Флотационная колонная пневматическая машина
Владельцы патента RU 2281169:
Закрытое акционерное общество "Научно-производственный внедренческий центр "Уральский научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых - Техника" (ЗАО НПВЦ "Уралмеханобр - Техника") (RU)
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при переработке минерального сырья, содержащего цветные, черные, редкие, благородные металлы, а также неметаллические ископаемые. Позволяет повысить производительность машины по пенному продукту за счет увеличения площади верхней расширенной части цилиндрического корпуса и снизить материалоемкость путем оптимизации ее размеров. Машина включает цилиндрический корпус, состоящий из расширенной верхней и нижней частей, питающих аэрирующее и разгрузочное приспособления, выполненные в виде эжекторов, разгрузочное приспособление, пеносборник. Диаметр расширенной части корпуса определен из зависимости:
где D - диаметр верхней расширенной части цилиндрического корпуса, м; k1 - эмпирический коэффициент для определения диаметра верхней расширенной части цилиндрического корпуса, выбран от 1,0 до 1,4; h1 - высота верхней расширенной части корпуса, равная h1=k2·h2, м; k2 - эмпирический коэффициент для определения высоты верхней расширенной части цилиндрического корпуса, выбран от 0,2 до 1,0; h2 - высота нижней части цилиндрического корпуса, м; d - диаметр нижней части цилиндрического корпуса, м, зависящий от требуемой производительности машины по исходному продукту по соотношению d2=k3·Q; Q - требуемая производительность машины по исходному продукту, т/ч; k3 - эмпирический коэффициент для определения диаметра нижней части цилиндрического корпуса, выбран от 0,015 до 0,03. Пеносборник выполнен в виде двухскатного желоба и снабжен патрубками для удаления пенного продукта, расположенными друг против друга. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 4 табл.
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при переработке минерального сырья, содержащего цветные, черные, редкие, благородные металлы, а также неметаллические ископаемые.
Известна пневматическая флотационная машина, защищенная патентом РФ №2038865, В 03 D 1/24. Машина включает камеру с расположенным в ней аэратором, пенный порог, загрузочное приспособление в виде трубы с отверстиями и циркуляционную трубу.
Известна флотационная пневматическая машина, включающая камеру с размещенным внутри аэратором, загрузочное и разгрузочное приспособление, установленный в центре камеры аэролифт со смесителем в нижней части (см. патент РФ №2054972, В 03 D 1/24).
Наиболее близкой по технической сущности является флотационная пневматическая колонная машина, включающая цилиндрический корпус, состоящий из расширенной верхней и нижней частей, питающее приспособление, выполненное в виде эжекторов, разгрузочное приспособление, аэраторы, пеносборник, устройство для тонкой регулировки уровня пульпы в машине, выполненное в виде эрлифта, кольцевой отбойник, в сечении представляющий собой треугольник, вершина которого направлена к оси машины, телескопическую камеру, расположенную в расширенной части корпуса (см. патент РФ №2132749, В 03 D 1/24).
Известная флотационная пневматическая колонная машина, защищенная патентом РФ №2132749, В 03 D 1/24, реализована в машине КФМ-1400 (разработка института "Уралмеханобр") и имеет размеры корпуса, приведенные в таблице 1.
| Таблица 1. | ||
| Размеры корпуса флотационной пневматической колонной машины КФМ-1400 | ||
| Обозн. | Название отдельных частей корпуса | Величина |
| D | Диаметр верхней расширенной части цилиндрического корпуса, м | 2,2 |
| d | Диаметр нижней части цилиндрического корпуса, м, | 1,4 |
| h1 | Высота верхней расширенной части цилиндрического корпуса, м | 4,24 |
| h2 | Высота нижней части цилиндрического корпуса, м | 4,42 |
| h1+h2 | Общая высота машины, м | 8,66 |
Недостатком известной машины является то, что при повышении требуемой производительности по исходному и пенному продуктам размеры ее корпуса неоправданно увеличиваются, значительно повышая материалоемкость.
Кроме того, по сравнению с механическими и пневмомеханическими машинами того же объема, в известной колонной флотационной машине имеет место меньшая площадь ценообразования, а также меньшая геометрическая длина разгрузочного порога (см. таблицу 2).
| Таблица 2. | |||
| Конструктивные параметры известной колонной и пневмомеханической флотомашин. | |||
| Конструктивные параметры | Ед. измер. | Флотационные машины | |
| Известная колонная | ФПМ-3,2 (6 камер) | ||
| Объем машины | м3 | 19 | 19,2 |
| Площадь ценообразования | м2 | 3,8 | 16,8 |
| Длина разгрузочного порога | м | 6,9 | 9,6 |
Это приводит к тому, что процесс флотации в известной колонной флотомашине имеет ряд недостатков: большее время пребывания в пульпе образующихся аэрофлокул (агрегатов, состоящих из воздушных пузырьков и минеральных частиц) с момента образования до момента разгрузки в пенный продукт, чем в механических или пневмомеханических машинах, и процессы сталкивания и взаимного уничтожения аэрофлокул в пенном слое из-за недостатка свободного места на поверхности пульпы. Недостатки процесса флотации в известной колонной машине обуславливают снижение ее производительности по пенному продукту и приводят к тому, что она недостаточно эффективно работает в операциях флотации богатого исходного сырья, где требуется большой выход пенного продукта.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности машины по пенному продукту за счет увеличения площади верхней расширенной части цилиндрического корпуса и снижение материалоемкости путем оптимизации ее размеров.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в известной машине, включающей цилиндрический корпус, состоящий из расширенной верхней и нижней частей, питающее аэрирующее и разгрузочное приспособления, выполненное в виде эжекторов, разгрузочное приспособление, пеносборник, диаметр расширенной части корпуса определен из зависимости:
где
D - диаметр верхней расширенной части цилиндрического корпуса, м;
k1 - эмпирический коэффициент для определения диаметра верхней расширенной части цилиндрического корпуса, выбран от 1,0 до 1,4;
h1 - высота верхней расширенной части корпуса, равная h1=k2·h2, м;
k2 - эмпирический коэффициент для определения высоты верхней расширенной части цилиндрического корпуса, выбран от 0,2 до 1,0;
h2 - высота нижней части цилиндрического корпуса, м;
d - диаметр нижней части цилиндрического корпуса, м, зависящий от требуемой производительности машины по исходному продукту по соотношению d2=k3·Q;
Q - требуемая производительность машины по исходному продукту, т/ч;
k3 - эмпирический коэффициент для определения диаметра нижней части цилиндрического корпуса, выбран от 0,015 до 0,03.
Кроме того, пеносборник флотационной пневматической колонной машины выполнен в виде двухскатного желоба и снабжен патрубками для удаления пенного продукта, расположенными друг против друга.
Оптимальный диаметр нижней части цилиндрического корпуса колонной флотомашины зависит от количества пропускаемой через нее пульпы, т.е. от производительности машины по исходному продукту. Как показали экспериментальные исследования, для флотомашины с диаметром нижней части корпуса 1,4 м оптимальная производительность по исходному продукту составляет от 60 до 120 т/ч (по пульпе от 160 до 320 м3/ч). Пропускная способность машины по пульпе определена площадью сечения нижней части корпуса машины, в формулу которой входит диаметр нижней части корпуса в квадрате. Таким образом квадрат оптимального диаметра нижней части корпуса машины и ее производительность связаны соотношением d2=k3·Q, где коэффициент пропорциональности k3 между ними может принимать значения от 0,015 до 0,03.
Экспериментальными исследованиями установлено, что в пневматической флотационной колонной машине оптимальная глубина погружения питающего и аэрирующего приспособления (эжектора) в пульпу, определяющая высоту h1 верхней расширенной части цилиндрического корпуса, составляет от 1 до 2 м, а оптимальная глубина погружения аэрирующего устройства (диспергатора), определяющая общую высоту h1+h2 машины составляет от 4 до 6 м. Увеличение глубины погружения в пульпу эжектора и диспергатора выше указанных величин приводит к неоправданному увеличению общей высоты и материалоемкости флотомашины без увеличения ее производительности по исходному и пенному продуктам. Таким образом, оптимальные значения h1 и h2 связаны соотношением h1=k2·h2, где коэффициент пропорциональности k2 между ними может принимать значения от 0,2 до 1,0.
Экспериментальными исследованиями определена зависимость производительности колонной флотомашины по пенному продукту в операции основной флотации медьсодержащего сырья от диаметра верхней расширенной части цилиндрического корпуса и общей высоты аппарата (таблица 3).
| Таблица 3. | ||||||
| Зависимость показателей флотации медьсодержащего сырья от диаметра расширенной части цилиндрического корпуса и общей высоты колонного аппарата. | ||||||
| Общая высота, м | Диаметр нижней части, м | Диаметр верхней части, м | Показатели флотации, % | Производительность по пенному продукту, т/ч | ||
| Выход пенного продукта | Содержание меди в пенном продукте | Извлечение меди в пенный продукт | ||||
| 9 | 1,4 | 2,2 | 7,0 | 8,3 | 35,2 | 7,7 |
| 7,5 | 1,4 | 2,2 | 8,1 | 8,3 | 40,7 | 8,9 |
| 6 | 1,4 | 3,0 | 11,0 | 8,1 | 54,0 | 12,1 |
| 4 | 1,4 | 3,0 | 21,9 | 5,2* | 69,1 | 24,1 |
| Примечание:* - пенный продукт неудовлетворительного качества. |
Из данных, приведенных в таблице 3, видно, что оптимальные результаты флотации получены на флотомашине, у которой диаметр верхней расширенной части D связан с диаметром нижней части d и общей высотой аппарата h1+h2 соотношением:
Для увеличения транспортировочной способности пеносборника по пенному продукту при одновременном уменьшении его высоты, пеносборник выполнен в виде двухскатного желоба и снабжен патрубками для удаления пенного продукта, расположенными друг против друга.
Заявляемое изобретение поясняется чертежом, где изображен общий вид флотационной пневматической колонной машины.
Флотационная машина включает камеру основной флотации 1 с двухскатным пенным желобом 2, внутри которой размещена камера дофлотации 3. Камера 1 оснащена питающими и аэрирующими устройствами - эжекторами 4, камера 3 - аэрирующим устройством 5, размещенным в нижней части камеры дофлотации 3. Камера дофлотации 3 оснащена устройством донной разгрузки 6, а пенный желоб 2 - патрубками удаления пенного продукта 7. Камера дофлотации 3 снабжена кольцевым отбойником 8.
Флотационная машина работает следующим образом.
Предварительно обработанная реагентами пульпа поступает через эжектор 4 в камеру основной флотации 1. Одновременно в эжектор 4 поступает воздух, который вступает в контакт с гидрофобными зернами пульпы, образуя аэрофлокулы. Аэрофлокулы всплывая, образуют пенный продукт. Пенный продукт разгружается в пенный желоб 2 и через патрубки 7 направляется на сгущение (на чертеже не показано). Зерна с недостаточно гидрофобизированной поверхностью, а также гидрофильные зерна разгружаются в камеру дофлотации 3. В камере дофлотации 3 создаются аэрофлокулы, которые образуют пенный продукт в верхней части камеры дофлотации 3. Кольцевой отбойник 8 позволяет осуществлять контакт минерала и пузырьков воздуха не в противотоке, а под углом, т.е. создавать оптимальные условия для флотации зерен в камере дофлотации 3. Гидрофильные зерна опускаются в донную часть камеры дофлотации 3 и удаляются через устройство донной разгрузки 6. Пенный продукт из камеры дофлотации 3 через ее верхний срез поступает на пенный слой камеры основной флотации и, далее, в пенный желоб 2.
Заявляемая флотомашина была испытана в операции основной флотации медьсодержащей руды в сравнении с известной машиной КФМ-1400. Результаты испытаний представлены в таблице 4.
| Таблица 4. | |||
| Результаты испытаний | |||
| № п.п. | Наименование показателя | Флотационные машины | |
| Заявляемая | КФМ-1400 | ||
| 1. | Высота машины, м | 6 | 9 |
| 2. | Диаметр камеры основной флотации, м | 3,0 | 2,2 |
| 3. | Объем машины, м | 14,7 | 19 |
| 4. | Производительность по пенному продукту, т/ч | 11,0 | 7,0 |
| 5. | Содержание меди в пенном продукте, % | 8,12 | 8,31 |
Результаты таблицы 4 свидетельствуют о том, что заявляемая конструкция флотационной пневматической машины за счет увеличения диаметра верхней расширенной части цилиндрического корпуса и оптимизации размеров позволяет повысить производительность по пенному продукту при одновременном уменьшении ее объема и материалоемкости.
1. Флотационная пневматическая колонная машина, включающая цилиндрический корпус, состоящий из расширенной верхней и нижней частей, питающее, аэрирующее и разгрузочное приспособления, пеносборник, отличающаяся тем, что диаметр верхней расширенной части цилиндрического корпуса определен из зависимости:
где D - диаметр верхней расширенной части цилиндрического корпуса, м;
k1 - эмпирический коэффициент для определения диаметра верхней расширенной части цилиндрического корпуса, выбран от 1,0 до 1,4;
h1 - высота верхней расширенной части корпуса, равная h1=k2·h2, м;
k2 - эмпирический коэффициент для определения высоты верхней расширенной части цилиндрического корпуса, выбран от 0,2 до 1,0;
h2 - высота нижней части цилиндрического корпуса, м;
d - диаметр нижней части цилиндрического корпуса, м, зависящий от требуемой производительности машины по исходному продукту по соотношению d2=k3·Q;
Q - требуемая производительность машины по исходному продукту, т/ч;
k3 - эмпирический коэффициент для определения диаметра нижней части цилиндрического корпуса, выбран от 0,015 до 0,03.
2. Флотационная пневматическая машина по п.1, отличающаяся тем, что пеносборник выполнен в виде двухскатного желоба и снабжен патрубками для удаления пенного продукта, расположенными друг против друга.
