Прямоточно-противоточная пневмомеханическая флотационная машина

Прямоточно-противоточная пневмомеханическая флотационная машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ÄÄSUÄÄ 1395373 А 1. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 В 03 D 1! 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3712307/22-03, (22) 21.03.84 (46) 15.05.88. Бюл. № 18 (71) Кузнецкий научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт углеобогащения «КузНИИуглеобогащение» (72) М. A. Рубец (53) 622.765.43 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 152837, кл. В 03 D 1/14, 1960.

Авторское свидетельство СССР № 1284054, кл. В 03 D 1 24, 1982. (54) (57) 1. ПРЯМОТОЧНО-ПРОТИВОТОЧНАЯ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА, включающая ванну с днищем и стенками, диффузор, пульповоды, успокоительные решетки, аэраторы, пульповыпускные карм.аны с шиберным приспособлением и пеногоны, отличающаяся тем, что, с целью повышения извлечения флотируемых минералов в кон центрат и снижения энергоемкости процесса за счет улучшения гидродинамических характеристик, машина снабжена вертикальными наклонно установленными стенками, делящими ванну на прямоточный и противоточные отсеки, распределителями пульпы, выполненными в виде треiòîëüíûx призм с наружными направляющими бортами и содержащими внутри пульповоды с постоянным размером основания и уменьшающейся по длине распределителя высотой и с установленной в каждой из них пластиной, регуляторами и указателями высоты установки пульповодов.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения равномерного распределения вспененной пульпы, успокоительные решетки выполнены из сдвоенных перфорированных пластин с отверстиями одинаковой площади, одна пластина жестко закреплена к стенкам отсеков, а другая установлена с возможностью перемещения относительно неподвижной закрепленной пластины.

1395373

Изобретение относится к технике обогащения тонких классов методами флотации и пенной сепарации и предназначено для использования в угольной, металлургической и химической отраслях промышленности.

Цель изобретения — повьппение извлечения флоти руем ых минералов в концент рат и снижение энергоемкости процесса за счет улучшения гидродинамических характеристик.

На фиг. 1 схематично изображена флотационная машина, вид сбоку; на фиг. 2— поперечный разрез первой камеры, разрез ,А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — поперечный раз- !5

,рез второй камеры, разрез Б-h на фиг. 1; на фиг. 4 и 5 — — успокоительные решетки прямоточного флотационного отсека, разрез и вид сверху (фиг. 4 отверстия совмещены, фиг. 5 отверстия смещены).

Машина имеет одну или несколько камер (в зависимости от флотируемости обогащаемых минералов и требований к продуктам обогащения), установленных на одном уровне или каскадно. Каждая камера состоит из ванны 1, разделенной стен- 2 ками 2 на три отсека — прямоточный отсек

3, заключенный между торцовыми стенками ванны 1 и наклонными стенками 2, образующими глубокий диффузор, обращенный меньшим основанием вниз. Увеличение площади горизонтального сечения прямоточного отсека снизу вверх должно находиться в примерном соответствии с увеличением объем а пульповоздушной смеси в зависимости от снижения гидростатического давления по высоте отсека и соответствуюгцего увеличения об beMa, занимаемого воздухом за счет этого, при насыщении пульпы воздухом в соот нош е ни и 1: 1,5.

П рямоточный отсек 3 снабжен аэратором наружной установки 4 дискового типа или типа струйного (эжектор ного) насоса и др., обес печи вающего тонкое диспер гирование воздуха (диаметр воздушных пузырьков менее 1 мм), установленного над флотомашиной на уровне основания отсека 3 или ниже основания камеры флотома- 45 шины, патрубком 5, расположенным над основанием по оси прямоточного отсека 3, распределителем вспененной пульпы, расположенным на днище отсека 3 и выполненном в виде треугольной призмы, имеющей борта 6, основание 7 в форме с малой высотой, между бортами 6 и основанием 7 размещен пульповод 8, ограниченный IIQ высоте встроенной в призму наклоненной по ходу потока пульповоздушной смеси пластиной 9 и сообщающийся с прямоточным отсеком 3 через щели 10. Причем размер щелей 10 и высота (площадь поперечного сечения пульповода) 8 регулируются по величине в зависимости от нагрузки на»ашину с помощью регулирующего приспособления, состоящего из тяг 11, закрепленных на вершине бортов призмы 6, и привода 12, выполненного в виде системы зубчатых конических передач, соединенных с тягами ! 1 резьбовыми втулками. Могут использоьаться и другие системы приводов, например гидравлический. Регулирующее приспособление снабжено указателем 13 размера щелей 10 и высоты (площади) пульповода

8. С целью создания условий для свободного перемещения бортов призмы 6 вверх или вниз при регулировке площади пульповодов 8 и размера гцелей 10 борта призмы 6 устанавливаются в прямоточном отсеке 3 с зазором до 5 мм на сторону между торцами бортов 6 и торцовыми стенками ванны 1. Причем площадь пульповода со стороны ввода пульповоздушной смеси должна удовлетворять условию: выходной канал патрубка 5, имеющий форму пульповода, должен непременно вписываться в площадь противостоящего пульповода 8 на вводе пульповоздушной смеси при любом положении бортов призмы 6 в пределах регулирования площади пульповодов 8 и размера щелей 10. Над бортами призмы 6 распределителя вспененной пульпы установлены успокоительные решетки 14 с зазором, достаточным для подъема бортов призмы 6 при регулировке щелей 10 и высоты пульповодов 8 на максимальную производительность.

Успокоительные решетки 14 выполнены в виде двухслойных перфорированных пластин, отверстия которых совмещены и при этом достаточны по площади для работы машины с максимальной производительностью в оптимальном режиме (с равномерным распределением вспененной пульпы по площади отсека). При этом нижняя пластина жестко закреплена на бортах отсека, а верхняя, подвижная, имеет натяжные винтовые или гидравлические устройства 15 для ее перемещения при регулировке площади отверстий и фиксирования в заданном положени и.

В верхней части прямоточного отсека 3 размещены козырьки 16, регулируемые по высоте.

По оси машины между перегородками 2 в верхней части прямоточного отсека 3 установлен пульподелитель 17, соединенный с направляющими козырьками 18, обеспечивающий равномерное распределение пульповоздушной смеси по противоточным отсекам 19, расположенным между стенками

2 и бортами ванны 1.

Основания противоточных отсеков 19 выполнены в виде трапецеидальных призм, обращенных большим основанием вверх, при этом основания отсеков смещены относительно поверхности отсеков, находящейся на уровне верха стенок 2 и 32 к оси ма1395373

10 !

20 шины на 2 — 6% ширины отсека, измеренной в зоне аэрации.

Противоточные флотационные отсеки

l9 снабжены групповыми (один на два отсека каждой камеры) или индивидуальными аэраторами 20 аналогичного конструктивного исполнения, применяемый для прямоточного отсека и устанавливаемыми аналогично аэраторам прямоточных отсеков, патрубками 21 для приема аэрированной пульпы от аэраторов 20 и подачи пульпо-воздушной смеси в основание противоточных отсеков 19; распределителями вспененной пульпы, размещенными над основаниями днищ отсеков 19 и выполненными в виде треугольных призм, имеющих борта 22, основание 23 в совокупности образующих пульповоды 24, ограниченные по высоте встроенной в призму наклоненной по ходу потока пластиной 25 и сообщающиеся с противоточными отсеками через щели 26. Размер щелей 26 и высота (площадь) поперечного сечения пульповодов 24 регулируются по величине в зависимости от нагрузки на машину по ооъемному расходу пульпы и ее плотности с помощью регулирующих приспособлений, состоящих из тяг 27, закрепленных на вершине бортов призмы 22, и приводов 28, выполненных в виде системы зубчатых конических передач, соединенных с тягами 27 резьбовыми втулками. Возможно применение и других систем приводов, например, гидравлических, расположенных как над камерой, так и под ее основанием и соединенных с распределителями тягами, проходящими через днище камеры.

Регулирующие приспособления снабжены указателями 29 размера щелей 26 и высоты пульповодов 24. Распределители вспененной пульпы противоточных отсеков имеют одинаковое конструктивное исполнение с распределителями прямоточных отсеков и устанавливаются аналогично последним с зазорами между их торцами и стенками ванны 1, что обеспечивает возможность регулировки площади пульповодов 24 и размера щелей 26.

Над призмами 22 с зазором, достаточным по величине для подъема призмы вверх при регулировке размера щелей 26 и высоты пульповода 24 на максимальную производительность, установлены успокоительные решетки 30 противоточных флотационных отсеков, выполненные в виде двухслойных перфорированных пластин, отверстия которых совмещены и имеют при этом достаточную площадь для прохода вспененной пульпы из основания отсека в его верхнюю зону при условии максимальной нагрузки на машину.

Успокоительные решетки 30 имеют продольные изгибы, основания которых расположены над выпускными щелями 26.

Нижний лист успокоительных решеток

30 жестко закреплен к стенкам отсека, а верхний. подвижный, перемещается в направляющих и имеет винтовые или гидравлические устройства 31 типа натяжных для его перемещения с целью изменения площади отверстий при регулировке машины на требуемую производительность и фиксации подвижного элемента в заданном положении.

В верхней части ванны 1 по наружным бортам противоточных флотационных отсеков 19 установлены стенки 32, разграничивающие зоны аэрации и безаэрационные зоны 33. Верхний срез стенок 32 устанавливается на одном уровне с верхними кромками стенок 2.

Безаэрационныс зоны 33 могут сообщаться с противоточными отсеками 19 через щели 34 под стенками 32 (см. фиг. 2), а также могут соединяться с помощью патрубков 35, снаоженных регуляторами расхода 36 с аэраторами 20 (см. фиг. 1 и 3).

Над стенками 32 установлены пеногоны

37. По бортам ванны 1 над трапециевидными основаниями противоточных отсеков

19 образованы окна 38, сообщающиеся через желоба 39 с пульповыпускнымп карманами 40, снабженными регулируемыми шиберами 41.

Машина работает следующим образом.

П ул ьпа, предварительно обработанная реагентами, по трубопроводу поступает в аэратор 4 первой камеры под давлением, превосходящим гидростатическое давление пульпы, частично заполняющей первую камеру (1,5 — 2 мм вод. ст.). Одновременно от воздуходувки подается в аэратор 4 сжатый воздуx 1103, давлением (0,25 — 0,4 м вод. ст.), превосходящим давление пульпы в аэраторе с расходом, обеспечивающим превращение пульпы в пенообразное состояние в резульгате ес аэрации тонко-диспергированным воздухом (в зависимости от содержания флотируемых минера Ioa, Ilðèìåíÿåмых реагентов и др. в соотношении на 1 м пульпы 1.5 мз воздуха).

Вспененная пульпа нз аэратора 4 через патрубок 5, имеющий на выходе форму пульповода 8 и вписывающийся в его габариты при настройке машины на минимальную производительность, поступает в распределитель цульповоздуш ной смеси, образованный бортами призмы 6 и основанием 7.

Вспененная пульпа, перемещаясь вдоль пульповода 8. с напором, превосходящим гидростатическос давление неаэрированной пульпы, частично заполняющий отсек

3 после остановки машины 11од нагрузкой. вытесняет неаэр11рованную пульпу из пульповода 8 через щсл11 10 в ос нование прямоточного флота11ионllîãо orcel a 3, а затем

1395373

55 поток вспененной пульпы через щели 10 и обоих бортов призмы 6 по всей длине распределителя, независимо от нагрузки на машину, поступает в основание прямоточного флотационного отсека 3, ограниченное успокоительными решетками 14.

Обеспечение примерно постоянной скорости вспененной пульпы в пульповоде 8, близкой к оптимуму, и ее последующего выхода через щели 10 по всей длине пульповода независимо от нагрузки на машину достигается уменьшением площади сечения пульповода 8 по длине за счет уменьшения его высоты, ограниченной наклоненной сверху вниз по ходу потока встроенной в пульповод пластиной 9, а также настройкой машины на заданную производительность путем регулирования высоты пульповода 8 и размера щелей 10 с помощью вертикального перемещения в требуемом направлении (вниз или вверх) бортов призмы 6 регулирующим устройством, состоящим из тяг

11, привода 12 и указателя размера щелей и высоты пульповода 13.

Призматическая форма основания 7 пульповода 8 интенсифицирует выпуск вспененной пульпы из пульповодов 8 и исключает выпадение крупно-зернистых минералов в пульповоде и его зашламовку.

Успокоительные решетки 14 предварительно настраиваются на заданную производительность путем продольного перемещения верхней перфори рованной пластины относительно нижней, обеспечивающего соответственно этому перемещению перфорированных пластин, повышение совмещения площади отверстий верхней и нижней пластин или увеличение площади перекрытия этих отверстий.

Вследствие непрерывного притока аспененной пульпы через щели 10 и создания стесненных условий для ее прохода через отрегулированную на соответствующую производительность успокоительную решетку 14 под ней в основании прямоточного флотационного отсека 3 создается избыточное давление, исключающее образование нисходящих потоков из верхней части отсека 3 в его основание, а в локальном об.ьеме основания прямоточного флотационного отсека 3 под успокоительной решеткой 14 образуется интенсивная внутренняя циркуляция потоков. При этом восходящие потоки вспененной пульпы, вытесняемые неаэрированной (в период запуска машины) или менее аэрированной пульпой (в период нормальной работы), поднявшись до успокоительной решетки 14, частично проходят через решетку, а большей частью распространяются под решеткой от бортов отсека

3 к его оси, замещая объемы неаэрированной или менее аэрированной пульпы, образующие нисходящие потоки над поверхно10

45 стью бортов призмы 6. Перемещению вспененной пульпы от бортов к оси отсека 3 способствует конструктивное исполнение успокоительной решетки 14.

В результате образования вихреобразных потоков пульповоздушной смеси происходит равномерное распределение вспененной пульпы по всей площади прямоточного отсека 3 под успокоительной решеткой 14 с последующим выходом вспененной пульпы в верхнюю часть отсека под воздействием непрерывного притока вспененной пульпы из пульповода 8.

С повышенной скоростью множеством струй проходит вспененная пульпа и через успокоительную решетку 14, а над ее поверхностью скорость резко снижается (пропорционально увеличению площади живого сечения отсека 3 в сравнении с площадью живого сечения решетки, используемого для прохода пульповоздушной смеси) и создаются условия кипящего слоя, благоприятные для образования флотокомплексов как за счет наиболее тонких классов, так и зернистых минералов.

После прохода через успокоительную решетку 14 стабилизированный восходящий поток вспененной пульпы с равномерной скоростью, что обусловлено увеличением площади горизонтального сечения прямоточного флотационного отсека 3 снизу вверх, компенсирующей увеличение объема воздуха, содержащегося во вспененной пульпе, вследствие снижения гидростатического давления по высоте отсека 3, поднимается вверх при незначительном перемешивании пульповоздушной смеси. При этом создаются благоприятные условия для образования флотокомплексов для зернистых флотируемых минералов. Причем наиболее крупные зерна будут находиться большее время в восходящем потоке, фильтруясь между восходящим потоком воздушных пузырьков до тех пор, пока не будет образован достаточно прочный флотокомплекс, а в редких случаях пока крупная частица с пониженной скоростью не будет выведена с отсека 3.

В верхней части прямоточного флотационного отсека 3 восходящий поток вспененной пульпы делится пульподелителем 17 на два потока, которые переливаются через кромки козырьков 16, регулируемых по высоте с учетом толщины пенного слоя, предварительно созданного и непрерывного поддерживаемого в противоточных отсеках 19.

При этом скорость восходящего потока снижается пропорционально увеличению площади его горизонтального сечения, изменяется направленность потока, преобразуясь с вертикального в горизонтальный, с концентрацией в верхних слоях пены преимущественно флотируемых минералов в виде флотокомплексов, а в нижних слоях

13953 3

55 преимущественно нефлотируемых минералов.

Пена переливается через регулируемые по высоте козырьки 16 и плавно подается на поверхность предварительно созданного и непрерывно поддерживаемого пенного слоя на поверхности зеркала пульпы в противоточных флотационных отсеках 19.

С помощью шибера 41 уровень зеркала пульпы в противоточных отсеках 19 поддерживается над верхним срезом стенок 32, что обусловливает непрерывный перелив верхнего слоя пульпы в безаэрационные зоны 33 и постоянную направленность потока от бортов прямоточного отсека 3 к бортам ванны 1.

При этом пенный слой, созданный в противоточных отсеках 19 и дополненный вспененной пульпой, поступившей из прямоточного отсека 3 через кромки козырьков 16, транспортируется на разгрузку. В процессе транспортировки вспененная пульпа, поданная на пенный слой в противоточные отсеки 19, теряет большую часть жидкости, дренирующейся между минерализованными и свободными воздушными пузырьками и уносящей тонкие частицы нефлотируемых минералов.

В процессе встречной фильтрации в пенном слое свободные флотируемые минералы включаются в флотокомплексы ка к за счет агрегатирования с существующими, так и за счет образования новых со свободными воздушными пузырьками.

При этом вследствие слабого перемешивания в пенном слое могут удерживаться частицы крупностью до 3 мм и более, что в 6 — 10 раз превосходит крупность частиц, флотируемых из внутреннего объема пульпы.

Верхний слой пульпы, поступивший в безаэрационные зоны 33 с малым содержанием твердого и флотируемых минералов (на уровне камерных отходов), через щели

34 поступает в нижнюю зону аэрируемого объема противоточных отсеков 19 на контрольную флотацию или через патрубки 35 с регуляторами 36 в аэраторы противоточных отсеков.

Пенный слой после вторичной концентрации в зоне аэрации противоточных отсеков 19 и в безаэрационных зонах пеногонами 37 разгружается из камер в качестве конечного продукта.

Вместе с тем конструкция машины позволяет при необходимости повысить качество концентрата, направить концентрат конечной камеры в качестве питания в аэраторы противоточных отсеков первой камеры, применив вакуумный сбор пенного продукта и вакуум-центробежные пеногасители для его разрушения.

Одновременно с подачей исходного питания в систему прямоточного флотационного отсека 3 подается питание в систему противоточных отсеков 19.

При этом в зависимости от используемого варианта по виду питания для аэраторов 20 фильтрат непосредственно, а поток предварительно профлотированной пульпы, транспортируемый через безаэрационные зоны 33 и контролируемый по величине регулятором расхода 36, по трубопроводу

35 подается в групповой или индивидуальные аэраторы 20. Одновременно с подачей питания в аэраторы 20 подается сжатый воздух в соотношении на м пульпы — в пределах 1,5 м воздуха.

Вспененная пульпа из аэраторов 20 поступает через патрубки 2! (имеющие на вводе в камеру форму поперечного сечения пульповода 24 и вписывающиеся по размеру в минимальные размеры пульповода) в распределители вспененной пульпы, образованные бортами треугольных призм 22 и основаниями 23. Заполняя пульповод 24, вспененная пульпа вытесняет из пульповода неаэрированную пульпу, а затем через щели 26 с двух бортов по всей длине распределителей вспененной пульпы поступает в основании противоточных отсеков 19, ограниченных успокоительными решетками 30.

Обеспечение перемещения и выхода аспененной пульпы по всей длине пульповодов

24 через щели 26 с примерно постоянной скоростью независимо от нагрузки на машину достигается, как и в прямоточном отсеке, за счет уменьшения высоты (и соответственно площади пульповодов), ограничиваемой наклоненной по ходу потока пластиной 25, встроенной в каждый пульповод противоточных отсеков 19, а также предварительной регулировкой машины на заданную производительность по расходу пульповоздушной смеси, поступающей в противоточные флотационные отсеки 19 от аэраторов 20 путем изменения площади пульповодов 24 и размера щелей 26 с помощью вертикального перемещения в требуемом направлении (вниз или вверх) бортов призмы 22 регулирующим устройством, состоящим из тяг 27, привода 28 и указателя размера щелей и высоты пульповода 29.

Успокоительные решетки 30 предварительно так же настраиваются на заданную производительность путем увеличения или снижения площади отверстий, используемых для lIpoxo33 пульповоздушной смеси с помощью продольного перемещения перфорированных пластин одна относительно другой натяжным устройством 31.

Вспененная пульпа, выходящая через щели 26 в основания противоточных отсеков 19, ограниченные успокоительными пластинами 30, с высокой скоростью поднимается вертикально, что обусловлено перепадом гидростатическси о давления вследствие

1395373

52 зз разности удельных весов вспененной пульпы и неаэрированной (E3 период запуска) или менее аэрированной пульпы (во время нормальной работы машины), заполняющей основания отсеков 19 на примыкании к их бортам и наружным бортам призмы 22.

При этом над наклонными бортами оснований отсеков 19 и призм 22 образуются нисходящие потоки неаэрированной или слабо аэрированной пульпы. В результате образования вихреобразных потоков пульпо-воздушной смеси под успокоительными решетками 30 происходит равномерное рас пределение пульповоздушной смеси по всей площади противоточных отсеков 19.

Вследствие непрерывного притока вспе,, ненной пульпы через щели 2б и создания с, помошью успокоительных решеток 30, от, строенных на заданную производительность, ,стесненных условий для выхода вспененной

,пульпы в надрешетное пространство отсе ков 19 в основаниях отсеков 19 непрерывно поддерживается избыточное давление, ис, ключаюьцее приток пульпы из надрешетного объема к основанию.

В вихреобразных потоках при интенсивной турбулизации аэрированной пульпы в основаниях отсеков 19 создаются благоприятные условия для образования флотокомплексов, включающие наиболее тонкие час тицы флотируемых минералов.

Под воздействием избыточного давления в основаниях отсеков 19 вспененная пульпа множеством струй с высокой скоростью проходит через успокоительные решетки 30.

При этом над решетками создаются условия кипящего слоя, благоприятные для минерализации воздушных пузырьков частицами флотируемых минералов различной крупности. Над успокоительными решетками 30 после перемешивания вспененной пульпы с нисходяшим потоком остатков профлотированной пульпы минерализованные и свободные воздушные пузырьки поднимаются с малой скоростью навстречу

5 нисходящему потоку. В процессе встречной фильтрации частиц твердого и воздушных пузырьков происходит образование флотокомплексов из остатков флотируемых минералов, образующих со значительным количеством свободных воздушных пузырьков плотный подпенный и пенный слой по всей площади зеркала пульпы, заполняющей противоточные отсеки 19.

Так как стенки 2, разграничивающие прямоточные флотационные отсеки 3 от противоточных 19, имеют слабый уклон в сторону бортов ванны 1, то на примыкании к стенкам 2 в отсеках 19 имеет место постепенное повышение насыщения пульпы диспергированным воздухом снизу вверх.

Поэтому на примыкании к стенкам 2 в противоточных отсеках 19 скорость нисходящего потока будет понижаться, а при интенсивной аэрации возможно создание в пристенном слое стенок 2 слабого восходящего потока. Как повышенное насыщение пульпы воздухом, так и снижение скорости нисходящего потока в пристенном слое npoTHUoTo÷Hûõ флотационных отсеков 19 у стенок 2 способствует повышению эффективности работы машины.

Остатки профлотироваHной пульпы, образованные за счет отстоя пенного слоя в период его транспортировки на разгрузку и остатки пульпы, поступившей через щели

34 или выданной из аэраторов 20 через успокоительные решетки 30, поступают в окЗ5 на 38 и по системе желобов 39 удаляются через выпускной карман 40 с шибером 41 в следующую камеру в качестве исходного питания или выпускаются из конечной камеры в качестве отходов флотации.

1395373

76

1395373

Составитель Л. Антонова

Редактор О. Спесивых 1 ехред И. Верес Корректор О. Кундрик

Заказ 1954/12 Тираж 527 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Рауьпская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4