспензии, содержания в ней ценного вещества, и т.д., что позволяет делать заключение об оптимальном положении по меньшей мере одной газационной системы, в частности ее входных газовых форсунок, в суспензии.

Фиг.1 и 2 в качестве примера поясняют предлагаемую изобретением флотационную машину и принцип ее действия.

Таким образом, показано:

фиг.1 - схематический вид пневматической флотационной машины, изображенной в сечении; и

фиг.2 - вид сверху пневматической флотационной машины, показанной на фиг.1.

На фиг.1 показана пневматическая флотационная машина 100, включающая в себя корпус 1, в котором находится флотационная камера 3. Внутри флотационной камеры 3 находится желоб 2 для пены, снабженный патрубками 7, служащими для вывода образующегося пенного продукта. Флотационная камера 3 оснащена по меньшей мере одной системой 4 форсунок, предназначенной для подвода газа, в частности воздуха, и суспензии во флотационную камеру 3. Корпус 1 имеет цилиндрический участок 1a, в нижнем конце которого расположена газационная система 5. Корпус 1 снабжен также донным выпускным отверстием 6. Верхняя кромка наружных стенок корпуса 1 находится над верхней кромкой желоба 2 для пены, благодаря чему перелив пенного продукта за верхнюю кромку корпуса 1 исключен. Частицы суспензии, которые, например, не обладают достаточно гидрофобированной поверхностью или не столкнулись с пузырьком воздуха, а также гидрофильные частицы опускаются в направлении донного выпускного отверстия 6. Посредством газационного устройства 5 в цилиндрический участок 1a корпуса вдувается дополнительный газ, в частности воздух, так что другие гидрофобные частицы связываются с ним и поднимаются. В идеальном случае продолжают опускаться и выводятся через донное выпускное отверстие 6, прежде всего, гидрофильные частицы. Пенный продукт попадает из флотационной камеры 3 в желоб 2 для пены и через патрубки 7 отводится и при необходимости сгущается.

Газационное устройство 5 включает в себя в этом варианте осуществления трубопровод 5a подвода газа, газораспределительную систему 5b и четыре входные газовые форсунки 5c. Схематично изображенное регулировочное устройство 9 здесь воздействует на трубопровод 5a подвода газа, чтобы изменять положение газационной системы 5 во флотационной камере 3, здесь, в частности, путем вертикального (см. двойную стрелку) подъема или опускания.

Над желобом 2 для пены расположено измерительное устройство 10, посредством которого, например, осуществляется анализ высоты пены пенного продукта в желобе 2 для пены или содержания твердого вещества в пенном продукте.

Измерительное устройство 10 соединено с вычислительным устройством 11 линией 8a передачи данных, с помощью которой определенные при анализе аналитические или соответственно измеренные данные передаются вычислительному устройству 11. В вычислительном устройстве 11 заложены сравнительные данные, с которыми сравниваются измеренные данные. Если определяется недопустимо большое отклонение измеренных данных от сравнительных данных, вычислительным устройством 11 рассчитывается и выдается регулирующая переменная, которая задает необходимое изменение положения газационной системы 5. Необходимое изменение положения может теперь осуществляться, например, вручную посредством регулировочного устройства 9.

Альтернативно регулирующая переменная может передаваться по другой линии 8b передачи данных регулировочному устройству 9, и необходимое изменение положения может осуществляться автоматически посредством регулировочного устройства 9.

На фиг.2 показана пневматическая флотационная машина 100 на виде сверху, причем здесь, впрочем, ради наглядности отсутствует изображение регулировочного устройства 9, измерительного устройства 10 и вычислительного устройства 11.

Изображенная на фиг.1 и 2 пневматическая флотационная машина представляет собой только один из примеров множества надлежащих флотационных машин, которые специалист может оснастить в соответствии с изобретением. Так, надлежащие флотационные машины могут отличаться в отношении конфигурации и расположения пеносборника, количества систем форсунок, служащих для впрыскивания суспензии и газа, количества, расположения и принципа действия регулировочных устройств, предназначенных для изменения положения газационного устройства (устройств), количества, типа и расположения измерительных устройств, конфигурации газационной системы и т.д., без отхода от основной идеи изобретения.

Группа изобретений относится к способам флотации с применением пневматических флотационных машин, может быть использована для обогащения полезных ископаемых и при переработке предпочтительно минеральных веществ с содержанием от низкого до среднего полезного компонента или соответственно ценного вещества. Пневматическая флотационная машина для осуществления способа флотации частиц из суспензии с образованием пенного продукта содержит корпус, снабженный флотационной камерой, по меньшей мере одну систему форсунок для подвода газа и суспензии во флотационную камеру, а также по меньшей мере одну газационную систему для дополнительного подвода газа во флотационную камеру. Газационная система расположена внутри флотационной камеры и ниже по меньшей мере одной системы форсунок. Предусмотрено по меньшей мере одно регулировочное устройство для изменения положения по меньшей мере одной газационной системы во флотационной камере. Имеется также по меньшей мере одно измерительное устройство для анализа образующегося пенного продукта и/или суспензии, и имеется по меньшей мере одно вычислительное устройство, которое соединено по меньшей мере с одним измерительным устройством. По меньшей мере одно вычислительное устройство устроено так, чтобы по получаемым по меньшей мере от одного измерительного устройства аналитическим данным рассчитывать и выдавать регулирующую переменную, в соответствии с которой возможно изменение положения по меньшей мере одной газационной системы посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства. Технический результат - повышение эффективности разделения, а также повышение выхода продукта флотации. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пневматическая флотационная машина (100), содержащая корпус (1), снабженный флотационной камерой (3), по меньшей мере одну систему (4) форсунок для подвода газа и суспензии во флотационную камеру (3), а также по меньшей мере одну газационную систему (5) для дополнительного подвода газа во флотационную камеру (3), причем газационная система (5) расположена внутри флотационной камеры (3) и ниже по меньшей мере одной системы (4) форсунок, причем предусмотрено по меньшей мере одно регулировочное устройство (9) для изменения положения по меньшей мере одной газационной системы (5) во флотационной камере (3), причем имеется также по меньшей мере одно измерительное устройство (10) для анализа образующегося пенного продукта и/или суспензии, и имеется по меньшей мере одно вычислительное устройство (11), которое соединено по меньшей мере с одним измерительным устройством (10), причем по меньшей мере одно вычислительное устройство (11) устроено так, чтобы по получаемым по меньшей мере от одного измерительного устройства (10) аналитическим данным рассчитывать и выдавать регулирующую переменную, в соответствии с которой возможно изменение положения по меньшей мере одной газационной системы (5) посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства (9).

2. Пневматическая флотационная машина по п.1, причем по меньшей мере одно регулировочное устройство (9) соединено по меньшей мере с одним вычислительным устройством (11), причем посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства (9) положение по меньшей мере одной газационной системы (5) может автоматически изменяться в зависимости от регулирующей переменной.

3. Пневматическая флотационная машина по п.1 или 2, причем положение по меньшей мере одной газационной системы (5) может изменяться посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства (9) вертикально и/или горизонтально.

4. Пневматическая флотационная машина по п.1 или 2, причем по меньшей мере одна газационная система (5) включает в себя предпочтительно трубопровод (5а) подвода газа, газораспределительную систему (5b) и по меньшей мере две входные газовые форсунки (5с).

5. Пневматическая флотационная машина по п.3, причем по меньшей мере одна газационная система (5) включает в себя предпочтительно трубопровод (5а) подвода газа, газораспределительную систему (5b) и по меньшей мере две входные газовые форсунки (5с).

6. Пневматическая флотационная машина по п.1 или 2, причем корпус (1) имеет цилиндрический участок (1а), ось симметрии которого расположена вертикально, причем положение по меньшей мере одной газационной системы (5) внутри цилиндрического участка (1а) корпуса может изменяться.

7. Пневматическая флотационная машина по п.6, причем положение по меньшей мере одной газационной системы (5) внутри цилиндрического участка (1а) корпуса может изменяться в направлении оси симметрии не более чем на 50% от высоты цилиндрического участка (1а) корпуса.

8. Пневматическая флотационная машина по п.6, причем трубопровод (5а) подвода газа расположен вдоль оси симметрии и центрирован относительно нее.

9. Пневматическая флотационная машина по п.1 или 2, причем в корпусе (1) находится по меньшей мере одно измерительное устройство (10).

10. Способ флотации частиц из суспензии с образованием пенного продукта посредством пневматической флотационной машины (100) по одному из пп.1-9, при котором положение по меньшей мере одной газационной системы (5) внутри флотационной камеры (3) во время флотации изменяется посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства (9), и при котором посредством по меньшей мере одного измерительного устройства (10) осуществляется анализ пенного продукта и/или суспензии, и положение по меньшей мере одной газационной системы (5) во флотационной камере (3) изменяется посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства (9) в зависимости от этого анализа.

11. Способ по п.10, при котором положение по меньшей мере одной газационной системы (5) во флотационной камере (3) изменяется посредством по меньшей мере одного регулировочного устройства (9) в зависимости от анализа таким образом, что в любое время достигается максимальная разделительная способность флотационной машины.

12. Способ по п.10 или 11, при котором по получаемым по меньшей мере от одного измерительного устройства (10) аналитическим данным посредством по меньшей мере одного вычислительного устройства (11) рассчитывается и выдается регулирующая переменная, в соответствии с которой изменяется положение по меньшей мере одной газационной системы (5).

13. Способ по п.12, при котором положение по меньшей мере одной газационной системы (5) изменяется автоматически в зависимости от регулирующего воздействия.

14. Способ по п.10 или 11, при котором посредством по меньшей мере одного измерительного устройства (10) осуществляется анализ высоты пены пенного продукта, и/или содержания твердого вещества в пенном продукте, и/или содержания ценного вещества в пенном продукте, и/или размера пузырей на поверхности пенного продукта, и/или содержания твердого вещества в суспензии.