Аэролифтно-пневматическая флотационнаяМАшиНА Советский патент 1981 года по МПК B03D1/20 

(54) АЭРОЛИФТНО-ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ

МАШИНА

Изобретение относится к пенной флотации и регенерации шламовых вод перед их повторным использованием на предприятиях, имеющих современные водношламовые схемы с замкнутым циклом, и может найти применение в угол ной, металлургической и химической отраслях промышленности. Известны колонные пневматические противоточные флотационные машины, представляющие собой вертикальную цилиндрическую или прямоугольную колонну со шпицкастеном в нижней части, соединенным с пульпоразгрузочным устройством, снабженную аэраторами и пульпораспределительным устройством, размещенным внутри колонны, при меняемые для пенной флотации неклассифицированной пульпы. В колонне имеют место два взаимосвязанных потока: от загрузочного устройства сверху вниз - поток пульпы; от аэраторов снизу вверх - поток свободных и минерализованных воздушных пу.зырьков. Взаимосвязь определяет условия, согласно которым собстве аая скорость всплытия свободных и ми аерализованных воздушных пузырьков в нисходящем потоке пульпы должна быть больше скорости нисходящего пот ка, так как в противном случае минерализованные пузырьки уносятся с отходами флотации. В противоточных флотомашинах эта взаимосвязь обуславливает огранячение удельной производительности по объему пульпы на единицу площади, определяемую по наименьшему горизонтальному сечению камеры, используемому для прохождения как нисходящего потока пульпы, так и восходящего потока воздушных пузырьков , Недостаток известных колонных пневматических машин состоит в том, что пульпораспределительные устройства, выдающие исходное питание, размещены внутри колонны и тем самым значительно снижают площадь живого сечения (на 15-20%), удовлетворяющую условия всплытия минерализованных пузырьков, при этом соответственно уменьшается производительность машины. известен также колонный флотационный аппарат, включанядий корпус в виде колонны, аэраторы, выполненные из эластичных перфорированных трубок, загрузочное устройство для лассификации исходного питания ираспределения классифици юванной пульпы в различных по высоте зонах колонны и устройство для разгрузки продуктов обогащения. В этом аппарате, имеющем загрузочное устройство, занимающее меньшу площадь и рассредотачиваюшее выпуск исходного питания по высоте колонны, в меньшей мере сокращается площадь живого сечения,используемая для вспл тия минерализованных пузырьков 21, Однако, устройство дополнительных аэраторов для интенсификации процесс флотации зернистых минералов в области их выпуска на части площади колонны, в том числе ив непосредственной близости от пенного слоя, нарушает равномерность аэрированности по площади колонны, дестабилизирует скорость потоков пульпы и процесс образования пенного слоя, а также снижает площадь живого сечения колонны, используемую для прохода встречных потоков нисходящего (пульпы) и восходящего (минерализованных) и свободных воздушных пузырьков. Кроме того, раздельный выпуск отходов флотации крупнозернистых и тонкозернистых классов усложняет их транспортировку на контрольную флотацию в следующую колонну, так. как для этой цепи требуется установка дополнительного насоса для перекачки крупнозернистых классов. В этом аппарате, как и во всех про тивоточных колонных пневматических машинах, интенсивность перемешивания пульповоздушной смеси слабая, поэтому эффективность флотации тонких клас сов низкая, так как относительные скорости наиболее тонких частиц и воздушных пузырьков недостаточны для разрушения гидратных оболочек при их соударении и последующей минерализации воздушных пузырьков. Необходима особенно тщательная подготовка пульпы перед флотацией, что вызывает дополнительные энергозатраты, требует дополнительной аппаратуры и производственных площадей. Кроме этого, не применима дробная дозировка реагентов при последовательной установке нескольких колонн в соответствии с требованиями технологии флотации без установки между ними аппаратуры для подготовки пульпы. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой машине является устройство для флотационного обо гащения обесшламенных крупнозернистых минералов, включающее камеру, ванну с пирамидальным днищем, трубчатые аэраторы, сборники продуктов разделения, аэролифт, состоящий из прямоугольной камеры и аэратора DJ. Недостатки этого устройства состоят в том, что пбдача исходного питания в аэролифт, навстречу потоку, вьадаваемому аэролифтом, обуславливает попадание большой части крупнозернистых минералов за счет их большего веса и направленной скорости в подпенный слой и нижнюю часть пенного слоя, из которого они легко выпадают. Питание аэролифта, представляющее циркуляционную нагрузку аппарата, отбирается под сливными козырьками внутреннего сосуда аэролифта, в верхней части камеры, имеющ-ей в этой области максимальную площадь горизонтального сечения (соответственно минимальную скорость восходящего потока), с большим удалением от мест выхода не сфлотированных и выпавших из пенного слоя флотируемых крупнозернистых минералов, что исключает вероятность их попадания в аэролифт с циркуляционной нагрузкой и обуславливает потери полезных минералов с отходами, а циркуляция через аэроглфт пульпы, не содержащей флотируемых минералов снижает производительность аппарата на величину расхода циркуляционной нагрузки. Циркуляция через аэролифт пульпы, не содержащей флотируемых минералов, исключает возможность минерализации воздушных пузырьков во внутреннем объеме камеры аэролифта, что снижает эффективность использования воздуха в аэролифте. Эффективность использования емкости ванны этого устройства низкая, так-как применение аэролифта в виде двух концентрически расположенных сообщающихся сосудов с поступлением в аэролифт циркуляционной нагрузки через верхнюю кромку наружного сосуда, а слива аэролифта в непосредс венной близости над аэраторами, ограничивает установку аэраторов в флотокамере на небольшом расстоянии от зеркала пульпы, заполняющей аппарат и соответственно, обуславливает небольшой аэрируемый объем от емкости ванны. К недостаткам устройства относится и то, что аппарат в силу его конструктивных особенностей, имеющий небольшой аэрируемый объем, не эффективен при использовании для флотации неклассифицированной пульпы и пульпы, имеющей низкую плотность, что снижает область его применения. Кроме того, запуск аппарата после зашламовки аэролифта,например, при условиях аварийного прекращения подачи воздуха и продолжающейся, некоторое время, подаче исходного питания сверху в аэролифт, невозможен без выпуска всей пульпы из апппарата и тщательной очиске аэролифта от крупнозернистого осадка, так как в аэролифте нет устройства, обеспечивающего барботэж осадка. Этот недостаток обуславливает увеличение времени на подготовительные операции перед запуском аппарата и повышает их трудоемкость. Цель изобретения - повышение эффективности флотации и удельной производительности машины. Указанная цель достигается тем, что машина снабжена пульповоздушным смесителем., установленным под днищем ванны и выполненным в виде камеры с вертикальными перегородками с расположенным на дне воздухораспределительным приспособлением, а аэратор аэролифта состоит из пирамидального желоба, в котором вертикально установлена пластина с закрепленными на ней и стенках желоба перфорированными трубками I образующими параллельны ряды. На фиг. 1 изображена камера аэролифтно-пневматической флотационной м шины, поперечный :разре; на фиг. 2 - машина с частичным вырезом стенки в области пульповыпускного кармана, продольный резрез на фиг. 3 - схема установки трубок диспергаторов в аэраторах аэролифта и флотоотделений; на фиг. А - воздушная камера, поперечный разрез. Машина имеет одну или несколько камер (з зависимости от флотируемости перерабатываемых минералов) установленных каскадно или на одном уров не... Каждая камера машины состоит из глубокой ванны 1., имеющей расширения в верхней части, а также на примыкании к пирамидальному днищу, аэро лифта и пульповоздушного смесителя. Аэролифт включает прямоугольную к меру 2, пирамидальный желоб 3, вертикальную пластину 4, перфорированные трубки 5. Аэролифт сообщается с камерой через щели 6. Пульповоздушный смеситель состоит из камеры 7 и вертикальных перегородок 8. В г,но камеры вмонтировано воз духораспределительное приспособление 9, между перегородками и днищем каме ры имеются щели 10.. В ванне 1 установлены в 3 ряда в шахматном порядке трубчатые аэраторы 11 с коллекторами 12. Ванна имеет перегородки 13, пеносъемники 14, направляющий козырек 15. Исходное питание подается через патрубки 16. Отфлотированная пульпа через, окно 17 поступает в пульповыпускной карма 18. и переливается через регулируемый шибер 19 с приводом 20. Аварийный вы пуск пульпы осуществляют через патрубок 21. воздухораспределительное приспособление g состоит из основания 22 со встроенными воздушными пат рубками 23 и Установленным с зазором -24 пластин 25. Зазор 24 перекрыт кла naHONi 26, выполне яным из мягкой рези ны. Желоб аэролифта охватывает воздушный коллектор 27, имеющий наклонное днище 28. Машина работает следующим образом Предварительно подготовленная пульпа путем контактирования .с реагентами по трубопроводам через патрубки 16 поступает в корпус пульповоздушного смесителя и поднимается к аэролифту. Одновременно в аэраторы машины подается воздух под давлением до 2 кг/см . Воздух, проходящий через коллекторы 27 и диспергаторы, насыщает пульпу, заполняющую аэролифтную камеру, ограниченную бортами, тонко диспергированными воздушными пузырьками. Между столбами неаэрированной пульпы, заполняющей питающий трубопровод, и аэрированной, заполнякедей аэролифтную камеру, между бортами создается перепад гидростатического давления. Под воздействием разности гидростатических давлений аэролифт непре- . рывно принимает и выдает аэрированную пульпу, равномерно распределяемую пульподелителем с козырьками 14 по флотоотделениям. При этом производительность аэролифта может регулироваться в широком диапазоне путем изменения расхода воздуха в аэраторы, а также за счет: изменения высоты столба пульпы в питающем трубопроводе, происходящего в режиме саморегулирования в зависимости от расхода исходного питания. .В процессе подъема пульповоздушной смеси в камере аэролифта происходит интенсивная минерализация воздушных пузырьков. В флотоотделениях уровень пульпы поддерживается выше перегородок 13 с помощью шибера 19, установленного в пульповыпускном кармане 18-. . Аэрированная пульпа, содержащая минерализованные пузырьки, выданная аэролифтом ниже уровня верхнего среза перегородо-к -13, примерно на половину ширины аэролифтной камеры, в флотоотделениях рассаливается в течение нескольких секунд, что обусловлено малой высотой всплытия минерализованных пузырьков в тонком слое слива аэролифта и подпенного слоя. Подпенньзй и верхний слои пульпы, находящиеся над уровнем слива аэролифта, содержат минимальное количество частиц твердого, незакрепленного к воздушным пузырьками, движутся в направлении к бортам ванны 1 и, переливаясь через перегородку 13 в безаэрационную зону, транспортируют самотеком пенный слой на разгрузку. Пенный слой в процессе транспортировки теряет большую часть влаги, уносящей тонкие илы не флотируемых минералов и после отстоя пеногонами 14 разгружается из безаэрационной зоны, в качестве конечного продукта. Изменение интенсивности самотечной транспортировки пенного слоя че- рез зону аэрации путем изменения высоты перелива пульпы через перегородку

13 в безаэра1Йюнную зону может быть использовано как один из способов регулирования качества и плотности пенного продукта.

Остатки пульпы, профлотированной в аэролифте., образуют нисходящий поток в верхней зоне аэрации флотоотделений. Скорость нисходящего потока в верхней зоне аэрации снижается пропорционально увеличению площади потока и уменьшению расхода пульпы за счет вывода части нагрузки в пенный продукт при работе аэролифта и транспортировки верхнего слоя пульпы с малым содержанием твердого через безаэрационную зону в нижнюю зону аэрации.

Относительг1О высокая -плотность пульпы в условиях малой скорости, нисходящего потока в слабой турбулентности создает благоприятные условия для выделения .флотируемых минералов, особенно повышенной крупности, в пенный слой в процессе аэрации пульпы диспергированным воздухом, подавамым через коллекторы 12 и диспергаторы аэраторов флотоотделений.

В верхней зоне аэрации происходит вывод основной массы флотируемых минералов в пенный слой из остатков пульпы профлотированной в аэролифте.

Остатки профлотированной пульпы из верхней зоны аэрации поступают в нижнюю зону аэрации и объединяясь верхним слоем пульпы, транспортируемым через безаэрационную зону и имеющим низкую п лотность и относительно невысокое содержание флотируемых минералов, преимущественно, выпадающих из пенного слоя в безаэрационной зоне, подвергаются контрольной флотации.

Минерализованные воздушные пузырьки из нижней зоны аэрации через верхнюю зону поднимаются в пенный слой, а профлотированная пульпа при установке аэраторов в флотоотделениях под УГЛОМ до 15°, проходя над аэраторами к бортам ванны, разгружается через выпускные каналы, устроенные в нишах ванны 1 над пирамидальным днищем между бортами ванны и коллекторами 12.

Транспортировка остатков профлотированной пульпы над аэраторами к бортам ванны 1 обусловлена наличием перепада гидростатического давления в области аэраторов флотоотделений между большей высотой столба неаэрированной пульпы под аэраторами на примыкании к аэролифту и меньшей на примыкании к бортам ваннны 1.

Под воздействием перепада гидростатического давле 1ия создается слабый восходящий поток пульпы между трубками диспергаторами, способствующий более раннему отрыву пузырьков воздуха от трубок и тем повышающий его дисперсность, препятствующий выпадению частиц твердого через аэраторы, создающий условия над трубками диспергаторами, близкие к кипящему слою, и усиливающий поток над призматическим днищем, тем самым исключается выпадение твердого в осадок на днище.

Под аэраторами профлотированная пульпа движется в направлении выпускных окон 17. При этом зернистые минералы, осаждающиеся в нижние слои над днищем ванны 1, уносятся потоком пульпы, проходящим из нижней зоны .. аэрации через выпускные каналы к основанию пирамидального днища,а затем через щели 6 поступают в аэролифт в качестве циркуляционной нагрузки.Преимущественное долевое участие зернистых минералов в циркуля ;ионной нагрузке обуславливает повышение эффективности флотации этих минералов.

Остаток профлотированной пульпы, смещаясь по оси камеры через окна 17, поступает в пульповыпускной карман 18, а затем переливается через регулируемый шибер 19 с приводом 20 в следующую камеру в качестве исходного питания или разгружается в виде отходов флотации из конечной камеры.

Воздухораспределительное приспособление 9 предназначено для обеспечения запуска флотомашины, работающей J с пульпой высокой плотности со значительным долевым участием зарнистых минералов, после длительной остановки под нагрузкой, а также для запуска после зашламовки вследствие нарушения реагентного режима, аварийного прекращения подачи воздуха и др.

Запуск зашламованной машины производится следующим образом.

Через патрубки 23, встроенные в основание 22 воздухораспределительного приспособления 19, подается свежая вода, которая после увеличения давления в камере до уровня превосходящего гидростатическое давление столба пульпы в аэролифте и сопротивление ос-адка шлама открывает клапаны 26 и поступает в пульповоздухосмесительную камеру, разрыхляя осадок, а затем подается сжатый воздух, производящий интенсивный барботаж осадка И обеспечивающий работу аэролифта за счет внутрикамерной циркуляции пульпы.

После обеспечения устойчивой работы аэролифта закрываются задвижки на трубопроводах подачи свежей воды и воздуха в воздушную камеру, а аэролифт продолжает работать за счет подачи диспергированного воздуха через трубки диспергаторы.

Аэролифтно-пневматическая флотационная машина, представляющая, по принципу устройства, прямоточно- противоточной аппарат, совмещает положительные качества механических машин (интенсивность перемешивания и скорость восходящего потока пульповоздушной смеси в камере аэролифта близкие к оптимальным для кинетики процесса флотации, обеспечение внутри камерной циркуляции пульпы) и достоинства пневматических машин (равномерное распределение и регулирование воздуха в камере, малые скорости нисходящего потока в флотоотделениях, возможность с эдания камеры и многокамерной машины самых больших типоразмеров, как по площади аэрации, так и по глубине камер без усложнения конструкции).

Сочетание интенсивного перемешивания пульпы в аэролифте сЪ спокойным режимом флотации в флотоотделениях позволяет с высокой эффективностью флотировать в аэролифте преимущественно тонкие классы и в флотоотделениях зернистые минералы.

Применение аэролифта большой глубины, снабженного приспособлением для подачи и равномерного распреде-ления исходного питания под аэраторами и пульповоздухораспределительной камерой с увеличивающейся площадью горизонтального сечения по высоте, имеющее площадь аэрации, составляющую 15-22%, и аэрируемый объем, составляющий 20-25% от общей величины площади аэрации и аэрируемого объема камеры, обеспечивает выход флотоконцентрата за счет работы аэролифта до 50% от его выхода по камере.

Высокая технологическая эффективность работы аэролифта, совмещенная с выполнением функций транспортного устройства позволяет повысить эффективность использования воздуха в аэролифте и увеличить удельную производительность машины на 20%, по сравнению с известной.

Увеличению удельной производительности машины и повышению эффективности флотации зернистых минералов способ ртвует отбор циркуляционной нагрузки у основания флотоотделений в меЬтах концентрации зернистых и крупнозернистых минералов как на сфлотированных, так и выпавших из пенного слоя.

Повышению эффективности флотации, увеличению удельной производительноети машины и эффективности использования воздуха способствует также устройство глубоких флотоотделений, условно разделенных на верхнюю и нижнюю зоны аэрации с. выпуском верхнего слоя пульпы, имеющего низкую плотность с малым содержанием флотируемых минералов, через щели в нижнюю зоны аэрации с выпуском верхнего слоя пульпы, имеющего низкую плотность с малым содержанием флотируемых минералов, чере щели в нижнюю зону аэрации для контрольной флотации.

Использование предлагаемой флотационной машины, имеющей производительность по пульпе до .1500 , по твердому 200 т/ч (данные, характеризующие машину, взяты из технического задания на создание аэролифтно-пневматической машины) позволяет при флот тации углей заменить три современных флотомашины ФМУ 2-63, имеющих каждая производительность по пульпе до 500 iji /ч, по твердому до 60 т/ч.

Формула изобретения

о

Аэролифтно-пневматическая флотационная машина, включакяцая камеру, ванну с пирамидальным днищем, трубчатые аэраторы, сборники продуктов разделения, аэролифт, состоящий из прямоугольной камеры и аэратора, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности флотации и удельной производительности машины, она снабжена пульповоздушным смесителем, установленным под днищем ванны и выполненным в виде камеры с вертикальными перегородками с расположенным на дне воздухораспределительным приспособлением, а аэратор аэролифта состоит из пирамидального желоба, в котором вертикально установлена пластина с закрепленными на ней и стенках желоба перфорированньвии трубками. Образующими параллельные ряды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 273095, кл. В 03 D 1/20, 1968 (прототип) . Я

21

Фиъ.