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. Позволяет повысить эффективность флотации, качество концентрата и степень очистки сточных вод от загрязнений, снизить время и повысить скорость флотации. Машина включает сепарационную камеру, реактор, выполненный в виде центральной трубы, к верхней части которой присоединены приспособление для подачи пульпы и аэратор. К нижней части трубы присоединены, по крайней мере, две нисходящие трубы с возможностью образования в них равномерных нисходящих потоков. К нижней части каждой из нисходящих труб присоединена одним коленом V-образная труба. Второе колено нисходящей трубы с закрепленным на ней диффузором расположено в сепарационной камере. Выходные отверстия диффузоров направлены навстречу друг другу с возможностью образования в сепарационной камере аэрофлокул. На верхней части сепарационной камеры установлен пеноотстойник, на котором расположен пенный желоб для сбора обогащенного продукта. К нижней части сепарационной камеры присоединено приспособление для разгрузки хвостов. 8 з.п. ф-лы, 2 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 предложенной конструкции 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 B 03 D 1/24, опубл. 31.07.96/.

Недостатком наиболее близкого аналога 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, качества концентрата и степени очистки сточных вод от загрязнений, снижение времени и повышение скорости флотации.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Пневматическая флотационная машина включает сепарационную камеру, а также реактор. Реактор выполнен в виде центральной трубы, к верхней части которой присоединены приспособление для подачи пульпы и аэратор. К нижней части центральной трубы присоединены, по крайней мере, две нисходящие трубы с возможностью образования в них равномерных нисходящих потоков. К нижней части каждой из нисходящих труб присоединена одним коленом V-образная труба. Второе колено нисходящей трубы с закрепленным на ней диффузором расположено в сепарационной камере. При этом выходные отверстия диффузоров направлены относительно друг друга с возможностью образования в сепарационной камере аэрофлокул.

На верхней части сепарационной камеры установлен пеноотстойник, на котором расположен пенный желоб для сбора обогащенного продукта. К нижней части сепарационной камеры присоединено приспособление для разгрузки хвостов.

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

Пеноотстойник установлен на верхней конической обечайке сепарационной камеры.

Нисходящие трубы присоединены к центральной трубе с помощью тройников.

Также нисходящие трубы расположены снаружи сепарационной камеры.

Нисходящие трубы присоединены к тройникам с возможностью изменения угла между ними.

Соотношение площадей сечения центральной трубы, нисходящих труб, колен V-образной трубы и диффузора различны.

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

Кроме того, диффузор имеет различный угол раскрытия.

Выполнение реактора предложенным способом делает возможным отсутствие специального распределителя потока аэрированной пульпы, обеспечивает регулирование процесса образования аэрофлокул и равномерное распределение пузырьков по объему камеры, определяет направление аэрированной пульпы.

При движении трехфазной пульпы в V-образной трубе реактора происходит поворот потока вверх, что приводит к уменьшению сил отрыва частиц от пузырьков, так как исключает удар нагруженных пузырьков о распределитель потока. В результате для трех основных процессов флотации - закрепления частиц на пузырьках, укрупнения минерализованных пузырьков в аэрофлокулы, отделения аэрофлокул от пульпы - создаются оптимальные гидродинамические режимы движения трехфазных потоков, за счет чего обеспечивается повышение показателей флотации.

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 может быть достигнуто снабжением машины пеноотстойником, установленным на верхней конической обечайке сепарационной камеры, что приводит к увеличению времени формирования пены.

Выполнение реактора с различным соотношением площадей сечения центральной трубы, нисходящей трубы, колен V-образной трубы и диффузора позволяет изменять соотношение скоростей процессов закрепления частиц на пузырьках и процесса коалесценции пузырьков.

Регулирование угла между коленами V-образной трубы позволяет оптимизировать процесс образования аэрофлокул путем изменения угла пересечения выходящих струй из диффузоров.

Изменение угла раскрытия диффузора позволяет оптимизировать процесс образования аэрофлокул путем регулирования скорости истечения трехфазного потока.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид пневматической флотационной машины, реактор которой имеет две нисходящие трубы, а на фиг.2 изображен общий вид пневматической флотационной машины, реактор которой имеет четыре нисходящие трубы.

Пневматическая флотационная машина включает (фиг.1, 2): аэратор 1, центральную трубу 2, тройники 3 и нисходящие трубы 4 и 5, расположенные снаружи сепарационной камеры. К нижним концам труб 4 и 5 прикреплены V-образные трубы 6 и 7 с диффузорами 8 и 9. Сепарационная камера выполнена из верхней конической обечайки 10, цилиндрической обечайки 11 и нижней конической обечайки 12.

В сепарационную камеру V-образные трубы 6 и 7 с диффузорами 8 и 9 введены через нижнюю коническую обечайку 12. Выпускные отверстия диффузоров направлены таким образом, что при пересечении выходящих струй из диффузоров образуются аэрофлокулы. Пеноотстойник 13 присоединен к верхней конической обечайке 10 сепарационной камеры. В верхней части сепарационной камеры установлен пенный желоб 14. Над пенным желобом 14 расположен конус 15 для регулирования выхода пенного продукта.

Пневматическая флотационная машина работает следующим образом.

Исходная пульпа, обработанная реагентами, проходит через аэратор 1, в который поступает воздух под давлением или засасывается сам. Смесь воздуха и пульпы проходит через центральную трубу 2 и тройники 3, в которых поток равномерно распределяется на части, каждая из которых поступает в расположенные снаружи сепарационной камеры нисходящие трубы 4 и 5, заканчивающиеся V-образными трубами 6 и 7 с диффузорами 8 и 9. Из двух направленных навстречу труб 6 и 7 с диффузорами 8 и 9 потоки в виде струй с небольшой скоростью взаимодействуют с образованием аэрофлокул.

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-образных трубах 6 и 7, скорость истечения пульпы в сепаратор замедляется в диффузорах 8 и 9, чтобы создать условия для образования аэрофлокул. При выполнении восходящих колен V-образных труб 6 и 7 с бóльшим сечением, чем у нисходящего отрезка, скорость потока снижается и усиливается коалесценция пузырьков из-за эффекта набегания. В цилиндрической обечайке 11 происходит равномерное распределение потока по объему сепаратора и отделение пульповой (водной) части от минерализованных пузырьков воздуха. В камере сепаратора возникает циркуляция, вызванная потоками пузырьков, которая способствует равномерному распределению аэрофлокул. При этом продолжается процесс образования аэрофлокул и их всплывание в пеноотстойник 13. Минерализованные пузырьки поднимаются в пенный желоб 14 и в виде пены выводятся из машины. Неприлипшие частицы пульпы (хвосты) выводятся через разгрузочное приспособление в нижней части сепаратора.

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 аэрофлокул 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 степень их концентрации в 30-40 раз 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 центральной трубы, к верхней части которой присоединены приспособление для подачи пульпы и аэратор, а к нижней части присоединены, по крайней мере, две нисходящие трубы с возможностью образования в них равномерных нисходящих потоков, к нижнему концу каждой из нисходящих труб присоединена одним коленом V-образная труба, второе колено которой с закрепленным на ней диффузором расположено в сепарационной камере, при этом выходные отверстия диффузоров направлены относительно друг друга с возможностью образования в сепарационной камере аэрофлокул, на верхней части сепарационной камеры установлен пеноотстойник, на котором расположен пенный желоб для сбора обогащенного продукта, а к нижней части сепарационной камеры присоединено приспособление для разгрузки хвостов.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что сепарационная камера выполнена из верхней и нижней конических обечаек, между которыми расположена цилиндрическая обечайка.

3. Машина по п.2, отличающаяся тем, что пеноотстойник установлен на верхней конической обечайке сепарационной камеры.

4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что нисходящие трубы присоединены к трубе с помощью тройников.

5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что нисходящие трубы расположены снаружи сепарационной камеры.

6. Машина по п.4, отличающаяся тем, что нисходящие трубы присоединены к тройникам с возможностью изменения угла между ними.

7. Машина по п.1, отличающаяся тем, что соотношение площадей сечения центральной трубы, нисходящих труб, колен V-образной трубы и диффузора различны.

8. Машина по п.1, отличающаяся тем, что V-образная труба выполнена с возможностью регулировки угла между ее коленами.

9. Машина по п.1, отличающаяся тем, что диффузор имеет различный угол раскрытия.