Аэролифтно-пневматическая флотационная машина Советский патент 1982 года по МПК B03D1/20 

1

Изобретение касается пенной флотации и регенерации шламовых вод перед их повторным использованием на предприятиях, имеющих водошламовые схемы с замкнутым циклом, и может быть использовано в угольной, металлургической и химической отраслях промышленности.

Известна колонная пневматическая противоточная флотационная машина, представляющая вертикальную колонну со шпицкастеном в нижней масти, который соединен с пульпопогрузочным: устройством, снабженную трубчатыми аэраторами и пульпораспределительным устройством, размещенным внутри колонны, применяемая для пенной флотации 1.

Недостаток такой машины состоит в том, что пульпораспределительное устройство, подающее исходное питание, размещено внутри колонны, что снижает площадь живого сечения колонны , удовлетворяющую.условиям

ВСПЛЫТИЯ минерализованных пузырьков, при этом соответственно уменьшается удельная производительность машины.

Кроме того, в колонных противоточных флотационных машинах слабая интенсивность перемешивания пульповоздушной смеси, что обусловливает низкую эффективность флотации наиболее тонких классов, необходимость осо10бенно тщательной подготовки пульпы перед флотацией, невозможность применения дробной дозировки реагентов при последовательной установке нескольких колонн,

15

Известна аэролифтно-пневматическая флотационная машина, включающая ванну с пирамидальным основанием, перегородки, установленные вертикально по оси ванны и образующие по ее

20 бортам безаэроционные зоны, противоточные флотационные отсеки,, снабженные трубчатыми аэраторами, и аэролифт, расположенный по оси ванны между ПРОТИ90ТОЧНЫМИ отсеками и сообщающийся с ними через щели у пирамидального основания ванны, снаб женный пульповоздушным смесителем, который установлен у основания и вы полней в виде камеры с вертикальными перегородками, образующими пульпо воды, коллекторами, которые образуют трапецеидальный желоб, вертикальной пластиной, установленной по оси желоба, перфорированными трубками, закрепленными на наклонных стенках коллекторов и пластине в видeVroбразных рядов, обращенных углом вверх и составляющих в комплексе с коллекторами аэратор аэролифта, а на дне пульповоздушного смесителя смонтировано барботажное воздухораспределительное приспособление, выполненно в виде треугольной призмы со щелями над основанием, закрытыми клапанами из мягкой резины, и пульповыпускной карман с регулируемым шибером в каждой камере машины 2, В такой машине боковые противоточные флотационные отсеки сообщаются с аэролифтом в области верхней части пульповоздушного смесителя аэр лифта через щели у пирамидального основания ванны. Через эти щели циркуляционная нагрузка, образованная из остатков профлотированной пульпы, близкой по составу к камерным отходам, поступает из основания противоточных отсеков в аэролифт, где, смешиваясь с исходным питанием, снижает долевое содержание флотируемых минералов в пульпе каждой камеры. При этом соответственно снижается качество флотоконцентрата, Наибольшее снижение качества концентрата происходит при флотации пульпы, содержащей тонкие классы с незначительным количеством зернистых полезных минералов, имеющих плотност близкую или меньшую по сравнению с породой, которая образует отходы, на пример углей, так как в этом случае циркуляционная нагрузка даже в первой камере будет представлена преиму щастаенно частицами породы. Отрицательное влияние циркуляционной нагрузки на работу машины сос тоит также в том, что соответственно ее объемному расходу в пределах Ю15% S первой камере и 20-30% во вто рой камере (при двухкамерном исполнении машины) от объемного расхода ИСХОДНОГО питания снижается производительность машины. Кроме того, полезный (аэрируемый) объем машины составляет примерно 75% от ее оби(ей емкости, что в значительной мере обусловлено устройством большой емкости пирамидального основания ванны в связи с необходимостью обеспечения транспортирования осаждаю14ихся частиц твердого из остатков профлотированной пульпы к основанию камеры аэролифта в качестве циркуляционной нагрузки, т,е„ конструктивное решение, направленное на выделение циркуляционной нагрузки, способствует снижению удельной производительности машины, Аэролифт, оцениваемый как прямоточный флотационный отсек, имеет недостаточную площадь, что обуславливает высокие скорости в камере аэролифта, превышающие оптимум, и как следствие снижение времени контактирования пульпо-воздушной смеси в камере аэролифта и эффективности использования воздуха. Целью изобретения является повышение эффективности флотации и удельной производительности машины Поставленная цель достигается тем, что машина снабжена перепускными устройствами, выполненными в виде патруб ков, сообщающих основания противоточных флотационных отсеков с пульповодами аэролифта, поворотными заслонками, установленными в патрубках и приводами для поворота указанных заслонок, а основания противоточных флотационных отсеков выполнены в виде четырехгранных усеченных пирамид. Установка перепускных устройств с заслонками, перекрывающими соединительные патрубки во время нормальной работы машины, и выполнение оснований противотомных флотационных отсеков в виде четырехгранных усеченных пирамид позволяет исключить циркуляционную нагрузку, уменьшить безаэроционный объем каждой камеры и повысить удельную производительность машины,.а тйкже улучшить качество флотоконцентрата. Увеличение площади аэрации-аэролифта дает возможность снизить скорость восходящего потока пульпо-воздушной смеси в прямоточном флотационном отсеке и тем самым повысить время контактирования пульпы с диспергированным воздухом и соответственно эффективность его использования. На фиг. 1 изображена предлагаемая машина, поперечный разрез, на фиг. 2 то же, вид сбоку. . Машина имеет одну или несколько камер (в зависимости от флотируемост сырья и назначения машины - регенера ция шламовых вод, флотация и требова ний к продуктам обогащения), установ ленных на одном уровне или каскадно. Каждая камера состоит из глубокой ванны 1, разделенной вертикальными перегородками 2 на прямоточный флотационный отсек 3 в виде камеры аэролифта, расположенной по оси ванны 1 , и два противоточных флотационных отсека k, размещенных между бортами этой ванны и перегородками 2, пульповоздушного смесителя 5 аэролиф та, который расположен под основанием отсека 3, пульповыпускного кармана и перепускных устройств Смеситель 5 выполнен в виде камеры с пульпоприемными патрубками 6, вертикальными перегородками 7, образующими пульповоды, расположенные вдоль бортов основания аэролифта и имеющие выпускные щели 8, коллектора ми 9, образующими трапецеидальный желоб, расположенный вдоль основания по оси аэролифта, вертикальной поддерживающей пластиной 10, перфорированными трубками 11, закрепленными V-образно углом вверх на пластине 10 и штуцерах, установленных на наклонных стенках коллекторов 9, в три ряда в шахматном порядке (нижний ряд с интервалом, близким к диаметру трубки, а два верхних с интервалом в три раза большего размера), В комплексе коллекторы 9 и трубки 11 составляют аэратор прямоточного флотационного отсека - аэролифта. Над последним установлен пульподелитель .12 с направляющими козырьками 13 На дне смесителя 5 установлено воздухораспределительное барботажное приспособление, выполненное в виде треугольной призмы 14, имеющей над основанием по бортам щели 15,закрытые клапанами 16 из мягкой резины, и патрубки 17 для подачи свежей воды и воздуха. Под дном смесителя 5 смонтирован патрубок 18 для выпуска пульпы из машины„ В отсеках , расположенных по бортам ванны 1, установлены аэраторы. состоящие из коллекторов 19 и перфорированных трубок 20, установленных в три ряда в шахматном порядке (нижний ряд с интервалом, близким к диаметру трубки, а два верхних с интервалом в три раза большего размера) . Аэраторы имеют уклон от аэролифта к бортам ванны 1 от О до 15. Коллекторы аэраторов, примыкающие к бортам этой ванны, размещены в нишах, образованных расширением ванны 1 у днища. Между коллекторами и бортами этой ванны образованы каналы 21 для выпуска остатков профлотированной пульпы из зоны аэрации. Расширения верхней части .ванны 1 отделены вертикальными перегородками 22, разграничивающими зоны аэрации и безаэрационные зоны, сообщающиеся между собой через зазоры 23. Основания 2k отсеков k выполнены в виде четырехгранных усеченных пирамид, имеющих окна 25 для выпуска камерных отходов В торцевой части ванны 1 размещен пульповыпускной карман 26 с регулируемым шибером, сообщающийся с окнами 25 На ванне 1 установлены пеногоны Основания отсеков сообщаются с отсеком 3 с помощью перепускных устройств, состоящих из патрубков 27, поворотных заслонок 28 с приводами 29, имеющими ручное и дистанционное автоматическое управление Машина работает следующим образом. Предварительно подготовленная пульпа путем контактирования с реагентами по трубопроводам с гидростатическим подпором водяного столба, равного высоте камеры машины, через патрубки 6 поступает в пульповоды смесителя 5 и через щели 8 под перегородками 7 равномерно распределяется по всей длине с двух бортов основания аэролифтаОдновременно в аэраторы машины по- ,, дается воздух под давлением до 2 кг/см. Во избежание создания избыточного давления в отсеке 3 заполнение машины пульпой производится при открытых патрубках 27, что осуществляется поворотом заслонок 28 в вертикальное положение. После заполнения камер машины пульпой патрубки 27 ерекрываются этими заслонками и воздух, проходящий через коллекторы 9 и трубки-диспергаторы 11, насыщает пульпу, заполняющую отсек 3 - камеру аэролифта, ограниченную перегородка ми 2, тоииодиспергированным воздухо Между столбами неаэрироЕ анной пульпы, заполняющей питающий трубо провод, и аэрированной, которая заполняет камеру аэролифта отсека 3 расположенную между перегородками 2 создается перепад гидростатического давления о Под воздействием разности гидростатических давлений аэролифт непрерывно принимает исходное питание и выдает аэрированную пульпу, равномерно распределяемую пульподелителем 12 с козырьками 13 по отсекам Ц, При этом производительность аэролифта может регулироваться в широком диапазоне путемизменения расхода воздуха в аэраторы, а также за счет изменения высоты столба пул пы в питающих трубопроводах, происходящего в режиме саморегулирования в зависимости от объемного расхода исходного питания о В процессе подъема пульпо-воздушной смеси в отсеке 3 - камере аэролифта, ограниченной перегородками 2 со скоростью, близкой к оптимуму для кинетики про цесса флотации, что достигается выполнением камеры аэролифта большой площади горизонтального сечения, определяемой расчетом при конструктировании машины и составляющей - 2 3Q% от общей площади аэрации каждой камеры, происходит интенсивная минерализация воздушных пузырьков При этом образование аэрофлокул происходит как за счет тонких классов вследствие интенсивного перемеши вания пульпо-воздушной смеси в камере аэролифта, так и за счет зерни тых минералов интенсификации флотац которая в отсеке 3 происходит в результате повышенного времени пребывания а зоне аэрации крупных частиц имеющих меньшую скорость всплытия в восходящем потоке. Кроме того, эффективность флотации в этом отсеке повышается вследствие выделения мельчайших воздушных пузырьков из раствора, что-имеет место при большо глубине камеры аэролифта отсека 3, достигающей -5 м„ В отсеках уровень пульпы поддер живается выше перегородок 22 с помощью шибера, установленного в кармане 26. Аэрированная пульпа, содер жащая минерализованные пузырьки, выданная аэролифтом ниже уровня верхне го среза перегородок 22 примерно на 8 половину ширины аэролифтной камеры, в отсеках i расслаивается в течение нескольких секунд, что обусловлено малой высотой всплытия минерализованных пузырьков в тонком слое слива аэролифта и подпенного слоя Подпенный слой и верхний слой пульпы, находящийся над уровнем верхнего среза перегородок 2 из-за нисходящего потока, содержат минимальное количество частиц .твердого, не закрепленных На воздушных пузырьках, движутся в направлении к бортам ванны 1 и, переливаясь через перегородки 22 в безаэрационную зону, транспортируют самотеком пенный слой на разгрузкуПенный слой в процессе транспортировки теряет большую часть жидкости, уносящей тонкие илы нефлотируемых минералов, и после отстоя пеногонами разгружается из безаэрационной зоны в качестве конечного продукта. Остатки пульпы, профлотированной в камере аэролифта отсека 3, образуют нисходящий поток в верхней зоне аэрации отсеков 4, 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 флотации в отсеке 3 и транспортировки верхнего слоя пульпы с малым содержанием твердого через безаэрационную зону и зазоры 23 в нижнюю зону аэрации, расположенную между этими зазорами и эраторами с трубками 20р Относительно высокая плотность пульпы при малой скорости нисходящего потока и слабой турбулентности создает благоприятные условия для выделения флотируемых минералов, особенно повышенной крупности, в пенный слой в процессе аэрации пульпы диспергированным воздухом, поданным -грез коллекторы 19 и трубки 20 аэраторов отсеков k, В верхней зоне аэрации, расположенной между зеркалом пульпы в камере и зазорами 23, происходит вывод.основной массы флотируемых минералов в пенный слой из остатков пульпы, профлотированной в камере аэролифта отсека 3. Изменение интенсивности самотечной транспортировки пенного слоя через зоны аэрации отсеков Ц путем изменения высоты перелива пульпы через перегородки 22 в безаэрационную зону, изменения расхода воздуха в аэраторы отсеков k, а также угла наклона аэраторо может быть использовано для регулирования выхода,плотности и качества пенного продукта в широком диапазоне . Остатки профлотированной пульпы из верхней зоны аэрации поступает в нижнюю зону эрации и, объединяясь с верхним слоем пульпы, транспортируемым через безаэрационную зону и зазоры 23 и имеющим низкую плотность и малое содержание флотируемых минералов, подвергаются контрольной флотации.

Минерализованные пузырьки из нижней зоны аэрации через верхнюю зону поднимаются в пенный слой, а профлотированная пульпа при установке аэраторов, состоящих из коллекторов 19 и диспергаторов - трубок 20, под углом до 15, проходя над аэраторами к бортам ванны 1, разгружается через каналы 21 в емкости оснований 2k под аэраторы.

Транспортировка остатков профлотированной пульпы над аэраторами к бортам ванны 1 обусловлена наличием перепада г 1дростатического давления в области аэраторов отсеков между большей вЫсот ; столба неаэрированной пульпы под аэраторами на примыкании к аэролифту и меньшей на примыкании к бортам ванны 1.

Под воздействием разности гидростатических давлений создается слабый восходящий поток пульпы между трубками 20, способствующий более раннему отрыву пузырьков воздуха от трубок и повышающий его .дисперсность препятствующии выпадению частиц твер дого через аэраторы, создающий условия над трубками 20 идентичные кипящему слою, и усиливающий поток над основаниями 2, чем исключается выпадение твердого в осадок на эти основания. Из емкостей оснований 2 через ок на 25 профлотированная пульпа поступает в карман 26 с регулируемым шибером, а из него в качестве исходного питания в следующую камеру или в отходы из последней камеры. Перепускные устройства, состоящие из патрубков 27, заслонок 28 и приводов 29, предназначены для обеспечения внутрикамерной циркуляции пуль пы при кратковременном прекращении подачи исходного питания или снижени

объемного расхода питания ниже установленного минимума.

Машина работает следукхиим образом При прекращении подачи исходного питания {снижении его объемного расхода ниже установленного минимума) по сигналу от датчика расхода, например, емкостного типа производится включение привода 29 на поворот заслонки 28 в отк|эытое положение. Посл открытия патрубка 27 пульпа из емкости оснований в результате разности гидростатических давлений засасывается через патрубки 27 и пульповоды смесителя 5 в пульповоздушный смеситель аэролифта, а азриров анная пульпа сливается в отсеки 4, При поступлении исходного питания с расходом ниже установленного минимума «ашина будет выдавать продукты обогащения о При полном прекращении подау и исходного питания и внутрикамер ной циркуляции пульпы будет происхо.дить лишь выработка пульпы заполняю1|цей камеры с небольшим выходом пениого продукта.

После возобновления подачи исходного питания по сигналу от датчика расхода пульпы заслонки 28 ставятся с помощью привода 29 в закрытое положение и машина продолжает работать без циркуляционной нагрузки по постоянной схеме без вмешательства надзора

Вместе с тем перепускные устройства обеспечивают работу машины и с циркуляционной нагрузкой в зависимости от требований технологии, капрймер при трудной флотируемости тяжелы минералов, требующих большого времени флотации. В этом Ьлучае машина будет работать по схеме, идентичной описанной для случая с поступлением нагрузки менее установленного минимума „ Эта особенность повышает универсальность машины. Воздухораспределительное приспособление предназначено для барботажа перед запуском машины, работающей на тяжелых плотных пульпах, или при ее зашламовке вследствие нарушения реагентного режима, аварийного прекращения подачи воздуха и продолжающегося поступления питания и др, Порядок запуска зашламованной маши ны следующи и, Через один из патрубков 17, снабженный запорно-регулирующей арматурой .и обратным клапаном, а призму подается свежая вода. После повышения давления в емкости этой призмы до ве личины, превосходящей гидростатическое давление столба пульпы в аэролиф те и сопротивление осадка в его донной емкостиj открываются клапаны 16 и вода через щели 15 под напорам поступает в основание аэролифта, разрыхляя осадок с Затем воздух подается черей друго патрубок 17, Воздух, выходя таким же путем вместе с водой, осуществляе интенсивный барботаж пульпы. После восстановления нормальной внутрикамерной циркуляции пульпы прекращается подача воды и воздуха через патру ки 17 и машина работает по постоянно схемео Применение перепускных устройств в предлагаемой машине позволяет исключить циркуляционную нагрузку, бли кую по содержанию нефлотируемых мине ралов к камерным отходам. При этом снижается долевое участие нефлотируемых минералов в пульпе,, Соответственно снижению зольности флотируемой пульпы уменьшается зольность угольного флотоконцентрата Вместе с тем исключение циркуляционной нагрузки в первой и второй камерах от объемного расхода исходного питания позволяет повысить удельную и общую производительность машины. Повышение удельной производительности машины обеспечивается также за счет снижения доли неаэрируемого объема в каждой камере машины, до стигаемого выполнением оснований 2k в отсеках k Увеличение площади аэрации отсека 3 и аэрируемого объема в каждой камере снижает скорость восходящего потока пуль по-воздушной смеси, при этом соответственно увеличивается время контактирования пульпы с дис.пергированным воздухом и повышается Эффективность .использования воздуха в аэролифте„ . Предлагаемая машина совмещает положительные качества механических и пневмомеханических машин (.интенсивное перемешивание пульпо воздушной смеси и скорости потоков пульпы в прямоточном флотационном отсеке, близкие к оптимуму для кинетики процесса фло тации, с обеспечением широкого диапазона регулирования расхода пульпы и воздуха) и преимущества пневматических машин (равномерное распределение и регулирование расхода воздуха в аэролифте и противоточных флотационных отсеках, малые скорости нисходящего потока и спокойный режим флотации при довольно слабых турбулентных потоках в противоточных отсеках, особенно в верхней зоне аэрации, возможность создания камер и многокамерной машины больших типоразмеров на практически любую производительность для построения однолинейной схемы без усложнения конструкции). Вместе с тем исключение циркуляционной нагрузки позволяет повысить эти положительные качества, приблизив гидродинамику работы машины к условиям идеального вытеснения пульпы как в прямоточном, так и в противоточном флотационных отсеках с минимальным смешиванием потоков пульпы с различным содержанием флотируемых минералов с Формула изобретения Аэролифтно-пневматическая флотационная машина, включающая ванну, перегородки, установленные вертикально по оси ваннь и образующие противоточные флотационные отсеки с трубчатыми аэраторами и пеногонами, и прямоточную флотационную отсек-камеру аэролифта, имеющую пульподелитель с направляющими козырьками, пульповоздушный смеситель, выполненный в виде камеры с вертикальными перегородками, образующими пульповоды, коллекторами, образующими трапецеидальный желоб, вертикальной пластиной, установленной по оси желоба, перфорированными трубками, закрепленными на наклонных стенках коллекторов и пластине и обр;азующими параллельные V-образные ряды, обращенные углом вверх и составляющие в комплек се с коллекторами аэратор аэролифта,, и воздухораспределительным приспособлением, выполненным в виде треугольной полой призмы со щелями, закрытыми эластичными пластинами, и пульповыпускные карманы, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности флотации и удельной производительности машины, она снабжена перепускными устройствами, выполненными в виде патрубков, сообщающих основания противоточных флота1397148ционных отсекош с пульповодами аэролифта, поворотными заслонками, установленными в патрубках, и приводами для поворота указанных заслонок, а основания противоточных флотационных отсеков выполнены в виде четырехгранных усеченных пирамид. 4 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР W 48314Ч кл, В 03 D 1/2, . 2.Авторское свидетельство СССР по заявке N° 273581 5/22-03, кл„ В 03 П 1/20, 1979 (прототип).

Фuг.i

л. TV Kt--:.

-.i;fc-;

Фиг.г