Флотационная машина

 

Флотационная машина относится к области обогащения полезных ископаемых способом флотации, в частности к устройствам для разделения минералов, и может быть использована при крупнозернистой флотации рудного и нерудного сырья. Технический результат - улучшение гидродинамического режима работы. Машина содержит флотационную камеру с приемным желобом для концентрата и с патрубком для выгрузки хвостов, приспособление для подачи питания, выполненное в виде соосно размещенных пустотелого конуса и питающей воронки, кольцеобразную поверхность. Пустотелый конус выполнен, по меньшей мере, двухярусным, при этом ярусы плавно переходят друг в друга, а угол наклона боковых стенок выше расположенных ярусов превышает угол наклона боковых стенок ниже расположенных ярусов. Кольцеобразная поверхность выполнена горизонтальной и имеет сверху тонкослойное износостойкое гидрофобное покрытие, внешний диаметр которого меньше внешнего диаметра кольцеобразной поверхности. Пустотелый конус и кольцеобразная поверхность размещены на верхнем торце узкой вертикально расположенной по оси камеры перфорированной обечайки, к нижнему торцу которой плотно прикреплен конусообразный сосуд с водоподводящим патрубком, опирающийся посредством радиальных ребер на боковые стенки конической части камеры. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых способом флотации, в частности к устройствам для разделения минералов, и может быть использовано при крупнозернистой флотации рудного и нерудного сырья.

Известна пневматическая флотационная машина, содержащая флотационную камеру цилиндроконической формы с приемным желобом для концентрата и с патрубком для выгрузки хвостов, приспособление для подачи питания, выполненное в виде пустотелого кольца с тангенциальными патрубками, расположенную на уровне верхнего края флотационной камеры кольцеобразную щелевидную поверхность, имеющую незначительный уклон в направлении приемного желоба /1/.

При всех достоинствах машины /1/ недостатком ее является отсутствие в этой машине конструктивных элементов, обеспечивающих оптимизацию гидродинамического режима ее работы, что снижает качество реализуемого в ней флотационного процесса. В частности, в этой машине приспособление для подачи крупнозернистого питания на поверхность жидкости, выполненное в виде пустотелого кольца с тангенциальными патрубками, не всегда обеспечивает достаточную равномерность распределения питания по кольцеобразной щелевидной поверхности, особенно при повышенных нагрузках и при плотной пульпе, а уклон кольцеобразной щелевидной поверхности в направлении приемного желоба изменяет вектор движения материала от необходимого горизонтального при обводненном питании.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пневматическая флотационная машина, содержащая флотационную камеру цилиндроконической формы с приемным желобом для концентрата и с патрубком для выгрузки хвостов, приспособление для подачи питания, выполненное в виде соосно размещенных пустотелого конуса и питающей воронки, расположенную на уровне верхнего края камеры кольцеобразную поверхность, боковая стенка пустотелого конуса плавно сопряжена с кольцеобразной поверхностью /2/.

В данной машине частично устранены недостатки, отмеченные в машине /1/, приводящие к снижению качества процесса флотации. Однако и здесь имеет место некоторое снижение качества процесса флотации, так как в ней отсутствуют необходимые конструктивные элементы, обеспечивающие оптимизацию гидродинамического режима ее работы, В частности, в этой машине, как и в машине /1/, присутствует при ее работе элемент многослойности подачи зернистого питания на поверхность жидкости при повышенных нагрузках и при плотной пульпе. Кроме того, замена гидравлического транспортирования частиц на границу раздела жидкость-газ на пневматическое привносит элемент скоростной турбулентности, так как при малой скорости движения воздушной струи ее транспортирующее воздействие на тяжелые минеральные частицы далеко недостаточно. Для эффективного разделения частиц способом пленочной флотации элемент турбулентности в рабочей зоне недопустим.

Целью изобретения является повышение качества процесса флотации за счет улучшения гидродинамического режима работы.

Согласно изобретению эта цель достигается тем, что во флотационной машине, содержащей флотационную камеру цилиндре конической формы с приемным желобом для концентрата и с патрубком для выгрузки хвостов, приспособление для подачи питания, выполненное в виде соосно размещенных пустотелого конуса и питающей воронки, расположенную на уровне верхнего края камеры кольцеобразную поверхность, боковая стенка пустотелого конуса плавно сопряжена с кольцеобразной поверхностью, пустотелый конус выполнен, по меньшей мере, двухярусным, при этом ярусы плавно переходят друг в друга, а угол наклона боковых стенок выше расположенных ярусов превышает угол наклона боковых стенок ниже расположенных ярусов, кольцеобразная поверхность выполнена горизонтальной и имеет сверху тонкослойное износостойкое гидрофобное покрытие, внешний диаметр которого меньше внешнего диаметра кольцеобразной поверхности, пустотелый конус и кольцеобразная поверхность размещены на верхнем торце узкой вертикально расположенной по оси камеры перфорированной обечайки, к нижнему торцу которой плотно прикреплен конусообразный сосуд с водоподводящим патрубком, опирающийся посредством радиальных ребер на боковые стенки конической части камеры.

При создании изобретения авторы исходили из следующего.

Для оптимизации любого разделительного процесса необходимо обеспечить условия максимального снижения турбулентности потоков пульпы в разделительной зоне аппарата. Гидродинамический режим флотационных машин, работающих по принципу пленочной флотации, можно улучшить, если обеспечить необходимые условия подачи зернистого питания на поверхность жидкости, являющейся разделительной зоной в таких машинах. Зернистое питание должно подаваться во флотационную машину на поверхность жидкости монослойно в ламинарном режиме при максимальном рассредоточении минеральных зерен между собой и с минимальным количеством жидкой фазы пульпы. При этом вектор скорости подаваемого питания должен быть направлен в сторону выгрузки флотационного концентрата. Это соответствует требованиям механизма пленочной флотации.

Более спокойный и ламинарный перевод частиц обогащаемого материала на поверхность жидкости можно осуществить при снижении разности скоростей движения жидкости, на поверхности которой осуществляется процесс пленочной флотации, и минеральных частиц, поступающих на обогащение данным способом. При этом важно четко сформировать границу раздела жидкость-газ в момент подачи на нее частиц обогащаемого материала и обеспечить условия оптимального их перехода на эту границу.

Вышеизложенным требованиям во многом удовлетворяет конструкция предлагаемой флотационной машины. Детали принятых технических решений изложены при ее описании.

На фиг. 1 показана флотационная машина в разрезе; на фиг.2 - вид машины сверху.

Флотационная машина состоит из флотационной камеры 1 цилиндроконической формы с патрубком 2 для выгрузки хвостов. По периферии верхней части камеры 1 закреплен приемный желоб 3 с патрубком 4 для вывода флотационного концентрата. Выше уровня верхнего края камеры 1 по ее оси расположено приспособление для подачи питания, выполненное в виде соосно размещенных пустотелого конуса 5 и питающей воронки 6.

На уровне верхнего края камера 1 имеет горизонтально расположенную кольцеобразную поверхность 7 с тонкослойным износостойким гидрофобным покрытием 8, помещенным сверху. Внешний диаметр этого покрытия меньше внешнего диаметра кольцеобразной поверхности 7, что призвано обеспечить, с одной стороны, формирование четкой границы раздела жидкость-газ в момент поступления на нее частиц обогащаемого материала и, с другой стороны, предотвращение быстрого их погружения ниже этой границы, а следовательно, предотвращение возможного потопления гидрофобных частиц за счет инерционных сил. Боковая стенка пустотелого конуса 5 плавно сопряжена с кольцеобразной поверхностью 7. Пустотелый конус 5 выполнен, по меньшей мере, двухярусным, ярусы которого плавно переходят друг в друга, а угол наклона боковых стенок выше расположенных ярусов превышает угол наклона боковых стенок ниже расположенных ярусов. Такое исполнение конуса 5 призвано обеспечить снижение скорости и угла подачи питания на границу раздела жидкость-газ. В случае увеличении числа ярусов конфигурация конуса 5 будет приближаться к поверхности тела вращения с плавным изменением угла наклона его боковых стенок.

Пустотелый конус 5 и кольцеобразная поверхность 7 размещены на верхнем торце узкой вертикально расположенной по оси камеры 1 перфорированной обечайки 9, к нижнему торцу которой плотно прикреплен конусообразный сосуд 10 с водоподводящим патрубком 11. Узкая перфорированная обечайка 9 призвана обеспечить формирование ламинарного движения потока жидкости в камере машины от загрузки ее питания к выгрузке флотационного концентрата. Сосуд 10 опирается посредством радиальных ребер 12 на боковые стенки конической части камеры 1. Водоподводящий патрубок 11 через вентиль 13 подсоединен к трубопроводу 14, подающего воду во флотационную машину.

Флотационная машина работает следующим образом.

Флотационную камеру 1 заполняют водой. Для этого из трубопровода 14 через вентиль 13 и патрубок 11 в сосуд 10 подают напорную воду, которая через перфорацию обечайки 9 равномерно по всей окружности поступает во флотационную камеру, формируя в ней необходимый гидродинамический режим движения водного потока в радиальном направлении от оси камеры в сторону приемного желоба 3. После этого в питающую воронку 6 подают подлежащий обогащению исходный материал с водой, который водным потоком равномерно распределяется по внешней поверхности пустотелого конуса 5. При движении по поверхности конуса 5 происходит формирование монослоя исходного материала и рассредоточение его частиц по площади и между собой в токослойном потоке воды. При снижении угла наклона рабочей поверхности конуса 5 и увеличении ее площади по мере продвижения водного потока с материалом вниз по конусу происходит ламинаризация его движения и снижение скорости. При попадании частиц исходного материала на горизонтальную кольцеобразную поверхность 7 траектория их движения изменяется до горизонтальной. Пройдя через гидрофобное покрытие 8, частицы материала попадают на границу раздела жидкость-газ, сформированную за счет этого покрытия. Ввиду того что внешний диаметр покрытия 8 меньше внешнего диаметра кольцеобразной поверхности 7 частицы материала не сразу погружаются в жидкость, а несколько задерживаются на краю кольцеобразной поверхности 7. Это нейтрализует обусловленные весом частиц их инерционные силы, способные потопить гидрофобные частицы, что улучшает гидродинамический режим работы машины и повышает качество процесса флотации. Попав на границу раздела жидкость-газ, частицы материала подвергаются флотационному разделению по методу пленочной флотации. Гидрофобные и гидрофобизированные частицы полезного компонента удерживаются на границе раздела жидкость-газ и движущимся водным потоком уносятся через верхнюю кромку флотационной камеры 1 в приемный желоб 3, а затем выгружаются из него через патрубок 4 для вывода флотационного концентрата. Частицы пустой породы погружаются в воду, оседают на стенки конической части камеры 1, скользят по ним вниз и выгружаются из машины через патрубок 2.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит за счет улучшения гидродинамического режима работы повысить качество процесса флотации.

Источники информации 1. Патент РФ 2151647 от 28.04.99, кл. В 03 D 1/24. опубл. 27.06.2000. Бюл. 18.

2. Патент РФ 2113911 от 24.02.97, кл. В 03 D 1/24, опубл. 27.06.98. Бюл. 18 (прототип).

Формула изобретения

1. Флотационная машина, содержащая флотационную камеру цилиндроконической формы с приемным желобом для концентрата и с патрубком для выгрузки хвостов, приспособление для подачи питания, выполненное в виде соосно размещенных пустотелого конуса и питающей воронки, расположенную на уровне верхнего края камеры кольцеобразную поверхность, боковая стенка пустотелого конуса плавно сопряжена с кольцеобразной поверхностью, отличающаяся тем, что пустотелый конус выполнен, по меньшей мере, двухярусным, при этом ярусы плавно переходят друг в друга, а угол наклона боковых стенок вышерасположенных ярусов превышает угол наклона боковых стенок нижерасположенных ярусов, кольцеобразная поверхность выполнена горизонтальной и имеет сверху тонкослойное износостойкое гидрофобное покрытие, внешний диаметр которого меньше внешнего диаметра кольцеобразной поверхности.

2. Флотационная машина по п.1, отличающаяся тем, что пустотелый конус и кольцеобразная поверхность размещены на верхнем торце узкой вертикально расположенной по оси камеры перфорированной обечайки, к нижнему торцу которой плотно прикреплен конусообразный сосуд с водоподводящим патрубком, опирающийся посредством радиальных ребер на боковые стенки конической части камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2