SU1722597A1 - Генератор эмульсии - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области обогащени . Цель - более тонкое диспергировав ние реагентов и повышение эффективности использовани  несущего агента. Генератор эмульсии состоит из смесительной камеры 7 с трубопроводом 10 дл  подачи реагентов и трубопроводом 28 дл  подачи воздуха. В камере 7 расположен вкладыш 29 с впадиной 13 и отверстием 14 конической формы. Камера 7 сообщает вкладыш 29 с соединительной частою 5, котора  соединена с трубопроводом 1 дл  подачи флотационной пульпы. В трубопроводе 1 размещен эжектор 3. В камеру 7 введен трубопровод 8 дл  подвода воды, там же расположен порог 16. Внутри части 5 и камеры 7 расположена цилиндрическа  вставка 18с входным отверстием 30 и выходным отверстием 22 в виде сопла Лавал , и образует с их стенками кольцевой зазор 23 переменного сечени . Ширина кольцевого зазора 23 на выходе из него определ етс  по выражению с1Вых dcw.K- I dex sina , где deux Йвкл . dic.oTB 2 ширина зазора 23 на выходе из него; dcM.K внутренний диаметр камеры 7; dBx - диаметр отверсти  30; йвкл - диаметр впадины 13; йк.отв - больший диаметр отверсти  14; а- угол конусности сопла Лавал , Пульпа, двига сь в трубопроводе 1, создает разрежение внутри генератора. При этом в камеру 7 через трубопроводы 28 и 10 поступают воздух и реагенты. Образовавшийс  аэрозоль, мину  порог 16, смешиваетс  с водой, поступающей через трубопровод 8. Образовавша с  смесь через зазор 23 и вставку 18 через выход щее сопло 25 выбрасываетс  в трубопровод 1, где смешиваетс  с флотационной пульпой. 3 ил., 2 табл. СП С vj ND ГО СП ю Nj

Description

Изобретение относитс  к обогащению полезных ископаемых; а именно к процессу образовани  аэрозольных смесей, диспергированию воздуха с водой и приготовле- нию пул ьповозду шных смесей непосредственно перед технологическим процессом, например флотацией, а также может быть использовано при обработке жидких сред или поверхностей растворов и суспензий, например водных, различными реагентами, поверхностно-активными и отравл ющими веществами.

Известны аппараты дл  обработки флотационных пульп (генераторы аэрозол ), со- держащие корпус, штуцеры подачи жидкости и сжатого воздуха, смесительные камеры с подвод щими каналами, продольными канавками на внутренней поверхности и порогами, каждый из которых выполнен со срезом к оси камеры.

Недостатком данных аппаратов  вл етс  то, что в процессе их работы эффективность смещени  фаз, завис ща  от параметров колебани  и смеси и расхода воздушной фазы, остаетс  все врем  посто нной .

От скорости зависит амплитуда и частота колебани  смеси и глубина местоположени  центрального тела, выполненного в виде конуса или усеченного конуса.

Поскольку.параметры устройства завис т от размеров отдельных элементов конструкции , то дл  данного устройства эта величина  вл етс  практически посто нной величиной. Следовательно, процесс образовани  аэрозольной смеси ведетс  при посто нных значени х амплитуды и частоты колебаний, которые в свою очередь  вл ютс  определ ющими величинами, вли ющими на размеры кавитационной каверны, возникающей в смесительной камере.

В качестве прототипа прин т аппарат дл  обработки флотационных пульп, который содержит трубопровод дл  подачи флотационной пульпы в флотомашину, вставку с эжектором, канал дл  подвода воздуха, лобовую часть сопла, вкладыш с.отверсти ми пр моугольной формы и конусообразной формы, трубопровод дл  подвода реагентов , трубопровод дл  подачи воздуха, сопло , смесительную камеру, разъемное устройство, впадины дл  вывинчивани  и ввинчивани  вкладыша, резьбовое соединение , резьбу дл  ввинчивани  и вывинчивани  лобовой части сопла, камеру разгона аэрозольной смеси, отверсти  дл  подсоса воздуха потоком флотационной пульпы, Проход щей через эжектор, сопло, приспособление дл  креплени  аппарата к трубопроводу . .

Недостатком аппарата  вл етс  отсутствие возможности интенсификации процесса смешени  и диспергировани  смешивающих фаз и низкий коэффициент

использовани  несущего реагента. Полученна  смесь недостаточно устойчива и однородна , к тому же не. всегда имеетс  возможность подавать воздух в аппарат со скоростью движени  до 150 м/с.

Цель изобретени  - более тонкое диспергирование реагёнтной фазы в потоке и повышение коэффициента использовани  несущего агента.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

диспергирующее приспособление выполнено в виде цилиндра с соплом Лавал  внутри и помещено внутрь смесительной камеры, образу  проходы с переменным сечением, Размеры последнего определ ютс  большим размером проходного отверсти , расположенного во вкладыше, и внутренним диаметром смесительной камеры с цилиндром и подчинено зависимости

dcM.K , dex

т

sin a

Йвкл. oVoTB 2

где dex диаметр входного отверсти  цилиндрической вставки;

йсм.к - внутренний диаметр смесительной камеры;

бвкл - диаметр впадины во вкладыше;

dK.oiB большой диаметр конического отверсти ;

а, - угол конусности сопла Лавал  (а 8-12°).

На фиг,1 представлен генератор эмульсии , общий вид; на фиг.2 - порог со срезом, общий вид; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2. Генератор эмульсии содержит, трубопровод 1 дл  подачи флотационной пульпы в

флотомашину, вставку 2 с эжектором 3, лобовую часть выход щего сопла 4, соединительную часть 5, резьбу дл  навинчивани  или свинчивани  соединительной части 5 на смесительную камеру 7, трубопровод 8 дл 

подвода воды, сварной шов 9, трубопровод 10 дл  подвода реагентов (керосин или масло Т-66), резьбовое соединение 11, подвод щий воздух раструб 12, вкладыш 29 с впадиной 13 и отверстием 14 конической формы, срез 15 порога 16, внутреннее пространство 17 смесительной камеры 7, цилиндрическую часть 19 соединительной части 5, поддерживающие опоры 20, расшир ющуюс  часть 21 соединительной части 5, выходное сопло Лавал  22, кольцевой зазо р

23 соединительной части 5, тело 24 выходного сопла Лавал  22, выход щее сопло 25, крепежный уголок 26 между лобовой частью выход щего сопла 4 и трубопровода 1, резьбу 27 между цилиндрической частью вставки 18 и поддерживающей опорой 20. трубопровод 28 дл  подвода воздуха. вхЭдное отверстие 30 цилиндрической вставки 18.

Работа генератора осуществл етс  следующим образом.

На участке трубопровода подачи флотационной пульпы монтируетс  участок трубопровода 1, в котором в свою очередь имеетс  вставка 2 с эжектором 3 дл  инжек- тировки флотационной пульпы. К трубопроводу 1 с помощью крепежного уголка 26 крепитс  генератор эмульсии, который работает следующим образом. Проход  через эжектор 3, флотационна  пульпа создает падение давлени  внутри генератора, к тому же через трубопровод 28 подведен сжатый воздух, который, выход  из трубопровода 28, попадает в подвод щий раструб 12 и далее, проход  через впадину

13вкладыша 29, сжатый воздух направл етс  к отверстию 14. Пройд  через отверстие

14конической формы, сжатый воздух попадает во внутреннее пространство 17 смесительной камеры 7, в это врем  при помощи трубопроводов 10 в смесительную камеру 7 нагнетаетс  реагент (или смесь реагентов), который подхватываетс  потоком сжатого воздуха и выноситс . Встретив на своем пути порог 16 со срезом 15. он расчлен етс  на множество струй и, пройд  через срезы 15, смесь реагента с воздухом дополнительно насыщаетс  водой, котора  поступает в смесительную камеру 7 через трубопровод 8. Образовавша с  смесь под действием все набегающего потока воздуха и силы падени  давлени  устремл етс  внутрь входного отверсти  30 цилиндрической вставки 18 и в кольцевой зазор 19 смесительной камеры 7. Смесь, состо ща  из воздушной фазы, реагента и воды, наход сь в состо нии , когда PV PiVi P2V2 РзУз const (где Р, Pi, P2, Рз - давление, соответственно в начале смесительной камеры; в кольцевом зазоре, в расшир ющейс  части 21 зазора, в зазоре 23; V - скорость потока смеси в начале смесительной камеры; в кольцевом зазоре 19; в расшир ющейс  части 21 зазора; в зазоре 23), пройд  через сужающийс  лабиринт зазоров 19,23,21 смесительной камеры 7 она вскипает и таким образом, дойд  до выход щего сопла 25 мы имеем хорошо подготовленную к употреблению эмульсию.

Реагентна  фаза продиспергирована, коэффициент использовани  несущего агента 87-95%. Часть смеси попадает внутрь входного отверсти  30 цилиндрической вставки 18 и, проход  по нему, испытывает то же состо ние, что и смесь.

проход ща  под цилиндрической вставкой 18, а именно PV PiVi const (где Р, Pi, Pa давление, соответственно в начале смесительной камеры, внутри входного от5 версти  30, и внутри проходного сечени  сопла Лавал  22; V - скорость потока в начале смесительной камеры, внутри входного отверсти  30 и внутри проходного сечени  сопла Лавал  22). Вскипевша  эмульси ,

0 вышедша  из сопла Лавал  22, соедин етс  с эмульсией, выход щей из кольцевого зазора 23 смесительной камеры 7, попадает в выход щее сопло 25 и далее во флотационную пульпу, котора  поступает потрубопро- 5 воду 1 во флотационную машину.

Анализ экспериментальных данных показывает , что дл  того, чтобы эффективно работал генератор эмульсии необходимо, чтобы стро.го выполн лось условие

0 deblx dc. + Двх . s|ria в птив.

Овкл.ик.отв

ном случае, невыполнение одного из условий приводит к тому, что в генераторе эмульсии происходит перераспределение

5 потоков, жидкость не вскипает, и предлагаемый генератор превращаетс  в промежуточную емкость между флотационной машиной и сборником реагентов. Так, например , чтобы достичь, диаметра выходного

0 отверсти  5,0 мм необходимо выдержать следующие размеры: .к 67 мм; dB«i 21 мм; (JK.OTB 4 мм; dex 12 мм; а 10°.

Экспериментальные данные, отражающие изменени  диаметра выходного отвер5 сти , приведены в табл.1.

Анализ полученных данных показывает, что дл  того, чтобы генератор эмульсии эффективно работал в технологической схеме его параметры должны быть взаимосв за0 ны, так как изменени  dcM.K. в значительной мере влечет за собой изменение всех других параметров. Необходимо мен ть deioi, отверстие во вкладыше dic-ors. нужно уменьшить , dex. диаметр сопла Лавал  тоже

5 мен етс . Изменитс  и угол конусности в сопле Лавал , оптимальное значение находитс  на уровне 8-10°. Таким образом, чтобы диаметр выходного отверсти  находилс  в пределах 5,0 мм. Необходимо параметры

0 генератора эмульсии искать из зависимости , приведенной в формуле изобретени , и экспериментально полученных данных табл.1.

Генератор эмульсии использовалс  дл 

5 получени  устойчивой эмульсии (т. 6-10 ч), котора  затем примен лась при флотации антрацитов. Генератор дает эмульсию с плотностью распылени  керосина в воде 0,95-0,97 долей, эмульси  вводилась вместе

с флотационной пульпой во флотационную машину.

Свод экспериментальных данных приведен в табл.2.

Анализ свидетельствует, что при подаче реагента (керосина) в пульпу в виде эмульсии есть возможность во всех случа х нагрузки на флотомашину получить флотоконцентрат с зольностью 14,0-15,6%, а его выход составл ет соответственно 54,1-57,0% при одновременной зольности отходов 58.6-67%. В то же врем  при традиционно используемом режиме подачи реагентов (свободное истечение), при аналогичных услови х работы флотомаши- ны зольность флотационного концентрата составл ет 16,0-18,4%, при выходе 42,4- 47,0%, а зольность отходов составл ет 48,2- 57,0%.

Как видно из анализа при аналогичной работе флотомашины, исследовани  проводились на ЦОФ Нагольчанска  производственногообъединени  Антрацитуглеобогащение Ворошиловг- радской области, использование генерато- ров эмульсии предлагаемой конструкции дает возможность снизить зольность флотационного концентрата в среднем на 2,0- 2,8%, подн ть его выход на 10-11,7%, при одновременном повышении зольности от- ходов на 10-10,4%. Таким образом, наблюдаетс  существенное улучшение качественно-количественных показателей всего процесса флотации. В св зи с возможностью использовать аппарат в технологи- ческой схеме флотации угл , серных руд, полиметаллических и др. руд экономический эффект существенно измен етс  в сторону увеличени .

Формул а изобретени   Генератор эмульсиии, включающий смесительную камеру с трубопроводами дл  подачи воздуха и реагентов, вкладыш с впадиной и отверстием конической формы, сообщенный со смесительной камерой соединительной частью, трубопровод дл  подачи флотационной пульпы, в котором размещен эжектор, отличающийс  тем, что, с целью более тонкого диспергировани  реагентов и повышени  эффективности использовани  несущего агента, генератор снабжен цилиндрической вставкой с входным отверстием и соплом Лавал , расположенными последовательно внутри смесительной камеры и соединительной части с образованием с их стенками кольцевого зазора переменного сечени , трубопроводом дл  подвода воды и порогом , расположенным в смесительной камере , при этом ширину Ьвых кольцевого зазора на выходе из него определ ют по выражению

-

dcM.x

+ р sin av м

. oVoTB

где dcM.K - внутренний диаметр смесительной камеры, м;

dex - диаметр входного отверсти  цилиндрической вставки, м;

йвкл - диаметр впадины во вкладыше, м;

dK.oTB - больший диаметр конического отверсти  вкладыша, м;

а -угол конусности сопла Лавал .

И

А-А

Claims (3)

1. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

   Генератор эмульсиии, включающий
2. 5 смесительную камеру с трубопроводами для подачи воздуха и реагентов, вкладыш с впадиной и отверстием конической формы, сообщенный со смесительной камерой соединительной частью, трубопровод для под10 ачи флотационной пульпы, в котором размещен эжектор, отличающийся тем, что, с целью более тонкого диспергирования реагентов и повышения эффективности использования несущего агента.

   15 генератор снабжен цилиндрической вставкой с входным отверстием и соплом Лаваля, расположенными последовательно внутри смесительной камеры и соединительной части с образованием с их стенками кольцево20 го зазора переменного сечения, трубопроводом для подвода воды и порогом, расположенным в смесительной камере, при этом ширину d_Bwx кольцевого зазора на выходе из него определяют по 25 выражению debix — ___dcM.K

   Йвкл.~ d|<.OTB

   Μ где dcM.K - внутренний диаметр смеситель30 ной камеры, м;

   d_Bx *- диаметр входного отверстия цилиндрической вставки, м;

   dexn - диаметр впадины во вкладыше, м; dnoTB - больший диаметр конического 35 отверстия вкладыша, м;

   а - угол конусности сопла Лаваля.

   Изучаемый пара* | метр J ^dC**.K 1 , мм 15 6КА 1 , мм 5 ^К.етв j , мм 2,5 ^d6X I , мм 6 . - ОС , . Град. 6

   ^dawx , мм

   Знамение параметра

   25 25 67 67 5 5 21 21 2,5 2,5 4,0 1.,0 6 6 12,0 12,0 6 12 8 6

   67 67 50 50 21 21 15 15 4,0 4,0 3,0 3,0 12,0 12,0 12,0 . 12,0 12 10 12 10

   0,105 0,105 0,208 0,139 0,105 0,208 0,174 0,208 0,174
3. 6,315 10,315 1Ц621. 4,775 4,571 5,189 4,985 5,4|4 5,210

   50 70 70 70 80 80 80 15 18 1В 18 20 20 20 3,0 5 5 5 10 10 10 12,0 20 20 20 25 25 25 8,0 8,0 J0,0 12 10 12 8 0,139 0,139 0,174 0,208 0,174 0,208 0,13

   5,000 6,774 7,124 7,464 Ц175 11,500 9,73

   Т а б л и ц а 2 Наименование вида подачи реагентов Нагрузка по . Зольность, % Отходы Выход флотоконцентрата пульпе, м’/ч твердому, т/ч питания 1 ФлотоконI центрата

   В обычном, принятом для фабрики режиме свободного истечения

   Подача реагентов в виде эмульсии,полученной на предлагаемом генераторе Эмульсии

   296,0 37,0 37,0 · 16,0 280,0 38,5 17,6 250 - 39,5 18,4 296 37,0 37,0 16,0 280 • 38,5 15,А 250 - 39,5 15,6

   4В,2 42,4 53,2 44,8 57,0 47,0 58,6 54,1 63,9 54,2 67,0 57,0