ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА Советский патент 1945 года по МПК B03D1/16 

Количественный эффект флотации или металлургическая производительность флотомашин зависит от того, насколько хорошие условия создаются в них для минерализации пузырьков.

Даже в самых распространенных современных флотомашинах диспергированный в пульпе воздух используется крайне нерационально. Диспергирование и распределение по объему пульпы очень неравномерно. Время пребывания и, следовательно, время контакта воздуха с частицами минералов также невелико. Существующие конструкции флотомашин не обеспечивают оптимальных условий для удовлетворительной минерализации воздушных пузырьков.

Можно считать установленным, что значительное количество частиц прилипает к пузырькам при их столкновении, а не только при выделении воздуха из раствора. При равных прочих условиях число прилипших частиц прямо пропорционально числу столкновений их с пузырьками. Число столкновений пузырьков с частицами, в свою очередь, зависит:

1) от разности относительных скоростей передвижения частиц и пузырьков,

2) от времени пребывания воздуха в пульпе и

3) от соотношения диаметров пузырьков и частиц.

Остальные факторы, как-то: минимально необходимое время контакта, плотность пульпы и др., мало зависят от конструкции машины.

У всех конструкций флотомашин основные массы пузырьков и частиц руды движутся в одном направлении. У машин типа Фаренвольда потоки аэрированной пульпы движутся, в основном, по восходящей спирали. Вниз спускаются деаэрированные струи. У пневматических флотомашин, особенно аэрлифтного типа, параллельное течение пузырьков и частиц руды выражено не ярко. Таким образом первый фактор, благопрятствующий учащению столкновений, в существующих конструкциях не обеспечивается.

Время пребывания воздуха в пульпе очень мало и характеризуется всего несколькими секундами. Все мероприятия, повышающие время пребывания воздуха в пульпе, значительно улучшают использование воздуха. Так, создание зон турбулентных потоков у субаэрационных машин понижает расход подаваемого воздуха по сравнению с обычными пневматическими машинами в 20-110 раз. Глубокие машины типа «Британия» имеют ряд преимуществ, связанных в основном, по данным фирмы, с повышением времени пребывания воздуха в пульпе. Однако все проводимые мероприятия по повышению времени пребывания воздуха в пульпе не достигают желаемой цели. Параллельное вертикально восходящее направление основных потоков аэрированной пульпы в огромной мере ускоряет вынос пузырьков воздуха.

Кинетика минерализации пузырьков в очень большой степени зависит от соотношения размеров частиц руды и пузырьков воздуха. Не вдаваясь в подробный анализ этого фактора, можно констатировать, что для каждого конкретного случая флотационного разделения минералов имеются оптимальные пределы диспергирования воздуха. Но диспергирование трудно регулировать. «Гранулометрическая характеристика» пузырьков устанавливается стихийно, значительная часть воздуха уходит в виде малоэффективных пузырьков не оптимальных размеров.

Частицы руды вместе с основной массой пульпы движутся вниз, пузырьки же, равномерно распределяемые по сечению камеры различными флотоаэраторами, - вверх. Регулируя скорость нисходящих потоков пульпы, как бы «прочесываемых» потоками пузырьков, можно добиться очень медленного всплывания пузырьков воздуха. Время пребывания их в пульпе можно регулировать в очень больших пределах. Пузырьки будут беспрерывно сталкиваться с частицами руды, минерализация их естественно возрастет в значительной мере. Регулируя разность скоростей движения пузырьков и твердых частиц, можно очень тонко регулировать селективность минерализации. В сумме, с механической стороны воздух будет наиболее полно и целесообразно использован.

Предлагаемая настоящим изобретением флотационная машина относится к машинам последнего типа, т.е. к машинам, работающим по принципу противотока и снабженным отражателем на верхней части центральной трубы, флотоаэратором и пропеллером, но отличается от этих машин тем, что флотоаэратор выполнен в виде горизонтальной решетки из перфорированных вверху труб. Трубы окружены резиновыми чехлами с верхними отверстиями. В чехлы подается сжатый воздух.

На чертеже фиг. 1 изображает общий вид флотационной машины спереди, фиг. 2 - вид на нее сбоку, фиг. 3 - конструкцию флотоаэратора, фиг. 4 - разрез трубки флотоаэратора с резиновым чехлом.

Флотомашина состоит из отдельных полукамер 10. В нижней части камер расположены флотоаэраторы 1, представляющие собой элементы, вводящие в пульпу воздух в диспергированном виде. Флотоаэратор состоит из решетки, сделанной из труб 4, в верхней части которых просверлены многочисленные отверстия 7. На трубки надеты резиновые чехлы 8 с штампованными также в верхней части отверстиями 9, сечением сходными с применяемыми в резиновых рубашках флотомашин Макинтош.

Трубки соединяются в последовательности, обеспечивающей равномерность давления воздуха в системе и, следовательно, равномерность распределения пузырьков в аэрируемой пульпе. Во флотоаэраторы воздух подается из магистрали 13, расход воздуха в каждой полукамере регулируется вентилем 6. На магистрали 13 можно установить клапан, поддерживающий давление в системе и предотвращающий заиливание флотоаэратора. В центре каждой полукамеры расположена труба 2, в которой вращается вал с пропеллером 3. Направление вращения таково, что обеспечивает течение пульпы в центральной трубе снизу вверх. Над трубой помещен отражатель 5.

Вся машина может быть выполнена из любого материала, предпочтительно дерева. Двигатели находятся на общих валах с пропеллерами.

Изнашиваемые части могут быть футерованы резиной. Пульпа поступает в головную полукамеру. В контактных зонах камер пульпа движется вниз, в центральных трубах - вверх. В контактных зонах организованным потоком поднимаются воздушные пузырьки. Встречное течение уменьшает скорость их всплывания (последняя может быть отрегулирована как угодно). Длительность пребывания пузырьков в пульпе и значительное число столкновений их с частицами руды обеспечивает интенсивную минерализацию пузырьков. Скорость движения пульпы рационально отрегулировать так, чтобы вверх поднимались пузырьки со средней для данного случая минерализованностью. Перегруженные минералом пузырьки, подъемная сила которых окажется недостаточной, пойдут вниз, затем по центральной трубе быстро будут доставлены в верхнюю зону пульпы.

Пульпа свободно протекает вдоль машины. Это улучшает использование ее объема, стабилизирует процесс и избавляет от кропотливой покамерной регулировки уровней. Регулировка основного уровня пульпы в флотомашине осуществляется в конце последней камеры поворотом выведенного наружу патрубка 11 при помощи ручки 12. Точная регулировка уровней пульпы и скорости пеносъема осуществляется изменением расхода воздуха в полукамерах вентилем 6.

В ряде случаев можно осуществить засасывание промпродуктов, подводимых непосредственно в нижнюю часть центральной трубы, в зону небольшого вакуума.

Флотационная машина, работающая по принципу противотока воздушных пузырьков и основной массы пульпы, с отражателем на верхней части центральной трубы, флотоаэратором и пропеллером, отличающаяся тем, что флотоаэратор выполнен в виде горизонтальной решетки из перфорированных вверху труб, окруженных чехлами с верхними отверстиями и питаемых сжатым воздухом.