Аэролифтно-пневматическая флотационная машина

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

Oll ИСАНИЕ, 971484

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 21. 07,80 (21) 2965042/22-03 (5 I ) M. Кл.

В 03 О 1/20 с присоединением заявки Рй(Ьеударстеенный комитет

СССР (23) Приоритет но делам нэа4ретеннй н еткрытнй

Опубликовано 07, 11,82, Бюллетень № 41

Дата опубликования описания 07,11,82 (53) УДК.622,765.43(088,8) Ф„ ", т j ° В

M,À,Ðó6åö " 1 Л1 rI«,,! !

:- лИ0;.:, „

Кузнецкий научно-исследовательский и проектноконструкторский институт углеобогащения Министерства угольной промышленности CCCP (72) Автор изобретения (7I) Заявитель (54) АЭРОЛИФТНО-ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ фЛОТАЦИОННАЯ

МАШИНА

Изобретение касается пенной флотации и регенерации шламовых вод перед их повторным использованием на предприятиях, имеющих водошламовые схемы с замкнутым циклом, и может быть использовано в угольной, металлургической и химической отраслях промышленности.

Известна колонная пневматическая противоточная флотационная машина, представляющая вертикальную колонну со шпицкастеном в нижней части, который соединен с пульпопогрузочным. устройством, снабженную трубчатыми аэраторами и пульпораспределительным устройством, размещенным внутри колонны, применяемая для пенной флотации (11.

Недостаток такой машины состоит в том, что пульпораспределительное устройство, подающее исходное питание, размещено внутри колонны, что снижает площадь живого сечения колонны, удовлетворяющую условиям всплытия минералиэованных пузырьков, при этом соответственно уменьшается удельная производительность машины.

Кроме того в колонных противоточ

t ных флотационных машинах слабая интенсивность перемешивания пульповоз" душной смеси, что обусловливает низ<ую эффективность флотации наиболее тонких классов, необходимость особенно тщательной подготовки пульпы перед флотацией, невозможность применения дробной дозировки реагентов при последовательной установке нескольких колонн, Известна аэролифтно-пневматичес.кая флотационная машина, включающая ванну с пирамидальным основанием, перегородки, установленные вертикально но по оси ванны и образующие по ее бортам беэаэроционные эоны, противоточные флотационные отсеки, снабженные трубчатыми аэраторами, и аэролифт, расположенный по оси ван9714

3 ны между противоточными отсеками и сообщающийся с ними через щели у пирамидального основания ванны, снабженный пульповоздушным смесителем, который установлен у основания и выполнен в виде камеры с вертикальными перегородками, образующими пульповоды, коллекторами, которые образуют тоапецеидальный желоб, вертикальной пластиной> установленной по оси 10 желоба, перфорированными трубками, закрепленными на наклонных стенках коллекторов и пластине в виде Ч -.образных рядов, обращенных углом вверх и составляющих в комплексе с коллек- 15 торами аэратор аэролифта, а на дне пульповоздушного смесителя смонтировано барботажное воздухораспределительное приспособление, выполненное в виде треугольной призмы со щелями над основанием, закрытыми клапанами из мягкой резины, и пульповыпускной карман с регулируемым шибером в каждой камере машины (21.

В такой машине боковые противоточные флотационные отсеки сообщаются с аэролифтом B области верхней части пульповоздушного смесителя аэролифта через щели у пирамидального основания ванны, 30

Через эти щели циркуляционная ,eãðóзка, образованная из остатков профлотированной пульпы, близкой по составу к камерным отходам, поступает из основания противотсчных отсеков е аэролифт, где, смешиваясь с исходным питанием, снижает долевое содержание флотируемых минералов

8 пульпе каждой камеры, При этом соответственно снижается качество флотоконцентрата °

Наибольшее снижение качества концентрата происходит при флотации пульпы, содержащей тонкие классы с незначительным количеством зернистых полезных минералов, имеющих плотность 4 близкую или меньшую по сравнению с породой, которая образует отходы, например углей, так как в этом случае циркуляционная нагрузка даже в первой камере будет представлена преиму- >0 щественно частицами породы.

Отрицательное влияние циркуляционной нагрузки на работу машины состоит также в том„ что соответственно ее обьемному расходу в пределах 10- 5

15 в первой камере и 20-30 во второй камере (при двухкамерном исполнении машины) от обьемного расхода исходного питания снижается производительность машины °

Кроме того, полезный (аэрируемый) объем машины составляет примерно

751 от ее общей емкос и, что в значительной мере обусловлено устройством большой емкости пирамидального основания ванны в связи с необходимостью обеспечения транспортирования осаждающихся частиц твердого из остатков профлотированной пульпы к основанию камеры аэролифта в качестве циркуляционной нагрузки, т,е„ конструктивное решение, направленное на выделение циркуляционной нагрузки, способствует снижению удельной производительности машины, Аэролифт, оцениваемый как прямоточный флотационный отсек, имеет недостаточную площадь, что обуславливает высокие скорости в камере аэролифта, превышающие оптимум, и как следствие снижение времени контактирования пульпо-воздушной смеси в камере аэролифта и эффективности использования воздуха, Целью изобретения является повышение эффективности флотации и удельной производительности машины, Поставленная цель достигается тем, что машина снабжена перепускными устройствами, выполненными в виде патрубков, сообщающих основания противоточных флотационных отсеков с пульповодами аэролифта, поворотными заслонками, установленными в патрубках и приводами для поворота указанных заслонок, а основания противоточных флотационных отсеков выполнены в виде четырехгранных усеченных пирамид.

Установка перепускных устройств с заслонками, перекрывающими соединительные патрубки во время нормальной работы машины, и выполнение оснований противоточных флотационных отсеков в виде четырехгранных усеченных пирамид позволяет исключить циркуляционную нагрузку, уменьшить безаэроционный объем каждой камеры и повысить удельную производительность машины, а также улучшить качество флотоконцентрата, Увеличение площади аэрации.аэролифта дает возможность снизить скорость восходящего потока пульпо-воздушной смеси в прямоточном флотационном отсеке и тем самым повысить время контактирования пульпы с диспергированным воздухом и со5 9714 ответственно эффективность его использования, На фиг, 1 изображена предлагаемая машина, поперечный разрез, на фиг. 2то же, вид сбоку. S

Машина имеет одну или несколько камер (в зависимости от флотируемости сырья и назначения машины - регенерация шламовых вод, флотация и требований к продуктам обогащения), установ- >О ленных на одном уровне или каскадно.

Каждая камера состоит из глубокой ванны 1, разделенной вертикальными перегородками 2 на прямоточный флотационный отсек 3 в виде камеры аэролифта, расположенной по оси ванны 1, и два противоточных флотационных отсека 4, размещенных между бортами этой ванны и перегородками 2, пульповоздушного смесителя 5 аэролиф- 20 та, который расположен под основанием отсека 3, пульповыпускного кармана и перепускных устройств.

Смеситель 5 выполнен в виде камеры с пульпоприемными патрубками 6, 25 вертикальными перегородками 7, обра-. зующими пульповоды, расположенные вдоль бортов основания аэролифта и имеющие выпускные щели 8, коллекторами 9, образующими трапецеидальный зо желоб, расположенный вдоль основания по оси аэролифта, вертикальной поддерживающей пластиной 10, перфориро» ванными трубками 11, закрепленными

Ч-образно углом вверх на пластине 10 з и штуцерах, установленных на наклонных стенках коллекторов 9, в три ряда в шахматном порядке (нижний ряд с интервалом, близким к диаметру трубки, а два верхних с интервалом в три раза большего размера), В комплексе коллекторы 9 и трубки 11 составляют аэратор прямоточного флотационного отсека — аэролифта. Над последним установлен пульподелитель .12 с направляющими козырьками 13.

На дне смесителя 5 установлено воздухораспределительное барботажное приспособление, выполненное в виде треугольной призмы 14, имеющей над основанием по бортам щели 15,закрытые клапанами 16 из мягкой резины, и патрубки 17 для подачи свежей воды и воздуха..

Под дном смесителя 5 смонтирован

55 патрубок 18 для выпуска пульпы из машины„

В отсеках 4, расположенных по бортам ванны 1, установлены аэраторы, состоящие из коллекторов 19 и перфорированных трубок 20, установленных в три ряда в шахматном порядке (нижний ряд с интервалом> близким к диаметру трубки, а два верхних с интервалом R три раза большего размера) .

Аэраторы имеют уклон от аэролифта к бортам ванны 1 от 0 до 15 . Коллекторы аэраторов, примыкающие к бортам этой ванны, размещены в нишах, образованных расширением ванны 1 у днища. Между коллекторами и бортами этой ванны образованы каналы 21 для выпуска остатков профлотированной пульпы из зоны аэрации °

Расширения верхней части .ванны 1 отделены вертикальными перегородками 22, разграничивающими зоны аэрации и безаэрационные зоны, сообщающиеся между собой через зазоры 23.

Основания 24 отсеков 4 выполнены в виде четырехгранных усеченных пирамид, имеющих окна 25 для выпуска камерных отходов, В торцевой части ванны 1 размещен пульповыпускной карман 26 с регулируемым шибером, сообщающийся с окнами 25, На ванне 1 установлены пеногоны.

Основания 24 отсеков 4 сообщаются с отсеком 3 с помощью перепускных устройств, состоящих из патрубков 27, поворотных заслонок 28 с приводами 29, имеющими ручное и дистанционное автоматическое управление, Машина работает следующим образом.

Предварительно подготовленная пульпа путем контактирования с реагентами по трубопроводам с гидростатическим подпором водяного столба, равного высоте камеры машины, через патрубки 6 поступает в пульповоды смесителя 5 и через щели 8 под перегородками 7 равномерно распределяется по всей длине с двух бортов основания аэролифта, Одновременно в аэраторы машины подается воздух под давлением до 2 кг/см.

Во избежание создания избыточного давления в отсеке 3 заполнение машины пульпой производится при открытых патрубках 27, что осуществляется поворотом заслонок 28 в вертикальное положение, После заполнения камер машины пульпой патрубки 27 перекрываются этими заслонками и воздух, проходящий через коллекторы 9 и трубки-диспергаторы 11, насыщает пульпу, заполняющую отсек 3 — качеру

971484 аэролифта, ограниченную перегородками 2, тоикодиспергированныи воздухом.

Между столбаии неаэрированной пульпы, заполняющей питающий трубопровод, и аэрированной, которая за- 5 полняет камеру аэролифта отсека 3> расположенную между перегородками 2, создается перепад гидростатического давления. Под воздействием разности гидростатических давлений аэролифт непрерывно принимает исходное питание и выдает аэрированную пульпу, равномерно распределяемую пульподелителем 12 с козырьками 13 по отсекам 4, При этом производительность аэролифта может регулироваться в широком диапазоне путем изменения расхода воздуха в аэраторы, а также за счет изменения высоты столба пульпы в питающих трубопроводах, происходящего в режиме саморегулирования в зависимости от объемного расхода исходного питания, В процессе подьема пульпо-воздушной смеси в отсеке 3 - камере аэролифта, ограниченной перегородками 2 со скоростью> близкой к оптимуму для кинетики процесса флотации, что достигается выполнением камеры аэралифта большой площади горизонтального сечения, 30 определяемой расчетом при конструктировании машины и составляющей 20303 от общей площади аэрации каждой камеры, происходит интенсивная минерализация воздушных пузырьков. 35

При этом образование аэрофлокул происходит как за счет тонких классов вследствие интенсивного переиеши вания пульпо-воздушной смеси s камере аэролифта, так и за счет зернис- 4в тых минералов интенсификации флотации, которая в отсеке 3 происходит в результате повышенного времени пребывания в зоне аэрации крупных частиц, имеющих меньшую скорость всплытия в восходящем потоке, Кроме того> эффективность флотации в этои отсеке повышается вследствие выделения мельчайших воздушных пузырьков из раствора, что имеет место при большой глубине камеры аэролифта отсека 3, достигающей 4-5 м.

В отсеках 4 уровень пульпы поддерживается выше перегородок 22 с помощью шибера установленного в кар>

55 мане 26. Аэрированная пульпа, содержащая минерализованные пузырьки, выданная аэролифтом ниже уровня верхнего среза перегородок 22 примерно на половину ширины аэролифтной камеры, в отсеках 4 расслаивается в течение нескольких секунд, что обусловлено малой высотой всплытия минерализованных пузырьков в тонком слое слива аэролифта и подпенного слоя.

Подпвнный слой и верхний слой пульпы, находящийся над уровнем верхнего среза перегородок 2 из-за нисхо.дящего потока, содержат минимальное количество частиц .твердого, не закрепленных на воздушных пузырьках, движутся в направлении к бортам ванны и, переливаясь через перегородки

22 в безаэрационную зону, транспортируют самотеком пенный слой на разгрузку.

Пенный слой в процессе транспортировки теряет большую часть жидкости, уносящей тонкие илы нефлотируеиых минералов, и после отстоя пеногонами разгружается из безаэрационной эоны в качестве конечного продукта.

Остатки пульпы, профлотированной в камере аэролифта отсека 3, образуют нисходящий поток в верхней зоне аэрации отсеков 4, Скорость нисходящего потока в верхней зоне аэрации снижавтся пропорционально увеличению площади потока и уменьшению расхода пульпы за счет вывода части нагрузки в пенный продукт при флотации в отсеке 3 и транспортировки верхнего слоя пульпы с иалым содержанием твердого через безаэрационную зону и зазоры

23 в нижнюю зону аэрации, расположенную между этими зазорами и эраторами с трубкаии 20, Относительно высокая плотность пульпы при малой скорости нисходящего потока и слабой турбулентности создает благоприятные условия для выделения флотируемых минералов, особенно повышенной крупности, в пенный слой в процессе аэрации пульпы диспергированныи воздухом, поданным эрез коллекторы 19 и трубки 20 аэраторов отсеков 4, В верхней зоне аэрации, расположенной между зеркалом пульпы в камере и зазорами 23, происходит вывод .основной массы флотируемых минералов в пенный слой из остатков пульпы, профлотированной в камере аэролифта отсека 3.

Изменение интенсивности самотечной транспортировки пенного слоя через зоны аэрации отсеков 4 путем изменения высоты перелива пульпы через перегород484

9 971 ки 22 в безаэрационнуа зону, изменения расхода воздуха в аэраторы отсеков 4, а также угла наклона аэраторов может быть использовано для регулиро.вания выхода, плотности и качества пенного продукта в широком диапазоне

Остатки профлотированной пульпы из верхней зоны аэрации поступает в нижнюю зону эрации и, объединяясь с верхним слоем пульпы, транспортируемым 10 через безаэрационную зону и зазоры

23 и имеющим низкую плотность и малое содержание флотируемых минералов, подвергаются контрольной флотации, 1S

Минерализованные пузырьки из нижней зоны аэрации через верхнюю зону поднимаются в пенный слой, а профлотированная пульпа при установке аэраторов, состоящих из коллекторов 20

19 и диспергаторов - трубок 20, под углом до 15О, проходя над аэраторами к бортам ванны. 1, разгружается через каналы 21 в емкости оснований 24 под аэраторы. 25

Транспортировка остатков профлотированной пульпы над аэраторами к бортам ванны 1 обусловлена наличием перепада гидростатического давления в области аэраторов отсеков 4 э0 между большей вь1сотой столба неаэрированной пульпы под аэраторами на примыкании к аэролифту и меньшей на примыкании к бортам ванны 1.

Под воздействием разности гидростатических давлений создается слабый восходящий поток пульпы между трубками 20, способствующий более раннему отрыву пузырьков воздуха от трубок и повышающий его .дисперсность> 0 препятствующий выпадению частиц твердого.через аэраторы, создающий условия над трубками 20 идентичные кипящему слою, и усиливающий поток над основаниями 24, чем исключается выпадение твердого в осадок на эти основания.

Из емкостей оснований 24 через окна 25 профлотированная пульпа поступает в карман 26 с регулируемым ши50 бером, а из него в качестве исходного питания в следующую камеру или в отходы из последней камеры.

Перепускные устройства, состоящие иэ патрубков 27, заслонок 28 и при" водов 29, предназначены для обеспеSS чения внутрикамерной циркуляции пульпы при кратковременном прекращении подачи исходного питания или снижении

Объемного раСхода питания ниже установленного минимума, Машина работает следун)цим образом.

При прекращении подачи исходного питания (снижении его объемного расхода ниже установленного минимума) по сигналу От датчика расхода, например, емкостного типа производится включение привода 29 на поворот заслонки 28 в открытое положение. После открытия патрубка 27 пульпа из емкости оснований 24 в результате разно" сти гидростатических давлений засасывается через патрубки 27 и пульповоды смесителя 5 в пульповоздушный смеситель аэролифта, а азрированная пульпа сливается в отсеки 4. При поступлении исходного питания с расходом ниже установленного минимума машина будет выдавать продукты обогащения, При полном прекращении пода «чи исходного питания и внутрикамермой циркуляции пульпы будет происхо,дить лишь выработка пульпы заполняю цей камеры с небольшим выходом пен МОГО продукта.

После возобновления подачи исходного питания по сигналу от датчика расхода пульпы заслонки 28 ставятся с помощью привода 29 в закрытое положение и машина продолжает работать без циркуляционной нагрузки по постоянной схеме без вмешательства надзора.

Вместе с тем перепускные устройства обеспечивают работу машины и с циркуляционной нагрузкой в зависимости от требований технологии, напри- . мер при трудной флотируемости тяжелых минералов, требующих большого времени флотации. В этом случае машина будет работать по схеме, идентичной описанной для случая с поступлением нагрузки менее установленного минимума. Эта особенность повышает универсальность машины.

Воздухораспределительное приспособление предназначено для барботажа перед запуском машины, работающей на тяжелых плотных пульпах, или при ее зашламовке вследствие нарушения реагентного режима, аварийного прекращения подачи воздуха и продолжающегося поступления питания и др, Порядок запуска зашламованной машины следуюший, Через один из патрубков 17, снабженный запорно-регулирующей арматурой и обратным клапаном, в призму 14 поФормула изобретения

11 9714 дается свежая вода. После повышения давления в емкости этой призмы до величины, превосходящей гидростатическое давление столба пульпы в аэролифте. и сопротивление осадка в его дон- s ной емкости, открываются клапаны 16 и вода через щели 15 под напором поступает в основание аэролифта, раз" рыхляя осадок, Затем воздуХ подается череэ другой l0 патрубок 17, Воздух, выходя таким же путем вместе с водой, осуществляет интенсивный барботаж пульпы, После восстановления нормальной внутрикамерной циркуляции пульпы прекращает- И ся подача воды и воздуха через патрубки 17 и машина работает по постоянной схеме.

Применение перепускных устройств в предлагаемой машине позволяет ис- 20 ключить циркуляционную нагрузку, близкую по содержанию нефлотируемых минералов к камерным отходам. При этом снижается долевое участие нефлотируемых минералов в пульпе„, 2$

Соответственно снижению зольности флотируемой пульпы уменьшается зольность угольного флотоконцентрата, Вместе с тем исключение циркуляционной нагрузки в первой и второй ка- З0 мерах от. объемного расхода исходного питания позволяет повысить удельную и общую производительность машины.

Повышение удельной производительности машины обеспечивается также за счет снижения доли неаэрируемого объема в каждой камере машины, достигаемоro выполнением оснований 24 в отсеках 4.

Увеличение площади аэрации отсека 3 и аэрируемого объема в каждой камере снижает скорость восходящего потока пульпо-воздушной смеси, при этом соответственно увеличивается время контактирования пульпы с диспергированным воздухом и повышается эффективность .использования воздуха в аэролифте.

Предлагаемая машина совмещает по$0 ложительные качества механических и пневмомеханических машин (интенсивное перемешивание пульtlo"воздушной смеси и скорости потоков пульпы в прямоточном флотационном отсеке, близкие к оптимуму для кинетики процесса фло тации, с обеспечением широкого диапазона регулирования расхода пульпы и воздуха) и преимущества пневмати84 12 ческих машин (равномерное распределение и регулирование расхода воздуха в аэролифте и противоточных флотационных отсеках, малые скорости нисходящего потока и спокойный режим флотации при довольно слабых турбулентных потоках в противоточных отсеках, особенно в верхней зоне аэрации, возможность создания камер и многокамерной машины больших типоразмеров на практически любую производительность для построения однолинейной схемы без усложнения конструкции), Вместе с тем исключение циркуляционной нагрузки позволяет повысить эти положительнне качества, приблизив гидродинамику работы машины к условиям идеального вытеснения пульпы как à прямоточном, так и в противоточном флотационных отсеках с минимальным смешиванием потоков пульпы с различным содержанием флотируемых минералов.

Аэролифтно-пневматическая флотационная машина, включающая ванну, перегородки, установленные вертикально по осН ванны и образующие противоточные флотационные отсеки с трубчатыми аэраторами и пеногонами, и прямоточ.ную флотационную отсек-камеру аэролифта, имеющую пульподелитель с направляющими козырьками, пульповоздушный смеситель, выполненный в виде камеры с, вертикальными пере- городками, образующими пульповоды, .коллекторами, образующими трапецеидальный желоб; вертикальной пластиной, установленной по оси желоба, перфорированными трубками, закрепленными на наклонных стенках коллекторов и пластине и образующими параллельные V-образные ряды, обращенные углом вверх и составляющие в комплексе с коллекторами аэратор аэролифта, и воздухораспределительным приспособлением, выполненным в виде треугольной полой призмы со щелями, закрытыми эластичными пластинами, и пульповыпускные карманы, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности флотации и удельной производительности машины, она снабжена перепускными устройствами, выполненными в виде патрубков, сообн1ающих основания противоточных флота13

97148 ционных отсеков с пульповодами аэролифта, поворотными заслонками, установленными в патрубках, и приводами для поворота указанных заслонок, а основания противоточных флотацион- S ных отсеков выполнены в виде четырехгранных усеченных пирамид, 4 14

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 483144, кл, В 03 П 1/24, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке И 2735815/22-03, кл. В 03 П 1/?О, 1979 (прототип), 971484

Составитель В. Петрищев

Редактор З,Бородкина Техред А.Ач Корректор Ю.Макаренко

ЯЮГ37%Tа Тираж 59 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4