RU2730004C1

RU2730004C1 - Aerator

Info

Publication number: RU2730004C1
Application number: RU2020111238A
Authority: RU
Inventors: Анна Алексеевна Зимина; Владимир Николаевич Кирилловых
Original assignee: Акционерное общество "Научно-проектное объединение "РИВС" (АО "НПО "РИВС")
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-08-14

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to enrichment of minerals, in particular, to aeration devices, and can be used in metallurgical, mining and other industries. Aerator comprises hollow shaft 1 for air supply and a hollow truncated cone 5 installed on the shaft, above which there is disk 2 with radial blades 3, where truncated cone 5 smaller base is located on top and disk 2 rests on it by its lower plane. Radial blades 3 are located on upper plane of disc and are interconnected by ring 4 installed above blades 3. On outer surface of cone 5 there are blades 6, between blades 6 in wall of truncated cone 5 there are two groups of holes. One group of holes 7 is connected to hollow shaft 1, located in truncated cone 5 top part and intended for air passage. Other group of holes 8 for passage of pulp is made in wall of truncated cone 5 between blades 6, upper edge of holes 8 reaches upper base of cone 5, and lower is located above lower base of cone by value of not less than 1/3 of height of last, wherein holes 7, 8 are located one by one in sector formed by blades 6, and alternate with each other in series: in sector 9 there is one hole 7 for air passage, in next sector 10 – hole 8 for pulp passage.EFFECT: invention provides higher efficiency of flotation.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к аэрационным устройствам, и может быть использовано в металлургической, горной, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to the beneficiation of minerals, in particular to aeration devices, and can be used in metallurgical, mining, chemical and other industries.

Известен аэратор флотационной машины, включающий полый вал с установленным на нем полым усеченным конусом с отверстием в нижнем основании и с выступами и щелями, расположенными равномерно по боковой поверхности конуса у его нижнего основания за выступами, при этом высота щелей составляет не более 1/3 длины выступов (2). Наличие щелей позволяет распределять воздух более равномерно по конической поверхности аэратора, используя эжекционный эффект, возникающий при вращении аэратора за выступами усеченного конуса (RU, а.с. №1217482, кл. B03D 1/14, 1986 г.).There is a known aerator for a flotation machine, which includes a hollow shaft with a hollow truncated cone installed on it with a hole in the lower base and with protrusions and slots located evenly along the lateral surface of the cone at its lower base behind the protrusions, while the height of the slots is not more than 1/3 of the length projections (2). The presence of slots allows air to be distributed more evenly over the conical surface of the aerator, using the ejection effect that occurs when the aerator rotates behind the protrusions of the truncated cone (RU, and.s. No. 1217482, class B03D 1/14, 1986).

Расположение щелей у нижнего основания конуса за выступами приводит к тому, что воздух, выходящий из щели, попадает в область разрежения, образующуюся за задней кромкой выступа при вращении аэратора. Таким образом, снижается сопротивление выходящему воздуху и улучшаются условия его распределения по конической поверхности усеченного конуса. Кроме того, давление жидкости увеличивается к днищу камеры, что заставляет выходить воздух в зону наименьшего сопротивления, а именно через щели.The location of the slots at the lower base of the cone behind the protrusions leads to the fact that the air leaving the slot enters the vacuum region formed behind the trailing edge of the protrusion when the aerator rotates. Thus, the resistance to the outgoing air is reduced and the conditions for its distribution over the conical surface of the truncated cone are improved. In addition, the pressure of the liquid increases towards the bottom of the chamber, which forces air to escape to the zone of least resistance, namely through the slots.

Недостатками известного аэратора является недостаточно равномерное распределение воздуха по поверхности аэратора, что снижает качество диспергированного воздуха и эффективность флотации. При больших расходах воздуха может наблюдаться одностороннее пробулькивание воздуха, выходящего из отверстия в нижнем основании. Кроме того, к ухудшению диспергации приводит даже незначительное смещение нижнего основания аэратора относительно оси, так как нарушается равномерность выхода воздуха в зону диспергирования.The disadvantages of the known aerator is insufficiently uniform distribution of air over the surface of the aerator, which reduces the quality of dispersed air and the efficiency of flotation. At high air flow rates, one-way bubbling of air from the hole in the lower base can be observed. In addition, even a slight displacement of the lower base of the aerator relative to the axis leads to a deterioration in dispersion, since the uniformity of air outlet into the dispersion zone is disturbed.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному техническому решению является аэратор, содержащий полый вал подачи воздуха и установленный на валу полый усеченный конус, над конусом размещен диск с центральным отверстием и радиальными лопастями (RU, патент №2158186, кл., В03В 1/14, 2000 г.).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed technical solution is an aerator containing a hollow air supply shaft and a hollow truncated cone mounted on the shaft, a disc with a central hole and radial blades is placed above the cone (RU, patent No. 2158186, class, В03В 1 / 14, 2000).

Усеченный конус выполнен с отверстием в нижнем основании и выступами и щелями, расположенными равномерно по боковой поверхности конуса у его нижнего основания за выступами.The truncated cone is made with a hole in the lower base and protrusions and slots located evenly along the lateral surface of the cone at its lower base behind the protrusions.

Недостатками известного аэратора является слабая циркуляция пульпы в нижней его части т.к. ребра, расположенные на полом конусе малого сечения и не создают достаточного разряжения, а также отсутствует возможность засасывания пульпы в центральной части аэратора, а выход воздуха из отверстия в основании усеченного конуса препятствует движению пульпы вверх. Это приводит к недостаточной циркуляции пульпы в придонной части камеры, недостаточному качеству диспергирования воздуха и, как следствие оседание песка на дно камеры, что снижает эффективности флотации.The disadvantages of the known aerator is the weak circulation of the pulp in its lower part, because the ribs located on the hollow cone of small section and do not create sufficient vacuum, and there is also no possibility of pulp suction in the central part of the aerator, and the air outlet from the hole at the base of the truncated cone prevents the pulp from moving upward. This leads to insufficient circulation of the pulp in the bottom part of the chamber, insufficient quality of air dispersion and, as a consequence, the settling of sand to the bottom of the chamber, which reduces the efficiency of flotation.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении эффективности флотации за счет повышение качества диспергирования воздуха при больших его расходах, за счет увеличения поверхности, участвующей в диспергировании воздуха, создания интенсивных придонных потоков пульпы, за счет создания дополнительного канала для засасывания пульпы из центра к внешнему радиусу, что приводит к улучшению диспергации и исключению осаждения песка.The technical result to be achieved by the present invention is to increase the efficiency of flotation by improving the quality of air dispersion at high air flow rates, by increasing the surface participating in the dispersion of air, creating intense bottom pulp flows, by creating an additional channel for sucking the pulp from the center to the outer radius, which leads to improved dispersion and elimination of sand settling.

Указанный технический результат достигается тем, что в аэраторе, содержащем полый вал для подачи воздуха и установленный на валу полый усеченный конус, над которым размещен диск с радиальными лопастями, согласно изобретению, меньшее основание усеченного конуса расположено сверху и на него своей нижней плоскостью опирается диск, при этом радиальные лопасти размещены на верхней плоскости диска и соединены между собой кольцом, установленным над лопастями, а на наружной поверхности конуса расположены лопатки, между которыми равномерно выполнены отверстия, причем одна группа отверстий для воздуха расположена в стенке усеченного конуса в верхней его части, отверстия соединены с полым валом, а суммарная площадь этих отверстий составляет от 30 до 60% площади отверстия полого вала; при этом вторая группа отверстий для пульпы выполнена в стенке усеченного конуса таким образом, что верхний край отверстий находится у основания диска, а нижний край расположен выше нижнего основания конуса на расстояние не менее 1/3 высоты последнего, при чем все отверстия располагаются по одному в каждом секторе между лопатками и чередуются последовательно - в одном секторе отверстие для воздуха, в другом - отверстие для пульпы.The specified technical result is achieved by the fact that in an aerator containing a hollow shaft for air supply and a hollow truncated cone mounted on the shaft, above which a disc with radial blades is located, according to the invention, the smaller base of the truncated cone is located on top and the disc rests on it with its lower plane, while the radial blades are located on the upper plane of the disc and are interconnected by a ring mounted above the blades, and blades are located on the outer surface of the cone, between which holes are evenly made, and one group of air holes is located in the wall of the truncated cone in its upper part, holes connected to the hollow shaft, and the total area of these holes is from 30 to 60% of the area of the hole in the hollow shaft; while the second group of holes for the pulp is made in the wall of the truncated cone in such a way that the upper edge of the holes is located at the base of the disc, and the lower edge is located above the lower base of the cone at a distance of at least 1/3 of the height of the latter, and all holes are located one by one in each sector between the blades and alternate sequentially - in one sector a hole for air, in the other - a hole for the pulp.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что величина угла сектора, в котором размещены отверстия для воздуха, составляет 25°÷35°, а величина угла сектора, в котором размещены отверстий для пульпы составляет 65°÷55° соответственно.In addition, the specified technical result is achieved in that the value of the angle of the sector in which the holes for the air are located is 25 ° ÷ 35 °, and the value of the angle of the sector in which the holes for the pulp are located is 65 ° ÷ 55 °, respectively.

Расположение усеченного конуса меньшим основанием вверх и то, что на него своей нижней плоскостью опирается диск, при этом радиальные лопасти размещены на верхней плоскости диска и соединены между собой кольцом, установленным над лопастями, а на наружной поверхности конуса расположены лопатки, между которыми равномерно выполнены отверстия, при чем одна группа отверстий для воздуха расположена в стенке усеченного конуса в верхней его части, отверстия соединены с полым валом, а суммарная площадь этих отверстий составляет от 30 до 60% площади отверстия полого вала; при этом вторая группа отверстий для пульпы выполнена в стенке усеченного конуса таким образом, что верхний край отверстий находится у основания диска, а нижний край расположен выше нижнего основания конуса на расстояние не менее 1/3 высоты последнего, причем все отверстия располагаются по одному в каждом секторе между лопатками и чередуются последовательно - в одном секторе отверстие для воздуха, в другом - отверстие для пульпы; все это приводит к максимальному снижению сопротивления выходящему из щелей воздуха, что улучшает равномерность его распределения по конической поверхности усеченного конуса, что в свою очередь улучшает качество диспергированного воздуха и повышает эффективность флотации.The location of the truncated cone with a smaller base upward and the fact that the disc rests on it with its lower plane, while the radial blades are placed on the upper plane of the disc and are interconnected by a ring installed above the blades, and blades are located on the outer surface of the cone, between which holes are evenly made wherein one group of air holes is located in the wall of the truncated cone in its upper part, the holes are connected to the hollow shaft, and the total area of these holes is from 30 to 60% of the hollow shaft hole area; the second group of holes for the pulp is made in the wall of the truncated cone in such a way that the upper edge of the holes is at the base of the disc, and the lower edge is located above the lower base of the cone at a distance of at least 1/3 of the height of the latter, and all holes are located one in each sector between the blades and alternate sequentially - in one sector a hole for air, in the other - a hole for the pulp; all this leads to a maximum reduction in the resistance of the air leaving the slots, which improves the uniformity of its distribution over the conical surface of the truncated cone, which in turn improves the quality of the dispersed air and increases the efficiency of flotation.

При выполнении отверстий для воздуха с их суммарной площадью менее 30% от площади отверстия полого вала, увеличится сопротивление выходящему воздуху, что приведет к ухудшению условий его диспергации. При выполнении отверстий для воздуха с их суммарной площадью более 60%, от площади отверстия полого вала, уменьшает сопротивление выходящему воздуху на столько, что это приводит к недодрабливанию воздуха, выбрасыванию больших пузырей на поверхность пульпы и разрушению пенного слоя. Все это ведет к снижению эффективности флотации.When making holes for air with their total area less than 30% of the area of the hole in the hollow shaft, the resistance to the outgoing air will increase, which will lead to a deterioration in the conditions for its dispersion. When making holes for air with their total area of more than 60% of the area of the hole in the hollow shaft, it reduces the resistance to the outgoing air by so much that this leads to insufficient air crushing, the ejection of large bubbles on the surface of the pulp and the destruction of the foam layer. All this leads to a decrease in the efficiency of flotation.

Выполнение отверстий для пульпы в стенке усеченного конуса таким образом, что верхний край отверстий находится у основания диска, а нижний расположен выше нижнего основания конуса на расстояние не менее 1/3 высоты последнего, выбрано для обеспечения оптимальных условий при организации восходящих потоков пульпы, обеспечения эффекта «засасывания» пульпы из зоны под аэратором, что улучшает процесс перемешивания пульпы в нижней зоне и как следствие увеличение эффективности флотации.Making holes for the pulp in the wall of the truncated cone in such a way that the upper edge of the holes is at the base of the disc, and the lower one is located above the lower base of the cone at a distance of at least 1/3 of the height of the latter, selected to ensure optimal conditions for organizing ascending pulp flows, ensuring the effect "Suction" of the pulp from the zone under the aerator, which improves the mixing of the pulp in the lower zone and, as a consequence, an increase in the efficiency of flotation.

Для наиболее эффективной работы аэратора величина угла сектора, в котором размещены отверстия для воздуха, составляет 25°÷35°, а величина угла сектора, в котором размещены отверстий для пульпы составляет 65°÷55° соответственно.For the most efficient operation of the aerator, the angle of the sector in which the air holes are located is 25 ° ÷ 35 °, and the angle of the sector in which the pulp holes are located is 65 ° ÷ 55 °, respectively.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен общий вид аэратора; на фиг. 2 изображен вид сверху; на фиг. 3 изображен вид снизу; на фиг. 4 изображен разрез по Б-Б; на фиг. 5 изображена схема работы аэратора.The essence of the invention is illustrated by drawings, where: FIG. 1 shows a general view of the aerator; in fig. 2 shows a top view; in fig. 3 is a bottom view; in fig. 4 shows a section along B-B; in fig. 5 shows a diagram of the aerator operation.

Аэратор содержит полый вал 1, связанный с устройством для подачи воздуха и приводом (не показано).The aerator contains a hollow shaft 1 connected with an air supply device and a drive (not shown).

На валу 1 расположен диск 2, на верхней поверхности которого находятся радиальные лопасти 3, соединенные между собой кольцом 4, установленным над лопастями 3. Диск 2 установлен на верхнем, меньшем основании полого усеченного конуса 5, на наружной стенке конуса 5 расположены лопатки 6. Между лопатками 6 в стенке усеченного конуса 5 выполнены две группы отверстий. Одна группа отверстий 7 соединена с полым валом 1, расположена в верхней части усеченного конуса 5 и предназначена для прохода воздуха. Другая группа отверстий 8 для прохода пульпы выполнена в стенке усеченного конуса 5 между лопатками 6, верхний край отверстий 8 доходит до верхнего основания конуса 5, а нижний расположен выше нижнего основания конуса на величину не менее 1/3 высоты последнего, при чем отверстия 7 и 8 располагаются по одному в секторе, образованном лопатками 6, и чередуются между собой последовательно: в секторе 9 размещено одно отверстие 7 для прохода воздуха, в следующем секторе 10 - отверстие 8 для прохода пульпы и т.д.On the shaft 1 there is a disk 2, on the upper surface of which there are radial blades 3, interconnected by a ring 4 mounted above the blades 3. Disk 2 is installed on the upper, smaller base of the hollow truncated cone 5, on the outer wall of the cone 5 there are blades 6 between blades 6 in the wall of the truncated cone 5 are made of two groups of holes. One group of holes 7 is connected to the hollow shaft 1, is located in the upper part of the truncated cone 5 and is intended for the passage of air. Another group of holes 8 for the passage of the pulp is made in the wall of the truncated cone 5 between the blades 6, the upper edge of the holes 8 reaches the upper base of the cone 5, and the lower one is located above the lower base of the cone by at least 1/3 of the height of the latter, and the holes 7 and 8 are located one by one in the sector formed by the blades 6, and alternate with each other in sequence: in sector 9 there is one hole 7 for the passage of air, in the next sector 10 - hole 8 for the passage of the pulp, etc.

Суммарная площадь отверстий 7 для воздуха составляет от 30 до 60% площади отверстия полого вала 1.The total area of the holes 7 for air is from 30 to 60% of the area of the hole in the hollow shaft 1.

Для наиболее эффективной работы аэратора величина угла β сектора 9, в котором размещены отверстия 7 для воздуха, должна находится в пределах от 25 до 35°, а величина угла α сектора 10, в котором размещены отверстия 8 для пульпы, в пределах от 65 до 55° соответственно.For the most efficient operation of the aerator, the value of the angle β of sector 9, in which the air holes 7 are located, should be in the range from 25 to 35 °, and the value of the angle α of the sector 10, in which the pulp holes 8 are located, in the range from 65 to 55 ° respectively.

Аэратор работает следующим образом.The aerator works as follows.

Вал 1, а вместе с ним аэратор приводится во вращение от привода (на чертеже не показан). Воздух поступает в пульпу по полому валу 1 через равномерно расположенные в конусе 5 отверстия 7. При этом воздух поступает в области разряжения, образуемые за лопатками 6, при вращении аэратора и происходит дробление воздушного потока на мелкие пузырьки лопатками 6 и лопастями 3. При вращении аэратора, радиальные лопасти 3 выбрасывают пульпу в радиальном направлении от аэратора, образуя в центре аэратора разряжение, куда через отверстие в диске 4 засасывается пульпа, расположенная над аэратором. Смешиваясь с воздушными пузырьками образуется восходящая пульпо-воздушная смесь «верхняя зона циркуляции пульпы». При вращении аэратора лопатки 6, расположенные на поверхности усеченного конуса 5, разбрасывают пульпу в радиальном направлении образуя область разряжения в центральной части полого конуса 5, куда засасывается пульпа, расположенная под аэратором. «Нижняя зона циркуляции пульпы». В процессе диспергации воздуха участвуют потоки пульпы, выбрасываемые лопастями 3 и лопатками 6, что существенно улучшает этот процесс. А выход воздуха в средней части аэратора не препятствует засасыванию пульпы из зоны под аэратором, что положительно влияет на перемешивание придонных песков, т.е. осаждению и заиливанию придонной части камеры.Shaft 1, and with it the aerator is driven into rotation by a drive (not shown in the drawing). Air enters the pulp along the hollow shaft 1 through holes 7 evenly spaced in the cone 5. In this case, air enters the vacuum area formed behind the blades 6, when the aerator rotates, and the air flow is crushed into small bubbles by the blades 6 and blades 3. When the aerator rotates , the radial blades 3 eject the pulp in the radial direction from the aerator, forming a vacuum in the center of the aerator, where the pulp located above the aerator is sucked through the hole in the disc 4. Mixing with air bubbles, an ascending pulp-air mixture "upper pulp circulation zone" is formed. When the aerator rotates, the blades 6, located on the surface of the truncated cone 5, scatter the pulp in the radial direction, forming a vacuum area in the central part of the hollow cone 5, where the pulp located under the aerator is sucked in. "Lower zone of pulp circulation". In the process of air dispersion, pulp flows are involved, ejected by blades 3 and 6 blades, which significantly improves this process. And the air outlet in the middle part of the aerator does not interfere with the suction of the pulp from the area under the aerator, which has a positive effect on the mixing of bottom sands, i.e. sedimentation and silting of the bottom part of the chamber.

Предложенный аэратор решает задачу увеличения циркуляции пульпы в нижней части камеры за счет создания разряжения в центральной части полого конуса при выбросе пульпы лопатками, расположенными на усеченном конусе, и всасывания пульпы в полый усеченный конус. Качество диспергирования воздуха обеспечивается за счет увеличенной площади контакта на лопатках аэратора, расположенных на поверхности конуса. Воздух, выходящий из отверстий, расположенных в верхней части конуса, не препятствует движению пульпы.The proposed aerator solves the problem of increasing the circulation of the pulp in the lower part of the chamber by creating a vacuum in the central part of the hollow cone when the pulp is ejected by the blades located on the truncated cone, and the pulp is sucked into the hollow truncated cone. The quality of air dispersion is ensured due to the increased contact area on the aerator blades located on the surface of the cone. The air escaping from the holes located in the upper part of the cone does not impede the movement of the pulp.

Таким образом при использовании данного аэратора повышается качество диспергирования воздуха при больших его расходах за счет улучшения процесса диспергации путем перераспределения воздушных потоков, добавления в схему перемешивания «нижней зоны», что в свою очередь приведет к повышению эффективности флотации.Thus, when using this aerator, the quality of air dispersion increases at high air consumption by improving the dispersion process by redistributing air flows, adding a "lower zone" to the mixing scheme, which in turn will lead to an increase in flotation efficiency.

Claims

1. An aerator containing a hollow shaft for air supply and a hollow truncated cone mounted on the shaft, above which a disc with radial blades is placed, characterized in that the smaller base of the truncated cone is located on top and the disc rests on it with its lower plane, while the radial blades are placed on the upper plane of the disk and are interconnected by a ring mounted above the blades, and on the outer surface of the cone there are blades, between which holes are made, and one group of air holes is located in the wall of the truncated cone in its upper part, the holes are connected to the hollow shaft, and the total area of these holes is from 30 to 60% of the area of the hollow shaft hole; the second group of holes for the pulp is made in the wall of the truncated cone in such a way that the upper edge of the holes is at the base of the disc, and the lower edge is located above the lower base of the cone at a distance of at least 1/3 of the height of the latter, and all holes are located one in each sector between the blades and alternate sequentially - in one sector a hole for air, in the other - a hole for the pulp.

2. The aerator according to claim 1, characterized in that the angle of the sector in which the air holes are located is 25-35 °, and the angle of the sector in which the pulp holes are located is 65-55 °, respectively.