Флотомашина струйной флотации Российский патент 2023 года по МПК B03D1/26 

Предлагаемое изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых методом пенной флотации, и предназначено для переработки минерального и техногенного сырья в виде рудной пульпы, содержащей цветные, черные, редкие, благородные металлы, а также неметаллические ископаемые.

В настоящее время существует значительное количество различных флотомашин пенной флотации. Однако, данные флотомашины обладают недостаточной надежностью компонентов, поставляющих пульпу и воздух под давлением в аэраторы, что приводит к уменьшению производительности и надежности всей флотомашины, а также к уменьшению количества переработанного сырья.

Известна «Пневматическая флотационная машина» по патенту РФ №2214871, которая содержит 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, а также концентрические обечайки, прикрепленные к днищу, и, по крайней мере, одну обечайку, прикрепленную 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, при этом на реакторе установлен генератор горизонтальных колебаний.

Недостатком данной пневматической флотационной машины является сложность и недостаточная надежность.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является флотомашина струйной флотации, подробно описанная в заявке США №US2009250383 «Метод флотации» и содержащая флотационную камеру, в верхней части которой расположен пеносборный резервуар (пеносборник), а в нижней части выполнено выпускное отверстие для пульпы, которое через регулирующий клапан связано с хвостохранилищем (патрубком отвода хвостов) и питающим отстойником (баком рециркуляции), из которого посредством насоса пульпу подают в баллон для пульпы (аэратор), который соединен, по меньшей мере, с одним сливным стаканом-аэратором (сливным стаканом), каждый из которых имеет в его верхнем конце впускное отверстие для принятия (подачи) пульпы из баллона, и впускное отверстие для принятия (подачи) воздуха под давлением из воздушного коллектора, а в его нижнем конце выпускное отверстие для подачи (выхода) аэрированной пульпы в флотационную камеру. Стаканы–аэраторы (сливные стаканы) расположены таким образом, что их выходные отверстия находятся внутри пульпы флотационной камеры, при этом каждый стакан-аэратор выполнен с возможностью смешивания в нем принятых струй пульпы и воздуха с образованием аэрированных струй пульпы, и подачи их в пульпу флотационной камеры. Также данная флотомашина имеет, по меньшей мере, один композитный рукав с пульповой линзой на его конце (композитный рукав) для подачи пульпы из баллона в стакан-аэратор, а также, по меньшей мере, одно средство для подачи воздуха (отверстие для входа воздуха) в стакан-аэратор из воздушного коллектора.

Однако, данная флотомашина струйной флотации имеет ряд недостатков, в частности, ненадежность быстросъемных соединений для подачи пульпы и воздуха под давлением в стаканы-аэраторы, ненадежность конструкции пульповой линзы, отсутствие обратного клапана, который позволяет проводить проверку работоспособности пульповой линзы без ее демонтажа.

Задачей предложенного изобретения является повышение его надежности за счет обеспечения надежной конструкции пульповой линзы, повышения надежности фиксации и герметизации соединений, а также за счет присутствия обратного клапана, который позволяет проводить проверку работоспособности пульповой линзы без ее демонтажа.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение надежности флотомашины струйной флотации при одновременном обеспечении повышения ее производительности.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что флотомашина струйной флотации содержит флотационную камеру, в верхней части которой расположен сливной желоб, а в нижней части выполнено выпускное отверстие для отвода пульпы, которое через регулирующий клапан связано с трубой для отвода хвостов флотации, а также с питающим отстойником, который соединен также с трубой подачи свежей пульпы, при этом питающий отстойник выполнен с возможностью подачи пульпы посредством насоса в баллон для пульпы, который соединен, по меньшей мере, с одним сливным стаканом-аэратором, каждый из которых имеет в его верхнем конце впускное отверстие для принятия пульпы из баллона, и впускное отверстие для принятия самовсасыванием воздуха из воздушного коллектора, а в его нижнем конце выпускное отверстие для подачи аэрированной пульпы в флотационную камеру, при этом стаканы-аэраторы расположены таким образом, что их выходные отверстия находятся внутри пульпы флотационной камеры, при этом каждый стакан-аэратор выполнен с возможностью смешивания в нем принятых струй пульпы и воздуха с образованием аэрированных струй пульпы, и подачи их в пульпу флотационной камеры, при этом флотомашина имеет, по меньшей мере, один композитный рукав и пульповую линзу для подачи пульпы из баллона в стакан-аэратор, а также, по меньшей мере, один патрубок для подачи воздуха в стакан-аэратор из воздушного коллектора, при этом флотомашина снабжена установленным между выходным отверстием воздушного коллектора и патрубком для подачи воздуха в стакан-аэратор из коллектора, обратным клапаном в виде фланца с отверстием, в котором размещена крышка, при этом на одном конце фланца расположена прокладка, а на другом язычок, фланцевым соединением с отсечной задвижкой, установленным между выходным отверстием баллона и композитным рукавом, который закреплен на входном отверстии стакана-аэратора при помощи фланцевого соединения первого фланца композитного рукава и монтажного фланца с прокладкой между ними, при этом между данными фланцами установлен буртик пульповой линзы с уплотнительной резинкой, а пульповая линза имеет стальную вставку для ее цилиндрической части, и вставку для ее конической части, при этом обратный клапан выполнен с возможностью обеспечения проведения проверки работоспособности пульповой линзы без ее демонтажа, а фланцевое соединение с отсечной задвижкой выполнено с возможностью регулирования подачи пульпы из баллона в стакан-аэратор.

Предпочтительно, чтобы в флотомашине струйной флотации фланцевое соединение с отсечной задвижкой содержало второй фланец композитного рукава и фланец трубы подачи пульпы из баллона, между которыми установлена отсечная задвижка.

Желательно, чтобы в флотомашине струйной флотации флотационная камера имела цилиндрическую форму с конусообразной нижней частью, или прямоугольную форму.

Целесообразно, чтобы в флотомашине струйной флотации воздушный коллектор имел воздухозаборник, выполненный с возможностью регулирования количества воздуха, поступающего в воздушный коллектор.

Желательно, чтобы флотомашина струйной флотации содержала лотки-распределители промывочной воды, установленные над сливным желобом, и выполненные с возможностью подачи промывочной воды в сливной желоб, и вымывания нежелательных частиц из пены в флотационную камеру.

Предпочтительно, чтобы в флотомашине струйной флотации на внутренней поверхности вставки конической части пульповой линзы была выполнена винтовая нарезка в виде канавки, вырезаемой по винтовой линии, при этом промежутки между витками канавки были выполнены более узкими по сравнению с шириной самой канавки.

Целесообразно, чтобы вставка для конической части пульповой линзы была выполнена из керамики или сплава карбид вольфрама.

Для более полного раскрытия изобретения далее приводится описание конкретных возможных вариантов его исполнения, которые поясняются соответствующими чертежами.

Фиг. 1 – схематичное изображение конструкции флотомашины струйной флотации.

Фиг. 2 – укрупненное изображение вида А на Фиг. 1, узла подачи пульпы и воздуха в стакан-аэратор с аэрацией пульпы в данном стакане-аэраторе.

Фиг. 3 – узел подачи пульпы и воздуха в стакан-аэратор с изображением фланцевого соединения с задвижкой, пульповой линзы и обратного клапана.

Фиг. 4 – изображение обратного клапана.

Фиг. 5 – изображение пульповой линзы с рукавом и фланцевым соединением.

Фиг. 6 – изображение разреза пульповой линзы с винтовой нарезкой.

Флотомашина струйной флотации, в предпочтительном варианте ее выполнения, имеет флотационную камеру 1 цилиндрической формы с конусообразной нижней частью, в которой выполнено выпускное отверстие 2 для пульпы, которое через регулирующий клапан 3 связано с трубой отвода 4 хвостов флотации, а также с питающим отстойником 5, который также соединен с трубой 6 подачи свежей пульпы. Из питающего отстойника 5, посредством насоса 7, перемешанную пульпу подают в баллон для пульпы 8, который соединен, по меньшей мере, с одним сливным стаканом-аэратором 9, каждый из которых имеет в его верхнем конце впускное отверстие для принятия пульпы из баллона 8, и впускное отверстие для принятия самовсасыванием из воздушного коллектора 10, а в его нижнем конце выпускное отверстие для подачи аэрированной пульпы в флотационную камеру 1 (Фиг.1). Воздушный коллектор 10 имеет воздухозаборник 11, выполненный с возможностью регулирования количества воздуха, поступающего в воздушный коллектор 10.

Каждый стакан-аэратор 9 расположен таким образом, что его выходное отверстие находятся внутри пульпы флотационной камеры 1, при этом он выполнен с возможностью смешивания в нем принятых струй пульпы и воздуха с образованием аэрированных струй пульпы, и подачи их в флотационную камеру 1 с образованием пены.

В верхней части флотомашины расположен сливной желоб 12, в который через водослив 13 поступает пена из флотационной камеры 1. Также флотомашина имеет, по меньшей мере, один композитный рукав 14 и пульповую линзу 15 для подачи пульпы, при открытом вентиле 16, из баллона в стакан-аэратор 9.

Флотомашина имеет, по меньшей мере, один патрубок 17 для подачи воздуха в стакан-аэратор 9 из воздушного коллектора 10, между выходным отверстием которого и патрубком 17 установлен обратный клапан 18 (Фиг. 1-3), который выполнен в виде фланца 19 с отверстием, в котором размещена крышка 20. На одном конце фланца 19 расположена прокладка 21, а на другом конце фланца 19 расположен язычок 22 (Фиг. 5).

Такая конструкция обратного клапана 18 позволяет при открытой крышке 20 на фланце 19 определить не забита ли пульповая линза 15, так как если она забита, то в сливном стакане-аэраторе 9 отсутствует вакуум, и самовсасывания воздуха не будет.

Композитный рукав 14 закреплен на входном отверстии стакана-аэратора 9 при помощи фланцевого соединения первого фланца 27 рукава 14 и монтажного фланца 23 с уплотнительной прокладкой 28 между ними, при этом между данными фланцами 27 и 23 установлен буртик 15.1 пульповой линзы 15 с уплотнительной резинкой 24, а пульповая линза 15 имеет стальную вставку 25 для ее цилиндрической части, и вставку 26 для ее конической части.

Такая конструкция пульповой линзы 15 обеспечивает повышенную надежность ее функционирования за счет наличия стальной вставки 25 и вставки 26 конической части, которые обеспечивают пульповой линзе 15 высокую прочность, а также ее надежного крепления при помощи буртика 15.1, плотно зажатого между фланцами 23 и 27 с уплотнительной прокладкой 28 и уплотнительной резинкой 24.

Также флотомашина содержит второй фланец 29 композитного рукава 14 и фланец 30 трубы подачи пульпы из баллона 8, между которыми установлена отсечная задвижка 31 (Фиг. 3), которая позволяет регулировать подачу пульпы из баллона 8 в стакан-аэратор 9.

Для вымывания нежелательных частиц из пены над сливным желобом 12 установлены лотки-распределители 32 промывочной воды, выполненные с возможностью подачи из них промывочной воды в сливной желоб 12, и вымывания нежелательных частиц из пены в флотационную камеру 1.

На внутренней поверхности вставки 26 конической части пульповой линзы 15 выполнена винтовая нарезка 32 в виде канавки 33, вырезаемой по винтовой линии, при этом промежутки между витками канавки 33 выполняют более узкими по сравнению с шириной самой канавки 33, что позволяет значительно уменьшить износ вставки 26 конической части пульповой линзы 15.

Благодаря винтовой нарезке 32 пульпа, поступающая в пульповую линзу 15 на ее выходе, приобретает вращательное движение, за счет чего происходит увеличение скорости потока пульпы, и воздух, поступающий из патрубка 17 всасывается в большем объеме.

В результате, в стакане-аэраторе 9 происходит наиболее лучшая аэрация пульпы, повышается качество разделения гидрофобных и гидрофильных частиц пульпы, эффективность использования флотомашины и увеличение ее производительности.

Флотомашина струйной флотации функционирует следующим образом.

Первичный контакт пузырьков воздуха и частиц пульпы (суспензии) происходит в стаканах-аэраторах 9.

Исходная пульпа из питающего отстойника 5, посредством насоса 7, закачивается в баллон 8, из которого она поступает в стаканы-аэраторы 9, где за счет увеличения скорости струи исходной пульпы, посредством прохождения ее через пульповую линзу 15, происходит разряжение, создающее вакуум, который увлекает за собой струю воздуха, поступающего за счет самовсасывания из воздушного коллектора 10. При этом пульпа смешивается с данной струей воздуха. Происходит процесс аэрации с образованием пенного слоя.

Благодаря высокой скорости перемешивания и большой поверхности контакта происходит быстрое взаимодействие пузырьков воздуха и частиц пульпы, и их сбор с образованием пенного слоя. При этом время пребывания пульпы в стакане-аэраторе 9 в области аэрации варьируется от 10 до 30 секунд.

При этом пульпа попадает из баллона 8 в стаканы-аэраторы 9 через отсечную задвижку 31 с вентилем 16, который регулирует объем подаваемой пульпы. Затем пульпа попадает через композитный рукав 14 в пульповую линзу 15, из которой попадает в стаканы-аэраторы, а воздух из воздушного коллектора 10 попадает в стаканы-аэраторы 9 через патрубок 17 и обратный клапан 18. При этом воздушный коллектор 10 имеет воздухозаборник 11, который может регулироваться для контролирования количества воздуха, поступающего в воздушный коллектор 10 и, следовательно, в сливные стаканы-аэраторы 9.

Затем пенный слой, образовавшийся в стаканах-аэраторах 9, стекает вниз в флотационную камеру 1, где пузырьки, и преимущественно любые прилипшие гидрофобные частицы, движутся вверх, в то время как пульпа, состоящая преимущественно из гидрофильных частиц хвостов, оседает вниз. 

Таким образом, в флотационной камере 1 образуются суспензионная (пульповая) фаза и пенная фаза.

После чего пенная фаза поднимается до уровня, при котором она выступает над водосливом 13. Затем пена переливается через водослив 13 в сливной желоб 12, из которого пена самотеком выходит из флотомашины.

Чтобы улучшить работу флотомашины в ней используют промывочную воду, которую подают через лотки-распределители 32 промывочной воды для вымывания нежелательных частиц из пены в флотационную камеру 1.

Затем суспензионная (пульповая) фаза, состоящая преимущественно из гидрофильных частиц хвостов, оседает в флотационной камере 1 и удаляется через выпускное отверстие 2 и регулирующий клапан 3 частично в питающий отстойник 5 (70%), а частично выводится через трубу отвода пульпы 4 с хвостами (30%).

При этом, в питающий отстойник 5, по трубе 6 подачи свежей пульпы, подается свежая пульпа и происходит перемешивание свежей пульпы с переработанной пульпой, а затем данную смесь пульпы перекачивают насосом 7 в баллон 8, а из него в стаканы-аэраторы 9.

После чего, вышеописанный процесс повторяется снова, тем самым позволяя увеличить качество разделения частиц пульпы.

Таким образом, за счет использования усовершенствованной конструкции пульповой линзы 15, а также ее надежного крепления посредством буртика 15.1, зажатого между фланцевым соединением фланцев 23 и 27 с уплотнительной прокладкой 28 и уплотнительной резинкой 24 удалось обеспечить повышенную надежность функционирования всей флотомашины и одновременно повысить её производительность.

Кроме этого, за счет использования стальной вставки 25 и вставки 26 конической части, предпочтительно с винтовыми нарезами, которые обеспечивают пульповой линзе высокую прочность, удалось обеспечить повышенную надежность функционирования всей флотомашины.

При этом, вставка 26 конической части пульповой линзы 15 может быть выполнена из керамики, сплава карбид вольфрама или другого материала.

Использование обратного клапана 18 позволило также значительно повысить надежность функционирования и производительность всей флотомашины за счет его оригинальной конструкции, которая позволяет определять, без его съема, не забита ли пульповая линза 15, так как если она забита, то в сливном стакане-аэраторе 9 отсутствует вакуум, из-за чего происходит сбой работы флотомашины.

Такая конструкция обратного клапана 18 позволила увеличить коэффициент использования флотомашины за счёт увеличения автономной работы без необходимости вмешательства оператора.

Выполнение в флотомашине фланцевых соединений повышенной надежности фиксации и герметизации за счет использования в них уплотнительной резинки 24 и прокладки 28 позволило также повысить надежность ее функционирования.

Как очевидно специалистам в данной области техники, данное изобретение легко разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности данного изобретения.

При этом настоящие варианты осуществления необходимо считать просто иллюстративными, а не ограничивающими, причем объем изобретения представлен его формулой, и предполагается, что в нее включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы данного изобретения.

Предложенное изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых методом пенной флотации и предназначено для переработки минерального и техногенного сырья в виде рудной пульпы, содержащей цветные, черные, редкие, благородные металлы, а также неметаллические ископаемые. Флотомашина струйной флотации содержит флотационную камеру, в верхней части которой расположен сливной желоб, а в нижней части выполнено выпускное отверстие для отвода пульпы, которое через регулирующий клапан связано с трубой для отвода хвостов флотации, а также с питающим отстойником, который выполнен с возможностью подачи пульпы посредством насоса в баллон для пульпы, и соединен вместе с воздушным коллектором по меньшей мере с одним сливным стаканом-аэратором. Флотомашина имеет по меньшей мере один композитный рукав и пульповую линзу для подачи пульпы из баллона в стакан-аэратор, а также по меньшей мере один патрубок для подачи воздуха в стакан-аэратор из воздушного коллектора, обратный клапан, в виде фланца с отверстием, в котором размещена крышка. На одном конце фланца расположена прокладка, а на другом язычок, установленный между выходным отверстием воздушного коллектора и патрубком для подачи воздуха в стакан-аэратор из коллектора, фланцевое соединение с отсечной задвижкой, установленное между выходным отверстием баллона и композитным рукавом, который закреплен на входном отверстии стакана-аэратора при помощи фланцевого соединения первого фланца композитного рукава и монтажного фланца с прокладкой между ними. Технический результат - повышение надежности флотомашины струйной флотации при одновременном обеспечении повышения ее производительности. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Флотомашина струйной флотации, содержащая флотационную камеру, в верхней части которой расположен сливной желоб, а в нижней части выполнено выпускное отверстие для отвода пульпы, которое через регулирующий клапан связано с трубой для отвода хвостов флотации, а также с питающим отстойником, который соединен также с трубой подачи свежей пульпы, при этом питающий отстойник выполнен с возможностью подачи пульпы посредством насоса в баллон для пульпы, который соединен по меньшей мере с одним сливным стаканом-аэратором, каждый из которых имеет в его верхнем конце впускное отверстие для принятия пульпы из баллона, и впускное отверстие для принятия самовсасыванием воздуха из воздушного коллектора, а в его нижнем конце выпускное отверстие для подачи аэрированной пульпы в флотационную камеру, при этом стаканы-аэраторы расположены таким образом, что их выходные отверстия находятся внутри пульпы флотационной камеры, при этом каждый стакан-аэратор выполнен с возможностью смешивания в нем принятых струй пульпы и воздуха с образованием аэрированных струй пульпы, и подачи их в пульпу флотационной камеры, при этом флотомашина имеет по меньшей мере один композитный рукав и пульповую линзу для подачи пульпы из баллона в стакан-аэратор, а также по меньшей мере один патрубок для подачи воздуха в стакан-аэратор из воздушного коллектора, отличающаяся тем, что снабжена установленным между выходным отверстием воздушного коллектора и патрубком для подачи воздуха в стакан-аэратор из коллектора обратным клапаном в виде фланца с отверстием, в котором размещена крышка, при этом на одном конце фланца расположена прокладка, а на другом язычок, фланцевым соединением с отсечной задвижкой, установленным между выходным отверстием баллона и композитным рукавом, который закреплен на входном отверстии стакана-аэратора при помощи фланцевого соединения первого фланца композитного рукава и монтажного фланца с прокладкой между ними, при этом между данными фланцами установлен буртик пульповой линзы с уплотнительной резинкой, а пульповая линза имеет стальную вставку для ее цилиндрической части и вставку для ее конической части, при этом обратный клапан выполнен с возможностью обеспечения проведения проверки работоспособности пульповой линзы без ее демонтажа, а фланцевое соединение с отсечной задвижкой выполнено с возможностью регулирования подачи пульпы из баллона в стакан-аэратор.

2. Флотомашина струйной флотации по п. 1, отличающаяся тем, что фланцевое соединение с отсечной задвижкой содержит второй фланец композитного рукава и фланец трубы подачи пульпы из баллона, между которыми установлена отсечная задвижка.

3. Флотомашина струйной флотации по п. 1, отличающаяся тем, что флотационная камера имеет цилиндрическую форму с конусообразной нижней частью или прямоугольную форму.

4. Флотомашина струйной флотации по п. 1, отличающаяся тем, что воздушный коллектор имеет воздухозаборник, выполненный с возможностью регулирования количества воздуха, поступающего в воздушный коллектор.

5. Флотомашина струйной флотации по п. 1, отличающаяся тем, что содержит лотки-распределители промывочной воды, установленные над сливным желобом с возможностью подачи промывочной воды в сливной желоб и вымывания нежелательных частиц из пены в флотационную камеру.

6. Флотомашина струйной флотации по п. 1, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности вставки для конической части пульповой линзы выполнена винтовая нарезка в виде канавки, вырезаемой по винтовой линии, при этом промежутки между витками канавки выполняют более узкими по сравнению с шириной самой канавки.

7. Флотомашина струйной флотации по п. 1, отличающаяся тем, что вставка для конической части пульповой линзы выполнена из керамики или сплава карбид вольфрама.