Устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспензию,преимущественно во флотационном аппарате

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГАЗА В ПОДВИЖНУЮ ЖИДКОСТЬ ,ИЛИ СУСПЕНЗИЮ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ВО ФЛОТАЦИОННОМ АППАРАТЕ, включающее полый вал, укрепленный на нем ротор с полой осью для подачи газа и диспергирующими лопатками, статор с направленными радиально к оси враще-ния ротора на одинаковых угловых расстояниях диспергирующими пластинами, торцовые поверхности которых образуют с торцовыми поверхностями лдпаток ротора кольцевую камеру диспергирования , расширяющуюся книзу, отлича.ющееся тем, что. 5 6 с целью повышения эффективности диспергирования путем равномерного распределения газа по поверхности ротора , по всей высоте лопаток ротора выполнены Щелевые отверстия для выхода газа, расстояние между торцовыми поверхностями лопаток ротора и пластин статора определяют по формуле 1 S - Г -42 х() -t-t Я(. с &, где 5 - диспергирующая щель, ЗгГд-г,- у Гдрадиус статора на любой глубине; - радиус ротора на любой глубине; 5(j - диспергирующая щель на высоСО те верхней кромки ротора; x(f) - вспомогательная функция; П(| - функция, которая дает распределение угловой скорости .5 в зависимости от глубины; - -безраамерная координата гпубины , равная л7/1д i Д2 - координата.глубины от верхней кромки ротора вниз Ч 4Z Z-Ze; ГО: с - постоянная величина, зависящая от г. и Tg ; определяется по уравнению при х

СОЮЗ СОВЕТОНИХ

0!!,И!!!И О!! ЮФВ

РЕСПУБЛИН з(Я)В 03 и 1 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н ГЗАТЕНТУ

ГЖУДЯРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2033196/22-03 (22) 04.06.74 (31) 1823/73 (32) 05.06.73 (33) Финляндия (46) 07.02.84. Бюл, 95 (72) Кай Вертель Фаллениус (Финляндия) (71) Оутокумпу Ой (Финляндия) (53) 622.765.4(088.8) (56) 1. Патент США Р 1984366, кл. 209-169, опублик. 1934.

2. Патент США 9 1963122, кл. 209-169, опублик. 1934.

3. Патент США Р 3327851, кл. 209-169, опублик ° 1940.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 376122, кл. В 03 0 1/16, 1971 (прототип) ..(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГАЗА В ПОДВИЖНУЮ ЖИДКОСТЬ .ИЛИ

СУСПЕНЗИЮ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ВО ФЛОТАЦИОННОМ АППАРАТЕ, включающее полый вал, укрепленный на нем ротор с полой осью для подачи газа и диспергирующими лопатками, статор с направленными радиально к оси вращения ротора на одинаковых угловых расстояниях диспергируюшими пластинами„ торцовые поверхности которых образуют с торцовыми поверхностями лопаток ротора кольцевую камеру диспергирования, расширянщуюся книзу, о т л и ч а,ю щ е е с я тем, что,,.SU „„A

- c целью повышения эффективности диспергирования путем равномерного распределения rasa по поверхности ротора, по всей высоте лопаток ротора выполнены щелевые отверстия для выхода газа, расстояние между торцовыми поверхностями лопаток ротора и пластин статора определяют по Формуле

5 X((l-5 < Ф л2

+ 1

0 Я () ю где 5 - диспергирующая цель,S=r>-r;;

Г9 - радиус статора налюбой- глубине

à — радиус ротора на любой глубине1

5< — диспергиру щая щель на высоте верхней кромки ротора;

x(f) - вспомогательная Функция;

Я() - функция, которая дает распределение угловой скорости в зависимости от глубины; - безразмерная кОордината глубины, равная aZ/Х©, AZ — координата глубийы от верхней кромки ротора вниз

dZ

""8 "с - определяется по уравнению при х(0) =1;

cv0 - угловая скорость суспензии на высоте ь2р() от кромки рот тоора аг > >2. ° обращенные одна к другой в пропеллере и ограничителе, простираются в вертикальном направлении Г13.

Однако известное устройство характеризуется недостаточной эффективностью диспергирования воздуха.

Кроме того, известно устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость .или сусиензию во флотационном аппарате, представлякщее со" бой вращающийся внутри неподвижного статора .ротор, при этом ротор и статор состоят из расположенных по окружности стержней, закрепленных между двумя кольцами, а оба кольца ротора имеют четыре радиальные лопатки .трапецеидального сечения. Ротор и статор могут быть выполнены цельнолитными. В этом случае ротор представляет собой пустотелый цилиндр с 8 или 10 радиальными эластичными лопастями, а статор выполнен в виде гибкого цилиндра с овальными отверс тиями, между которыми с внутренней стороны расположены полуцилиндрические ребра (2).

Указанное устройство характеризуется недостаточной эффективностью диспергировання воздуха.

Известно также устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспензию во флотационном аппарате, включающее ротор, свободно вращающийся в свободном пространстве в центре статора, при этом ротор представляет собой диск с закрепленными на нем пальцами, а статор состоит иэ простирающихся в радиальном направлении прямоугольных пластин (3).

При увеличении размеров камеры флотационной машины объем ее увеличивается пропорционально третьей степени размеров камеры, свободная поверхность жидкости и необходимое количество воздуха - пропорционально второй степени размеров, а в механических флотационных машинах периферия ротора, откуда начинается диспергирование воздуха, - пропорционально первой степени размеров. Если при увеличении размеров камеры флотомашины пропорционально увеличивать размеры устройства для диспергирования воздуха, то диспергирующая площадь ротора должна бы расти пропорционально второй степени размеров камеры как и количество необходимого воздуха. На самом деле эффективная высота зоны диспергирования определяется скорее разницей в гидростатическом давлении независимо от размера ротора. В устройствах (2), и (3 3 при увеличении подачи воздуха может снижаться уровень жидкости в роторе, диспергирукщая эона находится внутри ротора и тем самым как бы автоматически увеличивается диспер9 1072793

Изобретение относится к устройствам для диспергирования газа в жидкость или суспенэию, в частности к устройствам для диспергирования газа во флотационных машинах и может быть применено в устройствах для 5 экстракции, выщелачивания или любого процесса, где необходима диспергация газа в жидкость.

При обогащении полезных ископаемых пенной флотацией различные типы отделяются друг от друга на поверхности раздела двух, текущих фаз, касающикся между собой, при этом по крайней мере одна из них должна быть жидкостью. Поверхность раздела может быть образована двумя жидкостями или жидкостью и газом. Разделение частиц может происходить, например, эа счет соответствующих химических веществ, избирательного прили- 0 пания частиц к поверхности раздела фаэ и т.п.

Для осуществления процесса флотации используют устройства, называемые флотомашинами, которые служат для получения поверхности раздела фаз, например жидкой и газообразной, контактирования частиц с указанной поверхностью раздела, а также для переноса частиц, которые должны быть выделены, и частиц которые должны быть удалены в отходы в различных направлениях.

Для эффективного разделения перерабатываемого материала необходимо, чтобы поверхность раздела фаз была З5 как можно больше и чтобы сойрикосновение частиц с поверхностью раздела было как.можно более полным. Это справедливо и для случаев растворе,ния, твердых тел или жидкостей в дру- 40 гих жидкостях.

В устройствах для пенной флотации . количество потребляемой на диспергирование энергии не определяет получения хорошего конечного результата, 45 а решающее значение имеет эффективность диспергирования газа, перемещение частиц минералов и эффективность формирования агрегатов из пузырьков воздуха и минеральных частиц.

Для диспергирования газа в жидкость используют устройства, представляющие собой комбинацию ротор— скатор.

Известно устройство для дисперги 55 рования газа в подвижную жидкость .или суспенэию во флотационном аппа.рате, включающее вращающийся в горизонтальной плоскости дискообразный импеллер с лопастями на верхней и 60 нижней поверхностях, ограничитель с радиальными неподвижными лопастями, установленными в нижней поверхности, защитную трубу, охватывакщую вал импеллера, при этом стороны лопастей, 65

1072793 гирующая поверхнбсть. Воздух в роторе имеет давление, соответствующее нижнему уровню жидкости, и не выпускается равномерно пп поверхности ротора, а главным образом в области наименьшего внешнего давления - в 5 верхней части устройства (праитически не выпускается и в нижней части)

Этим и обусловлена недостаточная эффективность диспергирования.

В .устройстве 1 свободная по- f0 верхность раздела между воздухом и жидкостью определяется конструкцией ротора, выпуск воздуха также происходит, главным образом, в местах наименьшего внешнего давления в уКа- )5 ванной поверхности раздела, поэтоМу при увеличении подачи. воздуха возникают перегрузки преимущественно в этих местах.

Поэтому при увеличении размера камеры флотомашины часто возникает необходимость изменения конструкции ротора и статора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспензию преимущественно во флотационном аппарате, включающее полый вал, укрепленный на нем ротор с полой осью для подачи газа и диспергирующими лопатками, статор с направленными к оси вращения ротора на одинаковых угловых расстояниях диспергирующими пластинами, торцовые поверхности которых образуют с тор- З5 цовыми поверхностями лопаток ротора кольцевую камеру диспергирования, расширяющуюся книзу (4 3.

Однако такое устройство обладает недостаточно высокой эффективностью 4р диспергирования. Это обусловлено тем, что отверстие для выхода воздуха расположено в данной части статора и диспергирование не может происходить равномерно по всей поверхности ротс- 45 ра, что снижает эффективность зоны диапергирования.

Цель изобретения — повышение эф- . фективности диспергирования путем равномерного распределения газа по поверхности ротора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для диспергирования газа в подвижную:жидкость " или суспензию преимущественно во флотационном аппарате, включающем полый вал, укрепленный на нем ротор с полой осью для подачи газа и диспергирующими лопатками, статор с направленными радиально к оси вращения ротора на одинаковых угловых 60 расстояниях диспергирукщими пластинами, торцовые поверхности которых образуют с торцовыми поверхностями лопаток ротора кольцевую камеру диспергирования, расширяющуюся книзу, 55 по всей высоте лопаток ротора выполнены щелевые отверстия для выхода газа, при этом расстояние между торцовыми поверхностями лопаток ротора и пластин статора определяют по фоРмуле. :ф 1 е е2 — (Ц= 2 2 -6 1 (И о "с где 5 - диспергирующая щель,5=rg -t; г — радиус статора иа любой глубинер < — радиус ротора на любой глубинеу

S0 - диспергирующая щель на высоте верхней кромки роторау х(() †. вспомогательная функция;

A($) — функция, которая дает распределение угловой скорости в зависимости от глубины; безразмерная координата глубины, равная й2/Z 1

d,Z — - координата глубины от верхней кромки ротора вниз

3Z= 2- 2

tq - постоянная величина, зависяа r< определяется по уравнению х(0) =1; шр — угловая скорость суспензии на высоте d Z= 0 от кромки ротора<

Сущность приведенной зависимости заключается в том, что дисперсный зазор механизма зависит от глубины и поэтому определяется формой противолежащих поверхностей статора и ротора таким образом, что.центробежная сила, возникающая в пульпе, находящейся во вращательном движении в зазоре, ликвидирует на всех уровнях дисперсной зоны изменения в гидростатическом давлении, вызванные разницей в глубине, следовательно, по всей дисперсной поверхности давление практически постоянно. Кроме того, необхо димо, чтобы, кроме воздуха, в зону диспергации поступала пульпа, поток которой должен равномерно распределяться по поверхности ротора и ее скорость должна быть в соответствующей пропорции к скорости потока воздуха.

Указанная комбинация ротор - статор и дополнительные отверстия для выхода газа обеспечивают такое дина- мическое давление по всей высоте ротора, что общее давление, равное сумме динамического и гидростатического давления, остается по существу постоянным по всей высоте ротора.

Это повышает эффективность зоны диспергирования так, что диспергирование происходит по всей поверхности ротора.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспен-.

10727 И

Составитель Л.Антонова

Редактор H.Âåçðîäíàÿ Техред H.метелева Хорректор

1-,ЕЧЕтЧе че Ф 55%1w0 ФВЧ 5 ° ФВФВЮ Ф ° В OI\w ФЮ %ФВЮ Ю ЮЮ ФЮФ Ol&1 ° Фй

Заказ l54/54 Тираж 535 Подписное

ВНИИПИ. Государствеииого комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

«ФМ Ф 3аа Ю В аВ ВЭЮЙЮ

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектиая, В.Гирняк Р— эиа содержит demI вал 1, укрепленный иа нем ротор 2 с полой осью 3 для подачи .газа, диспергирующими лопатками 4 а щелевюеи отверстиями 5 по всей высоте ротора для выпуска воэдуха. Диспергйрующие пластины 6 статора установлены радиально к оси вращения ротора 2 на одинаковых угловых расстояниях. Торцовые поверхности лопаток ротора и пластин статора обраэувт кольцевув.камеру 7 диспер- 10 гирования, расширяющуюся книзу.

Устройство работает следующим обраэом.

При вращении ротор всасывает пульпу иэ нижней части ячейки через yr- )5 лубления между лопатками 4 и под действием центроб и силы пулька выбрасываетса Ns верхней части ротора, имеющей больший диаметр. Таким образом, в машине возникает только нижнее вращение пульпы, а ее угловая скорость резко увеличивается в направлении кверху. Воздух, подаваемый через вал 1, выпускается «ак иэ нижнего отверстия полой оси 3, так и нэ щелевых отверстий 5, что обеспечивает эффективное диспергирсвание воздуха.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить эффективность диспергирования газа.