Пневматическая флотационная машина

Изобретение относится к технике обогащения полезных ископаемых, используемой в переработке минерального сырья, содержащего цветные, черные, редкие, благородные металлы и неметаллические полезные ископаемые, а также к технике, используемой для очистки сточных вод от взвешенных веществ, жиров, масел и нефтепродуктов. Техническим результатом является повышение эффективности флотации и снижение времени флотации. Пневматическая флотационная машина включает сепарационную камеру и реактор, выполненный в виде, по крайней мере, одной трубы, к верхней части которой присоединены приспособление для подачи пульпы и аэратор. Нижняя часть этой трубы расположена в сепарационной камере и к ней присоединена одним коленом V-образная труба, к срезу второго колена которой прикреплен диффузор. Под вторым коленом V-образной трубы установлен распределитель потока аэрированной пульпы, выполненный в виде наклонной плиты. На верхней части сепарационной камеры установлен пеноотстойник, на котором закреплен пенный желоб для сбора обогащенного продукта. К нижней части сепарационной камеры присоединено приспособление для разгрузки хвостов. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике обогащения полезных ископаемых, используемой в переработке минерального сырья, содержащего цветные, черные, редкие, благородные металлы и неметаллические полезные ископаемые, а также к технике, используемой для очистки сточных вод от взвешенных веществ, жиров, масел и нефтепродуктов.

Известна пневматическая флотационная машина, включающая камеру, выполненную в виде цилиндрической обечайки, снабженную тремя концентрически расположенными цилиндрическими полостями. В первой верхней рабочей полости, выполняющей роль реактора, происходит закрепление частиц на пузырьках воздуха в восходящем потоке, во второй полости деаэрации, выполняющей роль сепаратора, - отделение нагруженных пузырьков от камерного продукта в нисходящем потоке. В нижнюю рабочую полость, которая соединена с верхней полостью, поступает аэрированная пульпа из аэратора /SU 1676663, МКИ В 03 D 1/14, Б.И. №34, опубл. 15.09.91/.

Недостатком указанной машины являются невысокие показатели флотации, обусловленные выводом камерного продукта непосредственно из-под пенного слоя, из которого осыпаются в хвосты первоначально сфлотированные частицы.

Известна пневматическая флотационная машина, включающая цилиндроконическую камеру, реактор, в котором происходит формирование пузырьков, подача питания и прямое взаимодействие пузырьков с частицами /Патент США №4938865, МКИ B 03 D 1/24, опубл. 03.07.90/.

Недостатком данной машины является отсутствие специального устройства для организации процесса коалесценции пузырьков, что приводит к недостаточно высоким показателям флотации.

Наиболее близкой к предложенному изобретению является пневматическая флотационная машина, включающая сепарационную камеру, реактор, имеющий приспособление для подачи в него пульпы и аэратор, а также установленный в сепарационной камере под реактором распределитель потока аэрированной пульпы, выполненный в виде крышки с отверстиями и днища, пенный желоб, разгрузочное приспособление для хвостов /Патент ЕР №0514800, МКИ В 03 D 1/24, опубл. 31.07.96/.

Недостатком этой машины является разрушение агрегатов частица-пузырек при ударе выходящей из реактора струи о днище распределителя потока аэрированной пульпы и засорение отверстий крышки распределителя, что приводит к снижению показателей флотации.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение показателей флотации.

Техническим результатом, достигаемым в изобретении, является повышение эффективности флотации и снижение времени флотации.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Пневматическая флотационная машина включает сепарационную камеру и реактор, выполненный в виде, по крайней мере, одной трубы, к верхней части которой присоединены приспособление для подачи пульпы и аэратор. Нижняя часть этой трубы расположена в сепарационной камере и к ней присоединена одним коленом V-образная труба, к срезу второго колена которой прикреплен диффузор. Под вторым коленом V-образной трубы установлен распределитель потока аэрированной пульпы, выполненный в виде наклонной плиты. На верхней части сепарационной камеры установлен пеноотстойник, на котором закреплен пенный желоб для сбора обогащенного продукта. К нижней части сепарационной камеры присоединено приспособление для разгрузки хвостов.

Кроме того, сепарационная камера состоит из верхней и нижней конических обечаек, между которыми расположена цилиндрическая обечайка.

При этом пеноотстойник установлен на верхней конической обечайке сепарационной камеры.

Также распределитель потока аэрированной пульпы установлен с возможностью регулировки угла его наклона относительно горизонтали.

Кроме того, реактор смещен от центра сепарационной камеры.

При этом, труба реактора может входить в сепарационную камеру через верхнюю или нижнюю конические обечайки сепарационной камеры.

Кроме того, площадь сечения колен V-образной трубы может быть различна.

Также V-образная труба выполнена с возможностью регулировки угла между ее коленами.

Кроме того, в месте изгиба V-образной трубы с внешней стороны имеется отверстие.

При этом диффузор может иметь различный угол раскрытия.

Предложенное изобретение позволяет создать оптимальные гидродинамические режимы движения трехфазных потоков в отдельности для трех процессов: закрепления частиц на пузырьках, их укрупнения и отделения крупных пузырьков от пульпы.

Снабжение машины распределителем потока в виде наклонной плиты и реактором, заканчивающимся V-образной трубой, и их расположение со смещением от центра сепарационной камеры обеспечивает оптимизацию гидродинамического режима движения трехфазных потоков и их расслоение на газовый и пульповый потоки. Это достигается путем интенсификации процесса коалесценции пузырьков и их распределения по объему сепарационной камеры, уменьшения сил отрыва частиц от пузырьков за счет плавного без удара поворота и вывода вверх трехфазного потока после выхода из диффузора.

Выполнение сепарационной камеры из верхней и нижней конических обечаек, между которыми расположена цилиндрическая обечайка позволяет создать оптимальное пространство для потоков пульпы: конические обечайки позволяют за счет сужения пространства концентрировать потоки пены и камерного продукта, а объем цилиндрической обечайки позволяет пространственно разделить эти потоки.

Усиление вторичной концентрации и снижение содержания воды в пенном слое достигается за счет увеличения времени разрушения пены, для чего машина снабжается пеноотстойником, установленным на верхней конической обечайке сепарационной камеры.

Снабжение машины наклонной плитой с регулируемым углом относительно горизонтали позволяет оптимизировать расслоение трехфазного потока на газовый и пульповый потоки соответственно.

Введение V-образной трубы с диффузором и реактора через верхнюю или нижнюю конические обечайки сепаратора обеспечивает работу сепаратора на грубозернистых пульпах и промышленных водах соответственно.

Выполнение двух отрезков V-образной трубы с различной площадью сечения позволяет регулировать скорость коалесценции пузырьков.

Регулирование угла между восходящим и нисходящим отрезками V -образной трубы позволяет оптимизировать процесс коалесценции пузырьков.

Выполнение отверстия на изгибе в V-образной трубе позволяет избежать забивания ее восходящего отрезка крупными частицами.

Изменение угла раскрытия диффузора позволяет минимизировать силы отрыва частиц от пузырьков путем изменения скорости истечения трехфазного потока.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид пневматической флотационной машины.

Пневматическая флотационная машина включает: аэратор 1, реактор 2, V-образную трубу 3, диффузор 4. В сепарационной камере под V-образной трубой 3 установлена наклонная плита 5. Сепарационная камера выполнена из верхней конической обечайки 6, цилиндрической обечайки 7 и нижней конической обечайки 8.

Пеноотстойник 9 присоединен к верхней конической обечайке 6 сепарационной камеры. В верхней части сепарационной камеры установлен пенный желоб 10, над которым установлен конус 12. На изгибе V-образной трубы 3 выполнено отверстие 11. Труба 3 с диффузором 4 и нижняя часть реактора 2 введены через верхнюю коническую обечайку 6 и расположены со смещением относительно центра сепарационной камеры.

Пневматическая флотационная машина работает следующим образом.

Исходная пульпа, обработанная реагентами, проходит через аэратор 1, в который поступает воздух (под давлением или может засасываться сам). Смесь воздуха и пульпы через реактор 2, V-образную трубу 3 с диффузором 4 в виде плавной струи поступает на наклонную плиту 5.

В реакторе происходит формирование пузырьков и прямое взаимодействие пузырьков с частицами, идут одновременно два процесса: минерализации и коалесценции. Аэрированная пульпа плавно без удара поворачивается вверх в V-образной трубе 3, а в диффузоре 4 замедляется ее скорость истечения в сепарационную камеру, чтобы уменьшить отрыв частиц от пузырьков. При выполнении восходящего отрезка V-образной трубы 3 с большим сечением, чем у нисходящего отрезка, скорость потока снижается и усиливается коалесценция пузырьков из-за эффекта набегания. На наклонной плите 5 происходит распределение потока по объему сепарационной камеры и отделение пульповой (водной) части от минерализованных пузырьков воздуха. Частицы, которые тяжелее воды, сползают по наклонной плоскости вниз, а минерализованные пузырьки всплывают в пеноотстойник 9. В камере возникает циркуляция, вызванная потоком пузырьков, которая способствует равномерному распределению потоков. При этом происходит дальнейшая коалесценция минерализованных пузырьков и их вывод в пеноотстойник 9. Минерализованные пузырьки поднимаются в пенный желоб 10 и в виде пены выводятся из машины. Не прилипшие частицы пульпы (хвосты) выводятся через разгрузочное приспособление в нижней части сепаратора.

Выход пенного продукта регулируется подъемом или опусканием конуса 12.

Выход крупных частиц пульпы и предотвращение таким образом засорения трубы осуществляется через отверстие 11, имеющееся на изгибе V-образной трубы

Процесс флотационной очистки сточных вод происходит аналогично флотационному извлечению гидрофобных частиц минералов из руд.

При очистке сточных вод реактор-сепаратор работает следующим образом. В реакторе к мелким пузырькам воздуха прилипают частицы загрязняющих взвешенных веществ, капли нефтепродуктов и др. Нагруженные пузырьки при выходе из диффузора в сепаратор коалесцируют и в виде крупных пузырьков быстро всплывают в пеноотстойник, из которого периодически разгружаются в пенный желоб. Очищенная вода разгружается в нижней части сепаратора через разгрузочное приспособление.

Скорость флотации нефтепродуктов из промышленных вод в предлагаемой машине возрастает в 1,3-1,4 раза по сравнению с прототипом, а также увеличивается в 30-40 раз степень концентрации нефтепродуктов в пенном продукте, что недостижимо в других флотомашинах.

В предлагаемой машине время достижения предельной степени очистки от нефтепродуктов с содержанием в исходных промышленных стоках 120-150 мг/дм³ равно 13-15 минутам, а в прототипе - 20-22 минуты, а выход пенного продукта составляет - 1-1,5%, в прототипе - 10-15%.

Сокращение в 10 раз объема пенного продукта, содержащего в 30-40 раз больше нефтепродуктов, значительно снижает затраты на его утилизацию.

1. Пневматическая флотационная машина, включающая сепарационную камеру, реактор, выполненный в виде, по крайней мере, одной трубы, к верхней части которой присоединены приспособление для подачи пульпы и аэратор, а к нижней части, расположенной в сепарационной камере, присоединена одним коленом V-образная труба, к срезу второго колена которой прикреплен диффузор, при этом под вторым коленом V-образной трубы установлен распределитель потока аэрированной пульпы, выполненный в виде наклонной плиты, на верхней части сепарационной камеры установлен пеноотстойник, на котором установлен пенный желоб для сбора обогащенного продукта, а к нижней части сепарационной камеры присоединено приспособление для разгрузки хвостов.

2. Машина по п.1, в которой сепарационная камера состоит из верхней и нижней конических обечаек, между которыми расположена цилиндрическая обечайка.

3. Машина по 2, в которой пеноотстойник установлен на верхней конической обечайке сепарационной камеры.

4. Машина по п.1, в которой распределитель потока аэрированной пульпы установлен с возможностью регулировки угла его наклона относительно горизонтали.

5. Машина по п.1, в которой реактор смещен от центра сепарационной камеры.

6. Машина по п.2, в которой труба реактора, входит в сепарационную камеру через верхнюю или нижнюю конические обечайки сепарационной камеры.

7. Машина по п.1, в которой площадь сечения колен V-образной трубы различна.

8. Машина по п.1, в которой V-образная труба выполнена с возможностью регулировки угла между ее коленами.

9. Машина по п.1, в которой в месте изгиба V-образной трубы с внешней стороны имеется отверстие.

10. Машина по п.1, в которой диффузор имеет различный угол раскрытия.