Пневматическая флотационная машина

 

Изобретение относится к флотационному обогащению. Цель - повышение показателей процесса флотации за счет улучшения условий подачи крупнозернистой фракции (КЗФ) материала на пенный слой. Для этого под насадкой 31 установленного вокруг цилиндроконической камеры (К) 1 машины циклона 19 соосно с ним и над основным отклоняющим конусообразным элементом (КОЭ) 68 с кольцевым зазором 67 расположен дополнительный отклоняющий (КОЭ) 40, выполненный куполообразным, с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и со спиралеобразными ребрами 70 и 71, расположенными соответственно на его верхней и нижней поверхностях. Во внутрь КОЭ 40 введен патрубок (П) 72 для подвода сжатого воздуха с отверстиями 73 в его нижней части. Верхний конец П 72 посредством подшипника 75 соосно соединен с напорным воздуховодом 76. Нижний конец П 72 через шариковый подшипник 74 опирается на вершину КОЭ 68. Ребра 71 опираются на фторопластовое покрытие 69 верхней поверхности КОЭ 68. Соосно КОЭ 68 закреплен на П 72. Отвод 60 снабжен П 61 для вывода КФ и аэратором 63. Пульпа через загрузочную воронку 27 поступает в циклон 19, где выделяется ее КФ, которая, проходя через насадку 31, аэрируется. Из циклона 19 КФ отклоняющим КОЭ 40 равномерно распределяется по поверхности 20, откуда поступает на пенный слой. Слив гидроциклона 19 поступает в делители 43, где делится на средне- и мелкозернистую фракции. Первая поступает в смеситель 13, где аэрируется и поднимается вверх в конусообразное распределительное приспособление 5. Мелкозернистая фракция через приемники 50 по течкам 51 поступает в распределитель 44, откуда через окна 54 - в К 1. Флотокомплексы, образовавшиеся в К 1, поднимаются вверх и вместе с пенным слоем удаляются в желоб 3, а хвосты разгружаются через приспособление 2 для разгрузки камерного продукта. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых способом флотации, в частности, к устройствам для его осуществления, и может быть использовано при переработке крупнозернистого рудного или нерудного сырья.

Целью изобретения является повышение показателей процесса флотации за счет оптимизации условий подачи крупнозернистого материала на пенный слой.

На фиг. 1 изображен фронтальный разрез пневматической флотационной машины, на фиг. 2 ее вид сверху, на фиг. 3 вид трубообразного смесителя снизу, на фиг. 4 сечение тонкослойного делителя по линии В-В. На фиг. 5 изображен фронтальный разрез приспособления для аэрации крупнозернистого питания, а на фиг. 6 его сечение по линии Г-Г. На фиг. 7 изображен фронтальный разрез отклоняющего конусообразного элемента, на фиг. 8 вид сверху подвижной части отклоняющего конусообразного элемента, а на фиг. 9 - его вид снизу.

Пневматическая флотационная машина состоит из цилиндроконической камеры 1, к конической части которой присоединено приспособление 2 для разгрузки камерного продукта. По периферии верхней части камеры 1 закреплен пеносборный желоб 3 с патрубком 4 для вывода пенного продукта. Внутри цилиндроконической камеры 1 по ее оси установлено конусообразное распределительное приспособление 5, состоящее из набора конических колец 6, установленных с зазором 7 друг относительно друга по всей высоте камеры 1. Диаметр колец 6 уменьшается по направлению к днищу камеры 1. Кольца 6 в камере закреплены при помощи радиально установленных внутри распределительного приспособления 5 пластин 8 и опорных ребер 9, расположенных с внешней стороны распределительного приспособления 5. Пластины 8 скреплены посредством отклоняющего конуса 10 и отбойного диска 11, предназначенных для направленного движения минерализованной пены в сторону пеносборного желоба 3. Распределительное приспособление 5 посредством опорных ребер 9 свободно опирается на опорное кольцо 12, закрепленное на внутренней поверхности камеры 1, и делит камеру на две флотационные зоны, одна из которых, расположенная внутри распределительного приспособления 5, предназначена для прямоточной флотации грубо- и среднезернистого материала в потоке аэрированой пульпы, вторая, расположенная с внешней стороны распределительного приспособления 5, предназначена для противоточной и объемной флотации мелкозернистого материала.

В нижней части камеры 1 по ее оси установлен трубообразный смеситель 13 с патрубками 14 для подвода пульпы и патрубками 15 для подвода аэрированной жидкости. Внутрь патрубка 14 для подвода пульпы введен направляющий насадок 16. Диаметр выходного отверстия трубообразного смесителя 13 выполнен меньшим диаметра нижнего конического кольца 6. В нижней своей части трубообразный смеситель 13 снабжен патрубком 17 для вывода случайных инородных предметов.

Соосно над распределительным приспособлением 5 и вокруг камеры 1 установлено приспособление 18 для загрузки пульпы, выполненное из циклона 19, щелевидной просеивающей поверхности 20, закрепленной на отклоняющем конусе 10 на уровне верхнего края камеры 1, и гравитационно-распределительного приспособления 21.

Циклон 19 снабжен расположенной соосно сверху и соединяющейся с ним через центральное отверстие 22 цилиндрической приемной камерой 23 с тангенциальными сливными патрубками 24 для подсоединения распределительных труб 25 и центральным фланцем 26 для присоединения загрузочной воронки 27. Внутри цилиндрической приемной камеры 23, по ее оси, установлена пульпораспределительная тарель 28 со спиралевидными ребрами 29 и конусом 30.

Коническая часть циклона (см. фиг. 5 и 6) выполнена в виде песковой насадки 21, выполненной с аэрирующим приспособлением, состоящим из желобообразной втулки 32 с кольцевым каналом 33, тангенциальными входными отверстиями 34, выполненными во внешней стенке желобообразной втулки 32, и спиралевидными щелеобразными проходами 35 вовнутрь песковой насадки 31, размещенными равномерно по ее периметру, выполненными во внутренней стенке втулки 32. Насадка 31 с конической своей части снабжена износостойкой футеровкой 36, закрывающей сверху кольцевой канал 33, под которой размещена кольцеобразная полость 37, соединенная с патрубком 38 для подвода сжатого воздуха, и радиальноконусными каналами 39, соединенными с тангенциальными входными отверстиями 34.

Спиралевидные щелеобразные проходы 35 желобообразной втулки 32 могут быть выполнены как с правым, так и с левым заходом спирали в зависимости от того, встречный или попутный способ движения воздушных струй будет использован при диспергации воздуха.

Для лучшей аэрации крупнозернистого питания воздухоподводящий патрубок 38 насадки 31 может быть снабжен аэрозольной форсункой для подачи со сжатым воздухом пенообразователя или другого необходимого для интенсификации пенной сепарации флотореагента.

На отбойном диске 11 под песковой насадкой 31 циклона 19 закреплен соосно с ним основной отклоняющий конусообразный элемент 49, образующий вместе с насадкой 31 кольцевую щель 41 для пескового продукта и обеспечивающий рассредоточение крупнозернистого материала при подаче его на пенный слой.

Для рассредоточения минеральных зерен при подаче их на пенный слой сечение щелей 42 щелевидной просеивающей поверхности 20 увеличивается по направлению от оси камеры 1. Гравитационно-распределительное приспособление 21 состоит из тонкослойных делителей 43 для разделения пульпы на средне- и мелкозернистую фракции, соединенных с кольцевым распределителем 44 для мелкозернистой фракции.

Тонкослойный делитель 43 (см. фиг. 1 и 4) состоит из трапециевидного корпуса 45 с входным верхним патрубком 46 и выходным нижним патрубком 47, расположенными на его вертикальной оси, причем диаметр входного патрубка 46 больше диаметра выходного патрубка 47. На оси трапециевидного корпуса 45 внутри него находится вертикальный канал 48, образованный пакетами наклонных пластин 49, расположенных с зазором между собой симметрично по обе стороны вертикального канала 48. Над верхними краями пакета наклонных пластин 49 расположены переливные приемники 50 с разгрузочными течками 51. Входными патрубками 46 тонкослойные делители 43 подсоединены к распределительным трубам 25, выходными патрубками 47 через отводы 52 к патрубкам 14 для подвода пульпы трубообразного смесителя 13, а разгрузочными течками 41 в разнесенных точках к кольцевому распределителю 44 для мелкозернистой фракции пульпы.

Кольцевой распределитель 44 для мелкозернистой фракции пульпы своей внутренней полостью 53 сообщен с цилиндроконической камерой 1 через выполненные в ней щелевидные окна 54.

Разгрузочное приспособление 2 для камерного продукта выполнено в виде цилиндрической аэролифтной колонны 55 с пульпоприемником 56 в верхней части, снабженным патрубком 57 для вывода песковой фракции, пеноприемником 58 с разгрузочной течкой 59 для пенного продукта. Посредством трубообразного отвода 60 разгрузочное приспособление 2 соединено с конической частью камеры 1. Трубообразный отвод 60 снабжен патрубком 61 для выхода крупнозернистых продуктов и выполнен с сегментообразным выступом 62.

Цилиндрическая камера 1, нижняя часть трубообразного отвода 60 снабжены пневмогидравлическими аэраторами (ПГА) 63, размещенными равномерно по их периметрам. Пневмогидравлические аэраторы 63 снабжены водоподводящими рукавами 64 и воздухоподводящими рукавами 65, соединяющими их с водяным коллектором и воздухораспределителем.

Коническая часть цилиндроконической камеры 1 выполнена ступенчатой, причем пневмогидравлические аэраторы 63 расположены на вертикальных стенках ступенек 66 равномерно по их периметру. Оси пневмогидравлических аэраторов 63, размещенных по периметру цилиндрической и конической частей камеры 1, трубообразного смесителя 13, цилиндрической аэролифтной колонны 55 и верхней части трубообразного отвода 60, сфокусированы в точках, расположенных на осях цилиндроконической камеры 1 и цилиндрической аэролифтной колонны 45, при этом щелевидные окна 54 в стенках камеры 1 выполнены непосредственно над пневмогидравлическими аэраторами 63, расположенными на цилиндрической части камеры 1. На стенке сегментообразного выступа 62 трубообразного отвода 60 и на патрубках 15 для подвода аэрированной жидкости расположены пневмогидравлические аэраторы 63.

Над основным отклоняющим конусообразным элементом 40 (см. фиг. 1, 7-9) с кольцевым зазором 67 расположен дополнительный конусообразный элемент 68, верхняя поверхность которого снабжена фторопластовым покрытием 69. Подвижный отклоняющий конусообразный элемент выполнен куполообразным, с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и со спиралевидными ребрами 70 и 71, расположенными на его верхней и нижней поверхностях соответственно. При этом ребра 71, расположенные на нижней поверхности, могут взаимодействовать с фторопластовым покрытием 69. Вовнутрь подвижного отклоняющего конусообразного элемента введен патрубок 72 для подвода сжатого воздуха, с отверстиями 73 в его нижней части. Нижний конец патрубка 72 через шариковый подшипник 74 опирается на вершину неподвижного отклоняющего конусообразного элемента 68, а его верхний конец при помощи подшипника 75 соосно соединен с напорным воздуховодом 76. Подвижный отклоняющий конусообразный элемент 40 соосно закреплен на патрубке 72. Спиралевидные ребра 70, расположенные на верхней поверхности элемента 40, выполнены в касательно-радиальном направлении, а ребра 71- в радиально-касательном направлении. Ребра 71 вместе с фторопластовым покрытием 69 выполняют роль вспомогательного подшипника.

Пневматическая флотационная машина работает следующим образом.

Цилиндрическую камеру 1 заполняют водой с пенообразователем, после чего в пневмогидравлические аэраторы 63 под давлением через воздухоподводящие и водоподводящие рукава 65 и 64 подают воду и воздух. В камере 1 образуется пенный слой. В циклоне 19, куда подают в виде пульпы исходный материал, предварительно обработанный реагентами, выделяется крупнозернистая фракция, остальная часть пульпы поступает через центральное отверстие 22 в цилиндрическую камеру 23. Туда же через загрузочную воронку 27 и пульпораспределительную тарель 28 в виде пульпы дополнительно подается мелкозернистая фракция исходного материала. За счет центробежного вращения пульпы в циклоне 19 и цилиндрической камере 23 исходный материал равномерно распределяется по их периметрам и выводится через песковую насадку 31 (крупнозернистая фракция) и тангенциальные патрубки 24 (средне- и мелкозернистая фракция исходного питания). При этом избыток маслообразных реагентов уходит с более мелкими продуктами.

Крупнозернистая фракция материала, освобожденная от избытка маслообразного реагента, через песковую насадку 31 и кольцевую щель 41 выгружается на щелевидную просеивающую поверхность 20. При прохождении насадки 31 жидкая фаза пульпы, присутствующая в крупнозернистой фракции, превращается в пену при интенсивной ее аэрации за счет подачи сжатого воздуха в аэрирующее приспособление, встроенное в насадку 31. Тонкая диспергация воздуха при этом осуществляется высокоскоростным движением потока пульпы при пересечении вихревых воздушных струй, выходящих также с высокой скоростью из спиралевидных щелеобразных проходов 35 во внутрь насадки 31. Разгон воздушных струй до высоких скоростей осуществляется в желобообразной втулке 32 с кольцевым каналом 33 при тангенциальном введении сжатого воздуха через воздухоподводящий патрубок 38, кольцеобразную полость 37, радиальнокольцевые каналы 39 и тангенциальные входные отверстия 34. Для улучшения вспениваия жидкой фазы пульпы, присутствующей в крупнозернистой фракции, при необходимости аэрозольно вводят пенообразователь или другой необходимый флотореагент со сжатым воздухом через воздухоподводящий патрубок 38.

С просеивающей поверхности 20 предварительно интенсивно аэрированная крупнозернистая фракция поступает на поверхность пенного слоя. При этом минеральные зерна распределяются по площади, что способствует повышению извлечения крупных частиц ценного компонента пенным слоем. Исключение попадания избытка маслообразных реагентов на пену и интенсивная аэрация жидкой фазы крупнозернистого питания также способствуют этому.

Для лучшего рассредоточения минеральных зерен при поступлении их на пенный слой крупнозернистый материал равномерно распределяется по периметру просеивающей поверхности 20 посредством основного отклоняющего конусообразного элемента 40 и действием плоской струи сжатого воздуха, выходящего из кольцевого зазора 67, пpичем вращение основного отклоняющего конусообразного элемента 40 осуществляется за счет воздействия вихревого потока исходного питания на спиралевидные ребра 70 и сжатого воздуха на спиралевидные ребра 71. При этом ребра 71, в плотно прижатом положении скользящие по фторопластовому покрытию 69, обеспечивают максимальное использование энергии сжатого воздуха на вращательное движение и выполняют одновременно с фторопластовым покрытием 77 роль вспомогательного подшипника скольжения при вращении дополнительному элементу 68. Сжатый воздух для вращения дополнительного элемента 68 и рассеивания минеральных зерен при выходе их через кольцевой зазор 67 поступает через напорный воздуховод 76, патрубок 72 и отверстие 73. Свободное вращение дополнительного элемента 68 обеспечивается также посредством подшипников 74 и 75.

Остальные фракции исходного питания, за исключением крупнозернистой, в виде пульпы через тангенциальные сливные патрубки 24, распределительные трубы 25 и входные патрубки 46 поступают в тонкослойные делители 43, где разделяются на средне- и мелкозернистую фракции, проходя по вертикальному каналу 48 и пакету наклонных пластин 49. При этом маслообразные реагенты уходят с более мелким продуктом, предохраняя от попадания избытка этих реагентов в среднезернистую фракцию.

Среднезеристая фракция из тонкослойных делителей 43 через выходные патрубки 47, отводы 52 и патрубки 14 поступает в виде пульпы в трубообразный смеситель 1, где смешивается с сильно аэрированной жидкостью, поступающей из пневмогидравлических аэраторов 63, размещенных на патрубках 15 и по периметру нижней части смесителя 13. После смешения среднезернистой фракции пульпы с сильно аэрированной жидкостью в смесителе 13 аэрированный поток пульпы поступает в распределительное приспособление 5, при этом тонкодиспергированные пузырьки воздуха, закрепившись на гидрофобных и гидрофобизированных частицах ценного компонента, укрупняются за счет коалесценции и вследствие этого способствуют извлечению более крупных частиц из объема аэрированной пульпы. Образующиеся при этом флотокомплексы увлекаются вверх потоком сильно аэрированной пульпы. Минерализация воздушных пузырьков и флотация частиц происходит в потоке сильно аэрированной пульпы, движущейся в направлении действия архимедовых сил, что также способствует флотации из объема более крупных частиц ценного компонента.

Поднимаясь вверх, поток пульпы увеличивается в сечении, скорость его падает, а турбулизация гасится за счет успокоительных пластин 8. Сфлотированные частицы вместе с образовавшейся на поверхности аэрированной пульпы пеной отклоняющим конусом 10 и отбойным диском 11 отклоняются в сторону пеносборного желоба 3. Основная масса материала, выходящего из смесителя 13, в виде аэрированной пульпы поступает далее через зазоры 7 между коническими кольцами 6 в зону противоточной флотации, расположенную с внешней стороны распределительного приспособления 5. При выходе из зазоров 7 последнего, продолжая двигаться в направлении действия архимедовых сил, частицы среднезернистого материала встречаются с потоком аэрированной пульпы, двигающейся в том же направлении при обтекании распределительного приспособления 5 с внешней стороны. Этот поток аэрированной пульпы образуются за счет подачи в камеру 1 сильно аэрированной жидкости из пневмогидравлических аэраторов 63, установленных на цилиндрической и конической частях камеры 17. В момент выхода среднезернистых частиц из распределительного приспособления 5 через зазоры 7 происходит флотация гидрофобных и гидрофобизированных минеральных зерен в потоке аэрированной пульпы аналогично тому, как это происходит внутри распределительного приспособления 5, а затем после изменения траектории частиц в противотоке. Опускаясь вниз, основная масса этих частиц еще раз проходит участки повышенной аэрации, где происходит дефлотация минеральных зерен. Эти участки расположены между пневмогидравлическими аэраторами 63, установленными на цилиндрической части камеры 1 и на ступеньках 66 ее конической части, и трубообразным смесителем 13. Проходя их, материал пересекает потоки сильно аэрированной жидкости, которые, рассеивая его частицы, способствуют, с одной стороны, дофлотации гидрофобных и гидрофобизированных минеральных зерен, с другой, улучшению транспортировки зерен пустой породы к разгрузочному приспособлению 2.

Мелкозернистая фракция исходного питания, выходящая из пакета наклонных пластин 49, поступает в переливные приемники 50 делителей 43, из которых по течкам 51 рассредоточенно входит во внутреннюю полость 53 кольцевого распределителя 44, откуда через щелевидные окна 54 равномерно распределяется по периметру камеры 1 и рассеивается в объеме пульпы потоком сильно аэрированной жидкости, выходящей из пневмогидравлических аэраторов 63, расположенных по периметру цилиндрической части камеры 1 непосредственно под окнами 54. Образующиеся при этом флотокомплексы мелких частиц ценного компонента выносятся на поверхность аэрированной пульпы в пенный слой, который вместе со всеми другими сфлотированными частицами переливается через край камеры 1 в пеносборный желоб 3 и из него через патрубки 4 выгружается из машины.

Камерный продукт из камеры 1 через трубообразный отвод 60 поступает в разгрузочное приспособление 2, где проходит дополнительную флотационную обработку в цилиндрической аэролифтной колонне 55 за счет подачи в нее сильно аэрированной жидкости с тонкодиспергированным воздухом посредством пневмогидравлических аэраторов 63, установленных по периметру колонны 55, верхней части трубообразного отвода 60 и на стенке сегментообразной полости 62.

Крупнозернистые хвосты выгружаются из машины через патрубок 61 в трубообразном отводе 60. Мелкозернистая часть хвостов выводится из пульпоприемника 56 через патрубок 57.

Минерализованная пена из пульпоприемника 56 через разгрузочную течку 59 пеноприемника 58 выводится в пеносборный желоб 3. 2 4

Формула изобретения

1. Пневматическая флотационная машина, включающая цилиндроконическую камеру с конусообразным распределительным приспособлением, состоящим из набора установленных с зазором по всей высоте камеры конических колец, диаметр которых уменьшается к днищу камеры, установленное над распределительным приспособлением соосно с ним приспособление для загрузки пульпы, состоящее из циклона с песковой насадкой и кольцевой щелью для пескового продукта, цилиндрической приемной камеры со сливными патрубками, соединенными с распределительными трубами, и из расположенной на уровне верхнего края цилиндроконической камеры щелевидной просеивающей поверхности с сечением щелей, увеличивающимся от оси цилиндроконической камеры, трубообразный смеситель, установленный в нижней части цилиндроконической камеры по ее оси с патрубками для подвода пульпы и аэрированной жидкости, диаметр выходного отверстия смесителя меньше диаметра нижнего конического кольца, пневмогидравлические аэраторы, установленные по периметру цилиндроконической камеры и на патрубке для подвода аэрированной жидкости, оси пневмогидравлических аэраторов, установленных на цилиндроконической камере, сфокусированы в точки, расположенные на ее оси, разгрузочное приспособление для камерного продукта в виде цилиндрической аэролифтной колонны, соединенной трубообразным отводом с конической частью цилиндроконической камеры, с пневмогидравлическим аэратором в нижней части, пеносборный желоб, расположенный у верхнего края цилиндроконической камеры, гравитационное приспособление, кольцевой распределитель мелкозернистой фракции, гравитационное приспособление выполнено из расположенных равномерно вокруг цилиндрической части камеры тонкослойных делителей, каждый из которых состоит из расположенных с зазором относительно друг друга пакетов наклонных пластин, установленных в трапециевидном корпусе, верхнего входного и нижнего выходного патрубков и переливного приемника с разгрузочными течками, диаметр входного патрубка больше диаметра выходного патрубка, входные патрубки соединены с распределительными трубами, выходные патрубки с патрубками для подвода пульпы в трубообразный смеситель, разгрузочные течки расположены равномерно относительно кольцевого распределителя мелкозернистой фракции пульпы и соединены с ним, внутренняя полость распределителя мелкозернистой фракции пульпы сообщена с цилиндроконической камерой посредством щелевидных окон, выполненных в цилиндроконической камере непосредственно над пневмогидравлическими аэраторами, расположенными на ее цилиндрической части, песковая насадка циклона выполнена с аэрирующим приспособлением в виде желобообразной втулки с кольцевыми каналами, тангенциальными входными отверстиями, патрубком для подвода сжатого воздуха и спиралевидными щелеобразными проходами во внутрь песковой насадки, размещенными равномерно по ее периметру, коническая часть цилиндроконической камеры выполнена ступенчатой, пневмогидравлические аэраторы равномерно размещены по периметру вертикальных стенок ступенек, на нижних частях трубообразного смесителя и цилиндрической аэролифтной колонны, верхней части трубообразного отвода, трубообразный отвод выполнен с патрубком для вывода крупнозернистых хвостов и сегментообразной полостью для подвода аэрированной жидкости, на стенке которой расположен пневмогидравлический аэратор, отличающаяся тем, что, с целью повышения показателей процесса флотации за счет улучшения условий подачи крупнозернистого материала на пенный слой, машина снабжена дополнительным отклоняющим конусообразным элементом с расположенными на его верхней и нижней поверхностях спиралевидными ребрами, расположенным на верхней поверхности основного отклоняющего конусообразного элемента фторопластовым покрытием и напорным воздуховодом с патрубком для подачи воздуха под дополнительный отклоняющий конусообразный элемент, при этом последний расположен под основным отклоняющим конусообразным элементом с возможностью вращения вокруг вертикальной оси.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что напорный воздуховод и верхний конец патрубка соосно соединены посредством подшипника, а нижний конец патрубка посредством шарового подшипника оперт на вершину основного отклоняющего конусообразного элемента, при этом дополнительный отклоняющий конусообразный элемент закреплен на патрубке, нижняя часть которого выполнена с отверстиями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9