RU2284224C1 - Пневматическая флотационная машина - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно флотации полезных ископаемых, и может быть использовано в угольной промышленности, черной и цветной металлургии на обогатительных фабриках. Технический результат - оптимизация гидро- и аэродинамических условий флотационного процесса и повышение надежности в работе. Машина включает цилиндроконический корпус, расположенный в цилиндрической части корпуса аэратор, выполненный с соплами Лаваля, разгрузочные приспособления для пенного продукта в виде введенного в конический отражатель полого элемента с коническим сужением вверху и конического кольца, соединенного с трубой с коленом. Машина также имеет емкость для внутреннего перелива с отводной трубой для мелких отходов, шибер для крупных отходов и установленный в верхней части корпуса диспергатор воздуха. Машина снабжена флотационной камерой, сопряженной с нижней частью корпуса, дырчатым отражателем-распределителем воздушных пузырьков, расположенным в нижней части камеры, и отражателем пузырьков воздуха, выполненным из швеллера и расположенным параллельно днищу камеры, а также дополнительными аэраторами, выполненными с диспергаторами воздуха в виде сопел Лаваля. Сопла Лаваля расположены равномерно против середины сторон дырчатого отражателя-распределителя воздушных пузырьков и отражателя пузырьков воздуха с наружной стороны флотационной камеры и ее днища. 1 ил.

Description

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к машинам для их флотации, и может быть использовано в угольной, черной и цветной металлургии на обогатительных фабриках.

Известна пневматическая флотационная колонная машина (патент №2217239, автор Э.П.Ячушко).

Машина включает цилиндроконический корпус, расположенный в цилиндрической части корпуса аэратор, выполненный с соплами Лаваля, разгрузочные приспособления для пенного продукта в виде введенного с зазором в конический отражатель полого цилиндрического элемента, с коническим сужением вверху и конического кольца, соединенного с центральной трубой с коленом, емкость для внутреннего перелива с отводной трубой для мелких отходов и шибер для крупных отходов, установленный в верхней части корпуса кольцевой диспергатор воздуха. Она снабжена колонной - флотационной камерой, сопряженной с конической частью корпуса, дырчатым отражателем-распределителем воздушных пузырьков цилиндроконической формы, расположенным в нижней части флотационной камеры по центральной оси, дополнительным аэратором, выполненным с диспергаторами воздуха в виде сопел Лаваля, и расположенными в верхней части флотационной камеры успокоителями - отбойными пластинами для предотвращения вращения пульпы в ней. Сопла Лаваля дополнительного аэратора расположены против цилиндрической части дырчатого отражателя-распределителя воздушных пузырьков с наружной стороны - флотационной камеры равномерно по ее периметру.

Технический результат - оптимизация гидро- и аэродинамических показателей флотационного процесса и повышение надежности в работе.

Известен аппарат ЭКОФЛОТ фирмы Ведаг (ФРГ), в котором осуществляется пневматическая флотация ЭКОФЛОТ (Развитие углеобогащения в ФРГ. Уголь. 1991 г. №1. с.36-40).

Аппарат ЭКОФЛОТ включает цилиндроконический корпус, расположенный в цилиндрической части корпуса шлицевой аэратор, разгрузочные приспособления для пенного продукта в виде полого элемента с коническим сужением вверху и конического кольца, соединенного с центральной трубой с коленом, емкость для внутреннего перелива с отводной трубой для мелких отходов.

Аппарат ЭКОФЛОТ обладает следующими недостатками: шлицевой аэратор обладает малой производительностью по пульпе, так как пропускает 100-125 м³/час пульпы из-за малой ширины кольцевого канала, ограниченного 8-12 мм. Подача пульпы в аэратор под давлением 0,15-0,2 МПа, и наличие в нем вытесняющего тела для образования кольцеобразного канала шириной 8-12 мм будет вызывать повышенный износ этого тела за счет абразивного воздействия твердых частиц в пульпе, протекающей с большой скоростью. При этом сечение канала по ширине будет увеличиваться. Это повлечет ухудшение условий для образования микротурбулентности в канале, что ухудшит условия для прилипания частиц к воздушным пузырькам, а это снизит эффективность предложенного аэратора.

В емкости разделения аппарата ЭКОФЛОТ производится только отделение минерализованных воздушных пузырьков от несфлотированных частиц из объема пульпы, так как флотационные агрегаты образуются в основном в аэраторе. Поэтому полезные частицы, не прилипшие к воздушным пузырькам и попавшие в область ниже зоны ввода аэрированной пульпы плоскими каналами, в емкости разделения не сфлотируют и уйдут в отходы. Тем самым эффективность работы флотоаппарата снижается.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является пневматическая флотационная машина (патент №2040979 автор Э.П.Ячушко). Эта машина, включающая цилиндроконический корпус, расположенный в цилиндрической части корпуса аэратор, разгрузочные приспособления для пенного продукта в виде полого элемента с коническим сужением вверху и конического кольца, соединенного с центральной трубой с коленом, емкость для внутреннего перелива с отводной трубой для мелких отходов и шибер для крупных отходов, а также имеющая барботажный аэратор, имеет тот недостаток, что она снабжена разнотипными аэраторами.

Целью изобретения является улучшение показателей флотационного процесса в машине. Технический результат - оптимизация гидро- и аэродинамических условий флотационного процесса, а также повышение надежности в работе.

Технический результат достигается тем, что пневматическая флотационная машина, включающая цилиндроконический корпус, аэратор, выполненный с соплами Лаваля, разгрузочные приспособления для пенного продукта в виде введенного с зазором в конический отражатель полого цилиндрического элемента с коническим сужением вверху и конического кольца, соединенного с центральной трубой с коленом, емкость для внутреннего перелива с отводной трубой для мелких отходов и шибер для крупных отходов, установленный в верхней части корпуса, кольцевой диспергатор воздуха. Новым является то, что машина снабжена флотационной камерой квадратной формы, сопряженной с нижней частью корпуса, выполненной в виде усеченного конуса, переходящего своей вершиной в квадрат, дырчатым отражателем-распределителем воздушных пузырьков квадратной формы, расположенным в нижней части флотационной камеры по центральной оси со сторонами, параллельными стенкам камеры, отражателем пузырьков воздуха, выполненным из швеллера и расположенным параллельно днищу камеры, дополнительными аэраторами, выполненными с диспергаторами воздуха в виде сопел Лаваля, при этом сопла Лаваля расположены равномерно против середины сторон дырчатого отражателя-распределителя воздушных пузырьков и отражателя пузырьков воздуха с наружной стороны флотационной камеры и ее днища.

На чертеже изображена пневматическая флотационная машина.

Пневматическая флотационная машина включает корпус 1, состоящий из цилиндра 2, имеющего вверху коническое сужение 3, усеченного конуса 4, переходящего своей вершиной в квадрат, сопряженной с ним флотационной камеры 5, квадратной формы, оканчивающейся шибером 6 для крупных отходов, внутри корпуса 1 по оси расположен полый цилиндр 7 с коническим сужением 8 в верхней своей части. Стенки сужения 8 могут быть параллельны стенкам сужения 3 или же иметь больший угол наклона. Коническое сужение 8 перекрыто коническим кольцом 9, соединенным с центральной трубой 10 с коленом 11, выходящим из машины. Под кольцом 9 с зазором на центральной трубе 10 закреплена емкость 12 для внутреннего перелива, имеющая цилиндрическую форму с наклонным днищем и наклонно-вертикальной трубой 13 для мелких отходов. Полый цилиндр 7 введен с зазором в конический отражатель 14. В нижнем конце сужения 3 установлен на металлическом каркасе кольцевой диспергатор 15 воздуха. Он изготавливается из резиновой, металлической или пропиленовой трубок с перфорациями. К нижней части цилиндра 2 корпуса 1 присоединены тангенциально с противоположных сторон два аэратора 16 с соплами Лаваля 17. Сопла Лаваля 17 соединяются с корпусами аэраторов 16 и флотационной камеры 5 и ее днища с помощью бобышек на резьбе, причем бобышки не должны входить в корпуса и соединяются с ними с помощью сварки. Аэраторы 16 соединяются с цилиндром 2 через прямоугольные патрубки с фланцами. Усеченный конус 4 изготовляется переходящим в квадрат в своей вершине. Он крепится к цилиндру 2 на фланцах 25 и болтах, а к квадратному его концу крепится флотационная камера 5 с помощью фланцев 26 и болтов. К нижнему концу вертикальной стенки флотационной камеры прикреплен шибер 6 для крупных отходов. Внутри нижней части камеры 5 расположен дырчатый отражатель-распределитель 18 воздушных пузырьков квадратной формы по центральной оси, причем его стороны должны быть параллельными стенкам камеры 5. Он может быть изготовлен из уголков в виде рамки, в пазы которой закладываются листы с мелкими перфорациями, изготовленными из металла, пропилена или шпальтовые сита с мелким размером щели. Рамка крепится к стенкам камеры 5 стержнями 20. Параллельно наклонному днищу камеры 5 расположен отражатель 19 воздушных пузырьков. Он изготовляется из швеллера и устанавливается полками вверх. Он крепится к днищу стержнями 21. Отражатель 19 пузырьков воздуха из швеллера устанавливается полками вверх для того, чтобы между его полками оседали твердые частицы, слой которых будет предохранять швеллер от износа.

Дырчатый отражатель-распределитель 18 воздушных пузырьков и отражатель 19 воздушных пузырьков совместно с соплами Лаваля 17 являются дополнительными аэраторами.

Сопла Лаваля 17 располагаются в нижней части камеры 5 и ее днища снаружи равномерно против середины сторон дырчатого отражателя-распределителя 18 воздушных пузырьков и отражателя 19 пузырьков воздуха. Сопла Лаваля 17 своими патрубками соединяются с воздухопроводом 22. От воздухопровода 22 они отсоединяются с помощью вентиля 23. Мелкие и крупные отходы объединяются в желобе 24.

Цилиндр 2 в зоне тангенциального ввода аэрированной пульпы из аэраторов 16 по всему периметру, а также внутренняя поверхность усеченного конуса 4 и камеры 5 футеруются плитками из карбида кремния или пропилена для предотвращения от износа.

Полый цилиндр 7 скрепляется с корпусом 1 через колено 11 центральной трубы 10 и наклонной частью трубы 13 для мелких отходов сваркой. Конический отражатель 14 крепится к нижней части цилиндра 7 четырьмя стержнями с помощью сварки. Емкость для внутреннего перелива 12 крепится на трубе 10 через свое днище также сваркой.

Емкость для внутреннего перелива 12 через полый цилиндр 7 и кольцевую щель между ним и коническим отражателем 14 составляют с внутренним объемом корпуса 1 сообщающиеся сосуды, поэтому в случае увеличения подачи пульпы в машину, а положение открытия шибера 6 для крупных отходов остается постоянным, уровень пульпы и пены в машине остается неизменным, так как избыток пульпы удаляется через край емкости для внутреннего перелива 12 и далее в трубу 13.

Подача сжатого воздуха в аэраторы 16, сопла Лаваля 17 и кольцевой диспергатор 15 воздуха осуществляется от компрессора по трубам через редукторы давления, на них устанавливаются манометры для контроля (на чертеже не показаны). Для регулирования расхода воздуха трубы снабжаются вентилями. Трубы для подачи пульпы в аэраторы 16 оборудуются задвижками или кранами для регулирования ее расхода (на чертеже не показаны).

Пневматическая машина работает следующим образом.

Пульпа, обработанная реагентами в контактном чане или агрегате для подготовки пульпы, располагаемом на 8 метров выше машины, самотеком по вертикальным трубам поступает тангенциально в смесительные камеры аэраторов 16, куда через сопла Лаваля 17 подается сжатый воздух. Истекая со сверхзвуковой скоростью во вращающуюся пульпу, он почти мгновенно диспергируется на воздушные пузырьки, к которым прилипают гидрофобные частицы. Через прямоугольные отверстия диффузоров аэраторов 16 тангенциально с противоположных сторон аэрированная пульпа поступает в машину и заполняет флотационную камеру 5 и внутренний объем цилиндра 2, приобретая в нем вращательное движение. Внутри камеры 5 его нет, так как она квадратной формы. В цилиндре 2 минерализованные пузырьки всплывают на поверхность, образуя слой пены. Через дополнительные аэраторы в камере и ее днище через сопла Лаваля 17 в камеру 5 также поступает сжатый воздух, который, превращаясь в воздушные пузырьки и образующиеся дополнительные воздушные пузырьки пропуском воздуха сквозь перфорированные стенки дырчатого отражателя-распределителя 18 воздушных пузырьков, а также отражаясь от отражателя 19 воздушных пузырьков, они всплывают в камере вверх. При своем движении вверх они встречаются с падающими полезными частицами, не успевшими сфлотировать в цилиндре 2. Эти частицы прилипают к воздушным пузырькам. Минерализованные воздушные пузырьки всплывают, попадают в цилиндр 2 и далее в нем в слой пены - концентрат, который самотеком, а также с помощью крупнопузырчатой пены, образованной воздушными пузырьками, вырабатываемыми кольцевым диспергатором 15 воздуха, удаляются через коническое кольцо 9 и центральную трубу 10 с коленом 11 из машины. Крупные отходы удаляются из машины через шибер 6, а мелкие отходы - через край емкости 12 для внутреннего перелива и трубу 13. Чтобы исключить попадание минерализованных пузырьков в емкость для внутреннего перелива, служит конический отражатель 14, который направляет их в пенный слой. Мелкие и крупные отходы - хвосты объединяются в желобе 24.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой машины состоит в том, что для ее работы не требуется насос, так как пульпа в нее поступает самотеком.

Использование аэраторов с соплами Лаваля, изготовленных из износостойкого материала, более производительных, чем шлицевые или трубчатые аэраторы, а также более долговечных в работе, обеспечивает снижение расходов при эксплуатации. Использование в машине дополнительных аэраторов, выполненных с диспергаторами воздуха в виде сопел Лаваля, обеспечивает проведение в машине двойной флотации в цилиндре и камере, позволяет увеличить извлечение полезных минералов в концентрат.

Машина предназначена для флотации угольной мелочи, однако она может быть использована для флотации руд цветных и редких металлов, неметаллических полезных ископаемых, а также для очистки сточных вод различных производств.

Claims (1)

1. Пневматическая флотационная машина, включающая цилиндроконический корпус, расположенный в цилиндрической части корпуса аэратор, выполненный с соплами Лаваля, разгрузочные приспособления для пенного продукта в виде введенного с зазором в конический отражатель полого цилиндрического элемента с коническим сужением вверху и конического кольца, соединенного с центральной трубой с коленом, емкость для внутреннего перелива с отводной трубой для мелких отходов и шибер для крупных отходов, установленный в верхней части корпуса кольцевой диспергатор воздуха, отличающаяся тем, что она снабжена флотационной камерой квадратной формы, сопряженной с нижней частью корпуса, выполненной в виде усеченного конуса, переходящего своей вершиной в квадрат, дырчатым отражателем-распределителем воздушных пузырьков квадратной формы, расположенным в нижней части флотационной камеры по центральной оси со сторонами, параллельными стенкам камеры, отражателем пузырьков воздуха, выполненным из швеллера и расположенным параллельно днищу камеры, дополнительными аэраторами, выполненными с диспергаторами воздуха в виде сопел Лаваля, при этом сопла Лаваля расположены равномерно против середины сторон дырчатого отражателя-распределителя воздушных пузырьков и отражателя пузырьков воздуха с наружной стороны флотационной камеры и ее днища.