КРУПНОДИСПЕНСЕРНОЕ ФЛОТАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И СПОСОБ, ОСНОВАННЫЙ НА СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРОЦЕССОВ ПСЕВДООЖИЖЕНИЯ В ПОЛЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ И ДЕМПФИРОВАНИЯ Российский патент 2024 года по МПК B03D1/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее описание относится к области обработки минералов, а в частности – к оборудованию для флотации крупных частиц и способу, основанному на флюидизации, турбулизации и демпфировании.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Основной процесс флотации представляет собой столкновение и слипание пузырьков и частиц, а также сбор целевых минеральных частиц в подходящих для этого физических, химических и гидродинамических условиях. Степень извлечения минералов при флотации зависит от двух факторов: гидродинамических условий в оборудовании для флотации и химии межфазных процессов при взаимодействии частиц и пузырьков. Однако для существующих флотационных машин с механическим перемешиванием представляет проблему реализация извлечения крупных минеральных частиц, основной причиной чего является вращение крыльчатки в таких машинах с высокой скоростью, что приводит к сильному турбулентному движению пульпы, вследствие чего ухудшается слипание частиц и пузырьков, и далее первые выпадают из пузырьков.

Известен способ флотационного обогащения склонных к шламообразованию руд (RU 2744685 C1). Недостатком данного способа является наличие множествака этапов, таких как предварительное измельчение, разделение на песковую и шламовую фракции, электрохимическую обработку и смешивание, что может усложнять технологический процесс и повышать вероятность ошибок при управлении.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является флотационное оборудование для флюидизации крупнозернистой руды (CN 209020582 U). Недостатком данного оборудования и реализуемого им способа является недостаточное обеспечение турбулентности для эффективного смешивания жидкости и пузырьков, особенно при высоких концентрациях руды или изменяющихся условиях процесса. Из-за отсутствия достаточной турбулизации адгезия крупных частиц с пузырьками снижается, что делает процесс флотации менее эффективным. Помимо этого, расположение кольцевой трубы распределителя пузырьков с множеством отверстий внутри флотационной колонны приводит к быстрому загрязнению и забиванию отверстий. Образование пены непосредственно во внутренней полости флотационной колонны затрудняет определение параметров пенообразования и регулировку концентрации, что приводит к снижению эффективности флотации крупных частиц.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема

Основная задача настоящего изобретения заключается в предложении оборудования для флотации крупных частиц и способа, основанного на флюидизации, турбулизации и демпфировании, предназначенного для решения проблемы неудовлетворительного эффекта флотации крупных частиц в существующем флотационном оборудовании.

Техническое решение

Чтобы решить вышеприведенную техническую задачу, в настоящем изобретении приняты следующие технические схемы.

Оборудование для флотации крупных частиц, основанное на флюидизации, турбулизации и демпфировании, включает в себя флотационную колонну. В верхней части флотационной колонны имеется труба подачи необработанной руды. Флотационная колонна последовательно разделена на участки нижнего желоба шахтных отходов, минерализации в циклоне и участок статической сепарации, идущий снизу вверх. На боковой стенке участка минерализации в циклоне имеется несколько нагнетательных труб для смешивания воды и газа, расположенных под наклоном внутрь и вверх, которые соединяются с внутренней полостью флотационной колонны. Направление струй нескольких нагнетательных труб для смешивания воды и газа сориентировано по часовой и против часовой стрелки вокруг оси флотационной колонны. Дополнительно между участком минерализации в циклоне и участком статической сепарации имеется демпфер для снижения турбулентности потока воды.

Конкретнее, демпфер включает в себя несколько демпфирующих пластин, расположенных по окружности внутренней кольцевой стенки флотационной колонны.

В частности, участок минерализации в циклоне имеет форму конуса с широким верхом и узким низом.

Конкретнее, угол конуса участка минерализации в циклоне регулируется от 20 до 30°, прилежащий угол между осью нагнетательной трубы для смешивания воды и газа и горизонтальной плоскостью регулируется от 10 до 15°, а прилежащий угол между первой касательной линией и первой линией проекции регулируется от 55 до 65°.

Горизонтальная плоскость – это плоскость, перпендикулярная оси участка минерализации в циклоне, первая линия проекции – это проекция оси нагнетательной трубы для смешивания воды и газа на горизонтальной плоскости, первая касательная линия – это касательная линия, проходящая через первую точку пересечения, которая идет по касательной к линии контура вневписанной окружности проекции участка минерализации в циклоне на горизонтальной плоскости, а первая точка пересечения – это точка пересечения первой линии проекции и линии контура вневписанной окружности.

В частности, нижний конец трубы подачи необработанной руды соединен с дозатором необработанной руды.

Конкретнее, на верхней части флотационной колонны имеется сливной желоб концентрата, и на этом сливном желобе концентрата имеется труба сброса концентрата.

В частности, участок нижнего желоба шахтных отходов имеет форму обратного конуса, на нем имеется труба сброса шахтных отходов, а на ней – электромагнитный клапан.

Конкретнее, на нижнем желобе шахтных отходов имеется датчик давления, и этот датчик давления и электромагнитный клапан сброса руды соединены с блоком управления замером давления.

В частности, оборудование для флотации крупных частиц дополнительно включает в себя систему кавитации и пенообразования для смешивания воды и газа. Система кавитации и пенообразования для смешивания воды и газа включает в себя часть для подачи воды, часть для подачи газа и пенообразователь для смешивания воды и газа.

Часть для подачи воды включает в себя водяной резервуар, шаровой клапан впуска воды, насос для подачи воды с переменной частотой и жидкостный расходомер, которые последовательно соединены с водной трубой, и часть для подачи газа включает в себя воздушный компрессор, клапан впуска воздуха, газовый резервуар, клапан-регулятор потока газа, газовый расходомер и манометр, которые последовательно соединены с воздушной трубой.

И водяная, и воздушная трубы сообщаются с пеногенератором для смешивания воды и газа, и этот генератор сообщается с контуром смешивания воды и газа, а несколько нагнетательных труб для смешивания воды и газа равномерно расположены на внутренней стороне кольца контура смешивания воды и газа и сообщаются с этим контуром.

Способ флотации крупных частиц, основанный на флюидизации, турбулизации и демпфировании, в котором используется вышеприведенное оборудование для флотации крупных частиц, включает в себя:

прохождение потока воды, насыщенного пузырьками, с определенной скоростью и под определенным давлением через нагнетательную трубу для смешивания воды и газа с целью подачи на участок минерализации в циклоне флотационной колонны в виде циклона для обеспечения поля центробежных сил и получения равномерного восходящего потока воды на участке статической сепарации флотационной колонны после снижения турбулентности потока воды за счет демпфера;

подачу минерализованной и равномерно перемешанной пульпы из необработанной руды в флотационную колонну через трубу подачи необработанной руды для медленного опускания вдоль всей секции флотационной колонны после того, как последняя заполнится водой и пузырьками и стабилизируется, с целью постепенного образования слоя минеральных частиц в флотационной колонне, а также регулировку высоты слоя минеральных частиц в флотационной колонне за счет регулировки открытия электромагнитного клапана сброса руды в нижней части участка нижнего желоба шахтных отходов; и

непрерывное опускание пульпы из необработанной руды сверху вниз до участка минерализации в циклоне, в котором образуется сильная турбулентность под действием поля центробежных сил циклона, и частицы пульпы эффективно сталкиваются и слипаются с пузырьками для образования трехфазной смеси из газа, твердых частиц и жидкости, а также на участке статической сепарации флотационной колонны после того, как пузырьки, идущие снизу вверх, и восходящий поток воды проходят через демпфер, образуется устойчивый флюидизированный слой из композита газа и жидкости, чтобы крупные минеральные частицы взаимодействовали с пузырьками и восходящим потоком воды в флюидизированном слое из композита газа и воды, и в итоге целевые минералы продолжали подниматься вверх за счет плавучести пузырьков и вертикальной подъемной силы восходящего потока воды, после чего происходит перелив из флотационной колонны для получения концентрата, в то время как пустые минералы тонут в флотационной колонне и в итоге сбрасываются в шахтные отходы через нижний желоб шахтных отходов.

Положительные эффекты изобретения

По сравнению с предыдущим уровнем техники как минимум один вариант осуществления настоящего изобретения имеет следующий положительный эффект.

Демпфер и нагнетательная труба для смешивания воды и газа, расположенные на флотационной колонне, могут обеспечивать объединение в циклоне и демпфирование в флотационном оборудовании, а за счет циклона может быть образован статический восходящий поток воды, и крупные частицы разного размера могут находиться во взвешенном состоянии за счет регулировки потока воды на впуске в нагнетательной трубе для смешивания воды и газа; а также за счет регулирования впуска воздуха в нагнетательной трубе для смешивания воды и газа можно регулировать концентрацию газа в жидкости и, тем самым, турбулентность с тем, чтобы пузырьки равномерно распределялись в восходящем потоке жидкости, образуя флюидизированный слой из композита, основанный на объединении в циклоне и демпфировании, в то же время обеспечивая действие для образования восходящего потока жидкости, за счет чего образуется флюидизированный слой, движущийся вверх с сильным напором, и осуществляется флотационное извлечение крупных минеральных частиц.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Описание чертежей

Для более точного пояснения технических схем в вариантах осуществления настоящего изобретения ниже кратко будут представлены чертежи, необходимые при описании этих вариантов осуществления; очевидно, что чертежи в последующем описании представляют лишь некоторые варианты осуществления, и специалистами в этой области техники по этим чертежам могут быть получены другие чертежи без творческих усилий.

ФИГ. 1 – принципиальная схема оборудования для флотации крупных частиц согласно одному варианту осуществления;

ФИГ. 2 – вид сверху соединения между контуром смешивания воды и газа и нагнетательной трубой для смешивания воды и газа согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения; и

ФИГ. 3 – вид демпфера сверху согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Используются следующие позиционные обозначения: 1. Труба подачи необработанной руды; 2. Дозатор необработанной руды; 3. Сливной желоб концентрата; 4. Труба сброса концентрата; 5. Участок статической сепарации; 6. Участок минерализации в циклоне; 7. Демпфирующая пластина; 8. Участок нижнего желоба шахтных отходов; 9. Труба сброса шахтных отходов; 10. Нагнетательная труба для смешивания воды и газа; 11. Электромагнитный клапан сброса руды; 12. Датчик давления; 13. Блок управления замером давления; 14. Пеногенератор для смешивания воды и газа; 15. Манометр; 16. Газовый расходомер; 17. Клапан-регулятор потока газа; 18. Газовый резервуар; 19. Клапан впуска воздуха; 21. Воздушный компрессор; 21. Водяной резервуар; 22. Шаровой клапан впуска воды; 23. Насос для подачи воды с переменной частотой; 24. Жидкостный расходомер; 25. Контур смешивания воды и газа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Варианты осуществления изобретения

Далее будет приведено более подробное и полное описание технической схемы в варианте осуществления настоящего изобретения в сочетании с чертежами этого варианта осуществления; очевидно, что описываемый вариант осуществления настоящего изобретения является лишь частью вариантов его осуществления, но не представляет собой все из них. На основании вариантов осуществления настоящего изобретения все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники без каких-либо творческих усилий, укладываются в объем правовой охраны настоящего изобретения.

В описании настоящего изобретения следует понимать, что термины «центр», «продольный», «поперечный», «длина», «ширина», «толщина», «верхний», «нижний», «передний», «задний», «левый», «правый», «вертикальный», «горизонтальный», «верх», «низ», «внутренний», «наружный», «по часовой стрелке», «против часовой стрелки», «осевой», «радиальный», «по окружности» и подобные им, которые обозначают ориентацию или расположение относительно чего-либо, основываются на ориентационном или позиционном отношении, представленном на чертежах, и предназначены скорее лишь для удобства описания настоящего изобретения и упрощения этого описания, а не для указания или подразумевания факта того, что устройство или элемент, на который приводится ссылка, должны иметь конкретную ориентацию, быть скомпонованы и предназначены для работы при определенном пространственном положении, и, там самым, они не могут рассматриваться как ограничение настоящего изобретения.

Кроме того, термины «первый» и «второй» предназначены исключительно для целей описания, и их нельзя рассматривать как указывающие на относительную важность или подразумевающие ее, или как подразумевающие количество указываемых технических признаков. Таким образом, признаки, обозначенные как «первый» и «второй», могут включать в себя один или несколько признаков явным или неявным образом. Если не указано иное, «несколько» в описании настоящего изобретения означает количество от двух единиц или большее количество.

Согласно ФИГ. 1 и 2 оборудование для флотации крупных частиц, основанное на флюидизации, турбулизации и демпфировании, включает в себя флотационную колонну. В верхней части флотационной колонны имеется труба подачи необработанной руды 1, на верхней части флотационной колонны имеется сливной желоб концентрата 3, и на этом сливном желобе концентрата 3 имеется труба сброса концентрата 4, на нижней части участка нижнего желоба шахтных отходов имеется труба сброса шахтных отходов 9, а на ней – электромагнитный клапан 11, на нижнем желобе шахтных отходов имеется датчик давления 12, и этот датчик давления 12 и электромагнитный клапан сброса руды 11 соединены с блоком управления замером давления 13.

В частности, флотационная колонна последовательно разделена на участки нижнего желоба шахтных отходов 8, минерализации в циклоне 6 и участок статической сепарации 5, идущий снизу вверх. На боковой стенке участка минерализации в циклоне 6 имеется несколько нагнетательных труб для смешивания воды и газа 10, расположенные под наклоном внутрь и вверх, которые соединяются с внутренней полостью флотационной колонны. Направление струй нескольких нагнетательных труб для смешивания воды и газа 10 сориентировано по часовой и против часовой стрелки вокруг оси флотационной колонны. Дополнительно между участком минерализации в циклоне 6 и участком статической сепарации 5 имеется демпфер для снижения турбулентности потока воды.

Процесс флотации с помощью вышеприведенного оборудования для флотации крупных частиц следующий.

Поток воды, насыщенный пузырьками, с определенной скоростью и под определенным давлением проходит через нагнетательную трубу для смешивания воды и газа 10 с целью подачи на участок минерализации в циклоне 6 флотационной колонны в виде циклона для обеспечения поля центробежных сил и получения равномерного восходящего потока воды на участке статической сепарации 5 флотационной колонны после снижения турбулентности потока воды за счет демпфера.

Минерализованная и равномерно перемешанная пульпа из необработанной руды подается в флотационную колонну через трубу подачи необработанной руды 1 для медленного опускания вдоль всей секции флотационной колонны после того, как последняя заполнится водой и пузырьками и стабилизируется, с целью постепенного образования слоя минеральных частиц в флотационной колонне, а также регулировки высоты слоя минеральных частиц в флотационной колонне за счет регулировки открытия электромагнитного клапана сброса руды 11 в нижней части участка нижнего желоба шахтных отходов 11 с помощью регулировки блока управления замером давления 13.

Пульпа из необработанной руды опускается сверху вниз до участка минерализации в циклоне 6, в котором образуется сильная турбулентность под действием поля центробежных сил циклона, и частицы пульпы эффективно сталкиваются и слипаются с пузырьками для образования трехфазной смеси из газа, твердых частиц и жидкости, а также на участке статической сепарации 5 флотационной колонны после того, как пузырьки, идущие снизу вверх, и восходящий поток воды проходят через демпфер, образуется устойчивый флюидизированный слой из композита газа и жидкости, чтобы крупные минеральные частицы взаимодействовали с пузырьками и восходящим потоком воды в флюидизированном слое из композита газа и воды, и в итоге целевые минералы продолжали подниматься вверх за счет плавучести пузырьков и вертикальной подъемной силы восходящего потока воды, после чего происходит перелив из флотационной колонны для получения концентрата, в то время как пустые минералы тонут в флотационной колонне и в итоге сбрасываются в шахтные отходы через нижний желоб шахтных отходов 8.

В этом варианте осуществления демпфер и нагнетательная труба для смешивания воды и газа 10, расположенные на флотационной колонне, могут обеспечивать объединение в циклоне и демпфирование в флотационном оборудовании, а за счет циклона может быть образован статический восходящий поток воды, и крупные частицы разного размера могут находиться во взвешенном состоянии за счет регулировки потока воды на впуске в нагнетательной трубе для смешивания воды и газа 10; а также за счет регулирования впуска воздуха в нагнетательной трубе для смешивания воды и газа 10 можно регулировать концентрацию газа в жидкости и, тем самым, турбулентность с тем, чтобы пузырьки равномерно распределялись в восходящем потоке жидкости, образуя флюидизированный слой из композита, основанный на объединении в циклоне и демпфировании, в то же время обеспечивая действие для образования восходящего потока жидкости, за счет чего образуется флюидизированный слой с сильным напором, движущийся вверх, и осуществляется флотационное извлечение крупных минеральных частиц.

С одной стороны, в этом варианте осуществления на участке минерализации в циклоне 6 образуется закрученный поток за счет подачи из циклона, который обеспечивает поле центробежных сил в циклоне для захвата частиц и улучшает извлечение за счет улучшенной сепарации в поле центробежных сил; с другой стороны, вода и пузырьки подаются вместе, за счет чего эффективно повышается плавучесть минеральных частиц, а за счет действия поля центробежных сил увеличивается интенсивность турбулентности пульпы, повышается вероятность столкновения между частицами и пузырьками, а также осуществляется минерализация в циклоне между минеральными частицами и пузырьками; и после минерализации частицы проходят через демпфер, который обеспечивает столкновение при турбулентности и статическую сепарацию, устраняет сильную закрученность потока внутри, а также позволяет осуществлять статическую сепарацию после попадания частиц в цилиндрический корпус, за счет чего улучшается степень извлечения крупных минеральных частиц и мелких минеральных частиц, которые сложно подвергнуть флотации.

Что касается ФИГ. 3, в частности, в фактической конструкции демпфер включает в себя несколько демпфирующих пластин 7, расположенных по окружности внутренней кольцевой стенки флотационной колонны. Для достижения лучшего демпфирующего эффекта высота демпфирующей пластины 7 (осевое направление флотационной колонны представляет собой направление по высоте демпфирующей пластины 7) регулируется от 80 до 100 мм, а длина этой пластины (радиальное направление флотационной колонны представляет собой направление по длине демпфирующей пластины 7) регулируется в кратности от 0,3 до 0,5 радиуса участка статической сепарации 5.

В способах практического применения участок минерализации в циклоне 6 имеет форму конуса с широкой верхней и узкой нижней частями, а центробежная сила в поле центробежных сил на участке минерализации в циклоне 6 постепенно уменьшается снизу вверх. Преимуществом этой конструкции является то, что турбулентность пульпы, выходящей из участка минерализации циклона 6, относительно невелика с предпосылкой того, что минеральные частицы и пузырьки могут турбулентно и сильно сталкиваться, что содействует статической сепарации минеральных частиц.

В конкретной конструкции и способах применения угол конуса участка минерализации в циклоне регулируется от 20 до 30°, прилежащий угол между осью нагнетательной трубы для смешивания воды и газа и горизонтальной плоскостью регулируется от 10 до 15°, а прилежащий угол между первой касательной линией и первой линией проекции регулируется от 55 до 65°. Горизонтальная плоскость – это плоскость, перпендикулярная оси участка минерализации в циклоне 6, первая линия проекции – это проекция оси нагнетательной трубы для смешивания воды и газа 10 на горизонтальной плоскости, первая касательная линия – это касательная линия, проходящая через первую точку пересечения, которая идет по касательной к линии контура вневписанной окружности проекции участка минерализации в циклоне 6 на горизонтальной плоскости, а первая точка пересечения – это точка пересечения первой линии проекции и линии контура вневписанной окружности.

Что касается ФИГ. 1, в некоторых вариантах осуществления оборудование для флотации крупных частиц дополнительно включает в себя систему кавитации и пенообразования для смешивания воды и газа. Система кавитации и пенообразования для смешивания воды и газа включает в себя часть для подачи воды, часть для подачи газа и пенообразователь для смешивания воды и газа 14. Часть для подачи воды включает в себя водяной резервуар 21, шаровой клапан впуска воды 22, насос для подачи воды с переменной частотой 23 и жидкостный расходомер 24, которые последовательно соединены с водной трубой, и часть для подачи газа включает в себя воздушный компрессор 20, клапан впуска воздуха 19, газовый резервуар 18, клапан-регулятор потока газа 17, газовый расходомер 16 и манометр 15, которые последовательно соединены с воздушной трубой. И водяная, и воздушная трубы сообщаются с пеногенератором для смешивания воды и газа 14, и этот генератор 14 сообщается с контуром смешивания воды и газа 25, а несколько нагнетательных труб для смешивания воды и газа 10 равномерно расположены на внутренней стороне кольца контура смешивания воды и газа 25 и сообщаются с этим контуром 25.

В этом варианте осуществления частоту включения насоса с переменной частотой можно регулировать в соответствии с числовым значением, отображаемым жидкостным расходомером 24, с целью регулировки потока воды на впуске пеногенератора для смешивания воды и газа 14, а открытие клапана-регулятора газа 17 можно регулировать в соответствии с числовыми значениями, отображаемыми газовыми расходомером 16 и манометром 15, с целью регулировки потока воздуха на входе и давления в пеногенераторе для смешивания воды и газа 14.

В частности, участок нижнего желоба шахтных отходов 8 имеет форму обратного конуса, и угол участка нижнего желоба шахтных отходов регулируется от 20 до 30°, и на боковой стенке участка нижнего желоба шахтных отходов имеется датчик давления 12, который соединен с блоком управления замером давления 13 и электромагнитным клапаном сброса 11. Во время работы датчика давления 12 блок управления замером давления может осуществлять контроль давления пульпы из шахтных отходов в нижнем желобе шахтных отходов в режиме реального времени, и блок управления замером давления 13 регулирует высоту флюидизированного слоя посредством числового значения на датчике давления 12, регулирует открытие электромагнитного клапана сброса руды 11 за счет настройки блока управления замером давления 13, регулирует входящий поток воды за счет жидкостного расходомера 24, а также регулирует входящий поток воздуха за счет газового расходомера 16, благодаря чему осуществляется регулировка эффекта сепарации.

В частности, нижний конец трубы подачи необработанной руды 1 соединен с дозатором необработанной руды 2. Дозатор необработанной руды 2 сориентирован вертикально по направлению вниз на центре флотационной колонны. Участок статической сепарации 5 имеет цилиндрическую форму, на верхней периферийной части участка статической сепарации 5 имеется сливной желоб концентрата 3, а сбоку на верхней части участка статической сепарации установлена труба подачи необработанной руды 1. Нижняя пластина сливного желоба концентрата 3 оснащена трубой сброса концентрата 4, а также нижняя пластина сливного желоба концентрата 3 находится ниже верхнего отверстия участка статической сепарации 5, и нижняя пластина сливного желоба концентрата 3 имеет определенный угол наклона. Прилежащий угол между нижней пластиной и осью флотационной колонны составляет 50-80°. Преимущества вышеприведенной конструкции заключаются в том, что можно выполнить быстрый сброс частиц флотационного концентрата, чтобы не допустить засорения по причине накопления частиц флотационного концентрата в сливном желобе концентрата 3 и обеспечить стабильность работы оборудования. В то же время, для недопущения перелива флотационной пульпы сливной желоб концентрата 3 оснащен крышкой, которая может не допустить перелив пульпы и пены, а также обеспечить стабильность работы оборудования для флотации крупных частиц.

В этом варианте осуществления после заполнения оборудования водой и газом предварительно минерализованная и равномерно перемешанная пульпа попадает в дозатор необработанной руды 2 по трубе подачи необработанной руды 1 самотеком и затекает в слой пены над уровнем пульпы в флотационной колонне через дозатор необработанной руды 2. Крупнозернистые минералы подвергаются предварительной сепарации на участке с пеной и постепенно образуют слой из минеральных частиц на участке статической сепарации 5. При непрерывной флотации пузырьки на участке статической сепарации 5 захватывают крупнозернистые минералы, заставляя их всплывать накапливаться для образования слоя пены. Когда высота слоя пены превышает верхний край флотационной колонны, флотационный концентрат в слое пены переливается из флотационной колонны и выходит через сливную трубу концентрата 4 по сливному желобу концентрата 3.

Что касается ФИГ. 1, способ флотации с использованием флотационного оборудования включает в себя следующее.

а: запускается воздушный компрессор 20, открывается клапан впуска воздуха 19, а также заполняется газовый резервуар 18; также открывается шаровой клапан впуска воды 22, запускается насос подачи воды с переменной частотой 23, вода закачивается в пеногенератор для смешивания воды и газа 14 посредством насоса подачи воды с переменной частотой 23, и выполняется одновременная настройка жидкостного расходомера 24 в трубе между насосом подачи воды с переменной частотой 23 и пеногенератором для смешивания воды и газа 14 для регулировки входящего потока воды этого пеногенератора 14.

b: клапан-регулятор газа 17 и газовый расходомер 16 на трубе между газовым резервуаром 18 и со стороны впуска пеногенератора для смешивания воды и газа открыты, благодаря чему регулируется количество газа, поступающего в пеногенератор для смешивания воды и газа 14.

c: смесь воды и газа образует струю, движущуюся с определенной скоростью в пеногенераторе для смешивания воды и газа 14, и вследствие резкого уменьшения площади среднего прохода в пеногенераторе 14 скорость потока резко возрастает, а также резко падает давление жидкости, воздух засасывается под действием отрицательного давления, вырабатываемого струей, и далее он распределяется и смешивается с пульпой для образования растворенного газа; также при осаждении газа в растворе образуется большое количество микропузырьков, и в то же время образуется восходящий поток воды с определенной скоростью и давлением, обогащенный микропузырьками.

d: обогащенный микропузырьками поток воды с определенной скоростью и давлением равномерно разделяется по 4 напорным трубам для смешивания воды и газа 10 за счет контура смешивания воды и газа 25 и подается в среднюю и нижнюю части флотационного оборудования в виде циклона вдоль боковой стенки участка минерализации в циклоне 6 под определенным давлением, и поток воды под давлением попадает в флотационную колонну, а после прохождения через демпфирующую пластину 7 в флотационной колонне образуется однородный восходящий поток воды.

e: после заполнения оборудования водой и пузырьками и его стабилизации запускается устройство подачи необработанной руды, и минерализованная и равномерно перемешанная пульпа из необработанной руды может подаваться из трубы подачи необработанной руды 1, и входящий поток после рассеивания с верхней части флотационной колонны может попасть в флотационную колонну через дозатор необработанной руды 2 и медленно опускаться по всей секции колонны, благодаря чему он постепенно образует слой минеральных частиц в флотационной колонне.

f: открытие электромагнитного клапана сброса руды 11 контролируется за счет регулировки блока управления замером давления 13 с целью контроля высоты слоя минеральных частиц в колонне флотационного оборудования.

g: пульпа из необработанной руды непрерывно опускается сверху вниз до участка минерализации в циклоне 6, в котором образуется сильная турбулентность под действием поля центробежных сил циклона и демпфирующей пластины 7, чтобы частицы пульпы эффективно сталкивались и слипались с пузырьками для образования трехфазной смеси из газа, твердых частиц и жидкости; в флотационной колонне пузырьками, идущими снизу вверх, и восходящим потоком воды образуется устойчивый флюидизированный слой из композита газа и жидкости; крупные минеральные частицы взаимодействуют с пузырьками и восходящим потоком воды в флюидизированном слое из композита газа и воды, и в итоге целевые минералы продолжают подниматься вверх за счет плавучести пузырьков и вертикальной подъемной силы восходящего потока воды, после чего происходит перелив из цилиндрического корпуса в сливной желоб концентрата 3 и трубу сброса концентрата 4 для получения концентрата, в то время как пустые минералы тонут в флотационной колонне и в итоге сбрасываются в шахтные отходы через трубу сброса шахтных отходов 9 через нижний желоб шахтных отходов.

Если не указано иное, в любой технической схеме, предлагаемой по настоящему изобретению, при раскрытии числового диапазона такой раскрываемый числовой диапазон является предпочтительным, и любому специалисту в этой области техники следует понимать, что предпочтительный числовой диапазон представляет собой лишь числовое значение с очевидным или представительским эффектом из числа множества числовых значений, которые могут быть реализованы. Вследствие наличия слишком большого количества числовых значений для исчерпывающего описания некоторые из них раскрываются для демонстрации технической схемы по настоящему изобретению, и вышеприведенные числовые значения не должны ограничивать объем изобретения.

В то же время, если в вышеприведенном описании предлагаются или задействуются детали или структурные элементы, неподвижно соединенные друг с другом, то если не указано иное, выражение «неподвижно соединены» можно понимать как: разъемно и неподвижно соединены (например, с помощью болтов или винтов) или неразъемно и неподвижно соединены (например, заклепками и сваркой). Разумеется, понятие неподвижного соединения друг с другом также можно заменить цельной конструкцией (например, изготовлено и сформовано цельным способом посредством процесса отливки) (кроме случаев, когда процесс цельного формования явно невозможно использовать).

Кроме того, если не указано иное, термины, используемые для выражения позиционного отношения или формы какой-либо технической схемы, предлагаемой по настоящему изобретению, подразумевают состояния или формы, приблизительные, аналогичные или близкие к позиционному отношению или форме. Любой компонент, предлагаемый по настоящему изобретению, может состоять из нескольких независимых составных частей, или может представлять собой независимый компонент, изготовленный в процессе цельного формования.

Вышеприведенные варианты осуществления являются единственными примерами, которые демонстрируют настоящее изобретение, и они не ограничивают варианты реализации. Для специалиста в этой области техники на основе вышеприведенного описания могут быть внесены иные изменения или вариации в разных формах. Отсутствуют как необходимость, так и возможность исчерпывающего описания всех вариантов осуществления в этом документе. Однако, очевидные изменения или вариации, полученные из них, по-прежнему укладываются в объем правовой охраны настоящего изобретения.

Предложенная группа изобретений относится к области обработки минералов, в частности к оборудованию для флотации крупных частиц и способу, основанному на флюидизации, турбулизации и демпфировании. Устройство для флотации крупных частиц, основанное на флюидизации, турбулизации и демпфировании, включает флотационную колонну, трубу подачи необработанной руды (1), установленную в верхней части флотационной колонны. Флотационная колонна последовательно разделена на участок нижнего желоба шахтных отходов (8), участок минерализации в циклоне (6) и участок статической сепарации (5), идущие снизу вверх. Содержит несколько нагнетательных труб для смешивания воды и газа (10), расположенных под наклоном внутрь и вверх, которые соединяются с внутренней полостью флотационной колонны и установлены на боковой стенке участка минерализации в циклоне (6), и направление струй нескольких нагнетательных труб для смешивания воды и газа (10) сориентировано по часовой или против часовой стрелки вокруг оси флотационной колонны. Дополнительно между участком минерализации в циклоне (6) и участком статической сепарации (5) имеется демпфер для снижения турбулентности потока воды. С помощью заявленного устройства осуществляется способ флотации крупных частиц, основанный на флюидизации, турбулизации и демпфировании. Технический результат – повышение эффективности флотации крупных частиц. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для флотации крупных частиц, основанное на флюидизации, турбулизации и демпфировании, включающее флотационную колонну, трубу подачи необработанной руды (1), установленную в верхней части флотационной колонны, отличающееся тем, что флотационная колонна последовательно разделена на участок нижнего желоба шахтных отходов (8), участок минерализации в циклоне (6) и участок статической сепарации (5), идущие снизу вверх, несколько нагнетательных труб для смешивания воды и газа (10), расположенных под наклоном внутрь и вверх, которые соединяются с внутренней полостью флотационной колонны и установлены на боковой стенке участка минерализации в циклоне (6), и направление струй нескольких нагнетательных труб для смешивания воды и газа (10) сориентировано по часовой или против часовой стрелки вокруг оси флотационной колонны, а также дополнительно между участком минерализации в циклоне (6) и участком статической сепарации (5) имеется демпфер для снижения турбулентности потока воды.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что демпфер включает несколько демпфирующих пластин (7), расположенных по окружности внутренней кольцевой стенки флотационной колонны.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что участок минерализации в циклоне (6) имеет форму конуса с широким верхом и узким низом.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что угол конуса участка минерализации в циклоне (6) регулируется от 20 до 30°, прилежащий угол между осью нагнетательной трубы для смешивания воды и газа (10) и горизонтальной плоскостью регулируется от 10 до 15°, а прилежащий угол между первой касательной линией и первой линией проекции регулируется от 55 до 65°, причем

горизонтальная плоскость – это плоскость, перпендикулярная оси участка минерализации в циклоне (6), первая линия проекции – это проекция оси нагнетательной трубы для смешивания воды и газа (10) на горизонтальной плоскости, первая касательная линия – это касательная линия, проходящая через первую точку пересечения, которая идет по касательной к линии контура вневписанной окружности проекции участка минерализации в циклоне (6) на горизонтальной плоскости, а первая точка пересечения – это точка пересечения первой линии проекции и линии контура вневписанной окружности.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что нижний конец трубы подачи необработанной руды (1) соединен с дозатором необработанной руды (2).

6. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что на верхней части флотационной колонны имеется сливной желоб концентрата (3) и на этом сливном желобе концентрата (3) имеется труба сброса концентрата (4).

7. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что участок нижнего желоба шахтных отходов (8) имеет форму обратного конуса, на нем имеется труба сброса шахтных отходов (9), а на ней – электромагнитный клапан (11).

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что на нижнем желобе шахтных отходов имеется датчик давления (12) и этот датчик давления (12) и электромагнитный клапан сброса руды (11) соединены с блоком управления замером давления (13).

9. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что дополнительно снабжено системой кавитации и пенообразования для смешивания воды и газа, содержащей часть для подачи воды, часть для подачи газа и пенообразователь для смешивания воды и газа (14), причем

часть для подачи воды включает водяной резервуар (21), шаровой клапан впуска воды (22), насос для подачи воды с переменной частотой (23) и жидкостный расходомер (24), которые последовательно соединены с водной трубой, и часть для подачи газа включает воздушный компрессор (20), клапан впуска воздуха (19), газовый резервуар (18), клапан-регулятор потока газа (17), газовый расходомер (16) и манометр (15), которые последовательно соединены с воздушной трубой; и

как водяная, так и воздушная трубы сообщаются с пеногенератором для смешивания воды и газа (14), и этот генератор (14) сообщается с контуром смешивания воды и газа (25), а несколько нагнетательных труб для смешивания воды и газа (10) равномерно расположены на внутренней стороне кольца контура смешивания воды и газа (25) и сообщаются с этим контуром (25).

10. Способ флотации крупных частиц, основанный на флюидизации, турбулизации и демпфировании, в котором используется устройство для флотации крупных частиц, по любому из пп. 1-9, включающий:

прохождение потока воды, насыщенного пузырьками, через нагнетательную трубу для смешивания воды и газа (10) с целью подачи на участок минерализации в циклоне (6) флотационной колонны в виде циклона для обеспечения поля центробежных сил и получения равномерного восходящего потока воды на участке статической сепарации (5) флотационной колонны после снижения турбулентности потока воды за счет демпфера;

подачу минерализованной и равномерно перемешанной пульпы из необработанной руды в флотационную колонну через трубу подачи необработанной руды (1) для пускания вдоль всей секции флотационной колонны после того, как последняя заполнится водой и пузырьками и стабилизируется, с целью постепенного образования слоя минеральных частиц в флотационной колонне; и

непрерывное опускание пульпы из необработанной руды сверху вниз до участка минерализации в циклоне (6), в котором образуется турбулентность под действием поля центробежных сил циклона, и частицы пульпы эффективно сталкиваются и слипаются с пузырьками для образования трехфазной смеси из газа, твердых частиц и жидкости, а также на участке статической сепарации (5) флотационной колонны после того, как пузырьки, идущие снизу вверх, и восходящий поток воды проходят через демпфер, образуется устойчивый флюидизированный слой из композита газа и жидкости, чтобы крупные минеральные частицы взаимодействовали с пузырьками и восходящим потоком воды в флюидизированном слое из композита газа и воды и в итоге целевые минералы продолжали подниматься вверх за счет плавучести пузырьков и вертикальной подъемной силы восходящего потока воды, после чего происходит перелив из флотационной колонны для получения концентрата, в то время как пустые минералы тонут в флотационной колонне и в итоге сбрасываются в шахтные отходы через нижний желоб шахтных отходов (8).