центробежная пневматическая флотационная машина

Формула изобретения

1. ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА, включающаяя цилиндрический корпус с фланцами, расположенные в его цилиндрической части наружную сплошную и внутреннюю перфорированную стенки, образующие воздушную камеру, в которой размещена пористая перегородка, трубу для удаления пенного продукта, входной патрубок, выполненный в горизонтальной плоскости в форме дуги окружности с перегородкой, установленной с возможностью перемещения, внутренняя перфорированная стенка выполнена из торцевых колец с углублениями и колосников, изготовленных из износостойкого материала, при этом колосники закреплены своими концами в углублениях торцевых колец, торцевые кольца соединены с фланцами цилиндрической части корпуса, колосники в поперечном сечении выполнены в форме последовательно сопряженных трапеции и двух прямоугольников, большие стороны которых взаимно перпендикулярны, при этом колосники установлены с образованием щели, имеющей зигзагообразное сечение, отличающаяся тем, что машина снабжена цилиндроконической подставкой для пенного продукта, аэратором с соплами Лаваля и камерой для выведения пены, при этом цилиндроконическая подставка для пенного продукта выполнена из износостойкости материала и установлена в нижней конической части корпуса с возможностью перемещения по вертикальной оси.

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что, с целью снижения турбулентности пульпы в камере для выведения пены, она снабжена цилиндрическим перфорированным ускорителем, установленным с зазором на конце трубы для удаления пенного продукта.

3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что, с целью облегчения регулирования технологического процесса, она снабжена приспособлением для изменения внутреннего диаметра трубы для удаления пенного продукта из набора сменных цилиндрических вставок.

Описание изобретения к патенту

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

Известна циклонная флотационная машина фирмы "Гумбольдт", ФРГ. Она состоит из цилиндроконической камеры, в цилиндрической части которой соосно помещен полый цилиндр, в верхней части переходящий в прямоугольную камеру для выведения пены с двухсторонним удалением ее пеногонами в желоба для концентрата. Между стенками камеры и полым цилиндром образуется кольцевое пространство. В нижней части кольцевого пространства помещается кольцевая пористая перегородка, через которую подается в машину воздух под давлением 0,2-0,3 ати. В нижней конической части камеры расположены радиально отбойники для успокоения пульпы. Вершина конуса через трубу соединена с шиберным устройством для удаления хвостов. Пульпа, обработанная реагентами, поступает в камеру на высоте примерно 1,2 м в кольцеобразное пространство внешней зоны камеры через две насадки, расположенные с противоположных сторон по касательной, в результате чего пульпа получает вращательное движение с направлением ее в сторону разгрузки в донной части камеры. Здесь она насыщается диспергированным воздухом и поступает в зону, снабженную радиальными успокоителями, теряет в ней вращательное движение и содержащиеся в пульпе минерализованные воздушные пузырьки поднимаются к поверхности в пенный слой через спокойную зону пульпы, отделенную полым цилиндром от внешней зоны камеры. Отфлотированная пульпа из зоны флотации двигается через трубу и шиберное устройство в отвал или в следующую камеру [1]

Проведенные испытания этих машин при флотации свинцовых руд на промышленной трехкамерной установке производительностью 25 т/ч с каскадным расположением камер показали, что по сравнению с механическими флотомашинами фирмы "Гумбольдт" с односторонним пеносъемом потока можно сократить удельный объем камер в восемь раз с получением тех же технологических результатов и с экономией до 40% электроэнергии.

Наиболее близкой к изобретению является центробежная пневматическая флотомашина, включающая цилиндроконический корпус фланцами, расположенные в его цилиндрической части наружную сплошную и внутреннюю перфорировнаную стенки, образующие воздушную камеру, в которой размещена пористая перегородка, трубу для удаления пенного продукта, входной патрубок, выполненный в горизонтальной плоскости в форме дуги окружности с перегородкой, установленной с возможностью перемещения, внутренняя перфорированная стенка выполнена из торцевых колец с углублениями и колосников, изготовленных из износостойкого материала, при этом колосники закреплены своими концами в углублениях торцевых колец, торцевые кольца соединены с фланцами цилиндрической части корпуса, колосники в поперечном сечении выполнены в форме последовательно сопряженных трапеции и двух прямоугольников, большие стороны которых взаимно перпендикулярны, при этом колосники установлены с образованием щели, имеющей зигзагообразное сечение [2] Известная конструкция не позволяет в одну стадию флотации получать отвальные отходы. Поэтому для переобогащения отходов необходима вторая стадия флотации.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса флотации за счет улучшения его гидро- и аэродинамических условий, а также повышение надежности в работе.

Достигается это тем, что центробежная пневматическая флотационная машина снабжена цилиндроконической подставкой для пенного продукта, аэратором с соплами Лаваля и камерой для выведения пены, при этом цилиндроконическая подставка для пенного продукта выполнена из износостойкого материала и установлена в нижней конической части корпуса с возможностью перемещения по вертикальной оси. Машина снабжена также цилиндрическим перфорированным успокоителем, установленным с зазором на конце трубы для удаления пенного продукта, и приспособлением для изменения внутреннего диаметра трубы для удаления пенного продукта из набора сменных цилиндрических вставок.

На фиг. 1 изображена центробежная пневматическая флотационная машина, фронтальный осевой разрез; на фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 1.

Центробежная пневматическая флотационная машина состоит из корпуса 1, содержащего верхнюю цилиндроконическую часть 2 с перфорированной трубой 3 для удаления пенного продукта, среднюю цилиндрическую часть 4 и нижнюю коническую часть 5. К цилиндроконической части 2 корпуса 1 тангенциально присоединен входной патрубок 6 прямоугольного поперечного сечения, имеющий в горизонтальной плоскости форму дуги окружности. Внутри входного патрубка 6 с возможностью перемещения установлена криволинейная перегородка 7. Перфорации в трубе 3 делаются для непрерывного удаления газов, скапливающихся внутри конуса части 2.

Цилиндрическая часть 4 корпуса 1 содержит наружную сплошную стенку 8 и расположенную соосно и с зазором относительно нее внутреннюю перфорированную стенку 9, собранную из колосников 10, имеющих сложное поперечное сечение сочетание трапеции с двумя прямоугольниками, большие стороны которых перпендикулярны друг другу. Торцевые стенки колосников профилируются по дуге окружности. Концы колосников имеют квадратное сечение и закрепляются в квадратных углублениях, выполненных в торцевых кольцах 11, перекрывающих сплошную стенку 8. В сборе колосники 10 и торцевые кольца 11 образуют беспровальную решетку со щелями, имеющими в горизонтальной плоскости зигзагообразное сечение.

Между наружной стенкой 8 и колосниками 10 находится воздушная камера 12, в которой соосно с корпусом 1 расположена пористая перегородка 13. Торцовые кольца 11 скрепляются с фланцами 14 наружной стенки 8, между ними помещены прокладки 15 и соединительными фланцами 16 частей 2 и 5 с помощью болтовых соединений. К наружной стенке 8 присоединен патрубок 17 для полдачи сжатого воздуха.

В нижней конической части 5 расположена по оси корпуса 1 с зазором относительно ее стенки подставка 18 для пенного продукта. Она имеет цилиндроконическую форму, пустотелая и выполняется из износостойкого материала, например, из марганцовистой стали. Подставка 18 закрепляется на кронштейне 19 с помощью винта 20, пропущенного через гайку 21, прикрепленную к кронштейну 19 и бобышки 22 с внутренней резьбой, закрепленной с помощью сварки внутри конической части подставки 18, куда входит конец винта 20. Кронштейн 19 состоит из трех планок, расположенных под углом 180^о друг к другу в горизонтальной плоскости, с отверстием в центре для пропуска винта 20. Он крепится тремя стержнями 23 к наружной поверхности конической части 5 с помощью сварки. Для предотвращения от износа винта 20 за счет абразивного действия твердых частиц сгущенного осадка, выходящего из машины, он защищен пустотелым колпаком 24 цилиндроконической формы, который соединяется сваркой с конической частью подставки 18.

Винт 20 заканчивается штурвалом 25. С помощью механизма винт гайка осуществляется перемещение подставки 18 вверх-вниз для регулировки технологического процесса в машине.

Цилиндрическая часть подставки 18 выполняется диаметром большим, чем внутренний диаметр трубы 3. Колосники 10, планки кронштейна 19, стержни 23 и колпак 24 изготавливаются из износостойкого материала, чтобы продлить срок их службы. Пористая перегородка 13 может изготавливаться из резины или пластмассы.

С входным патрубком 6 соединяется на фланцах аэратор пульпы с соплами Лаваля 26. Машина содержит камеру 27 для выведения пены, в которую входит своим верхним концом труба 3 для удаления пенного продукта. Камера выполняется прямоугольной формы в веpхней части, переходящей в пирамидальную форму внизу с плоской торцевой стенкой. С нею сопряжен желоб 28 для удаления пены. Пирамидальная часть камеры 27 оканчивается днищем, имеющим квадратную форму, к которому прикреплен сваркой цилиндрический патрубок 29 для удаления осадка.

На определенном расстоянии от торцевой стенки камеры расположена поперечная перегородка 30, не доходящая до дна так, что между нею и днищем образуется щель, которая перекрывается плоским шибером 31. Сверху перегородка перекрыта наклонным листом, по которому пена стекает в желоб 28. Шибер 31 приводится в движение с помощью тяги, входящей в механизм подъема шибера, который может состоять из двух конических шестерен, закрепленных на опоре, опирающейся на стенки камеры. Этот механизм на чертеже не показан. Камера 27 оборудована скребковым пеногоном 32. Для снижения турбулентности пульпы в камере 27 на конце трубы 3 для удаления пенного продукта закреплен с зазором по периметру цилиндрический перфорированный успокоитель пульпы 33 с нижним концом, срезанным под углом к днищу камеры.

Цилиндроконическая часть 2 и нижняя коническая часть 5 корпуса 1, а также внутренняя поверхность камеры 27 футеруются плитками из карбида кремния, полипропилена или резины для предотвращения износа.

Машина снабжается комплектом сменных цилиндрических вставок 34, к примеру трех типоразмеров, с отверстиями разного диаметра, которые вставляются в трубу 3 для удаления пенного продукта. Они используются для регулировки процесса во время работы машины в основном для уменьшения попадания в слив вместе с пеной зашламленной воды. Труба 3 проектируется с внутренним отверстием немного большим, чем наружный диаметр вставок 34. Уменьшение внутреннего диаметра вставок осуществляется за счет увеличения толщины их стенок. Один конец вставки изнутри протачивается на конус, чтобы уменьшить гидравлическое сопротивление входу пены. В каждой вставке делаются перфорации такие же, как и в трубе 3. По длине они должны быть равны длине трубы 3. Вставка 34 с трубой 3 может скрепляться по типу байонетного соединения при условии, что перфорации у них совмещаются.

Центробежная пневматическая флотационная машина работает следующим образом. Пульпа, обработанная реагентами в агрегате подготовки пульпы в контактном чане, самотеком по трубе поступает тангенциально в цилиндрическую часть смесительной камеры аэратора 26, куда через сопла Лаваля подается сжатый воздух.

Истекая из них со сверхзвуковой скоростью во вращающуюся пульпу, он почти мгновенно диспергируется на воздушные пузырьки, к которым прилипают гидрофобные частицы. Насыщенная пузырьками воздуха пульпа, проходя через сужающуюся коническую часть аэратора и приобретая скорость, поступает во входной патрубок 6, изогнутый по дуге.

Под действием центробежной силы, возникающей в нем, она делится криволинейной перегородкой 7 на два потока, один из которых внутренний содержит минерализованные пузырьки, а другой внешний несфлотированные частицы. При этом первый из них подается ближе к оси машины, а другой ближе к ее стенкам. Минерализованные воздушные пузырьки удаляются вместе со сливом, а несфлотированные частицы вместе с транспортной водой тангенциально поступают в цилиндрическую часть 4 корпуса 1, где образуется вращающийся вихревой поток определенной толщины, прилегающий к поверхности колосников 10, оставляя воздушный поток в центре.

Диспергированный воздух через зигзагообразные щели между колосниками 10 и пористую перегородку 13, образующую мелкие воздушные пузырьки, вводится в вихревой поток пульпы. Гидрофобные частицы сталкиваются с пузырьками, прилипают к ним и перемещаются к центру. Там образуется пенная зона вместо воздушного столба, которая удерживается подставкой 18 для пенного продукта.

Благодаря разнице в давлении между подставкой и выпускным отверстием трубы 3 (так как они находятся на разной высоте) происходит удаление пены в слив.

Отфлотированная пульпа в виде сгущенного продукта выпускается через кольцевое отверстие, образованное стенками конуса 5 и конической частью подставки 18. Количество выпускаемого сгущенного продукта можно регулировать изменением величины кольцевого отверстия за счет перемещения подставки 18 по вертикальной оси.

Вместе с пенным продуктом в слив неизбежно попадает транспортная вода, содержащая мелкозернистые частицы породы, из-за гидродинамических условий движения пульпы в корпусе 1. Поэтому он направляется в камеру 27 для выведения пены. В ней созданы благоприятные условия для отделения пены от жидкого осадка, так как в ней перемешивающие приспособления отсутствуют, а скорость выходящего сливного продукта снижается цилиндрическим перфорированным успокоителем 33. Тем самым в камере создаются условия для выпадания твердых частиц в осадок в воде. Пена из камеры выдается в желоб 28 скребковым пеногоном 32, а жидкий осадок удаляется самотеком через цилиндрический патрубок 29 в ее днище. Уровень пульпы в камере и количество удаляемого осадка регулируется шибером 31. Когда зольность осадка небольшая, то он объединяется с пенным концентратом. В обратном случае осадок из камеры направляется на повторное обогащение.

Количество транспортной воды, уходящей в слив вместе с пенным продуктом, регулируется с помощью цилиндрических вставок 34 pазного диаметра, вставляемых в трубу 3 по мере необходимости во время работы машины.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой машины в сравнении с прототипом состоит в том, что для ее работы не требуется насос, подающий пульпу, так как она поступает в аэратор самотеком;

первичная аэрация пульпы в аэраторе с соплами Лаваля обеспечивает получение большого количества пенного концентрата, а наличие в машине камеры для выведения пены позволяет снизить его зольность;

подставка для пенного продукта цилиндроконической формы, расположенная в корпусе машины и установленная с возможностью перемещения по вертикальной оси, наряду с использованием сменных цилиндрических вставок разного диаметра в трубе для удаления пенного продукта, обеспечивают облегчение регулирования и, с учетом изменения расхода реагентов, введение в оптимальных условиях флотационного процесса во время работы машины.

Машина предназначена для флотации мелкого угля, однако, она может быть использована для флотации руд и неметаллических полезных ископаемых, а также для очистки сточных вод различных производств.