RU2162371C1

RU2162371C1 - Flotation machine

Info

Publication number: RU2162371C1
Application number: RU2000115986/03A
Authority: RU
Inventors: А.В. Зимин; П.П. Шульц; н М.А. Арустам; М.А. Арустамян; нский М.В. Пол; М.В. Полянский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Изготовление, внедрение, сервис"
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2001-01-27

Abstract

FIELD: mineral concentration; applicable in flotation of pulps and in various chemical and other production processes. SUBSTANCE: flotation machine has a chamber, aeration unit containing impeller located inside paddle stator and connected with hollow shaft for air supply. Chamber is additionally provided with appliance for pulp supply located inside chamber over its perimeter above stator. Pulp supply appliance has an inlet pipe whose surface facing chamber inside has uniformly spaced holes. Total area of holes foes not exceed cross-section area of inlet pipe and H > D, where H is chamber height; D is diameter of chamber base or diameter of inscribed circumference with chamber square section. EFFECT: higher efficiency of flotation due to intensification of mineralization process and reduced power consumption. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для флотации пульпы, а так же в различных химических и технологических процессах. The invention relates to mineral processing and can be used for flotation of pulp, as well as in various chemical and technological processes.

Известна флотационная машина, включающая камеру с аэратором, состоящим из полого вала и установленного на нем полого усеченного конуса с выступами на внешней поверхности, диска с радиальными лопастями и отверстием в нижнем основании [1] . Соотношения диаметров основания усеченного конуса и пределы расстояния от меньшего основания конуса до дна камеры выбраны из условия обеспечения эффективности процесса флотации. Known flotation machine, comprising a chamber with an aerator, consisting of a hollow shaft and installed on it a hollow truncated cone with protrusions on the outer surface, a disk with radial blades and an opening in the lower base [1]. The ratio of the diameters of the base of the truncated cone and the distance from the smaller base of the cone to the bottom of the chamber are selected from the conditions for ensuring the efficiency of the flotation process.

Однако данная флотационная машина не обеспечивает флотацию крупных фракций извлекаемого продукта. При вращении аэратора в зону диспергирования воздуха извлекаются мелкие классы (размером 50-74 мкм), которые захватываются пузырьками воздуха и извлекаются затем из камеры в виде пенного продукта. Крупные классы частиц (размером 0,1-0,3 мм) не попадают в зону эффективного диспергирования воздуха, а отбрасываются центробежной силой в объем камеры, оседают на дно и транспортируются в хвостовой карман, образуя отходы. However, this flotation machine does not provide flotation of large fractions of the recovered product. When the aerator rotates into the air dispersion zone, small classes (50-74 microns in size) are extracted, which are captured by air bubbles and then removed from the chamber as a foam product. Large classes of particles (0.1-0.3 mm in size) do not fall into the zone of effective dispersion of air, but are discarded by centrifugal force into the chamber volume, settle to the bottom and transported to the tail pocket, forming waste.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленному техническому решению является флотационная машина [2], которая выбрана за прототип. The closest in technical essence to the claimed technical solution is a flotation machine [2], which is selected as a prototype.

Флотационная машина включает камеру, аэрационный узел, содержащий размещенный внутри лопастного статора импеллер, соединенный с полым валом. Под импеллером, соосно с ним установлена плита с выступами на боковой поверхности. The flotation machine includes a chamber, an aeration unit containing an impeller located inside the blade stator connected to the hollow shaft. Under the impeller, a plate with projections on the side surface is mounted coaxially with it.

Известная флотационная машина позволяет повысить эффективность флотации за счет флотации как мелких, так и крупных фракций. Установка на днище камеры под импеллером и соосно с ним плиты позволяет произвести разделение мелких и крупных частиц в пульпе. При вращении импеллера пульпа засасывается в зону разряжения, образующуюся в пространстве между статором и импеллером с находящейся под ним плитой. При этом пульпа совершает сложное винтообразное движение, поднимаясь вверх относительно сужающейся кверху боковой поверхности плиты. Выступы на боковой поверхности плиты способствуют "оттирке" крупных и мелких частиц. The known flotation machine can improve the flotation efficiency due to flotation of both small and large fractions. Installation on the bottom of the chamber under the impeller and coaxially with the plate allows the separation of small and large particles in the pulp. When the impeller rotates, the pulp is sucked into the discharge zone, which is formed in the space between the stator and the impeller with the plate underneath. In this case, the pulp makes a complex helical movement, rising upward relative to the tapering upward side surface of the plate. The protrusions on the side surface of the plate contribute to the "scrubbing" of large and small particles.

При этом возможна забивка крупными частицами пространства между корпусом и нижним основанием статора, что ухудшает диспергирование воздуха в нижней части флотационной машины и как следствие нарушает создание устойчивых восходящих потоков пульпы, что снижает эффективность флотации. In this case, it is possible for large particles to clog the space between the housing and the lower base of the stator, which impairs air dispersion in the lower part of the flotation machine and, as a result, violates the creation of stable upward pulp flows, which reduces the flotation efficiency.

Кроме того, поскольку пульпа подается по дну камеры, большая часть энергии затрачивается на перемешивание донных частиц и создание придонной циркуляции. При этом не все частицы, находящиеся в донной части, вовлекаются в процесс перемешивания и диспергации, что в свою очередь снижает эффективность флотации. In addition, since the pulp is fed along the bottom of the chamber, most of the energy is spent mixing the bottom particles and creating a bottom circulation. However, not all particles located in the bottom are involved in the mixing and dispersion process, which in turn reduces the flotation efficiency.

Предлагаемая флотационная машина решает задачу повышения эффективности флотации, и ее качества, при снижении энергозатрат, за счет интенсификации процесса минерализации, а следовательно, и процесса разделения частиц. The proposed flotation machine solves the problem of increasing the efficiency of flotation, and its quality, while reducing energy consumption, due to the intensification of the mineralization process, and consequently, the process of separation of particles.

Это достигается тем, что во флотационной машине, включающей камеру, аэрационный узел, содержащий размещенный внутри лопастного статора импеллер, соединенный с полым валом для подвода воздуха, согласно изобретению, камера дополнительно снабжена приспособлением для подачи пульпы расположенным внутри камеры по ее периметру над статором, при этом приспособление для подачи пульпы снабжено входным патрубком, а на его поверхности, обращенной внутрь камеры выполнены равномерно расположенные отверстия, суммарная площадь отверстий не превышает площади сечения входного патрубка, а H ≥ D, где H - высота камеры, а D - диаметр основания камеры, или диаметр вписанной окружности, при квадратном сечении камеры. This is achieved by the fact that in a flotation machine including a chamber, an aeration unit containing an impeller located inside a blade stator connected to a hollow shaft for supplying air, according to the invention, the chamber is additionally equipped with a pulp supply device located inside the chamber along its perimeter above the stator, this device for feeding the pulp is equipped with an inlet pipe, and on its surface facing the inside of the chamber evenly spaced holes are made, the total area of the holes does not exceed t is the cross-sectional area of the inlet pipe, and H ≥ D, where H is the height of the chamber, and D is the diameter of the base of the chamber, or the diameter of the inscribed circle, with a square section of the chamber.

Приспособление для подачи пульпы может быть установлено с возможностью перемещения по высоте камеры. Снабжение камеры приспособлением для подачи пульпы, выполненным в виде кольца с отверстиями, равномерно расположенными на его внутренней поверхности и размещение кольца внутри камеры по периметру позволяет обеспечить равномерное распределение пульпы по периметру камеры, интенсивное всасывание пульпы импеллером, что в свою очередь повышает эффективность флотации. The pulp feeder can be installed to move along the height of the chamber. Providing the camera with a pulp feeding device made in the form of a ring with holes uniformly located on its inner surface and placing the ring inside the chamber around the perimeter allows for uniform distribution of the pulp along the chamber perimeter, intensive pulp absorption by the impeller, which in turn increases the flotation efficiency.

Установление приспособления для подачи пульпы над статором с возможностью перемещения по высоте камеры позволяет либо вовлечь твердые частицы непосредственно в зону перемешивания и минерализации, создаваемую аэрационным узлом, обеспечивая интенсификацию процесса флотации, либо подавать пульпу на верхнюю границу зоны основного перемешивания и циркуляции. Высота этой зоны обусловлена ограниченной высотой восходящих и нисходящих потоков пульпы, создаваемыми при вращении импеллера. The installation of a device for feeding the pulp over the stator with the possibility of moving along the height of the chamber allows either to draw solid particles directly into the mixing and mineralization zone created by the aeration unit, providing an intensification of the flotation process, or to feed the pulp to the upper boundary of the main mixing and circulation zone. The height of this zone is due to the limited height of the ascending and descending pulp flows created when the impeller rotates.

При подаче пульпы на границу зоны основного перемешивания и циркуляции, частицы встречаются с диспергированными в аэраторе пузырьками воздуха, происходит минерализация пузырьков. Далее, минерализированные пузырьки транспортируются восходящими потоками в пенный слой, оттуда выводятся в виде пенного продукта. Оставшаяся часть пульпы поступает в зону основного перемешивания и циркуляции, где часть частиц из пульпы закрепляется на пузырьках воздуха и минерализованные пузырьки выносятся в пенный слой, а другая часть пульпы засасывается в зону разряжения, создаваемую импеллером, где идет интенсивный процесс аэрации. Все это повышает эффективность флотации. When pulp is fed to the boundary of the zone of main mixing and circulation, particles are encountered with air bubbles dispersed in the aerator, and mineralization of the bubbles occurs. Further, the mineralized bubbles are transported by ascending flows into the foam layer, from there they are discharged in the form of a foam product. The remaining part of the pulp enters the zone of basic mixing and circulation, where part of the particles from the pulp is fixed on air bubbles and mineralized bubbles are carried out into the foam layer, and the other part of the pulp is sucked into the discharge zone created by the impeller, where the intensive aeration process takes place. All this increases the flotation efficiency.

Выбор размера отверстий с таким расчетом, чтобы суммарная площадь отверстий не превышала площади сечения входного патрубка обусловлен необходимостью интенсификации процесса выброса пульпы в камеру, устойчивыми равномерными наполненными струями, что способствует эффективному перемешиванию пульпы с воздушными пузырьками, повышая эффективность флотации. The choice of hole size so that the total hole area does not exceed the cross-sectional area of the inlet pipe is due to the need to intensify the process of ejection of the pulp into the chamber, stable uniform filled jets, which contributes to the effective mixing of the pulp with air bubbles, increasing the efficiency of flotation.

Соотношение размеров H ≥ D, где H - высота камеры, a D - диаметр основания камеры, позволяет увеличить вероятность встречи пузырька с минеральной частицей и способствует обрушению, случайно захваченной пустой породы. The size ratio H ≥ D, where H is the height of the chamber, and D is the diameter of the base of the chamber, increases the likelihood of a bubble meeting a mineral particle and contributes to the collapse of accidentally trapped gangue.

На фиг. 1 представлен эскиз предлагаемой флотационной машины; на фиг. 2 - 4 - варианты выполнения приспособлений для подачи пульпы. In FIG. 1 shows a sketch of the proposed flotation machine; in FIG. 2 - 4 - embodiments of devices for feeding pulp.

Флотационная машина включает камеру 1, в которой размещен лопастной статор 2. Внутри статора помещен импеллер 3, выполненный в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вниз, с выступами 4 на боковой поверхности. В верхней части импеллера расположен диск 5 с центральным отверстием и радиальными лопастями 6. The flotation machine includes a chamber 1, in which a blade stator 2 is placed. An impeller 3 is placed inside the stator, made in the form of a truncated cone, facing down with a smaller base, with projections 4 on the side surface. In the upper part of the impeller is a disk 5 with a central hole and radial blades 6.

Лопасти 6 являются продолжением выступов 4, при этом количество лопастей может быть меньше количества выступов 4. Импеллер 3 связан с полым валом 7 для подвода воздуха. На днище камеры 1 под импеллером 3, соосно с ним, установлена плита 8 в виде усеченного конуса, сужающаяся кверху. Боковая поверхность плиты 6 снабжена выступами 9. Камера снабжена приспособлением 10 для подачи пульпы, а приспособление выполнено с входным патрубком 11. The blades 6 are a continuation of the protrusions 4, while the number of blades may be less than the number of protrusions 4. The impeller 3 is connected to the hollow shaft 7 for supplying air. On the bottom of the chamber 1, under the impeller 3, coaxially with it, a plate 8 is installed in the form of a truncated cone, tapering upward. The lateral surface of the plate 6 is provided with protrusions 9. The chamber is equipped with a device 10 for feeding pulp, and the device is made with an inlet pipe 11.

Приспособление 10 может быть выполнено в виде кольца 12 (в случае круглого сечения камеры фиг. 2), с отверстиями 13, равномерно расположенными на внутренней поверхности кольца 12. Кольцо размещено внутри камеры 1 по ее периметру над статором 2 и установлено с возможностью перемещения по высоте камеры. Регулировать высоту перемещения приспособления для подачи пульпы можно, например, с помощью планки 14, перекрывающей отверстие 15 (фиг. 4). Суммарная площадь отверстий 13 не превышает площадь сечения входного патрубка 11, а H ≥ D, где H - высота камеры, D - диаметр основания камеры, (при квадратном сечении D - диаметр вписанной в квадрат окружности). The device 10 can be made in the form of a ring 12 (in the case of a circular cross-section of the chamber of Fig. 2), with holes 13 uniformly located on the inner surface of the ring 12. The ring is placed inside the chamber 1 along its perimeter above the stator 2 and is mounted with the possibility of movement along the height cameras. To regulate the height of movement of the device for feeding the pulp can, for example, using the strap 14, overlapping the hole 15 (Fig. 4). The total area of the holes 13 does not exceed the cross-sectional area of the inlet pipe 11, and H ≥ D, where H is the height of the chamber, D is the diameter of the base of the chamber, (for a square cross-section, D is the diameter of the circle inscribed in the square).

Флотационная машина работает следующим образом. Flotation machine operates as follows.

Пульпу под давлением выше гидростатического подают через приспособление 10 для подачи пульпы в камеру 1. В зависимости от места расположения приспособления 10 для подачи пульпы по высоте камеры, пульпа может быть подана непосредственно в зону интенсивного перемешивания и циркуляции. Через отверстие в диске 5 и его радиальные лопасти 6 пульпа засасывается импеллером из зоны подачи, расположенной непосредственно над статором, а затем выбрасывается в радиальном направлении, при этом формируются восходящие потоки. Выполнение приспособления 10 для подачи пульпы в виде кольца с равномерно расположенными на его внутренней поверхности отверстиями обеспечивает равномерное распределение питания по периметру камеры, обеспечивая эффективное перемешивание пульпы с пузырьками воздуха и минерализацию последних. The pulp under pressure above the hydrostatic is fed through the device 10 for feeding the pulp into the chamber 1. Depending on the location of the device 10 for feeding the pulp along the height of the chamber, the pulp can be fed directly into the zone of intensive mixing and circulation. Through the hole in the disk 5 and its radial blades 6, the pulp is sucked in by the impeller from the feed zone located directly above the stator, and then it is ejected in the radial direction, and upward flows are formed. The implementation of the device 10 for feeding the pulp in the form of a ring with holes evenly distributed on its inner surface ensures uniform distribution of power around the perimeter of the chamber, providing effective mixing of the pulp with air bubbles and mineralization of the latter.

При подаче пульпы на границу зоны основного перемешивания и циркуляции, выше которой осуществляется слабое перемешивание пульпы только за счет поднимающихся пузырьков воздуха, большое количество частиц, содержащихся в пульпе, сразу встречаются с всплывающими пузырьками воздуха и, прикрепляясь к ним, транспортируются в пенный слой, откуда выводятся в виде пенного продукта. Остальная часть пульпы поступает в зону основного перемешивания и циркуляции, где так же происходит интенсивный процесс закрепления частиц на диспергированных пузырьках воздуха и вынос минерализированных пузырьков воздуха в пенный слой с последующим выводом пенного продукта. When the pulp is fed to the boundary of the zone of main mixing and circulation, above which the pulp is slightly mixed only due to rising air bubbles, a large number of particles contained in the pulp immediately encounter pop-up air bubbles and, attached to them, are transported to the foam layer, from where are displayed as a foam product. The rest of the pulp enters the zone of basic mixing and circulation, where the intensive process of fixing particles on dispersed air bubbles and the removal of mineralized air bubbles into the foam layer followed by the withdrawal of the foam product also occur.

Подача пульпы, предпочтительно, должна осуществляться не ниже подпенного слоя машины. Оставшаяся после вышеуказанных перечисток пульпа засасывается в зону разряжения, создаваемую импеллером. Импеллер 3 приводится во вращение вместе с полым валом 7 от привода (на чертеже не показано). The feed of the pulp should preferably be carried out not lower than the foam layer of the machine. The pulp remaining after the above purifications is sucked into the discharge zone created by the impeller. The impeller 3 is driven into rotation together with the hollow shaft 7 from the drive (not shown in the drawing).

Пульпа, засасываемая импеллером из верхней части камеры, через отверстия в диске 5 и его лопасти 6, затем выбрасывается в радиальном направлении, при этом формируется восходящий поток пульпы. В процессе диспергации воздуха участвует как поток пульпы, обтекающий аэратор, так и поток пульпы, образованный диском 5. Часть пульпы опускается в нижнюю часть камеры. Через полый вал 7 поступает воздух в нижнюю полость конического импеллера 3 и через отверстие в нижнем основании импеллера 3 вводится в пульпу. При вращении импеллера 3 в области, прилегающей к нижней части импеллера 3, создается разряжение, в следствие чего пульпа засасывается снизу через лопасти статора 2,
Пульпа поднимается вверх по поверхности плиты 8 и импеллера 3, совершая сложное винтообразное движение, после чего выбрасывается в объем камеры 1. При этом при движении пульпы по боковой поверхности плиты 8 происходит разделение крупных и мелких фракций на выступах 9 ("оттирка" частиц пульпы). Подаваемый воздух устремляется вверх по конической поверхности импеллера 3 и диспергируется на выступах 4 и на кромках лопастей 8 вследствии турбулизации вихрей, создаваемых при вращении импеллера 3. Выступы 4 импеллера 3 способствуют также усилению придонной циркуляции пульпы за счет активного вовлечения слоев пульпы во вращение.The pulp sucked in by the impeller from the upper part of the chamber through the holes in the disk 5 and its blades 6 is then ejected in the radial direction, and an upward pulp stream is formed. In the process of air dispersion, both the pulp stream flowing around the aerator and the pulp stream formed by the disk 5 are involved. Part of the pulp is lowered into the lower part of the chamber. Through the hollow shaft 7, air enters the lower cavity of the conical impeller 3 and is introduced into the pulp through an opening in the lower base of the impeller 3. When the impeller 3 is rotated in the region adjacent to the lower part of the impeller 3, a vacuum is created, as a result of which the pulp is sucked from below through the stator vanes 2,
The pulp rises up along the surface of the plate 8 and impeller 3, making a complex screw-like movement, and then is thrown into the chamber 1. In this case, when the pulp moves along the lateral surface of the plate 8, large and small fractions are separated on the protrusions 9 ("scrubbing" of the pulp particles) . The supplied air rushes up along the conical surface of the impeller 3 and disperses on the protrusions 4 and on the edges of the blades 8 due to the turbulence of the vortices created during the rotation of the impeller 3. The protrusions 4 of the impeller 3 also contribute to enhancing the bottom circulation of the pulp due to the active involvement of the pulp layers in the rotation.

В верхней части камеры формируется восходящий поток пульпы благодаря тому, что пульпа засасывается из верхней части камеры 1 через центральное отверстие в диске 5 и радиальные лопасти 8 в зону разряжения под диском 5, а затем поднимается в верхнюю часть камеры 1. На поток придонной циркуляции набегает поток, сформированный в верхней части камеры 1, образуя высокую турбулентность в зазоре между статором 2 и кромками лопастей 6 импеллера 3, образуя зону интенсивного диспергирования воздуха. Разделенные на выступах 9 плиты крупные и мелкие частицы переносятся потоком придонной циркуляции в зону интенсивного диспергирования воздуха на кромках лопастей 6, где захватываются пузырьками воздуха. Образованная пульповоздушная смесь проходит через зазор между диском 5 и статором 2 и транспортируется восходящим потоком в верхнюю часть камеры 1 и выводится в виде пенного продукта. An upward pulp stream is formed in the upper part of the chamber due to the fact that the pulp is sucked from the upper part of the chamber 1 through the central hole in the disk 5 and the radial blades 8 into the discharge zone under the disk 5, and then rises to the upper part of the chamber 1. It runs onto the bottom circulation flow the flow formed in the upper part of the chamber 1, forming high turbulence in the gap between the stator 2 and the edges of the blades 6 of the impeller 3, forming a zone of intense dispersion of air. Large and small particles separated on the projections 9 of the plate are transported by the bottom circulation flow into the zone of intense dispersion of air at the edges of the blades 6, where they are captured by air bubbles. The formed pulp-air mixture passes through the gap between the disk 5 and the stator 2 and is transported in an upward flow to the upper part of the chamber 1 and is discharged as a foam product.

Предложенная флотационная машина проходила испытания в течении четырех лет. The proposed flotation machine was tested for four years.

Испытания подтвердили, что предлагаемая флотационная машина позволяет повысить эффективность флотации и ее качество за счет интенсификации процесса флотации как мелких, так и крупных фракций
Список литературы
1. SU, авторское свидетельство N 899144, кл. B 03 D 1/14, 1982 г.Tests have confirmed that the proposed flotation machine can improve the flotation efficiency and its quality due to the intensification of the flotation process of both small and large fractions
List of references
1. SU, copyright certificate N 899144, cl. B 03 D 1/14, 1982

2. Патент РФ N 2095153, кл. B 03 D 1/14, 1997 г. - прототип. 2. RF patent N 2095153, cl. B 03 D 1/14, 1997 - prototype.

Claims

1. A flotation machine comprising a chamber, an aeration unit, comprising an impeller located inside the blade stator, connected to a hollow shaft for air supply, characterized in that the chamber is additionally equipped with a pulp supply device located inside the chamber along its perimeter above the stator, while for feeding the pulp is equipped with an inlet pipe, and on its surface facing the inside of the chamber, evenly spaced holes are made, the total area of the holes does not exceed the cross-sectional area of the inlet a nozzle, and H ≥ D, where h - height of the camera, D - diameter of the chamber base, or the diameter of the inscribed circle with a square cross-section chamber.

2. The flotation machine according to claim 1, characterized in that the device for feeding the pulp is installed with the ability to move along the height of the chamber.