Пневматическая флотационная машина

 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых способом флотации. Технический результат - оптимизация гидро- и аэродинамического режима. Сущность изобретения: в пневматической флотационной машине, включающей вертикальную цилиндрическую камеру, над которой расположено приспособление для загрузки пульпы с патрубком подачи воздуха, закрепленные на цилиндрической камере пеносборник диаметром, превышающим диаметр цилиндрической камеры, с патрубком для разгрузки концентрата, приспособление для разгрузки камерного продукта с выходным отверстием, аэратор выполнен в виде цилиндра, жестко закрепленного в нижней части вертикальной камеры, имеющего центральное отверстие конической формы, направленное сужающейся частью к днищу флотационной машины, с углом конусности 40-50^o. Соотношение диаметра цилиндра к его высоте 2 : 1. 2 ил., 1 табл.

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

Известен способ флотации, осуществляемый в колонных флотационных машинах с вертикально расположенной зоной минерализации, включающий в себя подачу исходной пульпы в зону минерализации нисходящим потоком с одновременной подачей в нее аэрирующего воздуха, разделение пенного и камерного продукта. При этом подача исходной пульпы производится с расходом, обеспечивающим в зоне минерализации приведенную скорость нисходящего потока пульпы в пределах 0,2-0,5 м/с, а удельный расход аэрирующего воздуха при этом поддерживают в пределах 0,1-0,5 (патент РФ 2070838, кл. В 03 D 1/02, опубл. 27.12.96, бюл. 36).

Для практической реализации указанного способа предложен ряд пневматических флотационных машин колонного типа с нисходящим пульповоздушным потоком. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является пневматическая флотационная машина, включающая вертикальную цилиндрическую камеру, над которой расположено приспособление для загрузки пульпы, пеносборник диаметром, превышающим диаметр цилиндрической камеры, с патрубком для разгрузки пены, приспособление для разгрузки камерного продукта с выходным отверстием и аэратор, жестко закрепленный в нижней части цилиндрической камеры, имеющий центральное отверстие конической формы, направленное сужающейся частью к днищу флотационной машины. При этом аэратор выполнен в виде конфузора Витошинского (а.с. СССР 1818748, кл. В 03 D 1/24, опубл. 10.03.96. - 3 с).

Недостатком данной флотомашины является низкая надежность ее конструкции и несовершенный гидро- и аэродинамический режим флотации. Это связано с особенностью работы аэратора. Конфузор Витошинского представляет собой сопло сложной геометрической конфигурации и абразивная пульпа, движущаяся через него под давлением, будет приводить к его интенсивному механическому износу. Замена изношенного аэратора требует полного демонтажа вертикальной камеры. К тому же конфигурация конфузора Витошинского такова, что его наиболее узкая часть в значительной степени перекрывает рабочее сечение вертикальной камеры, что снижает удельную производительность колонной пневматической флотомашины и ухудшает технологические показатели флотации.

Изобретение направлено на повышение надежности работы пневматической флотационной машины и улучшения показателей процесса флотации за счет оптимизации его гидро- и аэродинамического режима.

Поставленная задача достигается тем, что в пневматической флотационной машине, включающей вертикальную цилиндрическую камеру, над которой расположено приспособление для загрузки пульпы, пеносборник диаметром, превышающим диаметр цилиндрической камеры, с патрубком для разгрузки пены, приспособление для разгрузки камерного продукта с выходным отверстием, аэратор выполнен в виде цилиндра, жестко закрепленного в нижней части вертикальной камеры, имеющего центральное отверстие конической формы, направленное сужающейся частью к днищу флотационной машины, с углом конусности 40-50^o, при соотношении диаметра цилиндра к его высоте 2:1. При этом пеносборник закреплен на цилиндрической камере.

Установка в пневматической флотомашине аэратора, расположенного внутри цилиндрической камеры и выполненного в виде цилиндра, жестко закрепленного в нижней части вертикальной камеры, имеющего центральное отверстие с углом конусности, равным 40-50^o, при соотношении диаметра цилиндра к его высоте 2: 1, является отличием от прототипа и обуславливает соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна".

Изобретательский уровень подтверждается следующим образом. Известно использование сужающихся конических насадок для выделения пузырьков газов из пересыщенных растворов в вакуумных и компрессионных (напорных) флотационных машинах, используемых при очистке сточных вод (Копылов В.А. Очистка сточных вод и уплотнение осадков целлюлозно-бумажного производства. М.: Лесная промышленность, 1983). В этом случае используются насадки с углом конусности 13-17^o и диаметром выходного отверстия 6-9 мм. Эффективная работа таких насадок возможна только для выделения из сточных вод взвешенных и тонкодисперсных частиц при низком соотношении Т:Ж (1:10 и менее). В колонных флотационных аппаратах большой удельной производительности, работающих на плотных пульпах (Т:Ж=1:3- 1:4), выделение пузырьков воздуха на поверхности гидрофобных частиц из насыщенной газами пульпы происходит при значительно меньших перепадах давления, которые создаются соплом с углом конусности 40-50^o. Ограничение углов конусности аэратора связано с тем, что при уменьшении угла менее 40^o перепад давления не обеспечивает достаточно интенсивного выделения тонкодисперсных пузырьков, а увеличение его свыше 50^o снижает удельную производительность флотомашины за счет уменьшения площади рабочего сечения камеры. Фиксированное значение соотношения диаметра аэратора (D) к его высоте (Н), составляющее 2:1, позволяет унифицировать конструкцию аэратора при изменении внутреннего диаметра вертикальной камеры, определяющего производительность флотомашины. Изменение соотношения диаметра аэратора к его высоте в сторону увеличения или уменьшения при угле конусности 40-50^o приводит к негативным явлениям, отмеченным выше: снижению технологических показателей флотации за счет ухудшения аэрации пульпы (соотношение D:Н > 2:1) или уменьшения удельной производительности флотомашины (D:Н < 2:1). Крепление цилиндрического аэратора в нижней части вертикальной камеры осуществляется с помощью сварки, резьбового или фланцевого соединения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен фронтальный разрез пневматической флотационной машины; на фиг.2 - узел I на фиг. 1.

Пневматическая флотационная машина состоит из цилиндрической вертикальной камеры 1, над которой расположено приспособление 2 для загрузки пульпы с патрубком подачи воздуха 3. Внутри цилиндрической вертикальной камеры 1 в нижней ее части расположен аэратор 4, выполненный в виде цилиндра с диаметром, равным внутреннему диаметру вертикальной камеры 1, и имеющий центральное отверстие конической формы с углом конусности 40-50^o. Соотношение диаметра аэратора к его высоте составляет 2:1. Выше аэратора 4 на вертикальной цилиндрической камере 1 закреплен пеносборник 5, выполненный в виде полого цилиндра диаметром, превышающим диаметр цилиндрической камеры, с крышкой, установленной с кольцевым зазором 6 относительно днища 7 флотомашины. Вместе со стенками вертикальной цилиндрической камеры 1 пеносборник 5 образует замкнутую кольцеобразную полость 8 для сбора пены, сообщающуюся с коллектором для сбора пенного продукта через патрубок 9 для разгрузки пены, расположенный в верхней части пеносборника 5. Посредством входного отверстия 10, расположенного в нижней части пеносборника 5, с камерой 1 связано приспособление 11 для разгрузки хвостов, выходное отверстие 12 которого расположено выше уровня размещения выходного отверстия патрубка 9 для разгрузки пены.

Пневматическая флотационная машина работает следующим образом. Флотационная пульпа, обработанная реагентами, через загрузочное приспособление 2 поступает в верхнюю часть камеры 1. Одновременно туда же через патрубок 3 подается воздух на аэрацию. Скорость нисходящего потока пульпы превышает скорость всплытия пузырьков воздуха и поэтому они вместе с пульпой движутся вниз. В нисходящем потоке происходит дробление крупных пузырьков воздуха и образование флотокомплексов. Попадая в коническую часть аэратора 4, расположенного в нижней части вертикальной камеры 1, большая часть энергии нисходящего потока преобразуется в энергию давления, что приводит к растворению части воздушных пузырьков в жидкости. Попадая в пеносборник 5 скорость потока аэрированной пульпы резко падает, что приводит к выделению из пульпы тонкодисперсных воздушных пузырьков. Образовавшиеся в камере 1 и пеносборнике 5 флотокомплексы всплывают на поверхность пульпы, откуда удаляются через патрубок 9. Несфлотированная часть пульпы проходит через кольцевой зазор 6 в приспособление 11 для разгрузки камерного продукта, откуда удаляется через выходное отверстие 12.

Сравнительные результаты обогащения флюоритовой руды в колонной пневматической флотомашине, оснащенной различными аэраторами, представлены в таблице. Содержание в исходном питании, мас.%: CaF₂ - 34,0, СаСО₃ - 1,8.

Из таблицы следует, что использование в колонной флотомашине аэратора с углом конусности центрального отверстия 40-50^o при соотношении диаметра аэратора к его высоте 2:1 позволяет, по сравнению с прототипом, повысить извлечение флюорита в концентрат на 0,8-1,3% при улучшении качества концентрата на 0,4-0,7% по CaF₂. Уменьшение угла конусности до 38^o приводит как к ухудшению качества концентрата, так и извлечения CaF₂. Улучшение качества концентрата на 1,0% при увеличении угла конусности аэратора до 52^o сопровождается снижением извлечения CaF₂ на 2,1%.

Увеличение соотношения диаметра аэратора к его высоте до 2,5:1 при угле конусности 45^o приводит к ухудшению аэрированности пульпы, что сопровождается снижением извлечения флюорита на 1,5%, качества концентрата на 1,8%. Уменьшение соотношения D: Н до 1,5:1 при незначительном улучшении качества (на 0,1%) сопровождается падением извлечения CaF₂ на 2,9%.

Улучшение показателей процесса флотации достигается путем оптимизации аэро- и гидродинамического режима работы пневматической флотационной машины за счет использования цилиндрического аэратора с углом конусности центрального отверстия 40-50^o, при соотношении диаметра аэратора к его высоте 2:1, а повышение надежности флотомашины связано с упрощением конструкции.

Формула изобретения

Пневматическая флотационная машина, включающая вертикальную цилиндрическую камеру, над которой расположено приспособление для загрузки пульпы, пеносборник диаметром, превышающим диаметр цилиндрической камеры, с патрубком для разгрузки пены, приспособление для разгрузки камерного продукта с выходным отверстием аэратор, жестко закрепленный в нижней части цилиндрической камеры, имеющий центральное отверстие конической формы, направленное сужающейся частью к днищу флотационной машины, отличающаяся тем, что аэратор расположен внутри цилиндрической камеры и выполнен в виде цилиндра, его центральное отверстие имеет угол конусности, равный 40-50^o, при соотношении диаметра цилиндра к его высоте 2 : 1, при этом пеносборник закреплен на цилиндрической камере.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3