Пневматическая флотационная машина

 

Использование: для обогащения полезных ископаемых, флотации руд. Сущность изобретения: машина включает камеру со сливным порогом, эрлифт, аэрирующее, загрузочное и разгрузочное приспособления. В верхней части камеры флотомашины расположен карман. В боковой стенке кармана в сторону камеры выполнены выпускные отверстия, расположенные на расстоянии 0,1 - 0,2 м ниже уровня сливного порога камеры. Приведена формула для расчета диаметра эрлифта. 2 ил.

Изобретение относится к области флотационного разделения различных материалов и может быть использовано при флотационном обогащении руд цветных, редких и благородных веществ и бактерий, выделении нефти и нефтепродуктов из жидкостей и эмульсий, разделении каучука и целлюлозы, смеси шерстяных и синтетических волокон и т.п.

Одними из эффективных аппаратов во флотационном обогащении считаются пневматические флотомашины. Обычно они состоят из одной или нескольких камер, с устройстами для приема питания и разгрузки пенного и камерного продуктов, аэрирующих блоков, предназначенных для насыщения пульпы пузырьками воздуха и приспособлений для регулирования уровня пульпы в камере аппарата.

Известна флотационная пневматическая машина, принятая за прототип, состоящая из камеры со сливными порогами, аэрирующих загрузочных и разгрузочных устройств, эрлифтов.

Недостаток данной конструкции флотомашины отсутствие связи между производительностью эрлифтов и количеством поступающей пульпы во флотомашину, что снижает эффективность процесса флотации и приводит к значительному снижению удельной производительности аппарата.

Цель изобретения повышение удельной производительности флотомашины за счет стабилизации циркулирующей нагрузки по пульпе в системе камера-эрлифт-камера, оптимизации места подачи пульпы из эрлифта в камеру флотомашины и введения расчетной зависимости между диаметром эрлифта и количеством питания, поступающего во флотомашину в единицу времени.

Поставленная цель достигается тем, что флотомашина снабжена карманом, расположенным в верхней части камеры, при этом в боковой стенке кармана, в сторону камеры флотоашины выполнено выпускное отверстие на расстоянии 0,1-0,2 м ниже уровня ее сливного порога. Диаметр эрлифта и объем камеры флотомашины связаны соотношением: D_эрл= 2 где D_эрл диаметр эрлифта, V_маш объем камеры флотомашины, r время пребывания пульпы в камере флотомашины, V_n скорость подъема в эрлифте.

В предлагаемом решении наличие кармана в верхней части камеры флотомашины служит демпфирующим объемом для непостоянного количества пульпы, перекачиваемого эрлифтами. Выполненное в боковой стенке кармана в сторону камеры флотомашины выпускное отверстие позволяет равномерно распределить поступающую из эрлифта пульпу по всей длине флотомашины. Расположение выпускного отверстия на расстоянии 0,1-0,2 м ниже уровня ее сливного порога, а следовательно, на такое же расстояние ниже верха пенного слоя, приводит к тому, что не разрушает за счет динамичного выплескивания пульпы пенного продукта и не приводит к излишней деминерализации сфлотировавшихся минеральных частиц.

Необходимость введения связи между диаметром эрлифта и объемом камеры флотомашины объясняется следующим. Среднее время пребывания минеральных частиц в камере флотомашины рассчитывается по формуле: r где V_маш объем камеры флотомашины, Q_пит количество питания (пульпы), поступающего во флотомашину в единицу времени (Мещеряков Н.Ф. Кондиционирующие и флотационные машины и аппараты. М. Недра, 1990, с. 203) или Q_пит= Необходимым условием для эффективной работы флотомашины является выполнение следующего соотношения: 3Q_эрл=Q_пит, т.е. по производительности, количество питания, поступающего во флотационную машину, должно быть в три раза меньше, чем количество питания, проциркулировавшего во флотомашине по системе камера-эрлифт-камера. Выполнение этого условия позволяет троекратно вернуть гидрофобные минеральные частицы, не закрепившиеся на пузырьках в камеру флотомашины и увеличить их вероятность попадания в пенный слой. Увеличение данного соотношения нежелательно, т.к. эрлифт начинает работать как насос и захватывать минерализированные флотокомплексы. При уменьшении соотношения эффективность процесса также снижается из-за уменьшения вероятности закрепления минеральных частиц на пузырьках и попадания их в пенный слой.

Производительность эрлифта рассчитываем по следующей формуле: Q_эрл=0,5S_эрл х V_n, (1) где S_эрл сечение эрлифта, V_n скорость подъема пульпы в эрлифте (Мещеряков Н.Ф. Кондиционирующие и флотационные машины и аппараты. М. Недра, 1990, с. 69). Тогда: Q_эрл= или с учетом (1): 0,5S_эрл× v_n= Тогда: S_эрл= если S_эрл= πR², где R радиус эрлифта, окончательно получаем:
D_эрл= 2 м
Все перечисленные существенные признаки, а именно наличие кармана, расположенного в верхней части камеры флотомашины с выпускным отверстием в боковой его стенке в сторону камеры флотомашины, на расстоянии 0,1-0,2 м ниже уровня ее сливного порога, использование формулы, связывающей производительность эрлифта по внутрикамерной циркуляции и производительность по питанию пульпы, поступающей во флотомашину, а также наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков для достижения результата повышения удельной производительности флотомашины позволяет утверждать, что заявляемое решение отвечает критерию "сущность изобретения".

На фиг. 1 показана пневматическая флотационная машина; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Пневматическая флотационная машина состоит из камеры 1, загрузочного приспособления 2, разгрузочного приспособления 3, эрлифта 4, аэрирующего приспособления 5, кармана 6, выпускного отверстия 7, сливного порога 8.

Флотационная машина работает следующим образом. Подготовленная к флотации пульпа подается в загрузочное приспособление 2. Из загрузочного приспособления пульпа с постоянным расходом поступает в камеру флотомашины. После включения аэрирующего приспособления 5 и подачи воздуха в эрлифт 4 начинается процесс флотации. Поступающая из загрузочного приспособления 2 пульпа попадает в камере в зону аэрации. Часть гидрофобных минеральных частиц закрепляется на пузырьках воздуха, генерирующихся в аэраторе 5, и переходит в пенный слой, откуда самотеком через сливные пороги 8 удаляется из флотомашины. Те минеральные частицы, которые не успели закрепиться на пузырьках, опускаются вниз камеры, захватываются эрлифтом, поднимаются вверх и выбрасываются в карман 6. В кармане пульпа, поступившая из эрлифта, растекается по всей его длине и затем равномерно через выпускное отверстие 7 снова поступает в камеру флотомашины. Расположение выпускного отверстия ниже уровня сливного порога, а следовательно, ниже высоты пенного слоя, позволяет сохранять пенный слой спокойным и не допускать излишней деминерализации флотокомплексов. Разгрузочное приспособление 3, зарегулированное автоматикой с уровнем пульпы в камере, позволяет равномерно выпускать хвостовой продукт из флотомашины. Предварительно рассчитанная зависимость между количеством поступающей пульпы во флотомашину и количеством пульпы, проциркулировавшей за это же время в камере, позволяет произвести троекратный оборот минеральных частиц через зону аэрации. Данный подход к конструкции и технологическому режиму флотационного аппарата позволил значительно увеличить его удельную производительность. При промышленных испытаниях данной флотомашины на полевошпатовой, слюдяной и редкометальной флотациях ее удельная производительность составила:
16-18 т/м³˙ ч
П р и м е р 1. Объем камеры флотомашины V_маш=2 м³. Скорость подъема пульпы в эрлифте V_n=2 м/с. Время нахождения пульпы в камере флотомашины r=48 c
Рассчитываем необходимый диаметр эрлифта:
D_эрл= 2 2 ≈ 0,14 140 мм
П р и м е р 2. Объем камеры флотомашины V_маш=8 м³. Скорость подъема пульпы в эрлифте V_n=2 м/с. Время нахождения пульпы в камере флотомашины r=48 с. Рассчитываем диаметр эрлифта:
D_эрл= 2 ≈ 2×13×10^-2м 260 мм

Формула изобретения

Пневматическая флотационная машина, включающая камеру со сливным порогом, эрлифт, аэрирующее, загрузочное и разгрузочное приспособления, причем в верхней части камеры флотомашины расположен карман, в боковой стенке которого в сторону камеры флотомашины выполнены выпускные отверстия, отличающаяся тем, что выпускные отверстия расположены на расстоянии 0,1 0,2 м ниже уровня сливного порога камеры, а диаметр эрлифта и объем камеры флотомашины связаны соотношением

где D_эрл диаметр эрлифта, м;
V_маш объем камеры флотомашины, м³;
t время пребывания пульпы в камере флотомашины, с;
v_n скорость подъема пульпы в эрлифте, м/с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2