PL167704B1 - Maszyna flotacyjna PL - Google Patents

Abstract

1. Maszyna flotacyjna do wykonywania flotacji mineralów lub podobnych materialów ze szlamów, zawierajacych te czastki, przy czym wspomniana maszyna flotacyjna zawiera komore flotacyjna i mechanizm mieszadlowy w komorze flotacyjnej, uklad dostarczania powietrza do komory flotacyjnej oraz czlony doprowadzania tego materialu, który ma pod- legac flotacji, do komory flotacyjnej, oraz usuwanie go z tej komory flotacyjnej, zna- mienna tym, ze w szlamowej komorze (2, 18) maszyny flotacyjnej, zasadniczo pod piono- wym zlozem (4, 21), znajduje sie co najmniej jeden prowadnikowy czlon (3, 19, 32), do zmniejszania swobodnego obszaru ku górze, zasadniczo co najmniej w szlamowej komorze (2,18), umieszczonej pod pianowym zlozem (4, 12). Fig.1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest maszyna flotacyjna do wykonywania flotacji minerałów lub podobnych materiałów ze szlamów, zawierających cząstki mineralne, przy czym podnoszenie się i przemieszczanie piany od tego szlamu, zawartego w maszynie flotacyjnej, do złoża piany odpowiednio reguluje się.

W maszynach flotacyjnych potrzebne użyteczne cząstki mineralne stykają się z pęcherzykami powietrznymi za pomocą środków chemicznych. Pęcherze powietrzne tworzą się na powierzchni warstwy szlamu i tworzą warstwę piany, natomiast jej wysokość w swobodnej przestrzeni wynosi zwykle tylko 5% wysokości między spodem maszyny flotacyjnej, a punktem wylotowym piany. Zwykle podejmuje się próbę odzyskiwania piany, zawartej w tej warstwie pianowej, aby doprowadzić do wylotowych kanałów, umocowanych w ścianie tej maszyny flotacyjnej. Z praktycznego punktu widzenia, dobry wynik co do odzysku piany i doprowadzenia jej do tych kanałów wymaga

167 704 wystarczająco grubej warstwy piany zależnie od minerału, który ma być flotowany, oraz odpowiedniego etapu w procesie flotacyjnym. Ogólnie dobry wynik co do odzyskiwania piany i doprowadzania do kanałów wymaga stosunkowo grubej warstwy piany.

W specjalnych komorach, aby osiągać dobrą selektywność, gdy stosuje się zmywanie piany, tworzenie wystarczającej warstwy piany sposobem konwencjonalnym jest często niemożliwe. Przyczyną trudności w tworzeniu grubych warstw piany jest rozpad tej piany. Podczas gdy piana rozpada się, część cząstek mineralnych powraca do szlamu. Obecnie są potrzebne nowe pęcherzyki powietrzne, aby podnieść cząstki mineralne ponownie do warstwy piany. To opóźnia i zmniejsza prędkość procesu flotacyjnego, sprawność uzdatniania powietrza zmniejsza się oraz nadmiar powietrza przynosi coraz więcej bezwartościowych minerałów i materiałów, sposobem mechanicznym, do tej piany.

Natężenie tworzenia i rozpadania się piany zależy między innymi od konstrukcji maszyny flotacyjnej, materiału poddawanego obróbce oraz od etapu technologicznego, który aktualnie wykonuje się. Można również wyróżnić kilka czynników w procesie rozpadu piany, W większości wypadków czas stanowi jeden z najważniejszych parametrów. Są wypadki na przykład, kiedy warstwa piany o wysokości od 100 do 200 mm rozpada się w czasie mniejszym niż 10 sekund. Cząstki mineralne, które są pozostawione z piany rozpadającej się, mogą powrócić bezpośrednio do szlamu, na przykład w środkowej części maszyny flotacyjnej. Jeśli piana przepływa bardzo powoli do wylotowych kanałów, lecz szybkość tworzenia piany jest duża, rozpadająca się piana może stopniowo wytwarzać tak duże skupiska cząstek mineralnych, że te skupiska opadają z powrotem do szlamu poprzez warstwę piany. Silne, zakłócające przepływy szlamu pod warstwą piany mogą także rozrywać spodnią powierzchnię warstwy piany. Te procesy niszczenia piany nasilają się jednocześnie z powiększaniem maszyn flotacyjnych.

Przeciętnie, ilość odzyskiwanej piany Kr na całej powierzchni piany maszyny flotacyjnej stanowi różnicę przeciętnej ilości tworzenia Kb oraz ilości rozpadania Kd piany, to znaczy

Kr = Kb-Kd (1) kiedy jednostką zastosowanej prędkości jest m/s.

W następującym przeglądzie wielkości widać, że ilości Kb oraz Kd, opisywane we wzorze (1), mogą miećjednakową wartość, przy czym jest prawdopodobne, że znaczna część piany rozpada się a cząstki mineralne powracają do szlamu. Na przykład w komorze flotacyjnej o objętości równej 1 m³ przy swobodnej powierzchni szlamu wynoszącej 1 m² i natężeniu dopływu powietrza wynoszącym od 0,1 do 0,5 m3/min, ilość tworzenia piany Kb wynosi od 0,1 do 0,5 m/min, co oznacza od 17 do 83 mm na 10 sekund. Przy kilku minerałach, ilość rozpadu piany Kd, która jest kontrowersyjna wobec ilości tworzenia piany, może być zasadniczo jednakowa.

W dużych komorach flotacyjnych, ilość tworzenia piany Kb na jednostkę powierzchni rośnie, ponieważ na przykład w komorze flotacyjnej o objętości 100 i^, przy natężeniu dopływu powietrza wynoszącym od 10 do 50m^^min, oraz powierzchni szlamu wynoszącej 25 m2, ilość tworzenia piany Kb wynosi od 0,4 do 2,0 m/min, to znaczy w przybliżeniu czterokrotnie w porównaniu do komory flotacyjnej o objętości 1 m3 wyżej wspomnianego przykładu.

Kiedy rozmiar maszyny flotacyjnej jednak rośnie, powierzchnia szlamu maszyny zwiększa swoją szerokość i jednocześnie odstępy od środkowej części maszyny flotacyjnej do wylotowych kanałów piany wzrastają. Konsekwentnie, w środku maszyny flotacyjnej czas opóźnienia piany zwiększa się w większym stopniu niż przy brzegach.

Zmiana przepływów powierzchniowych piany jest opisana w odniesieniu do urządzenia napowietrzającego według opisu patentowego St. Zjedn. Am. nr 2 182442, w którym przepływ piany, wytwarzanej ze spodniej części urządzenia, reguluje się za pomocą prowadnikowego członu, umieszczonego w wewnętrznej części aparatu, tak aby piana została skierowana ku tym brzegom urządzenia napowietrzającego, gdzie umieszcza się wylotowy kanał dla tej piany. W górnej części urządzenia napowietrzającego w/g opisu patentowego St. Zjedn. Am. nr 2 182442, zasadniczo w kanałach wylotowych, znajduje się prowadnikowy człon o kształcie ściętego klina, tak aby poziomy spód tego prowadnikowego członu był umieszczany poniżej powierzchni pianowej urządzenia napowietrzającego. Ten prowadnikowy człon kieruje wytwarzaną pianę ku wylotowym kanałom, które są na dwóch ścianach urządzenia napowietrzającego, przy czym piana nie może płynąć wokół

167 704 obrotowej osi urządzenia napowietrzającego. Tym sposobem prowadnikowy człon ma na celu ochronę obrotowej osi przed jakimkolwiek niekorzystnym działaniem piany.

Według fińskiego opisu patentowego nr 78 628 znana jest maszyna flotacyjna, w której wewnątrz wytwarzanego złoża piany zakłada się człon zwężający się ku dołowi, o kształcie klinowym lub stożkowym, w celu regulowania objętości i/lub obszaru złoża pianowego. Ten regulacyjny człon pomaga przy tworzeniu odpowiedniej grubości złoża pianowego, a jednocześnie piana zostaje skierowana, podczas gdy przepływa ku górze, w kierunku ścian maszyny flotacyjnej, a stąd ku wylotowym kanałom, utworzonym w tych ścianach.

Klinopodobne lub stożkowe prowadnikowe człony według wyżej wspomnianych patentów, umieszczane co najmniej częściowo wewnątrz piany, przemieszczają tę pianę ku wylotowym kanałom komory flotacyjnej, lecz zasadniczo nie zmieniają lub nie przyspieszają tworzenia piany, ani też jej przetwarzania od szlamu do złoża pianowego. W opisie patentowym St. Zjedn. Am. nr 4 668382 przedstawiono sposób flotacji, według którego na granicznej powierzchni między szlamem a złożem pianowym w maszynie flotacyjnej znajduje się prowadnikowy człon dla pęcherzyków powietrznych. Za pomocą tego członu, pęcherzyki powietrzne kieruje się do szybu poboru piany, umieszczonego centralnie względem powierzchni szlamu w maszynie flotacyjnej. Poprzeczne pole powierzchni szybu dla poboru piany jest mniejsze niż swobodny obszar maszyny flotacyjnej. Za pomocą zmniejszenia tego obszaru, ilość wytwarzania piany zwiększa się. Ponieważ prowadnikowy człon pęcherzyków powietrznych, opisany w opisie patentowym St. Zjedn. Am. nr 4 668 382 umieszcza się tylko na granicznej powierzchni między szlamem a złożem piany, zjawiska występujące w powierzchni szlamu maszyny flotacyjnej nie mogą być zasadniczo regulowane sposobem według opisu patentowego St. Zjedn. Am. nr 4 668 382.

Przedmiotem wynalazku jest wykonanie maszyny flotacyjnej, która jest bardziej niezawodna w eksploatacji o zasadniczo dużej objętości, przy czym wady według znanego stanu techniki znacznie zostają usunięte za pomocą zmiany i zwiększenia ilości tworzenia piany w maszynie flotacyjnej oraz jej przetwarzania od szlamu maszyny flotacyjnej do złoża pianowego oraz za pomocą dodatkowego zwiększenia odzyskiwania piany, zawartej w złożu pianowym, z maszyny flotacyjnej.

Według wynalazku w komorze szlamu maszyny flotacyjnej, zasadniczo poniżej złoża pianowego, wytworzonego w tej maszynie flotacyjnej, znajduje się co najmniej jeden regulowany prowadnikowy człon, tak aby swobodny obszar powierzchniowy szlamu i piany został zmniejszony, gdy przechodzi się od spodu do wierzchołka w maszynie flotacyjnej. Prowadnikowy człon ma korzystnie kształt zbliżony do klina, stożka lub ściętego klina lub ściętego stożka, tak aby ten prowadnikowy człon zwężał się albo ku górze, albo ku dołowi. Korzystnie, prowadnikowy człon ma takie położenie, że ograniczający efekt przez to powodowany w komorze szlamu maszyny flotacyjnej rozpoczyna się na wysokości, która odpowiada od 30% do 50% odległości między spodem maszyny flotacyjnej a punktem wylotowym piany, to jest najniższym punktem krawędzi przelewowej, kiedy mierzy się od spodu maszyny flotacyjnej. Prowadnikowy człon jest korzystnie tak zbudowany, że jego zwężający kąt zmienia się co najmniej raz, co oznacza, że prowadnikowy człon jest uformowany z kilku połączonych i zasadniczo podobnych elementów. Wieloelementowa konstrukcja prowadnikowego członu jest szczególnie korzystna wtedy, jeśli prowadnikowy człon jest zasadniczo wysunięty od komory szlamu do wnętrza złoża pianowego.

Przez wykorzystywanie prowadnikowego członu według wynalazku ilość tworzenia pęcherzyków powietrznych przepływających od komory szlamu do złoża pianowego w maszynie flotacyjnej, to znaczy ilość wytwarzania piany, korzystnie zwiększa się, kiedy prowanikowy człon według wynalazku zostaje zastosowany w celu ograniczania swobodnej powierzchni szlamu w tej maszynie flotacyjnej, tak aby stosunek między swobodnym obszarem powierzchniowym szlamu a swobodnym obszarem powierzchniowym szybu pobierającego na spodniej powierzchni złoża pianowego mógł wynosić w zakresie od 1:2 do 1:20. Tym sposobem swobodna powierzchnia pobierania narastających pęcherzyków powietrznych zostaje zasadniczo zmniejszona za pomocą prowadnikowego członu według wynalazku. Ponieważ obszar zmniejsza się, wysokość tworzonego złoża pianowego rośnie, wobec tego spodnia powierzchnia złoża pianowego zostaje umieszczana na wysokości, która odpowiada od 80% do 90% wysokości między spodem maszyny flotacyjnej, a wylotowym punktem piany, to jest najniższym punktem krawędzi przelewowej, kiedy mierzy się od spodu maszyny flotacyjnej.

704

Objętościowy przepływ pęcherzyków powietrznych, zawierających cząstki mineralne na jednostkę powierzchi rośnie, ponieważ swobodny obszar zmniejsza się, a grubość złoża pianowego rośnie zasadniczo szybciej niż wtedy, kiedy swobodna powierzchnia szlamu nie byłaby zmniejszona. Kiedy wykorzystuje się prowadnikowy człon według wynalazku, ilość wytwarzana piany powodowanej pęcherzykami powietrznymi, zawierającymi cząstki mineralne, zwiększa się korzystnie, zasadniczo według stosunku tych obszarów, co oznacza, że ilość tworzenia w komorze szlamu maszyny flotacyjnej, zwłaszcza na granicznej powierzchni między powierzchnią szlamu, a złożem piany, w wypadku optymalnym może rosnąć nawet 20-krotnie więcej zależnie od minerału, który ma podlegać flotacji.

Według wynalazku, kiedy wykorzystuje się prowadnikowy człon w maszynie flotacyjnej w celu zmniejszenia swobodnej powierzchni szlamu, ilość tworzenia piany formowanej pęcherzykami powietrznymi, zawierającymi cząstki mineralne, zwiększa się zasadniczo nawet wiele razy więcej, niż ilość rozpadania pęcherzyków powietrznych. Tym sposobem czas opóźnienia pęcherzyków powietrznych w złożach pianowych zostaje zasadniczo skrócony.

Według wynalazku, prowadnikowy człon maszyny flotacyjnej według wynalazku można regulacyjnie zakładać, tak aby ograniczenia obszarów, to jest zmniejszanie swobodnego obszaru, osiągane za pomocą tego prowadnikowego członu, można było osobno regulować w elemencie prowadnikowego członu w komorze szlamu, oraz odpowiednio w elemencie prowadnikowego członu wewnątrz złoża pianowego. Możliwość regulowania prowadnikowego członu można korzystnie zastosować, na przykład kiedy jakość rudy obrabianej w maszynie flotacyjnej zmienia się od czasu do czasu, jak również wymaga się różnych warunków flotacji. Podobnie, można zastosować inne środki regulacyjne prowadnikowego członu na różnych etapach procesu technologicznego, na przykład dla maszyn flotacyjnych jednego i tego samego układu flotacji.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zasadę postępowania według wynalazku i odnośnie objaśnienie co do zachowania piany w komorze flotacyjnej, widoczne, jako szkicowy widok boczny, fig. 2 - przykład wynalazku, jako szkicowy widok boczny, oraz fig. 3 - korzystny kształt prowadnikowego członu według wynalazku do zastosowania w komorze szlamu.

Na figurze 1, w szlamowej komorze 2 komory flotacyjnej 1, znajduje się prowadnikowy człon 3 według wynalazku, przy czym ten prowadnikowy człon kieruje pianą, wytwarzaną na spodniej części komory flotacyjnej, od szlamowej komory 2 do pianowego złoża 4, a następnie poprzez pianowe złoże 4 i przelewową krawędź 24 do wylotowego kanału 5. Kąt zwężania prowadnikowego członu 3 można korzystnie regulować, tak aby komora 6 prowadnikowego członu 3, umieszczonego w szlamowej komorze, oraz członu 7, który jest wysunięty do wewnątrz pianowego złoża 4, mógł być osobno regulowany regulacyjnymi członami 8, 9. Pododnie, wysokość prowadnikowego członu względem spodu 10 komory flotacyjnej może być regulowana. Na fig. 1, także pokazano ilość D1, opisującą cały swobodny obszar powierzchniowy szlamu, a ilość D2 opisuje obszar spodniej części pianowego złoża 4, zmniejszony prowadnikowym członem 3. Gdy uwzględnia się ilości, podane w opisie znanego stanu techniki, jak wyżej, to znaczy ilość odzyskiwanej piany Kr, ilość wytwarzanej piany Kb oraz ilość rozpadania piany Kd, można dedukować związek odpowiadający wzorowi (1) dla tych ilości. Według wynalazku, człon prowadnikowy 3 wykorzystuje się do zmniejszania obszaru złoża pianowego według stosunku D2:Dv Ponieważ obecnie całość piany odpływa poprzez mniejszy obszar, to znaczy obszar według D2, wzór (1) zmienia się następująco:

Kr = Kb- —² Kd (2)

Dn

Obecnie średnia ilość odzyskiwania piany zwiększa się, a odpowiednio mniejszy czas pozostawia się dla rozpadu piany. Jasno widać, że wzory (1) oraz (2) są spełniane tylko w stosunku do ilości, lecz również opisują zasadniczo prawdziwie korzyść, którą osiąga się za pomocą prowadnikowego członu według wynalazku przy odprowadzaniu piany od maszyny flotacyjnej.

Na figurze 2, w spodniej części flotacyjnej komory 11 maszyny flotacyjnej znajduje się stojan 12 i wirnik 13. Aby obracać ten wirnik, umieszcza się silnik 14 nad komorą flotacyjną, przy czym ten silnik łączy się do wirnika 13 poprzez pustakową oś 15. Materiał podlegający flotacji doprowa6

167 704 dza się do flotacyjnej komory 11 poprzez wlot 16. Powietrze potrzebne do flotacji doprowadza się rurociągiem 17 do środkowej części pustakowej osi 15, a następnie na wirnik 13. Według wynalazku, w szlamowej komorze 18, uformowanej materiałem, który ma być objęty flotacją, są prowadnikowe człony 19, zawierające skierowane ku dołowi zwężające się elementy stożkowe, aby zmniejszać swobodny obszar powierzchniowy szlamowej komory 18. Prowadnikowe człony 19 mają takie położenie, że stożkowy kształt tych członów można regulować odpowiednio do potrzeby i może być albo zmniejszony, albo zwiększony, przy czym stosunek obszarów D2/D1, przedstawiony na fig. 2, można odpowiednio zmieniać, na przykład odpowiednio do materiału, który ma być objęty flotacją. Pęcherzyki powietrzne, wytwarzane wirnikiem 13, oraz powietrzem, doprowadzanym do flotacyjnej komory 11, przenoszące cząstki materiału podlegającego flotacji, podnoszą się ku górze w szlamowej komorze 18, a następnie poprzez szlamową powierzchnię 20 pomiędzy prowadnikowymi członami 19 do pianowego złoża 21 za pomocą wspomnianych prowadnikowych członów 19. Dzięki korzystnej zmianie prędkości, powodowanej prowadnikowymi członami 19 według wynalazku, pojedyncze pęcherzyki powietrzne, przenoszące wartościowe minerały, podnoszą się zasadniczo szybko, tak aby dopłynąć do krawędzi 25 wylotowych kanałów 22 i odpłynąć od flotacyjnej komory 11 w celu dalszej obróbki. Bezwartościowy materiał otrzymywany w komorze flotacyjnej 11, obok dostarczanego materiału, usuwa się od flotacyjnej komory 11 poprzez śluzę 23 dla odpadów.

Na figurze 3, flotacyjna komora 31 ma prowadnikowy człon 32, który zawiera kilka, zasadniczo połączonych elementów 33 i 34 o kształcie klina ściętego. Dolny element 33 o kształcie klina ściętego wykorzystuje się w flotacyjnej komorze 31, jako urządzenie do zmniejszania obszaru szlamowego. Górny element 34 o kształcie klinu ściętego można korzystnie zastosować, jako ciśnieniową strefę dla pianowego złoża 35, utworzonego z pęcherzyków powietrznych, odbieranych od flotacyjnej komory 31, przy czym do tej strefy, jeśli konieczne można łączyć, na przykład zmywanie materiału, objętego flotacją, znane według fińskiego patentu nr 78 628. Od ciśnieniowej strefy pianowej, tworzonej elementem 34, pianowe złoże 35 doprowadza się odzyskowo do wylotowych kanałów 36, które są wykonane w brzegach 37 elementu 34.

H

25

22

21 25

1611°⁴

3

167 704

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,50 zł

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Maszyna flotacyjna do wykonywania flotacji minerałów lub podobnych materiałów ze szlamów, zawierających te cząstki, przy czym wspomniana maszyna flotacyjna zawiera komorę flotacyjną i mechanizm mieszadłowy w komorze flotacyjnej, układ dostarczania powietrza do komory flotacyjnej oraz człony doprowadzania tego materiału, który ma podlegać flotacji, do komory flotacyjnej, oraz usuwanie go z tej komory flotacyjnej, znamienna tym, że w szlamowej komorze (2, 18) maszyny flotacyjnej, zasadniczo pod pionowym złożem (4, 21), znajduje się co najmniej jeden prowadnikowy człon (3,19, 32), do zmniejszania swobodnego obszaru ku górze, zasadniczo co najmniej w szlamowej komorze (2,18), umieszczonej pod pianowym złożem (4,12).
2. 2. Maszyna flotacyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że spodnia część prowadnikowego członu (3,19,32) jest umieszczona na wysokości, która wynosi od 30% do 50% odległości między spodem (10) a pianowym wylotowym punktem (24, 25, 37) maszyny flotacyjnej, mierzonej od spodu maszyny flotacyjnej.
3. 3. Maszyna flotacyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że redukcyjny stosunek obszarów, osiągany za pomocą prowadnikowego członu (3,19, 32) zawiera się od 1:2 do 1:20.
4. 4. Maszyna flotacyjna według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienna tym, że ma prowadnikowy człon (3,19,32) założony regulacyjnie dla regulacji redukcji obszarów, co najmniej przy elemencie prowadnikowego członu (3,19, 32), umieszczonym w szlamowej komorze (2,18).
5. 5. Maszyna flotacyjna według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienna tym, że prowadnikowy człon (3,19, 32) założony regulacyjnie dla regulacji redukcji obszarów przy elemencie prowadnikowego członu (3,19, 32), umieszczonym w pianowym złożu (4, 21).
6. 6. Maszyna flotacyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że ma regulowany, szlamowy obszar między prowadnikowymi członami (3,19, 32).
7. 7. Maszyna flotacyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że prowadnikowy człon (3,19,32) ma kształt stożkowy.
8. 8. Maszyna flotacyjna według zastrz. 1, znamienna tym, że prowadnikowy człon (3,19,32) ma kształt klina.
9. 9. Maszyna flotacyjna według zastrz. 1 albo 7 albo 8, znamienna tym, że prowadnikowy człon (3,19, 32) zwęża się ku dołowi.
10. 10. Maszyna flotacyjna według zastrz. 1 albo 7 albo 8, znamienna tym, że prowadnikowy człon (3,19, 32) zwęża się ku górze.
11. 11. Maszyna flotacyjna według zastrz. 1 albo 7 albo 8, znamienna tym, że prowadnikowy człon (3,19, 32) składa się z kilku elementów.