Устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспензию,преимущественно во флотационном аппарате Советский патент 1984 года по МПК B03D1/14 

Изобретение относится к устройствам для диспб1} 7ирования газа в жидкость или суспензию, в частности к устройствс1м для диспергирования газа во флотационных машинах и может быть применено в устройствах для экстракции, выщелачивания или любого процесса, где необходима диспергаци газа в жидкость. При обогащении полезных иснопаеMtxx пенной флотацией различные типы Отделяются друг от друга на поверхности раздела двух, текущих фаз, касающихся между собой, при этом по крайней мере одна из них должна быть жидкостью. Поверхность раздела может бытьобразована двумя жидкостями или жидкостью и газом. Разделение частиц может происходить, например, за счет соответствующих химических веществ, избирательного прили пания частиц к поверхности раздела фаз и т.п. Для осуществления процесса флотации используют устройства, нааываемы флотомашинами, которые служат для полученияповерхности раздела фаз, например жидкой и газообразной, контактирования частиц с указанной поверхностью раздела, а также для переноса частиц, которые должны быть выделены, и частиц которые должны быть удалены в отходы в различных направлениях. Для эффективного разделения перерабатываемого материала необходимо, чтобы поверхность раздела фаз была как можно больше и чтобы соприкосно вение частиц с поверхностью раздела было как. можно более полным. Это справедливо и для случаев растворе.ния. твердых тел или жидкостей в дру гих жидкостях. в устройствах для пенной флотаци .количество потребляемой на дисперги рОвание энергии не определяет получения хорошего конечного результата а решающее значение имеет эффективность диспергирования газа, перемещение частиц минералов и эффективность формирования агрегатовиз пузырьков воздуха и минеральных частиц. . Для диспергирования газа в жидjcbcTb используют устройства, представляющие собой комбинацию ротор статор, Известно устройство для дисперги рования газа в подвижную жидкость .или суспензию во флотационном аппа.рате, в лючающее вращающийся в гори зонтальной плоскости дискообразный импеллер с лопастями на верхней и нижней поверхностях, ограничитель с радиальными неподвижными лопастями, установленнЕлми в нижней поверхности заадитнузр трубу, охватывардую вал им пеллера, при этом стороны лопастей, обращенные одна к другой в пропеллере и ограничителе, простираются в вертикальном направлении С13. Однако известное устройство характеризуется недостаточной эффективностью диспергирования воздуха. Кроме того, известно устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспензию„во флотационном аппарате, представляющее собой вращающийся внутри неподвижного статора .ротор, при этом ротор и статор состоят из расположенных по окружности стержней, закрепленных между двумя кольцами, а оба кольца ротора имеют четыре радиальные лопатки . трапецеидального сечения. Ротор и статор могут быть выполнены цельнолитными. В этом случае ротор представляет собой пустотелый цилиндр с 8 или 10 радиальными эластичными лопастями, а статор выполнен в виде гибкого цилиндра с овальными отверстиями, между которыми с внутренней стороны расположены полуцилиндрические ребра 2. Указанное устройство характеризуется недостаточной эффективностью диспергирования воздуха. Известно также устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспензию во флотациорном аппарате,, включающее ротор, свободно вращающийся в свободном пространстве в центре статора, при этом ротор представляет собой диск с закрепленными на нем пальцами, а статор состоит из простирающихся в радиальном направлении прямоугольных пластин Сз. При увеличении размеров камеры флотационной машины объем ее увеличивается пропорционально третьей степени размеров камеры, свободная поверхность жидкости и необходимое количество воздуха - пропорционально второй степени размеров, а в механических флотационных машинах периферия ротора, откуда начинается диспергирование воздуха, - пропорционально первой степени размеров. Если при увеличении размеров камеры флотомашины пропорционально увеличивать размеры устройства для диспергирования воздуха, то диспергирующая площадь ротора должна бы расти пропорционально второй степени размеров камеры как и количество необходимого воздуха. На самом деле эффективная высота зоны диспергирования определяется скорее разницей в гидростатическом давлении независимо от размера ротора. В устройствах 2 , и Сз 3 при увеличении подачи воздуха может снижаться уровень жидкости в роторе, диспергируквдая зона находится внутри ротора и тем самым как .бы автоматически увеличивается диспергирующая поверхность. Воздух в роторе имеет давление, соответствующее нижнему уровню жидкости, и не выпускается равномерно по поверхности ротора, а главным образом в области наименьшего внешнего давления - в верхней части устройства (правтически не выпускается и в нижней части) Этим и обусловлена недостаточная фективность диспергирования.

В .устройстве 1 свободная поверхность раздела между воздухом я жидкостью определяется конструкцией ротора, выпуск воздуха также происходит, главным образом, в местах наименьшего внешнего давления в yi aзанной поверхности раздела, поэтоМу при увеличении подачи, воздуха возникают перегрузки преимущественно в этих местах.

Поэтому при увеличении размера камеры флотомашины часто возникает необходимость изменения конструкции ротора и статора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспензию преимущественно во флотационном аппарате, включающее полый вал, укрепленный на нем ротор с полой осью для подачи газа и диспергирующими лопатками, статор с направленными к оси вращения ротора на одинаковых угловых расстояниях диспергирующими пластинами, торцовые поверхности которых образуют с торцовыми поверхностями лопаток ротора кольцевую камеру диспергирования, расширяющуюся книзу 4 J.

Однако такое устройство обладает недостаточно высокой эффективностью диспергирования. Это обусловлено тем что отверстие для выхода воздуха расположено в данной части статора и диспергирование не может происходить равномерно по всей поверхности ротора, что снижает эффективность зоны диспергирования.

Цель изобретения - повышение эффективности диспергирования путем равномерного распределения газа по поверхности ротора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспензию преимущественно во флотационном аппарате, включающем полый вал, укрепленный на нем ротор с полой осью для подачи газа и дне- пергирунвдими лопатками, статор с направленными радиально к оси вращения ротора на одинаковых угловых расстояниях диспергирующими пластинами, торцовые поверхности которых образуют с торцовыми поверхностями лопаток ротора кольцевую камеру диспергирования, расширяющуюся книзу.

по всей высоте лопаток ротора выполнены щелевые отверстия для выхода газа, при этом расстояние между тйрцовыми поверхностями лопаток ротора и пластин статора определяют по формуле ; S , 1 Г (j; Л2

,J./V|

где 5 - диспергирующая щель, ; i-g - р1адиус статора на любой глубине;

0

Г{ - радиус ротора на любой глубине;SQ - диспергируищая на высоте

верхней кромки ротора; х() г вспомогательная функция;

5 ) - функция, которая дает распределеиие угловой скорости в зависимости от глубины; - - безразмерная координата глу, бины, равная Д2/7 ;

0 Д2 - координата глубины от верх. ней кромки ротора вниз

4Z Z-2,;

Гс - постоянная величина зависящая от г и s ;

5 fc определяется по уравнению

. Х(0)1; ujfl - угловая скорость суспензии

на высоте J Z О от кромки ротора, ,.

0

Ci HOCTb приведенной зависимости заключается в том, что дисперсный зазор механизма зависит от глубины и поэтому определяется формой противолежащих поверхностей статора и ротора

5 таким образом, что центробежная сила, возникающая в пульпе, находящейся во вращательном движении в зазоре, ликвидирует на всех уровнях дисперсной зоны изменения в гидростатическом давлении, вызванные разницей в

0 глубине, следовательно, по всей дисперсной поверхности давление практически постоянно. Кроме.того, необходимо, чтобы, кроме воздуха, в зону диспергации поступала пульпа, поток

5 которой должен равномерно распределяться по поверхности ротора и ее скорость должна быть в соответствующей пропорции к скорости потока воздуха .

0

Указанная комбинация ротор - статор и дополнительные отверстия для выхода газа обеспечивают такое динамическое давление по всей высоте ротора/ что общее давление, равное

5 сумме динамического и гидростатического давления, остаётся по существу постоянным по всей высоте ротора. Это повышает эффективность зоны диспергирования так, что диспергирова0ние происходит по всей поверхности ротора.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для диспергирования га5за в подвижную жидкость или суспен i0727ft3

ЗИП содержит полый вал 1, укреплен- лублеиш между лопатками 4 и под иый на нем ротор 2 с полой осью 3 действием центробежной, силы пулька я подачи таза диспергируявшьт ло- выбрасывается з верхней части роЪаткгти 4 и щелевкмя отверстиями 5 : тора, имеющей больший диаметр. Таlip всей высоте ротора для выпуска ким образом, в машине возникает воздуха. ф1спергируна1ие пластины 6 5 только нижнее вращение пульпы, а ее статора установлены радиально к оси угловая скорость резко увеличиваетвращения ротора 2 на одинаковых угло- ся в направлении кверху. Воздух, вых расстояниях. Торцовые поверхнос- подаваемый через вал 1, выпускаетти лопаток ротора и пластин статора . ся как из нижнего отверстия полой образуют кольцевую камеру 7 диспер- 10 оси 3, так и из щелевых отверстий 5, гирования, расширяющуюся книзу. что обеспечивает зффективное дисУстройство работает следующим пергированиё воздуха, образом.Использование предлагаемого

При вращении ротор всасывает пуль- устройства позволяет повысить зффекпу из нижней части ячейки через уг- 5 тивность диспергирования газа. ;

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГАЗА В ПОДВИЖНУЮ ЖИДКОСТЬ ,ИЛИ СУСПЕНЗИЮ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ВО ФЛОТАЦИОННОМ АППАРАТЕ, включающее полый вал, укрепленный на нем ротор с полой осью для подачи газа и диспергирующими лопатками, статор с направленными радиально к оси враще-ния ротора на одинаковых угловых расстояниях диспергирующими пластинами, торцовые поверхности которых образуют с торцовыми поверхностями лдпаток ротора кольцевую камеру диспергирования, расширяющуюся книзу, отлича.ющееся тем, что. 5 6 с целью повышения эффективности диспергирования путем равномерного распределения газа по поверхности ротора, по всей высоте лопаток ротора выполнены Щелевые отверстия для выхода газа, расстояние между торцовыми поверхностями лопаток ротора и пластин статора определяют по формуле 1 S - Г -42 х() -t-t Я(. с &, где 5 - диспергирующая щель, ЗгГд-г,- у Гд- радиус статора на любой глубине; - радиус ротора на любой глубине; 5(j - диспергирующая щель на высоСО те верхней кромки ротора; x(f) - вспомогательная функция; П(| - функция, которая дает распределение угловой скорости .5 в зависимости от глубины; - -безраамерная координата гпубины, равная л7/1д i Д2 - координата.глубины от верхней кромки ротора вниз Ч 4Z Z-Ze; ГО: с - постоянная величина, зависящая от г. и Tg ; определяется по уравнению при х