Прямоточно-противоточная пневмомеханическая флотационная машина Советский патент 1988 года по МПК B03D1/20 

fff п П

йадЕад-Е mrm :iz:i: irri

: 1ГТ

Ь 7 Я гб 71

А

2 23 5 гв 30 31

со

со

СП

00

со

39

Изобретение относится к технике обогащения тонких Kj iaccoB методами флотации и пенной сепарации и предназначено для использования в угольной, металлургической и химической отраслях промышленное- ти.

Цель изобретения - повышение извлечения флотируемых минералов в концентрат и снижение энергоемкости процесса за счет улучшения гидродинамических харак- теристик.

На фиг. 1 схематично изображена флотационная машина, вид сбоку; на фиг. 2 - ;поперечный разрез первой камеры, разрез |А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - поперечный раз- :рез второй камеры, разрез Б-Б на фиг. I; |на фиг. 4 и 5 - успокоительные решетки прямоточного флотационного отсека, раз- ;рез и вид сверху (фиг. 4 отверстия совме- ;1цень, фиг. 5 отверстия смещены).

Машина имеет одну или несколько камер (в зависимости от .флотируемости обогащаемых минералов и требований к продуктам обогащения), установленных на одном уровне или каскадно. Каждая камера состоит из ванны 1, разделенной стен- ками 2 на три отсека - фямоточный отсек 3, заключенный между торцовыми стенками ванны 1 и наклонными стенками 2, образующими глубокий диффузор, обращенный меньшим основанием вниз. Увеличение пло- щади горизонтального сечения прямоточного отсека снизу вверх должно находиться в примерном соответствии с увеличением объема пульповоздушной смеси в зависимости от снижения гидростатического давления по высоте отсека и соответствующего увеличения объема, занимаемого воздухом за счет этого, при насыщении пульпы воздухом в соотноо;ении 1:1,5.

Прямоточный отсек 3 снабжен аэратором наружной установки 4 дискового типа или типа струйного (эжекторного) насоса и др., обеспечивающего тонкое диспергирование воздуха (диаметр воздушных пу- менее 1 мм), установленного на/д флотомащиной на уровне основания отсека 3 или ниже основания камеры флотома- шины, патрубком 5, расположенным над основанием по оси прямоточного отсека 3, распределителем вспененной пульпы, расположенным на днище отсека 3 и выполненном в виде треугольной призмы, имеющей борта 6, основание 7 в форме с малой вы- сотой, между бортами 6 и основанием 7 размещен пульповод 8, ограниченный по высоте встроенной в призму наклоненной по ходу потока пульповоздушной смеси пластиной 9 и сообщающийся с прямоточным отсеком 3 через щели 10. Причем размер щелей 10 и высота (площадь поперечного сечения пульповода) 8 регулируются по величине в зависимости от нагрузки на ма

.,

5 .

5 0 i-

0

щину с помощью регулирующего приспособления, состоящего из тяг 11, закрепленных на вершине бортов призмы 6, и привода 12, выполненного в виде системы зубчатых конических передач, соединенных с тягами И резьбовыми втулками. Могут использоваться и другие системы приводов, напри- .мер гидравлический. Регулирующее приспособление снабжено указателем 13 размера щелей 10 и высоты (площади) пульповода 8. С целью создания условий для свободного перемещения бортов призмы 6 вверх или вниз при регулировке площади пульповодов 8 и размера щелей 10 борта призмы 6 устанавливаются в прямоточном отсеке 3 с зазором до 5 мм на сторону между торцами бортов б и торцовыми стенка.ми ванны 1. Причем площадь пульповода со стороны ввода пулыювоздушной смеси должна удовлетворять условию: выходной канал патрубка 5, имеющий форму пульповода, должен непременно вписываться в площадь противостоящего пульповода 8 на вводе пульповоздущной смеси при любом положении бортов призмы б в пределах регулирования площади пульповодов 8 и размера щелей 10. Над бортами призмы б распределителя вспененной пульпы установлены успокоительные решетки 14 с зазором, достаточным для подъема бортов призмы б при регулировке щелей 10 и высоты пульповодов 8 на максимальную производительность.

Успокоительные рещетки 14 выполнены в виде двухслойных перфорированных пластин, отверстия которых совмещены и при этом достаточны по площади для работы мащины с максимальной производительностью в оптимальном режиме (с равномерным распределением вспененной пульпы по площади отсека). При этом нижняя пластина жестко закреплена на бортах отсека, а верхняя, подвижная, имеет натяжные винтовые или гидравлические устройства 15 для ее перемещения при регулировке площади отверстий и фиксирования в заданном положении.

В верхней цасти прямоточного отсека 3 размещены козырьки 16, регулируемые по высоте.

По оси машины между перегородками 2 в верхней части прямоточного отсека 3 установлен пульподелитель 17, соединенный с направляющими козырьками 18, обеспечивающий равномерное распределение пульповоздушной смеси по противоточным отсекам 19, расположенным между стенками 2 и бортами ванны 1.

Основания противоточных отсеков 19 выполнены в виде трапецеидальных призм, обращенных большим основанием вверх, при этом основания отсеков смещены относительно поверхности отсеков, находящейся на уровне верха стенок 2 и 32 к оси машины на 2-б°/о ширины отсека, измеренной в зоне аэрации.

Противоточные флотационные отсеки 19 снабжены групповыми (один на два отсека каждой камеры) или индивидуальными аэраторами 20 аналогичного конструктивного исполнения, применяемый для прямоточного отсека и устанавливаемыми аналогично аэраторам прямоточных отсеков, патрубками 21 для приема аэрированной пульпы от аэраторов 20 и подачи пульпо-воз- душной смеси в основание противоточных отсеков 19; распределителями вспененной пульпы, размещенными над основаниями днищ отсеков 19 и выполненными в виде треугольных призм, имеющих борта 22, основание 23 в совокупности образующих пульповоды 24, ограниченные по высоте встроенной в призму наклоненной по ходу потока пластиной 25 и сообщающиеся с противо- точными отсеками через щели 26. Размер щелей 26 и высота (площадь) поперечного сечения пульповодов 24 регулируются по величине в зависимости от нагрузки на .ма- щину по объе.мному расходу пульпы и ее плотности с помоп ью регулирующих приспособлений, СОСТОЯП.1ИХ из тяг 27, закрепленных на верщине бортов призмы 22, и приводов 28, выполненных в виде системы зубчатых конических передач, соединенных с тяга.ми 27 резьбовыми втулками. Возможно применение и других систем приводов, например, гидравлических, расположенных как над камерой, так и под ее основанием и соединенных с распределителями тягами, проходящими через днище камеры.

Регулирующие приспособления снабжены указателями 29 размера щелей 26 и высоты пульповодов 24. Распределители вспененной пульпы противоточных отсеков имеют одинаковое конструктивное исполнение с распределителями прямоточных отсеков и устанавливаются аналогично последним с зазорами между их торцами и стенка.ми ванны 1, что обеспечивает возможность регулировки площади пульповодов 24 и размера щелей 26.

Над призма.ми 22 с зазором, достаточ- ны.м по величине для подъема призмы вверх при регулировке размера щелей 26 и высоты пульповода 24 на максимальную производительность, установлены успокоительные рещетки 30 противоточных флотационных отсеков, выполненные в виде двухслойных перфорированных пластин, отверстия которых совмещены и имеют при этом достаточную площадь для прохода вспененной пульпы из основания отсека в его верхнюю зону при условии максимальной нагрузки на мащину.

Успокоительные решетки 30 имеют продольные изгибы, основания которых расположены над выпускными щелями 26.

Нижний лист успокоительных решеток 30 жестко закреплен к стенкам отсека, а верхний, подвижный, перемещается в направляющих и имеет винтовые или гидравлические устройства 31 типа натяжных для его перемещения с целью изменения площади отверстий при регулировке машины на требуемую производительность н фиксации подвижного элемента в заданном поQ ложении.

В верхней части ванны 1 но наружным бортам противоточных флотационных отсеков 19 установлены стенки 32, разграничивающие зоны аэрации и безаэрационные зоны 33. Верхний срез стенок 32 устанавливается на одном уровне с верхними кромками стенок 2.

Безаэрационные зоны 33 могут сообщаться с противоточными отсеками 19 через щели 34 под стенками 32 (см. фиг. 2), а

0 также могут соединяться с помощью патрубков 35, снабженных регуляторами расхода 36 с аэраторами 20 (см. фиг. 1 и 3).

Над стенка.ми 32 становлены пеногоны 37. Но бортам ванны 1 над трапециевидными основаниями иротивоточных отсеков 19 образованы окна 38, сообщающиеся через желоба 39 с пульповыпускнымн кар.ма- нами 40, снабженными регулируемыми шиберами 41.

0 Машина работает следующим образом. Нульпа, предварительно обработанная реагентами, но трубопроводу юступает в аэратор 4 первой камеры под давлением, превосходящим гидростатическое давление пульпы, частично заполняющей первую

5 камеру (1,5-2 .мм вод. ст.). Одновременно от воздуходувки подается в аэратор 4 сжатый воздух под давлением (0,25-0,4 м вод. ст.), превосходящим давление пульпы в аэраторе с расходом, обеспечивающим преQ вращение пульны в пенообразное состояние в результате ее аэрации тонко-диспергиро- ванным воздухом (в зависимости от содержания флотируемых минералов, нрименяе- мых реагентов и др. в соотношении на 1 м пульпь г;1,5 м воздуха).

5Вспененная пульпа из аэратора 4 через патрубок 5, имеюцщй на выходе форму пульповода 8 и вписывающийся в его габариты при настройке мащины на мини- мальн) ю производительность. поступает в распределитель пульповоздушной с.меси, образованный бортами призмы 6 и основанием 7.

Вспененная пульпа, перемещаясь вдоль пульповода 8, с напором, превос.чодящим гидростатическое давление неаэрирован5 ной пульпы, частично заполняющий отсек 3 после остановки мапшны под нагрузкой, вытесняет пеаэрировапную пульну из нуль- повода 8 через щели 10 в основание прямоточного флотационного отсека 3, а затем

0

поток вспененной пульпы, через щели 10 и обоих бортов призмы б по всей длине распределителя, независимо от нагрузки на машину, поступает в основание прямоточного флотационного отсека 3, ограниченное успо- коительными решетками 14.

Обеспечение примерно постоянной скорости вспененной пульпы в пульповоде 8, близкой к оптимуму, и ее последуюилего вы- хода через щели 10 по всей длине пульповода независимо от нагрузки на машину достигается уменьшепием плош.ади сечения пульповода 8 по длине за счет уменьшения его высоты, ограниченной наклоненной сверху вниз по ходу потока встроенной в пуль- повод пластиной 9, а также настройкой машины на заданную производительность путем регулирования высоты пульповода 8 и размера шелей 10 с помощью вертикального перемещения в требуемом направлении (вниз или вверх) бортов призмы 6 регулирующим устройством, состоящим из тяг 11, привода 12 и указателя размера щелей и высоты пульповода 13.

Призматическая форма осргования 7 пульповода 8 интенсифицирует выпуск вспе- ненной пульпы из пульповодов 8 и исключает выпадение крупно-зернистых минералов в пульповоде и его зашламовку.

Успокоительные решетки 14 предварительно настраиваются на заданную произ- водительность путем продольного перемещения верхней перфорированной пластины относительно нижней, обеспечиваюп.1,его соответственно этому перемещению перфорированных пластин, повышение совмещения площади отверстий верхней и нижней плас- тин или увеличение площади перекрытия этих отверстий.

Вследствие непрерывного притока вспененной пульпы через щели 10 и создания стесненных условий для ее прохода через отрегулированную на соответствующую производительность успокоительную решетку 14 под ней в основании прямоточного флотационного отсека 3 создается избыточное давление, исключающее образование нисходящих потоков из верхней части от- сека 3 в его основание, а в локальном объеме основания прямоточного флотационного отсека 3 под успокоительной рещеткой 14 образуется интенсивная внутренняя циркуляция потоков. При этом восходящие потоки вспененной пульпы, вытесняемые неаэрированной (в период запуска мащины) или менее аэрированной пульпой (в период нормальной работы), поднявщись до успокоительной рещетки 14, частично проходят через решетку, а больщей частью распро- страняются под рещеткой от бортов отсека 3 к его оси, замещая объемы неаэрированной или менее аэрированной пульпы, образующие нисходящие потоки над поверхно

g 5 5

0

стью бортов призмы 6. Перемещению вспененной пульпы от бортов к оси отсека 3 способствует конструктивное исполнение успокоительной решетки 14.

В результате образования вихреобраз- ных потоков пульповоздушной смеси происходит равномерное распределение вспененной пульпы по всей площади прямоточного отсека 3 под успокоительной рещеткой 14 с последующим выходом вспенен пой пульпы в верхнюю часть отсека под воздействием непрерывного притока вспененной пульпы из пульповода 8.

С повыщенной скоростью множеством струй проходит вспененная пульпа и через успокоительную решетку 14, а над ее поверхностью скорость резко снижается (пропорционально увеличению площади живого сечения отсека 3 в сравнении с плошадью живого сечения решетки, используемого для прохода пульповоздушной смеси) и создаются условия кипящего слоя, благоприятные для образования флотокомплексов как за счет наиболее тонких классов, так и зернистых минералов.

После прохода через успокоительную решетку 14 стабилизированный восходящий поток вспененной пульпы с равномерной скоростью, что обусловлено увеличением площади горизонтального сечения прямоточного флотационного отсека 3 снизу вверх, компенсирующей увеличение объема воздуха, содержащегося во вспененной пульпе, вследствие снижения гидростатического давления по высоте отсека 3, поднимается вверх при незначительном перемешивании пульповоздушной смеси. При этом создаются благоприятные условия для образования флотокомплексов для зернистых флотируемых минералов. Причем наиболее крупные зерна будут находиться большее время в вос.ходящем потоке, фильтруясь между восходящим потоком воздущных пузырьков до тех пор, пока не будет образован достаточно прочный флотокомплекс, а в редких случаях пока крупная частица с пониженной скоростью не будет выведена с отсека 3.

В верхней части прямоточного флотационного отсека 3 восходящий поток вспененной пульпы делится пульподелителем 17 на два потока, которые переливаются через кромки козырьков 16, регулируемых по высоте с учетом толщины пенного слоя, предварительно созданного и непрерывного поддерживаемого в противоточных отсеках 19. При этом скорость восходящего потока снижается пропорционально увеличению площади его горизонтального сечения, изменяется направленность потока, преобразуясь с вертикального в горизонтальный, с концентрацией в верхних слоях пены преимущественно флотируемых минералов в виде флотокомплексов, а в нижних слоях

преимущественно нефлотируемых минералов.

Пена переливается через регулируемые по высоте козырьки 16 и плавно подается на поверхность предварительно созданного и непрерывно поддерживаемого пенного слоя на поверхности зеркала пульпы в про- тивоточных флотационных отсеках 19.

С помощью щибера 41 уровень зеркала пульпы в противоточных отсеках 19 под- держивается над верхним срезом стенок 32, что обусловливает непрерывный перелив верхнего слоя пульпы в безаэрационные зоны 33 и постоянную направленность потока от бортов прямоточного отсека 3 к бортам ванны 1.

При этом пенный слой, созданный в противоточных отсеках 19 и дополненный вспененной пульпой, поступивщей из прямоточного отсека 3 через кромки козырьков 16, транспортируется на разгрузку. В процессе транспортировки вспененная пульпа, поданная на пенный слой в противоточные отсеки 19, теряет батьшую часть жидкости, дренирующейся между минерализованными и свободными воздущными пузырьками и уносящей тонкие частицы нефлотируемых минералов.

В процессе встречной фильтрации в пенном слое свободные флотируемые минералы включаются в флотокомплексы как за счет агрегатирования с существующими, так и за счет образования новых со свободными воздущными пузырьками.

При этом вследствие слабого перемещи- вания в пенном слое могут удерживаться частицы крупностью до 3 мм и более, что в 6-10 раз превосходит крупность частиц, флотируемых из внутреннего объема пульпы.

Верхний слой пульпы, поступивщий в безаэрационные зоны 33 с малым содержанием твердого и флотируемых минералов (на уровне ка.мерных отходов), через щели 34 поступает в нижнюю зону аэрируемого объема противоточных отсеков 19 на контрольную флотацию или через патрубки 35 с регуляторами 36 в аэраторы противоточных отсеков.

Пенный слой после вторичной концентрации в зоне аэрации противоточных отсеков 19 и в безаэрационных зонах пеного- нами 37 разгружается из камер в качестве конечного продукта.

Вместе с тем конструкция мащины поз- воляет при необходимости повысить качество концентрата, направить концентрат конечной камеры в качестве питания в аэраторы противоточных отсеков первой камеры, применив вакуумный сбор пенного про- дукта и вакуум-центробежные пеногасите- ли для его разрущения.

Одновременно с подачей исходного питания в систему прямоточного флотационного отсека 3 подается питание в систему противоточных отсеков 19.

При этом в зависимости от используемого варианта по виду питания для аэраторов 20 фильтрат непосредственно, а поток предварительно профлотированной пульпы, транспортируемый через безаэрационные зоны 33 и контролируемый по величине регулятором расхода 36, по трубопроводу 35 подается в групповой или индивидуальные аэраторы 20. Одновременно с подачей питания в аэраторы 20 подается сжатый воздух в соотношении на 1 м пульпы - в пределах 1,5 м воздуха.

Вспененная пульпа из аэраторов 20 поступает через патрубки 21 , (имеющие на вводе в камеру форму поперечного сечения пульповода 24 и вписывающиеся по размеру в минимальные размеры пульповода) в распределители вспененной пульпы, образованные бортами треугольных призм 22 и ос- нования.ми 23. Заполняя пульповод 24, вспененная пульпа вытесняет из пульповода неаэрированную пульпу, а затем через щели 26 с двух бортов по всей длине распределителей вспененной пульпы поступает в основании противоточных отсеков 19, ограниченных успокоительными решетками 30.

Обеспечение перемещения и выхода вспе.- ненной пульпы по всей длине пульповодов 24 через щели 26 с примерно постоянной скоростью независимо от нагрузки на машину достигается, как и в прямоточном отсеке, за счет у.меньщения высоты (и соответственно площади пульповодов), ограничиваемой наклоненной по ходу потока пластиной 25, встроенной в каждый пульповод противоточных отсеков 19, а также предварительной регулировкой мащины на заданную производительность по расходу пульпо- воздущной смеси, поступающей в противоточные флотационные отсеки 19 от аэраторов 20 путем изменения площади пульповодов 24 и размера щелей 26 с помощью вертикального перемещения в требуемом направлении (вниз или вверх) бортов призмы 22 регулирующим устройством, состоящим из тяг 27, привода 28 и указателя размера щелей и высоты пульповода 29.

Успокоительные рещетки 30 предварительно так же настраиваются на заданную производительность путем увеличения или снижения площади отверстий, цспользуе- мых для прохода пульповоздущной смеси с помощью продольного перемещения перфорированных пластин одна относительно другой натяжным устройством 31.

Вспененная пульпа, выходящая через щели 26 в основания противоточных отсеков 19, ограниченные успокоительными плас- тина.ми 30, с высокой скоростью поднимается вертикально, что обусловлено перепадо.м гидростатического давления вследствие

разности удельных весов вспененной пульпы и неаэрированной (в период запуска) или менее аэрированной пульпы (во время нормаьПьной работы машины), заполняюндей основания отсеков 19 на нри1мыкании к их бортам и наружным бортам призмы 22.

При этом над наклонными бортами оснований отсеков 19 и призм 22 образуются нисходящие потоки неаэрированной или слабо аэрированной нульпы. В результате образования вихреобразных потоков пульно-воздушной смеси под успокоительными решетками 30 происходит равномерное распределение пульповоздушной смеси по всей плошади противоточных отсеков 19.

Вследствие непрерывного притока вспененной пульпы через шели 26 и создания с помощью успокоительных решеток 30, отстроенных на заданную производительность, стесненных условий для выхода вспененной пульпы в надрешетное пространство отсеков 19 в основаниях отсеков 19 непрерывно поддерживается избыточное давление, исключающее приток пульпы из надрешетно- го объема к основанию.

В вихреобразных потоках при интенсивной турбулизации аэрированной пульпы в основаниях отсеков 19 создаются благоприятные условия для образования флотоком- плексов, включающие наиболее тонкие частицы флотируемых минералов.

Под воздействием избыточного давления в основаниях отсеков 19 вспененная пульпа множеством струй с высокой скоростью проходит через успокоительные решетки 30.

При этом пад решетками создаются усло- 1зия кипящего слоя, благоприятные для .минерализации воздушных пузырьков частицами флотируемых минералов различной крупности. Над успокоительными решетками 30 после переме пивания вспененной

пульпы с нисходящим потоком остатков профлотированной пульпы минерализованные и свободные воздушные пузырьки поднимаются с малой скоростью навстречу

нисходящему потоку. В процессе встречной фильтрации частиц твердого и воздушных пузырьков происходит образование флото- комплексов из остатков флотируемых минералов, образующих со значительным колиQ чеством свободных воздушных пузырьков плотный подпенный и пенный слой по всей зеркала пульпы, заполняющей про- тивоточные отсеки 19.

Так как стенки 2, разграничивающие прямоточные флотационные отсеки 3 от проти5 воточных 19, имеют слабый уклон в сторону бортов ванны 1, то на примыкании к стенкам 2 в отсеках 19 имеет место постепенное повышение насыщения пульпы диспергированным воздухом снизу вверх.

0 Поэтому на примыкании к стенкам 2 в противоточных отсеках 19 скорость нисходящего потока будет понижаться, а при интенсивной аэрации возможно создание в пристенном слое стенок 2 слабого восходящего потока. Как повышенное насыщение пульпы воздухом, так и снижение скорости нисходящего потока в пристенном слое противоточных флотационных отсеков 19 у стенок 2 способствует повышению эффективности работы машины.

0 Остатки профлотированной пульпы, образованные за счет отстоя пенного слоя в период его транспортировки на разгрузку и остатки пульпы, поступивщей через щели 34 или выданной из аэраторов 20 через успокоительные решетки 30, поступают в ок5 на 38 и по системе желобов 39 удаляются через выпускной карман 40 с шибером 41 в следующую камеру в качестве исходного питания или выпускаются из конечной камеры в качестве отходов флотации.

5

jg

гз

в

22

П

1 Rwffla irci:. i C(C(.t ш« t:«w.i . i

Z3

22

(риг.З

J6

сриэ./

15

. r:vv7.,. lyt.... уилуц fifA. fCvt,. / У„

|ГУ УЧ fWS Vf Д kXXXX JN I VX |4XV

Sxxxv

.a., -ухл - х ухх-чх ,,;,

e

..x V ЧХЛ. vxx чхух-чг г уу.ху : :чА с: ул:т ч-чгл. v хл. .xjy

cpuaff

15 ч