Пневматическая флотационная колонная машина

 

Использование: обогащение полезных ископаемых, а именно флотация полезных ископаемых, и может быть использовано в угольной промышленности, черной и цветной металлургии на обогатительных фабриках. Технический результат - оптимизация гидро- и аэродинамических условий флотационного процесса и повышение надежности в работе. Машина включает цилиндроконический корпус, расположенный в цилиндрической части корпуса аэратор, выполненный с соплами Лаваля, разгрузочные приспособления для пенного продукта в виде введенного с зазором в конический отражатель полого цилиндрического элемента с коническим сужением вверху и конического кольца, соединенного с центральной трубой с коленом, емкость для внутреннего перелива с отводной трубой для мелких отходов и шибер для крупных отходов, установленный в верхней части корпуса кольцевой диспергатор воздуха. Она снабжена колонной - флотационной камерой, сопряженной с конической частью корпуса, дырчатым отражателем-распределителем воздушных пузырьков цилиндроконической формы, расположенным в нижней части флотационной камеры по центральной оси, дополнительным аэратором, выполненным с диспергаторами воздуха в виде сопел Лаваля, и расположенными в верхней части флотационной камеры успокоителями - отбойными пластинами для предотвращения вращения пульпы в ней. Сопла Лаваля дополнительного аэратора расположены против цилиндрической части дырчатого отражателя-распределителя воздушных пузырьков с наружной стороны флотационной камеры равномерно по ее периметру. 1 ил.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к машинам для флотации полезных ископаемых, и может быть использовано в угольной промышленности, черной и цветной металлургии на обогатительных фабриках.

За последние десятилетия в горнодобывающей промышленности разных стран появились машины и аппараты для колонной флотации, в которых разделение минералов осуществляется в противотоке пульпы и воздушных пузырьков. Этим они отличаются от импеллерных флотомашин. Противоток пульпы и воздуха обуславливает снижение групповой скорости всплывания пузырьков, что удлиняет их пребывание в машине, а это повышает коэффициент использования воздуха и удельную производительность аппарата. Эти машины отличаются от механических флотомашин также и тем, что высота аппарата в несколько раз превышает его диаметр. В колонне в связи с отсутствием перемешивающих устройств и низкой турбулентности пульпы инерционные силы, разрушающие комплекс частица-пузырек, незначительны. В противотоке выше вероятность столкновения частиц с пузырьками вследствие большого аэрируемого объема камеры и длинного пути частиц и пузырьков при их движении друг к другу по высоте машины и наконец в колонне низкая интенсивность продольного перемешивания пульпы. Все это свидетельствует о том, что скорость и селективность флотации в колонных машинах выше, чем в импеллерных машинах (см. сб. Пенная сепарация и колонная флотация. - М.: Недра, 1989).

Известна колонная флотационная машина “Флотейр”, разработанная фирмой “Дейстер Консентрейтор” США (см. тот же источник, стр. 93-95, рис. 5.3в), которая состоит из камеры флотации цилиндрической формы, загрузочной воронки, желоба для удаления концентрата и трубы в днище для удаления хвостов. Она оборудована водовоздушными аэраторами-эжекторами (не показаны).

В камере внизу помещена сдвоенная перфорированная плита, которая разделяет колонну на отделения аэрации и флотации. В дырчатую воронку подается питание и аэрированная пропусканием через эжекторы вода. Восходящие аэрированные потоки образуют на перфорированной плите кипящий слой из частиц. Часть из них флотируется, а остальные движутся вниз навстречу всплывающим пузырькам. Для улучшения транспортировки нефлотируемых частиц при недостаточной скорости восходящих потоков плита может иметь уклон к разгрузочному патрубку хвостов. Колонна имеет цилиндрическую форму высотой 4-4,5 м, объем от 1,13 до 19 м³. Она используется при флотации фосфоритов, флоридов крупностью 0-1,18 мм, а также при флотации угля и медных руд. Как недостатки этой машины можно отметить наличие водовоздушных эжекторов, которые используют воду, которая, поступая в камеру, разбавляет пульпу, а также неудачный узел по удалению хвостов.

Известна пневматическая противоточная флотационная машина (а.с. СССР № 478615). Она представляет устройство, в котором совмещены процессы пенной сепарации и флотации в противотоке (см. тот же источник, стр. 102, 103, рис. 5..5д). Машина представляет собой цилиндроконический корпус, в который входит камера флотации цилиндрической формы, причем в камере имеются отверстия, соединяющиеся с конической частью корпуса. В цилиндроконическом корпусе, а также внизу камеры, расположены трубчатые диспергаторы воздуха. Питание в машину поступает по трубе, расположенной по оси сверху, а хвосты удаляются через шибер, который закреплен в коническом днище камеры.

Питание поступает на пенный слой камеры пенной сепарации для извлечения крупных и легкофлотируемых частиц и для предварительной аэрации пульпы, а камерный продукт поступает на флотацию в камеру аппарата.

Недостаток машины - высокие потери металла, так как минерализованные пузырьки, скорость всплывания которых меньше скорости нисходящего потока, выносятся в хвосты.

Следует также отметить, что как в этой машине, а также в машинах других конструкций, в которых используются трубчатые аэраторы, обычно это перфорированные резиновые трубки, эти аэраторы недолговечны (срок службы обычно 6 месяцев).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является пневматическая флотационная машина (патент № 2040979, автор Э.П. Ячушко). Эта машина, включающая цилиндроконический корпус, расположенный в цилиндрической части корпуса аэратор, разгрузочное приспособление для пенного продукта в виде полого элемента с коническим сужением вверху и конического кольца, соединенного с центральной трубой с коленом, емкость для внутреннего перелива с отводной трубой для мелких отходов и шибер для крупных отходов, а также имеющая барботажный аэратор, имеет тот недостаток, что она снабжена разнотипными аэраторами.

Целью изобретения является улучшение показателей флотационного процесса. Технический результат - оптимизация гидро- и аэродинамических условий флотационного процесса, а также повышение надежности в работе.

Технический результат достигается тем, что пневматическая флотационная машина, включающая цилиндроконический корпус, расположенный в цилиндрической части корпуса аэратор, выполненный с соплами Лаваля, разгрузочные приспособления для пенного продукта в виде введенного с зазором в конический отражатель полого цилиндрического элемента с коническим сужением вверху и конического кольца, соединенного с центральной трубой с коленом, емкость для внутреннего перелива с отводной трубой для мелких отходов и шибер для крупных отходов, установленный в верхней части корпуса кольцевой диспергатор воздуха, согласно изобретению снабжена колонной - флотационной камерой, сопряженной с конической частью корпуса, дырчатым отражателем-распределителем воздушных пузырьков цилиндроконической формы, расположенным в нижней части флотационной камеры по центральной оси, дополнительным аэратором, выполненным с диспергаторами воздуха в виде сопел Лаваля, и расположенными в верхней части флотационной камеры успокоителями - отбойными пластинами для предотвращения вращения пульпы в ней, при этом сопла Лаваля дополнительного аэратора расположены против цилиндрической части дырчатого отражателя-распределителя воздушных пузырьков с наружной стороны флотационной камеры равномерно по ее периметру.

На чертеже изображена пневматическая флотационная колонная машина.

Пневматическая флотационная колонная машина включает корпус 1, состоящий из цилиндра 2, имеющего вверху коническое сужение 3, усеченного конуса 4, сопряженной с ним флотационной камеры 5 и нижнего конуса 6, оканчивающегося шибером 14 для крупных отходов. Внутри корпуса 1 по оси расположен полый цилиндр 7 с коническим сужением 8 в верхней своей части. Стенки сужения 8 могут быть параллельными стенкам сужения 3 или же иметь больший угол наклона. Коническое сужение 8 перекрыто коническим кольцом 9, соединенным с центральной трубой 10 с коленом 11, выходящим из машины. Под кольцом 9 с зазором на трубе 10 закреплена емкость для внутреннего перелива 12, имеющая цилиндрическую форму с наклонным днищем и наклонно-вертикальной трубой 13 для мелких отходов. Полый цилиндр 7 введен с зазором в конический отражатель 15. В нижнем конце конического сужения 3 установлен на металлическом каркасе кольцевой диспергатор 21. Он изготавливается из резиновой, металлической или пропиленовой трубок с перфорациями. К нижней части цилиндра 2 корпуса 1 присоединены тангенциально с противоположных сторон два аэратора 20 с соплами Лаваля. Сопла Лаваля соединяются с корпусами аэраторов 20 и флотационной камеры с помощью бобышек на резьбе, причем бабышки не должны входить в корпус и соединяются с ним с помощью сварки. Аэраторы 20 могут соединяться с цилиндром 2 и через патрубки прямоугольной формы с фланцами.

К конической части 4 корпуса 1 крепится на фланцах 25 и болтах колонно-флотационная камера 5 цилиндрической формы. К нижней части камеры с помощью фланцев 26 и болтов крепится нижняя часть камеры 6, имеющая форму усеченного конуса. Он оканчивается шибером 14 для выпуска крупных отходов.

В верхней части внутри камеры 5 равномерно по периметру располагаются успокоители 16 в виде металлических пластин примерно на 1/3 длины камеры. Они крепятся сваркой к камере. В нижней части камеры располагаются снаружи равномерно по периметру сопла Лаваля 17 с патрубками, которыми они соединяются с трубопроводом 19 в виде кольца. Сопла Лаваля отсоединяются от трубопровода с помощью вентилей 18. Внутри камеры 5 у нижнего конца по оси напротив сопел Лаваля расположен дырчатый отражатель-распределитель пузырьков 22 цилиндроконической формы.

Мелкие и крупные отходы объединяются в желобе 24.

Корпус 2 в зоне тангенциального ввода пульпы из аэратора 20 по всему периметру, а также внутренняя поверхность конусов 4 и 5, футеруется плитками из карбида кремния или пропилена для предотвращения от износа.

Цилиндрический отражатель-распределитель 22 может изготавливаться из прочного металла или пластмассы и закрепляться тремя металлическими стержнями 23 со стенками камеры сваркой.

Полный цилиндр 7 скрепляется с корпусом 1 через колено 11 центральной трубы 10 и наклонной частью трубы 13 для мелких отходов сваркой. Конический отражатель 15 соединяется с нижней частью цилиндра 7 четырьмя вертикальными стержнями или планками с помощью сварки. Емкость для внутреннего перелива 12 крепится на трубе 10 через свое днище также сваркой.

Емкость для внутреннего перелива 12 через полый цилиндр 7 и щель между ним и коническим отражателем 15 составляют с внутренним объемом корпуса 1 сообщающиеся сосуды, поэтому в случае увеличения подачи пульпы в машину, а положение открытия шибера остается постоянным, уровень пульпы и пены в машине остается неизменным, так как избыток пульпы удаляется через край емкости для внутреннего перелива 12 и далее в трубу 13.

Подача сжатого воздуха в аэраторы 20, сопла Лаваля 17 и в кольцевой диспергатор воздуха 21 осуществляется от компрессора по трубам через редукторы давления, на них устанавливаются манометры. Для регулирования расхода воздуха трубы снабжаются вентилями.

Трубы для подачи пульпы в аэраторы 20 оборудуются задвижками или кранами для регулирования ее расхода.

Пневматическая колонная машина работает следующим образом.

Пульпа, обработанная реагентами в контактном чане или в агрегате для подготовки пульпы, располагаемом на 8 метров выше машины, самотеком по вертикальным трубам поступает тангенциально в смесительные камеры аэратора 20, куда через сопла Лаваля подается сжатый воздух. Истекая со сверхзвуковой скоростью во вращающуюся пульпу, он почти мгновенно диспергируется на воздушные пузырьки, к которым прилипают гидрофобные частицы. Через прямоугольные отверстия диффузоров аэраторов 20 тангенциально с противоположных сторон аэрированная пульпа поступает в машину и заполняет флотационную камеру 5 и цилиндр 2, приобретая в нем вращательное движение. Здесь вращательное движение пульпы необходимо, а в камере 5 оно вредно.

Если бы в камере было вращательное движение пульпы, то в силу центробежной силы воздушные пузырьки концентрировались бы в осевой ее зоне и их бы не было на периферии. А это бы вело к неэффективной флотации в камере. Поэтому вращательное движение в камере “гасится” успокоителями 16.

В цилиндре 2 минерализованные пузырьки всплывают на поверхность, где образуется слой пены - концентрат, который самотеком, а также с помощью крупнопузырчатой пены, образованной крупными пузырьками, вырабатываемыми кольцевым диспергатором 21, удаляется через коническое кольцо 9 и центральную трубу 10 с коленом 11 из машины.

В камере 5 навстречу падающим частицам в пульпе поднимаются воздушные пузырьки, вырабатываемые совместно с соплами Лаваля 17 и отражателем-распределителем пузырьков 22, которые занимают весь объем камеры. Встречаясь с гидрофобными частицами, пузырьки минерализуются ими и образовавшиеся флотационные комплексы поднимаются в цилиндр 2 в пенный слой и в месте с пеной разгружаются. Крупные отходы удаляются через шибер 14 из машины, а мелкие отходы - через край емкости для внутреннего перелива 12 и трубу 13. Чтобы исключить попадание минерализованных пузырьков в емкость для внутреннего перелива, служит конический отражатель 15, который направляет их в пенный слой. Мелкие и крупные отходы объединяются в желобе 24.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой машины состоит в том, что для ее работы не требуется насос, так как пульпа в нее поступает самотеком.

Использование аэраторов с соплами Лаваля, изготовленных из износостойкого материала, более производительных, чем шлицевые и трубчатые аэраторы, а также более долговечных в работе, обеспечивает снижение расходов при эксплуатации.

Использование в машине двойной флотации в корпусе и колонне позволяет увеличить извлечение полезного минерала в концентрат.

Машина предназначена для флотации угольной мелочи, однако она может быть использована для флотации руд цветных и редких металлов, неметаллических полезных ископаемых, а также для очистки стоков различных производств.

Формула изобретения

Пневматическая флотационная машина, включающая цилиндроконический корпус, расположенный в цилиндрической части корпуса аэратор, выполненный с соплами Лаваля, разгрузочные приспособления для пенного продукта в виде введенного с зазором в конический отражатель полого цилиндрического элемента с коническим сужением вверху и конического кольца, соединенного с центральной трубой с коленом, емкость для внутреннего перелива с отводной трубой для мелких отходов и шибер для крупных отходов, установленный в верхней части корпуса кольцевой диспергатор воздуха, отличающаяся тем, что она снабжена колонной - флотационной камерой, сопряженной с конической частью корпуса, дырчатым отражателем - распределителем воздушных пузырьков цилиндроконической формы, расположенным в нижней части флотационной камеры по центральной оси, дополнительным аэратором, выполненным с диспергаторами воздуха в виде сопел Лаваля, и расположенными в верхней части флотационной камеры успокоителями - отбойными пластинами для предотвращения вращения пульпы в ней, при этом сопла Лаваля дополнительного аэратора расположены против цилиндрической части дырчатого отражателя - распределителя воздушных пузырьков с наружной стороны флотационной камеры равномерно по ее периметру.

РИСУНКИ

Рисунок 1

TZ4A - Поправки к описаниям изобретений

Часть описания, где обнаружена ошибка: Кол. 8, строка 43

Напечатано: ... внутренняя поверхность конусов 4 и 5,

Следует читать: ... внутренняя поверхность конусов 4 и 6,

Номер и год публикации бюллетеня: 3-2004

Номер и год публикации бюллетеня: 33-2003

Извещение опубликовано: 27.01.2004        

TZ4A - Поправки к описаниям изобретений

Часть описания, где обнаружена ошибка: Текст опис.,Кол. 8, строки 6-7

Напечатано: ...кольцевой диспергатор 21.

Следует читать: ...кольцевой диспергатор воздуха 21.

Номер и год публикации бюллетеня: 12-2004

Номер и год публикации бюллетеня: 33-2003

Извещение опубликовано: 27.04.2004        

TZ4A - Поправки к описаниям изобретений

Часть описания, где обнаружена ошибка: Текст опис.,Кол. 5, строки 38-39

Напечатано: …, стр. 93-95, рис. 5.3 в),…

Следует читать: …, стр. 98-100, рис. 5.3 в),…

Номер и год публикации бюллетеня: 33-2003

Извещение опубликовано: 10.12.2004        БИ: 34/2004