RU27506U1 - Пневмогидравлический диспергатор - Google Patents

Description

2002119807

ИНИРРШРИЧЧ . .,n,,,,,o, 200211Л1П.К7:ВОЗВ 1/14

ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКНЙ ДИСПЕРГАТОР

Предлагаемая полезная модель относится к обогащению полезных ископаемььх, а именно к устройствам для аэрации пульпы и может быть использована в угольной промышленности для обогащения руд цветных и черных металлов, а так же при очистке сточных вод.

Известен способ и конструтщия для диспергирования в жидкой среде (патент DD jNb 279371, В 01F 5/08, опубл. 06.06.90г.)

Известная конструкция имеет корпус цилиндрической формы и последовательный ряд камер, в каждой из которых размещены сопло и ударная перегородка, установлены против сопла перпендикулярно оси последнего. В результате процесс диспергации всего объема воздуха в рассматриваемом диспергаторе проходит последовательно, что способствует получению однородного спектра пузырьков, размер которых зависргг от скоростей потоков в соплах.

Однако, для качественного процесса флотации необходимо получить щирокий спектр пузырьков, в котором содержится определенное количество Л1аленьких, средних и больших пузырьков, рассмотренная конструкция не позволяет получить подобный спектр щзырьков.

Наиболее близкий11по технической сущности и достигаемому эффект к предлагаемому решению является диспергатор, описанный в полезной модели Х 16343, опубликованный в Б.И. JSa 36, 2000г.

Известная конструкщи содержит последовательный ряд камер, имеющих патрубки на входе первой камеры и на выходе последней, сообщающихся между собой и помощью патрубков, в каждом го которых на входе размещено сопло соосно патрубку и ударная перегородка, выполненная в форме объемной фигуры и установленная соосно соплу и перпендикулярно оси последнего, площадь выходного отверстия сопла предыдущей камеры больше площади выходного отверстия сопла предыдущей камеры.

Перед каждой камерой соосно соплу установлены инжектор, имеюшзнй форму совмещенных основаниями цилиндра и конуса и обтекатель, выполненный в форме полусферы, причем конус инжектора расположеи внутри сопла, а цилиндр с патрубком подвода воздх-ха и с перфорированным основанием, обращенным к обтеканшо - внутри патрубка. Недостатком данного диспергатора является то, что рассматривае1ь1ый диспергатор не

позволяет получить пузырьки воздуха однородные, заданного размера в каждом классе пузырьков.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является повышение селективности извлечения полезного компонента и получение более качественного концентрата за счет задействования пузырьков однородаых и заданного размера в каждом классе.

Поставленная задача достигается тем, что пневмогидравлрмеский диспергатор, содержапщй последовательно ряд камер, соединяющихся между собой с помощью патрубков, в каждой го которых размещена ударная перегородка, выполненная в форме объемной фигуры и установленная соосно патрубку, при этом перед каждой камерой соосно, внутри патрубка установлен инжектор, имеющий форму совмещенных основаниями цилиндра и конуса и обтекатель, выполненный в форме полусферы и диаметром равном диаметру инжектора, и цилиндр с патрубком подвода воздуха и перфорированным основанием, обращен к обтекателю, и патрубки, соединяющее камеры имеют форму совмещенных основаниями цилновдра и сопла, при этом площадь выходного сечения отверстия сопла последующего патрубка больще площади выходного отверстия сопла предыдущего патрубка, причем вершина конуса инжектора находигся на одном уровне с выходным отверстием сопла в месте соединения камеры с патрубком, при этом расстояние между выходным отверстием сопла и ударной перегородкой последующей камеры больше расстояния методу соплом и ударной перегородкой предыдущей, при этом расстояние между выходным отверстием сечения сопла и ударной перегородкой камеры не превышает диаметра выходного сечения сопла, а диаметр каждого последующего инжектора меньше предыдущего, при этом расстояние между стенкой инжектора и стенкой патрубка не превьппает диаметр выходного отверстия сопла, а диаметр каждой; последующей ударной перегородки меньше дааметра предыдущей.

Используя уменьщающийся диаметр каждого последующего 1шжектора и ударной перегородки, а так же увеличение расстояния между соплом и ударной перегородкой, в каждой последующей камере, позволяет интенсифицировать гфоцесс дробления газовой фазы. В этом случае чередование сдвиговых деформаций жидкости различного знака не приводит к гашению начальной турбулентности перед входом в сопло, как это происходит в случае, когда диаметры инжекторов перед каждой камерой одного размера.

При удаче струи об ударную перегородку, в случае если расстояние между соплом и ударной перегородкой не превышает диаметра сопла, поток гульпо-воздушной смеси движется вдоль ударной перегородки, ударяется о боковую uiQWsy диспергатора и

движется вдоль боковой стенки со скоростью близкой скорости потока при ударе об ударную перегородку, что позволяет интенсифицировать процесс дробления газовой фазы и получения пузырьков однородного и заданного размера.

Сущность технического решения поясняется примером конкретного исполнешы и чертежалш. На фигЛ, схематично показан пневмогидравлический диспергатор (общий вид в разрезе) На фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1.

Пневмопщравлический диспергатор, имеющий, например, три ступени диспергации СОСТОРГТ из трех камер 1 (фиг. 1), каждая из которых содержит ударную перегородку 2., вьшолиенную в форме объе1шой фигуры, гфи этом диаметр каждой последующей ударной перегородки 2 меньще предыдущей, а расстояние между соплом 3 и ударной перегородкой 2 в каждой последующей камере 1 больще, чем в предыдущей. Камеры 1 соединены между собой патрубками 4, имеющими форму совмещенных основаниями цишшдра и сопла. Внутри каждого патрубка 4 по его оси размещен инжектор 5, имеющий форму совмещеиных основаниями цилиндра и . Основание цилиндрической части гшжектора 5 перфорхфовано фиг.1, сечение А-А. (фиг. 2), а дааметр каждого последующего инжектора 5 меньще предыдущего. Напротив перфорированного основания инжектора 5 расположен обтекатель 6. имеюпцш полусферы. В цил1шдрическую часть инжектора введен патрубок подвода воздуха 7. Конусообразная часть инжектора 5 расположена внутри сопла 3. Площадь выходного отверстия сопла 3. последующей камеры 1 больще площади выходного отверстия сопла 3 предыдущей камеры 1.

Пиевмогидравлический диспергатор работает следующим образом. Поток пульпы под давлением не менее 0.2 х 10 Па. поступает в щшиидрическую часть патрубка 4 на входе первой камеры 1 и обтекает обтекатель 6. В инжектор 5 по патрубку 7 под давлением не менее 0,25 10 Па поступает часть от общего объема газа, необходимого для образования маленьких пузырьков, и вььход через перфорированное основание цилиндра инжектора 5. Струи газа ударяются в вогнутую часть обтекателя 6 и равномерно растекаются по всей его поверхности, выходя через зазор между кромкой обтекателя 6 и кромкой стенки цилиндрической части инжектора 5 внедряясь в поток пульпы. Форма потока пульповоздупшой смеси в сечешш имеет форму пальца, а т.к. расстояние между внутренней стенкой цилшщра и сопла и внепшей стенкой инжектора не превьппает размера диаметра сопла, то скорость потока в пальцевой области близка к скорости на выходе из сопла. Из сказанного видно, что процесс дробления цузырьков газа протекает исключительно эффективно. В сопле 3 камеры 1 так же, имеющей форму

кольца, происходит разгои пульповозд тыной смеси, образовавшаяся струя ударяется о поверхность ударной перегородки 2, при этом скорость деформации пульповоздушной смеси резко возрастает. За счет связи между тензором напряжений Рейнольдса и усредненным тензором скоростей деформации пульповоздупшой смеси шшетическая энергия пульсаций потока увеличивается, чго приводит к дроблению газовой фазы.

Далее растекающийся поток движется вдоль ударной перегородки 2, а так как расстояние между соплом 3 и ударной перегородкой не превышает диаметра сопла 3. то скорость потока изменяется незначительно, при этом отсутствуют вихревые зоны между потоком и стенкой камеры 1 что приводит к увеличению эффективности процесса дробления. При ударе потока пульповоздупшой смеси о боковую стенку камеры 1 поток меняет направление и движется боковой стенкой камеры 1 и боковой грани ударной перегородки 2. В ее кормовой части происходит соударение струй с заданной скоростью и под определенным углом, который определяется формой ударной перегородки 2. Так как высота потоков, движущихся вдоль ударной перегородк г до области их столкновений практически не меняется и скорости их постоянны, то процесс дробления газовой фазы в первой камере диспергатора протекает исключительно эффекпшно при этом спектр маленьких пузырьков практически однороден. На этом завершается первая ступень диспергации образоваши ггузырьков маленького размера. В дальнейшем процесс диспергацш в камерах 1 второй и третий ступени диспергащт протекает аналогично процессу в патрубке 4 и камере 1 первой ступени диспергащш. Так как диаметр каждого последующего инжектора 5 меньше диаметра предыдушего, а диаметр каждой последующей ударной перегородки 2 меньше диаметра предыдущего и расстояние соплом 3 и ударной перегородкой 2 в каждой последующей камере 1 больше расстояния между соплом и ударной перегородкой предыдущей, то в результате процесса диспергации пузырьков газа в заявляемом диспергаторе получается спектр пузырьков с заданным количеством пузырьков маленького, среднего и большого размера, при этом размер пузырьков в каждом классе практически однороден. В инжекторы второй и третьей степени диспергации поступает объем воздуха необходимый для образования пузырьков среднего и большого размера соответственно.

Исследования, проведенные на экспериментальной установке позволили найти зависимость размера пузырьков от основных параметров потоков и объема диспергированного воздуха и получить уравнение этой зависи юсти. Полученное уравнение и процесс флотации определенного материала дает возможность найти оптимальный спектр пузырьков и затем определить режим работы диспергатора.

К примеру, при очистке сточных вод (СВ) от жиров предприятий мясной и жировой промышленности, масел и нефтепродуктов был применен двухкамерный диспергатор, позволяющий в каждом конкретном случае заданный спектр воздушных пузырьков. ripJL этом мелкодисперсная часть пузырьков интенсивно растворяется как в самом диспергаторе, так и в трубопроводе и в камере флотомашгшы. Подобная конструкция диспергатора с оптимальным режимом потоков водовоздушной смеси в камере флотомашины позвошши довести степень очистки СВ до 98-99% на масокомб1шате и жировом комб1шате г.Новосибирска. На фиг. 3 показано распределение пузырьков воздуха по их размерам. Кривая 1 показывает спектр цузырьков при очистке СВ жирового комбината. КриваМтоказывает спектр пузырьков при очистке СВ мясокомб1шата.

При флотации руд цветных металлов и угля применялся трехкамерньп диспергатор, в котором спектр воздушных пузырьков был 1ф1шципиально другим. Так на фиг. 4 показано распределение пузырьков по их размерам. Кр1шая 1 на фиг. 4 показывает спектр воздзтиных пузырьков при флотации отвальных хвостов флотации угля. Крупность частиц - 200 мкм, при этом частицы размером 40 мкм составляли б09о, плотность п льпы 150-180 г/дм. Общий расход воздуха при флотации составлял 80 6 от объема п льпы. В основной флотации (первом цикле) извлечение тля равнялось . содержание золы в пенном продлтсте 9,8% . При повторной флотзшш камерного основной флотащп, общее извлечение угля составите 92%, содержание золы в пенном 9,8%, в камерном 68-72%.

Кривая 2 на фиг. 4 показывает распределение пузырьков воздуха по их раз.мерам при флотации на опытной установке отвальных хвостов шжелевой флоташп на Норильской обогатительной фабррске Норильского горно-металлургического комб1шата. В

питание флотомашины пост}Т ал материал, 80% которого было сосредоточено в классе 44|

мкм.I

Содержание никеля в питание флотомаппшы колебалось от 0,18 до 0,45 о тем не менее в камерном продукте содержание никеля не превышало 0,11Jb, а содержание никеля в пенном продукте в среднем равнялось 1,65% извлечение составляло 60-65%.

Claims (3)

1. Пневмогидравлический диспергатор, содержащий последовательно ряд камер, соединяющиеся между собой с помощью патрубков, в каждой из которых размещена ударная перегородка, выполненная в форме объемной фигуры и установленная соосно патрубку, при этом перед каждой камерой соосно, внутри патрубка установлен инжектор, имеющий форму совмещенных основаниями цилиндра и конуса, и обтекатель, выполненный в форме полусферы и диаметром, равном диаметру инжектора, и цилиндр с патрубком подвода воздуха и перфорированным основанием обращен к обтекателю, отличающийся тем, что патрубки, соединяющие камеры, имеют форму совмещенных основаниями цилиндра и сопла, при этом площадь выходного сечения отверстия сопла последующего патрубка больше площади выходного отверстия сопла предыдущего патрубка, причем вершина конуса инжектора находится на одном уровне с выходным отверстием сопла в месте соединения камеры с патрубком, при этом расстояние между выходным отверстием сопла и ударной перегородкой последующей камеры больше расстояния между соплом и ударной перегородкой предыдущей, а диаметр каждого последующего инжектора меньше предыдущего, и диаметр каждой последующей ударной перегородки меньше диаметра предыдущей.

2. Диспергатор по п.1, отличающийся тем, что расстояние между выходным отверстием сопла и ударной перегородкой камеры не превышает диаметр выходного отверстия сопла.

3. Диспергатор по п.1, отличающийся тем, что расстояние между стенкой инжектора и стенкой патрубка не превышает диаметра выходного сечения сопла.