Вибрационная флотационная машина Советский патент 1981 года по МПК B03D1/14 

(54) ВИБРАЦИОННАЯ фЛОТАЩЮННАЯ МАШИНА Изобретение относится к средствам вибрационного аэрирования пульпы и селективного разделения ее твердой фазы по плотности и может быть использовано в технике флотационного обогащения полезных ископаемых. Имеющий широкое применение в технике обогащения руд процесс флотации основывается на использовании явлений избирательного прикрепления минеральных частиц к воздушным пузырькам при их механическом столкновении и вспльшании минерализованных пузырьков воздуха на поверхность пульпы, откуда в виде пены они удаляются тем или иным способом. Важнейшими составляющими флотационного процесса и параметрами, его характеризующими, являются условия взаимодействия частиц с пузырь ками, cкopocть образования флотационного комплекса: частицы-пузырек, ность их механической связи и характер движения минерализованных пузьгрыСов в гравитационном поле сил. Составляющие процесса флотации зависят от применяемого способе аэрации пульпы, который определяет вид флотационной мгшшны-механическиё, пневматические. Известна флотационная мшпина, в основу действия которой положены эффекты диспергирования воздушных пузырьков при вибрационных воздействиях на пульпу ультразвуковыми или звуковыми вибраторами . Известны также низкочастотные виброаэраторы, которые помимо тонкого диспергирования воздушных пузырьков позволяют за счет больших амплитуд колебаний рабочего органа осуществлять направленную циркуляцию пульпы, что имеет значение для интенсификации флотационного процесса 2 Рабочий орган низкочастотного виброазратора, обычно выполненный в виде горизонтально расположенного твердого тела плоской формы с отверстиями для прохождения пульпы и каналами 3 для подвода сжатого воздуха, совершает колебательное движение в вертикальном направлении. В результате этих движений в жидкости возникают области разрушения (с периодическим и менением его величины куда подсасьго ется воздух из воздухоподводящих каналов. Воздух диспергируется, и пузырьки уносятся циркулирующими потоками пульпы, способствуя интенсифика ции флотационного процесса за счет увеличения частоты столкновения пузЫрьков с частицами твердой фазы. Процесс дополнительнаинтенсифици руется обеспечиванием самоподсоса в пульпу атмосферного воздуха, что воз можно при использовании конструкции рабочего органа с двойным рядом возд хораспределительных решеток. Однако камера флотомапшны в иэвес ных решениях остается неподвижной. Известна вибрационная флотационна машина, вкл1рчающая рабочую камеру, установленную на упругом основании, азратор, вибропривод, приспособления для загрузки пульпы и разгрузки продуктов разделения З. Недостатки устройства - наличие мертвых зон в рабочей камере, на которые действие аэратора не распространяется и недостаточно высокий процент участия атмосферного воздуха за счет самоподсоса. Цель изобретения - интенсификация процесса флотации за счет повышения аэрирования пульпы за счет самоподсоса. Поставленная цель достигается тем, что машина снабжена усилителем преобразователем плоских волн динам ческого давления в сферические, вып ненный в виде упругой сферы, заполн ной газом, а вибропривод жестко свя зан с рабочей камерой. Усилитель-преобразователь размещен в зоне локализации твердых частиц, при этом.частота вибропривода и конструктивные параметры мапшны связаны со чгношением .1ШЕ S-I&N vp где f 4acTOTa колебаний вибропривоД .. гц; S - площадь поперечного сечения рабочей камеры, м ; - 3,14; V - объем упругого тела м ; п - 1-1,4 - показатель политропы для газа, содержаще- гося в усилителе - преобразователе давления; g - ускоренш свободного падения в земных условиях g 9,81), Р плотность жвдкой фазы пульпы (для воды / 100, кг.с/м) Р - 10 кг/м - давление атмосферного воздуха; высота столба пульпы над усилителем - преобразователем динамического давления, м. На чертеже Изображена схематически предлагаемая вибрационная флотомашина, продольный разрез. Флотомашина содержит рабочую камеру 1, например, цилиндрической форМЫ, подводящий патрубок 2, разгрузочный патрубок 3 и пеносъемное устройство 4. На стенке (или днище) рабочей камеры жестко закреплен вибропривод 5, соединенный с источником энергии. Корпус рабочей камеры установлен на упругом, например пружинном основании 6 и имеет таким образом возможность возвратно-поступательного движения. Внутри рабочей камеры размещен усилитель - преобразователь динамического давления пульпы в виде объемно-деформируемого упругого тела, например сжимаемой герметичной сферы 7 со стенками из эластичного материала (резины), полость которой заполнена воздухом постоянного объема под избыточным давлением. Величина давления не играет существенной роли. Сфера 7 связана гибкой нитью В с кронштейном 9, который может иметь возможность перемещения в вертикальной плоскости и фиксации в заданном положении для регулировки расстояния Ц между центром сферы и днищем камеры. Кронштейн закреплен жестко на опоре 10, установленной на стенке рабочей камеры или отдельно от нее. Пульпа 11 частично заполняет рабочую камеру до уровня И. Сфера 7 имеет диаметр dc а рабочая камера диаметр О (если камера выполнена квадратного или какого-либо иного поперечного сечения, то периметр может быть аппроксимирован окружностью с эквивалентным диаметром D). Устройство работает следующим образом. По патрубку 2 подают пульпу, которая заполняет рабочую камеру 1 до уровня Н. Сфера 7, стремясь всплыть, занимает фиксированное положение на расстоянии h от днища рабочей камеры. Включают вибропривод 5, который, будучи-жестко связанным рабочей камерой, вынуждает ее совершать колебательные движения. Направление колебаний может быть вертикальным, горизонтальным или круговым. Колебания камеры передаются пульпе 11 и сф ре 7, возбуждая ее радиальные пульсации, т.е. периодическое, с часто1той внешнего воздействия, изменение объема, что становится возможным бла годаря сжимйемости стенок сферы и газа, ее заполняющего. Колебательные движения рабочей камеры и пульпы создают поле динамического давления, распределенное по всему объему пульпы, благодаря чему мертвые зоны в рабочей камере прак тически отсутствуют. Пульсирующая сфера 7 усиливает амплитуду динамического давления в зоне ее расположе ния и преобразует первичные плоские волны в сферические, создавая условия для разрушения свободной поверхности пульпы и поступления значитель ной порции атмосферного воздуха в пульпу в виде множества пузырьков , которые движутся преимущественно к сфере, насыщая пульпу воздухом. Степень аэрации пульпы в течение нескол ких секунд достигает уровня максимально возможного(5-6%) и сохраняется затем на всем протяжении действия вибрации. По истечении времени, дост точного для минерализации пузырьков, уменьшают амплитуду колебаний или выкгаочают вибропривод, минерализованные пузырьки воздуха вспльшают на поверхность пульпы, откуда удаляютс пеносъемным устройством 4, а частицы пустой породы оседают на днище камеры, откуда удаляются через патру,бок 3, Предлагаемый процесс флотации основывается на использовании особенностей динамического поведения возду ных пузырьков и твердых частиц в пул пе, подверженной вибрационным воздействиям . Наличие объемно-деформируемого упругого тела, в данном слу чае ;сжимаемой сферы, приводит к увел чению амплитулы колебаний и величины динамического давления пульпы(до 10 66 ,6 раз), что с цестветшм образом облег чает процесс аэрации атмосферным воздухом; в частности, требуемое для достижения эффекта подсоса воздуха вибрационное ускорение снижается в 5 10 раз. Кроме того, наличие пульсирующей сферы приводит к перераспределению поля Динамического давления в объеме пульпы и созданию условий для более равномерного насьвцения жидкости пузырьками воздуха. Характер, перераспределения поля динамического давления представляет собой изменение величины динамического давления амеренного пьезоэлектрическим датчиком и селективным милливольтметром В6-4) по высоте вертикально колеблющегося столба воды т при мм, кривая 1 - с.. 30 мм, h 85 мм, частота вибростенда f 121 Гц; 2 - fjjf 121 Гц, сфера отсутствует; 3-d. 35 мм, h 175 мм, 4-f 115 Гц; 4 -f.. 115 Гц, сфера отсутствует. Во всех приведенных случаях ускорение вибростенда составляет 2,5д, Во всех опытах прЮ1еняется оболочка из прозрачного оргстекла 120x500x10 мм. Равномерность распределения пузырь ков в жидкости связана с изменением поля динамическогодавления и может быть объяснена образованием притягивающего многообразия в виде сферических поверхностей, определенньм об- разом расположенных вокруг пульсирующей сферы. В пределах этих поверхностей пузырьки стремятся занять устойчивое положение. Центры притягивающих поверхностей с увеличением радиуса сферической притягивающей поверхности 4 смещаются вверх, что объясняется действием архимедовой .силы. Пузырькам разных диаметров соответствуют свои поверхности. Так, пузырьки диаметром d имеют поверхность диаметром S При этом независимо от того, где находятся пузурьки - внутри поверхности или вне ее, они движутся к ней. Характерно увеличение с уменьшением диаметра пузырька: для пузырьков диаметром d радиус .. Эта закономерность четко выражена и хорошо просматривается даже при визуальном наблюдении. В устойчивом положении пузырьки ОСЦИЛЛИРУЮТ в направлении,нормальном 85 ic-поверхности пульсирующей сферы. В Процессе осцилляции рядом расположен ных пузырьков они могут коалесцирорать, увеличиваясь в размере, и в этом случае объединенный пузырек пере медается в новое устойчивое положение ближе k поверхности пульсирующей сферы, Около сферы пузырьки могут разделяться на несколько мелких пузырьков, которые переходят в устойчивое положение, более удаленное от Поверхности пульсирующей сферы. Существенную особенность имеет также динамическое поведение твердых частиц, В частности, установлено явление захвата частиц пульсирующей сфе рой, при котором взвещенные или свободно падающие в жидкости, в том числе неаэрированной, частицы притягиваются к поверхности сферы и затем удерживаются на ней. При движении к сфере частицы приобретают дополнительное ускорение. Вибрационные эффекты флотации ;имеют резонансный характер и наиболее значительно проявляются при совпадени .частоты колебаний вибропривода с собственной частотой пульсационных движений объемно сжимаемого тела (сферы) Изменение частоты вибропривода на несколько герц в любую сторону от часто ты резонанса приводит к резкому уменьшению наблюдаемых эффектов, в связи с чем, правильное установление частоты резонанса обуславливает эффек тивность предлагаемой флотомашины. Известно, что резонансная частота пульсационных колебаний сжимаемого те ла сферической формы в колеблющейся жидкости зависит в основном отдиа-ч метра сферы, высоты вибрируемого стол ба жидкости и глубины погружения сферы. Предлагаемая в работе расчетная формула дает удовлетворительное совпа дение с экспериментом. Данная расчетная формула предполагает использовать, в качестве усилителя динамического давления пульпы сжимаемого тела сферической формы, а в качестве рабочей камеры - бака цилиндрической формы. Это частные сл чаи, хотя применение сферы, очевидно, является оптимальным вариан1;ом с точки зрения равномерного динамического воздействия на об-ьем пульпы, та как пульсации тела сферической формы преобразуют плоские волны в сферичес кие, распространяющиеся равнозначно по всем направлениям. Таким образом, сравнительно с известными техническими решениями в предлагаемой флотомашине интенсифицируется процесс аэрации пульпы эа счет самоподсбса атмосферного воздуха и уменьшения мертвых зон в рабочей камере флотомашины. Представляется возможным увеличить селективность разделения пульпы, для этого усилитель динамического давления размещают в желаемой зоне локализации частиц, составляющих пустую породу, например, в нижних слоях пульпы, при этом частицы пустой породы, как более мелкие сравнительно с минеральными частицами, испытьшают притягивающее действие пульсирующего тела и движутся вниз, а минеральные частицы взаимодействуют с осциллирующими пузырьками воздуха и образуют пену в верхней части пульпы. Благодаря резонансному характеру работы флотомашины процесс аэрации пульпы протекает очень быстро, в течение нескольких секунд и при весьма мальк энергозатратах, Формула изобретения j, Вибрационная флотационная машина, включающая рабочую камеру, установленную на упругом основании, аэратор, вибропривод, приспособления для загрузки пульпы и разгрузки продуктов разделения, отличающаяс я тем, 4TOJ с целью интенсификации процесса флотации за счет повьппения аэрирования пульпы, она снабжена усилитель-преобразователем плоских волн динамического давления в сферические, выполненным в виде упругой сферы, заполненной газом, а вибропривод жестко связан с рабочей камерой. 2, Машина поп,1, отличающ а я с я тем, что усилитель преобразователь размещен в зоне локализации твердых частиц, при этом частота вибропривода и конструктивные параметры машины связаны соотношением f Г vUn( )p где f - частота колебаний вибропривода, гц; S - площадь поперечного сечения рабочей камеры в зоне размещения сжимаемого тела, ТС 3,14; V - объем усилителя - преобразователя, 985656 n - показатель политропы для газа, содержащегося в сфере, равный 1-1,4; g - ускорейие свободного падения м/с ; Р - плотность жидкой фазы пульЧ I Ц пы ; Р - давление атмосферного воздуха. - высота столба пульпы над Q усилителем-преобразователем м. 610 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе , Авторское свидетельство СССР № 366889, кл. В 03 D /14, 1973. . .. . 2. Авторское свидетельство СССР 487676, кл. В 03 D 1/14, 1975. 3. Авторское свидетельство СССР №595007, кл. В 03 D 1/14, 1976.

ПуАьпа

////w//