Аэрационный блок флотационной машины Советский патент 1993 года по МПК B03D1/14 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых методом флотации, а именно к средствам для насыщения пульпы воздухом и может быть использовано в угольной, металлургической и химической промышленности.

В известных аэрационных устройствах основным рабочим органом является центробежный импеллер, засасывающий и диспергирующий воздух, а осевой импеллер используется для создания необходимой скорости пульпы, взвешивания твердой фазы и равномерного распределения пульпо- воздушной смеси по всему объему камеры.

Известен аэрационный блок машины Денвер М, в котором на вертикальном валу смонтированы два импеллера - центробежный и осевой. Пульпо-воздушная смесь выбрасывается центробежным импеллером, частично направляется осевым импеллером вниз, чем обеспечивается перемешивание и аэрация пульпы в нижней части флотационной камеры.

Известна также конструкция аэрацион- ного блока флотационной машины МФУ2- 63. В этом блоке на одном валу установлены центробежный и осевой импеллеры. Такое техническое решение усложняет конструкцию машины и ее ремонт, что приведет к увеличению затрат на процесс флотации.

Кроме того, известен аэратор флотационной машины БУС.

Конструкция этого аэратора подобна аэратору машины Денвер-M и состоит также из двух импеллеров - аэрирующего (центробежного) и агитационного (осевого), расположенных на одном валу. Основным недостатком аэраторов этой конструкции является невысокая аэрационная характеристика, низкое насыщение пульпы воздуVI00 00

ю

OK

СО

хом в камерах большого объема, а также завышенное энергопотребление, так как при увеличении объема камеры необходимо дополнительное заглубление импеллера, что приводит к снижению количества засасываемого воздуха и увеличению энергозатрат.

Известна также конструкция блока- аэратора флотационной машины. Аэратор имеет вал, воздушную трубу, центробежный и осевой импеллеры, последний из которых установлен в стакане (корпусе) с циркуляционными окнами, и статор с лопатками. Недостатком этой конструкции является наличие двух импеллеров, что ведет к усложнению конструкции машины, ремонта, увеличению металлоемкости и расходу электроэнергии, что в итоге приводит к увеличению затрат на процесс флотации, кроме того, из-за малой площади контакта пульпы с воздухом. На лопатках импеллера происходит недостаточное диспергирова- ние воздушных пузырьков, в результате чего не обеспечивается требуемая эффективность работы аэратора.

Прототипом изобретения выбран аэрационный блок, в котором импеллер выполнен в виде осевого колеса с закрылками на нагнетательной стороне и уступами на всасывающей стороне каждой лопатки. Закрылки и уступы способствуют образованию за ними вакуумных зон и поступлению воздуха в камеру флотомашины. Недостатком этой конструкции является наличие уступов и закрылок является местным сопротивлением для потока жидкости проходящего в межлопаточном канале импеллера, чем снижаются его перекачивающие способности, а также приводит к увеличению затрат электроэнергии , низкие аэраци- онные характеристики, которые составляют 180 - 220 м /ч воздуха на один блок импеллера, даже незначительный износ закрылок и уступов приводит к снижению аэрацион- ных характеристик.

Целью изобретения является интенсификация процесса флотации при снижении энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в известном аэрационном блоке, включающем вал, импеллер с лопатками, стакан с циркуляционными окнами, статор с направляющими лопатками, лопатка импеллера выполнена из радиально установленной плоскости и верхней и нижней осевых поверхностей, при этом осевые поверхности установлены с зазором относительно друг друга и соединены сбегающими кромками соответственно с верхним и нижним торцами радиальной плоскости.

Предлагаемая конструкция лопаток импеллера способствует максимальному подсосу воздуха с последующим его диспергированном, что интенсифицирует

процесс флотации и снижает потребление электроэнергии.

На фиг. 1 изображен продольный разрез аэрационного блока; на фиг. 2 - импеллер аэрационного блока в аксонометрии; на

0 фиг. 3 - схема обтекания потоков пульпы на внутренней поверхности лопаток импеллера..

На фиг. 1 представлена флотационная камера 1, в которой размещен аэрационный

5 блок. Аэрационный блок включает вал 2, на котором установлен импеллер 3. Импеллер 3 включает втулку 4, на которой закреплены лопатки сложного профиля. Каждая лопатка импеллера образована радиально установ0 ленной плоскостью 5, а также верхней б и нижней 7 осевыми поверхностями, установленными с зазором относительно друг друга.

Верхние осевые поверхности 6 имеют

5 входные кромки 8 и сбегающие кромки 9. а нижние осевые поверхности 7 имеют входные кромки 10 и сбегающие кромки 11.

Радиально установленные плоскости 5 лопаток выполнены прямоугольными с вер0 хними и нижними торцами с которыми соединены соответственно сбегающие кромки верхней 6 и нижней 7 осевых поверхностей лопаток. Над верхними осевыми плоскостями б лопаток установлен стакан 12 с цирку5 ляционными окнами, к нижней части которого подсоединен статор, состоящий из диска 13 и лопаток 14, а верхняя часть стакана закреплена на раме 15, расположенной над флотационной камерой 1.

0 , Работа предлагаемого аэрационного блока флотационной машины осуществляется следующим образом.

В момент запуска уровень пульпы в камере 1 и стакане 12 одинаков. С началом

5 вращения импеллер;) 3 верхние 6 и нижние 7 осевые плоскости лопаток начинают всасывать пульпу из стакана 12 и камеры 1 соответственно. Давление пульпы на внутренней, нагнетающей части осевых поверх0 ностей 6 и 7 лопаток на фиг. 3 обозначено знаком +, а на верхней части этих поверхностей обозначено знаком -. Пульпа по внутренней нагнетающей части поверхностей б и 7 лопаток направляется от входных 8 и 10

5 до сбегающих 9 и 11 кромок каждой осевой поверхности лопаток и попадает в зону действия радиально установленной плоскости 5, где происходит изменение направления движения пульпы с осевого на радиальное и увеличивается ее напор, что обусловлено

свойствами радиально установленных плоскостей 5 лопаток, при сходе с которых пульпа попадает на лопатки 14 статора. При этом уровень пульпы в стакане 12 понижается до плоскостей 5 лопаток.

В этот момент верхние осевые поверхности лопатки импеллера выходят из жидкости (оголяются), давление на всасывающей - и нагнетающей + сторонах поверхности 6 лопаток уравнивается, насосный эффект осевой лопатки исчезает, В этот момент времени нижние осевые поверхности 7 лопаток импеллера 3 продолжают нагнетать пульпу через проточную часть импеллера 3 в плоскость стакана 12. При заполнении проточной части импеллера 3 пульпой насосный эффект верхних осевых поверхностей 6 лопаток возобновляется и цикл повторяется. Таким образом, граница раздела фаз в стакане 12 приобретает колебательное движение, вследствие которого на нагнетательной стороне + верхней осевой поверхности 6 лопатки возникает волновое движение пульпы, направленное от входной 8 до сбегающей 9 кромки каждой его лопатки. В пространство между гребня- ни волны из стакана 12 происходит захват атмосферного воздуха, транспортирование его до уровня радиально установленной плоскости 5 лопатки и последующая эвакуация из проточной части импеллера 3 с помощью потока пульпы, нагнетаемого нижними осевыми поверхностями 7 лопаток. Окончательное диспергирование воздуха происходит после схода пульпо-воздушной смеси с повышенной скоростью с радиально установленных плоскостей 5 лопаток импеллера на лопатки 14 статора.

Пульпо-воздушная смесь выбрасывается лопаткой импеллера предлагаемой формы на лопатку 14 статора, а оттуда в камеру 1 флотационной машины.

Выполнение лопаток импеллера 3 сочетанием радиально установленной плоскости 5 с осевыми поверхностями 6 и 7 создает условие для интенсивной пульсирующей турбулентности в сочетании с волновым

движением пульпы, которые способствуют максимальному подсосу воздуха с последующим его диспергированием и распределением в жидкой фазе, что интенсифицирует

процесс флотации.

Образование волнового движения и подсос воздуха из атмо сферы происходит на окружных скоростях импеллера 3,5 м/сек, что выгодно отличает его от существующих конструкций, в которых подсос воздуха происходит на скоростях более 5 м/сек. Таким образом, пропорционально снижению окружной скорости, снижается и потребление электроэнергии в 1,5 - 2 раза.

Предлагаемое техническое решение аэра- ционного блока флотационной машины по сравнениюс прототипом позволит более рационально использовать проточную часть импеллера.

Создаваемые потоки пульпы этим импеллером обеспечивают равномерное распределение пульпо-воздушной смеси по объему камеры, увеличивают степень аэрации пульпы и диспергирование воздуха.

В настоящее время согласно тематическому плану работ института по предлагаемому изобретению изготовлен лабораторный образец аэрационного блока для флотационной машины, который испытывался на стенде в условиях работы экспе- риментальной базы института Укрнииуглеобогащение.

Формула изобретения Аэрационный блок флотационной машины, включающий вал, импеллер с лопатками, стакан с циркуляционными окнами, статор с направляющими лопатками, отличающийся тем, что. с целью интенсифи- кации процесса флотации при снижении энергозатрат, лопатка импеллера выполнена из радиально установленной плоскости и верхней и нижней осевых поверхностей, при этом осевые поверхности установлены с зазором одна относительно другой и соединены сбегающими кромками соответственно с верхним и нижним торцами радиальной плоскости.

Использование: обогащение полезных ископаемых, флотация руд. Сущность изобретения: аэрационный блок флотационной машины включает вал, импеллер с лопатками, стакан с циркуляционными окнами, статор с направляющими лопатками. Лопатка выполнена из радиально установленной плоскости (РП) и верхней и нижней осевых поверхностей, которые установлены с зазором относительно друг друга и соединены сбегающими кромками, соответственно с верхним и нижним торцами РП. 3 ил. Ё