Аэролифтно-пневматическая флотационнаямашина

Аэролифтно-пневматическая флотационнаямашина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЗЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-sy—

{22) Заявлено 060379 (21) 2735815/22-03 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Союа Советских

Социалистических

Республико

«о 822904.Ф

1 l е / 51 1М. К.З

В 03 0 1/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УД 622. 765. .43(088.8) Опубликовано 230481, Бюллетень ЙЯ 15

Дата опубликования описания 2504.81

{72) Автор изобретения

М.А. Рубец (. -

i ., е

I, Кузнецкий научно-исследовательский и проектн конструкторский институт углеобогащения Минис угольной промышленности СССР (71) Заявитель (54) АЭРОЛИФТНО-ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ фЛОТАЦИОННАЯ

МАШИНА

Изобретейие относится к пенной флотации и регенерации шламовых вод перед их повторным использованием на предприяти;.х, имеющих современные водношламовые схемы с замкнутым циклом, и может найти применение в уголь ной, металлургической и химической отраслях промышленности.

Известны колонные пневматические противоточные флотационные машины, I представляющие собой вертикальную цилиндрическую или прямоугольную колонну со шпицкастеном в нижней части, соединенным с пульпоразгрузочным устройством, снабженную аэраторами и пульпораспределительным устройством, размещенным внутри колонны, применяемые для пенной флотации неклассифицированной пульпы.

В колонне имеют место два взаимосвязанных потока: от загрузочного устройства сверху вниз — поток пульпы; от аэраторов снизу вверх — поток свободных и минерализованных воздушных пузырьков. Взаимосвязь определяет условия, согласно которым собствениая скорость всплытия свободных и микерализованных воздушных пузырьков в нисходящем потоке пульпы должна . быть больше скорости нисходящего потока, так как в противном случае минерализованные пузырьки уносятся с отходами флотации.

В противоточных флотомашинах эта взаимосвязь обуславливает ограничение удельной производительности по объему пульпы на единицу площади, определяемую по наименьшему горизонтальному сечению камеры, используемому для прохождения как нисходящего потока пульпы, так и восходящего потока воздушных пузырьков (1).

Недостаток известных колонных пневматических машин состоит в том, что пульпораспределительные устройства, выдающие исходное питание, размещены внутри колонны и тем самым значитель. но снижают площадь живого сечения (на 15-20%), удовлетворяющую условия всплытия минерализованных пузырьков, при этом соответственно уменьшается производительность машины.

Известен также колонный флотационный аппарат, включающий корпус в виде колонны, аэраторы, выполненные из эластичных перфорированных трубок, загрузочное устройство для .лассификации исходного питания и распределения классифицированной пульпы в различных по высоте зонах колонны и

822904 устройство для разгрузки продуктов обогащения.

В этом аппарате, имеющем загру- зочное устройство, занимающее меньшую площадь и рассредотачивающее выпуск исходного питания по высоте колонны, в меньшей мере сокращается площадь живого сечения, используемая для всплытия минерализованных пузырьков (2).

Однако, устройство дополнительных аэраторов для интенсификации процесса флотации зернистых минералов в области их выпуска на части площади колонны, в том числе и в непосредственной близости от пенного слоя, нарушает равномерность аэрированности по площади колонны, дестабилизирует скорость потоков пульпы и процесс образования пенного слоя, а также снижает площадь живого сечения колонны, используемую для прохода встречных потоков нисходящего (пульпы) и восходящего (минерализованных) и свободных воздушных пузырьков.

Кроме того, раздельный выпуск отходов флотации крупнозернистых и тонкозернистых классов усложняет их 25 транспортировку на контрольную флотацию в следующую колонну, так. как для этой цепи требуется установка дополнительного насоса для перекачки крупнозернистых классов. 30

В этом аппарате, как и во всех про тивоточных колонных пневматических машинах, интенсивность перемешивания пульповоздушной смеси слабая, поэтому эффективность флотации тонких клас- З5 сов низкая, так как относительные скорости наиболее тонких частиц и воздушных пузырьков недостаточны для разрушения гидратных оболочек при их соударении и последующей минерализации воздушных пузырьков. Необходима особенно тщательная подготовка пульпы перед флотацией, что вызывает дополнительные энергозатраты, требует дополнительной аппаратуры и производственных площадей. Кроме этого, не 45 применима дробная дозировка реагентов при последовательной установке нескольких колонн в соответствии с требованиями технологии флотации без установки между ними аппаратуры для 50 подготовки пульпы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой машине является устройство для флотационного обогащения обесшламенных крупнозернистых минералов, включающее камеру, ванну с пирамидальным днищем, трубчатые аэраторы, сборники продуктов разделения, аэролифт, состоящий из прямоугольной камеры и аэратора (3$.

Недостатки этого устройства со- 60 стоят в том, что подача исходного питания в аэролифт, навстречу потоку, выдаваемому аэролифтом, обуславливает попадание большой части крупнозернистых минералов за счет их большего ве- 65 са и направленной скорости в подпенный слой и нижнюю часть пенного слоя, из которого они легко выпадают.

Питание аэролифта, представляющее циркуляционную нагрузку аппарата, отбирается под сливными козырьками внутреннего сосуда аэролифта, в верхней части камеры, имеющей в этой области максимальную площадь горизонтального сечения (соответственно минимальную скорость восходящего потока), с большим удалением от мест выхода не сфлотированных и выпавших из пенного слоя флотируемых крупнозернистых минералов, что исключает вероятность их попадания в аэролифт с циркуляционной нагрузкой и обуславливает потери полезных минералов с отходами, а циркуляция через аэрог.гафт пульпы, не содержащей флотируемых минералов снижает производительность аппарата на величину расхода циркуляционной нагрузки.

Циркуляция через аэролифт пульпы, не содержащей флотируемых минералов, исключает воэможность минерализации воздушных пузырьков во внутреннем объеме камеры аэролифта, что снижает эффективность использования воздуха в аэролифте.

Эффективность использования емкости ванны этого устройства низкая, так. как применение аэролифта в виде двух концентрически расположенных сообщающихся сосудов с поступлением в аэролифт циркуляционной нагрузки через верхнюю кромку наружного сосуда, а слива аэролифта в непосредсФвенной близости над аэраторами, ограничивает установку аэраторов в флотокамере на небольшом расстоянии от зеркала пульпы, заполняющей аппарат и соответственно, обуславливает небольшой аэрируемый объем от емкости ванны.

К недостаткам устройства относится и то, что аппарат в силу его конструктивных особенностей, имеющий небольшой аэрируемый объем, не эффективен при использовании для флотации неклассифицированной пульпы и пульпы, имеющей низкую плотность, что снижает область его применения.

Кроме того, запуск аппарата после зашламовки аэролифта,например, при условиях аварийного прекращения подачи воздуха и продолжающейся, некоторое время, подаче исходного питания сверху в аэролифт, невозможен без выпуска всей пульпы из апппарата и тщательной очиске аэролифта от крупнозернистого осадка, так как в аэролифте нет устройства, обеспечивающего барботдж осадка. Этот недостаток обуславливает увеличение времени на подготовительные операции перед запуском аппарата и повышает их трудоемкость.

822904

Цель изоб>етения — повышение эффективности флотации и удельной производительности машины.

Указанная цель достигается тем, что машина снабжена пульповоэдушным смесителем, установленным под днищем ванны и выполненным в виде камеры с вертикальными перегородками с расположенным на дне воздухораспределительным приспособлением, а аэратор аэролифта состоит из пирамидального желоба, в котором вертикально установлена пластина с закрепленными на ней и стенках желоба перфорированными трубками, образующими параллельные ряды.

На фиг. 1 изобра>кена камера аэролифтно-пневматической флотационной машины, поперечный разрез; на фиг. 2— машинас частичным вырезом стенки в области пульповыпускного кармана, продольный резрез; на фиг. 3 — схема . установки трубок диспергаторов в аэраторах аэролифта и флотоотделений; на фиг. 4 — воздушная камера, поперечный разрез.

Машина имеет одну или несколько камер (з зависимости от флотируемости перерабатываемых минералов} установленных каскадно или на одном уровне.

Каждая камера машины состоит из глубокой ванны 1., имеющей расширения .в верхней части, а также на примыкании к пирамидальному днищу, аэролифта и пульповоздушного смесителя.

Аэролифт включает прямоугольную ка меру 2, пирамидальный желоб 3, вертикальную пластину 4, перфорированные трубки 5. Аэролифт сообщается с камерой через щели 6.

Пульповоздушный смеситель состоит из камеры 7 и вертикальных перегородок 8. В дно камеры вмонтировано воздухораспределительное приспособление

9, между перегородками и днищем камеры имеются щели 10. ных пузырьков. В флотоотделениях уровень пульпы поддерживается выше перегородок 13 с помощью шибера 19,,,установленного в пульповыпускном кармане 18.

Аэрированная пульпа, содержащая минерализованные пузырьки, выданная

40 аэролифтом ниже уровня верхнего среза перегородок -13, примерно на половину ширины аэролифтной камеры, в флотоотделениях рассаливается в течение нескольких секунд, что обуслов45 лено малой высотой всплытия минерализованных пузырьков в тонком слое слива аэролифта и подпенного слоя.

Подпенный и верхний слои пульпы, находящиеся над уровнем слива аэролиф-. та, содержат минимальное количество частиц твердого, незакрепленного к воздушным пузырьками, движутся в направлении к бортам ванны 1 и, переливаясь через перегородку 13 в безаэрационную зону, транспортируют самотеком пенный слой на разгрузку.

Пенный слой в процессе транспортировки теряет большую часть влаги, уносящей тонкие илы не флотируемых минералов и после отстоя пеногонами 14 разгружается из безаэрационной зоны в качестве конечного продукта.

Изменение интенсивности самотечной транспортировки пенного слоя через зону аэрации путем изменения высо65 ты перелива пульпы через перегородку

B ванне 1 установлены в 3 ряда в шахматном порядке трубчатые аэраторы 11 с коллекторами 12. Ванна имеет перегородки 13, пеносъемники 14, направляющий козырек 15 ° Исходное .питание подается через патрубки 16.

Отфлотированная пульпа через.окно

17 поступает в пульповыпускной карман

18 и переливается через регулируемый шибер 19 с приводом 20. Аварийный выпуск пульпы осуществляют. через патрубок 21. Воздухораспределительное приспособление 9 состоит из основания 22 со встроенными воздушными патрубками 23 и установленным с зазором

- 24 пластин 25. Зазор 24 перекрыт клапаном 26, выполне1нным из мягкой рези. ны. Желоб аэролифта охватывает воздушный коллектор 27, имеющий наклонное днище 28.

Машина работает следующим образом.

Предварительно подготовленная пульпа путем контактнрования с реагентами по трубопроводам через патрубки 16 поступает в корпус пульповоздушного смесителя и поднимается к аэролифту.

Одновременно в аэраторы машины подается воздух под давлением до 2 кг/см

Воздух, проходящий че ре з колле кторы 27 и диспергаторы, насыщает пульпу, заполняющую аэролифтную камеру, ограниченную бортами, тонко диспергированными воздушными пузырьками. Между столбами неаэрированной пульпы, заполняющей питающий трубопровод, и аэрированной, заполняющей аэролифтную камеру, между бортами

15 создается перепад гидростатического давления.

Под воздействием разности гидростатических давлений аэролифт непрерывно принимает и выдает аэрирован20 ную пульпу, равномерно распределяе.— мую пульподелителем с козырьками 14 по флотоотделениям.

При этом производительность аэролифта может регулироваться в широком диапазоне путем изменения расхода воздуха в аэраторы, а также за счет.. изменения высоты столба пульпы в питающем трубопроводе, происходящего в режиме саморегулирования в зависимости от расхода исходного питания.

В процессе подъема пульповоздушной смеси в камере аэролифта происходит интенсивная минерализация воздуш822904

13 в безаэраЯ онную зону может быть использовано как один из способов регулирования качества и плотности пенного продукта.

Остатки пульпы, профлотированной в аэролифте., образуют нисходящий поток в верхней зоне аэрации флотоотделений. Скорость нисходящего потока в верхней зоне аэрации снижается пропорционально увеличению площади потока и уменьшению расхода пульпы за счет вывода части нагрузки в пенный продукт при работе аэролифта и транспортировки верхнего слоя пульпы с малым содержанием твердого через безаэрационную зону в нижнюю зону аэрации.

Относительно высокая .плотность пульпы в условиях малой скорости нисходящего потока в слабой турбулентности создает благоприятные условия для выделения флотируемых минералов, 20 особенно повышенной крупности, в пенный слой в процессе аэрации пульпы диспергированным воздухом, подаваемым через коллекторы 12 и дисперга— торы аэраторов флотоотделений. 5

В верхней зоне аэрации происходит вывод основной массы флотируемых ми-нералов в пенный слой из остатков пульпы профлотированной в аэролифте.

Остатки профлотированной пульпы из верхней зоны аэрации поступают в нижнюю зону аэрации и объединяясь верхним слоем пульпы, транспортируемым через безаэрационную зону и имеющим низкую плотность и относительно невысокое содержание флотируемых минералов, преимущественно, выпадающих из пенного слоя в безаэрационной зоне, подвергаются контрольной флотации. минерализованные воздушные пузырь- 4О ки из нижней зоны аэрации через верхнюю зону поднимаются в пенный слой, а профлотированная пульпа при установке аэраторов в флотоотделениях о под углом до 15, проходя над аэра- 45 торами к бортам ванны, разгружается через выпускные каналы, устроенные в нишах ванны 1 над пирамидальным днищем между бортами ванны и коллекторами 12. 50

Транспортировка остатков профлотированной пульпы над аэраторами к бортам ванны 1 обусловлена наличием перепада гидростатического давления в области аэраторов флотоотделений между большей высотой столба неаэрированной пульпы под аэраторами на примыкании к аэролифту и меньшей на примыкании к бортам ваннны 1.

Под воздействием перепада гидростатического давления создается сла- 60 бый восходящий поток пульпы между трубками диспергаторами, способствующий более раннему отрыву пузырьков воздуха от трубок и тем повышающий его дисперсность, препятствующий вы- 65 падению частиц твердого через аэраторы, создающий условия над трубками диспергаторами, близкие к кипящему слою, и усиливающий поток над призматическим днищем, тем самым исключается выпадение твердого в осадок на днище.

Под аэраторами профлотированная пульпа движется в направлении выпускных окон 17. При этом зернистые минералы, осаждающиеся в нижние слои над днищем ванны 1, уносятся потоком пульпы, проходящим из нижней эоны аэрации через выпускные каналы к основанию пирамидального днища,а затем через щели б поступают в аэролифт в качестве циркуляционной нагрузки.Преимущественное долевое участие зернистых минералов в циркуля,ионной нагрузке обуславливает повышение эффективности флотации этих минералов.

Остаток профлотированной пульпы, смещаясь по оси камеры через окна 17, поступает в пульповыпускной карман

18, а затем переливается через регулируемый шибер 19 с приводом 20 в следующую камеру в качестве исходного питания или разгружается в виде отходов флотации из конечной камеры.

Воздухораспределительное приспособление 9 предназначено для обеспечения запуска флотомашины, работающей-"с пульпой высокой плотности со значительным долевым участием зарнистых минералов, после длительной остановки под нагрузкой, а также для запуска после зашламовки вследствие нарушения реагентного режима, аварийного прекращения подачи воздуха и др.

Запуск зашламованной машины производится следующим образом.

Через патрубки 23, встроенные в основание 22 воздухораспределительного приспособления 19, подается свежая вода, которая после увеличения давления в камере до уровня превосходящего гидростатическое давление столба пульпы в аэролифте и сопротивление осадка шлама открывает клапаны 26 и поступает в пульповоздухосмесительную камеру, разрыхляя осадок, а затем подается сжатый воздух, производящий интенсивный барботаж осадка и обеспечивающий работу аэролифта за счет внутрикамерной циркуляции пульпы.

После обеспечения устойчивой работы аэролифта закрываются задвижки на трубопроводах подачи свежей воды и воздуха в воздушную камеру, а аэролифт продолжает работать за счет подачи диспергированного воздуха через трубки диспергаторы.

Аэролифтно-пневматическая флотационная машина, представляющая, по принципу устройства, прямоточно- "противоточной аппарат, совмещает положительные качества механических машин (интенсивность перемешивания и скорость восходящего потока пульпо10

822904 воздушной смеси в камере аэролифта близкие к оптимальным для кинетики процесса флотации, обеспечение внутри камерной циркуляции пульпы) и достоинства пневматических машин (равномерное распределение и регулирование воздуха в камере, малые скорости нисходящего потока в флотоотделениях, возможность создания камеры и многокамерной машины самых больших типоразмеров, как по площади аэрации, так и по глубине камер без усложне ния конструкции), Сочетание интенсивного,перемешивания пульпы в аэролифте сЬ спокойным режимом флотации в флотоотделениях позволяет с высокой эффективностью флотировать в аэролифте преимущественно тонкие классы и в флотоотделениях зернистые минералы.

Применение аэролифта большой глубины, снабженного приспособлением 20 для подачи и равномерного распреде-ления исходного питания под аэраторами и пульповоздухораспределитель-" ной камерой с увеличивающейся площадью горизонтального сечения по вы- 75 соте, имеющее площадь аэрации, составляющую 15-22%, и аэрируемый объем, составляющий 20-25% от общей величины площади аэрации и аэрируемого объема камеры, обеспечивает выход флото-. концентрата за счет работы аэролифта до 50% от его выхода по камере.

Высокая технологическая эффективность работы аэролифта, совмещенная с выполнением функций транспортного устройства позволяет повысить эффективность использования воздуха в аэролифте и увеличить удельную производительность машины на 20Ъ, по сравнению с известной. увеличению удельной производитель- 40 ности машины и повышению эффективности флотации зернистых минералов способствует отбор циркуляционной нагрузки у основания флотоотделений в местах концЕнтрации зернистых и круп- 45 нозернистых минералов как на сфлотированных, так и выпавших из пенного слоя.

Повышению эффективности флотации, увеличению удельной производительнос- о ти машины и эффективности использования воздуха способствует также устройство глубоких флотоотделений, условно разделенных на верхнюю и нижнюю эоны аэрации с.выпуском верхнего слоя пульпы, имеющего низкую плотность с малым содержанием флотируемых минералов, через щели в нижнюю зоны аэрации с выпуском верхнего слоя пульпы, имеющего низкую плотность с малым содержанием флотируемых минералов, через

1 щели в нижнюю зону аэрации для контрольной .флотации.

Использование предлагаемой флотационной машины, имеющей производительность по пульпе до .1500 м /ч, по твердому 200 т/ч (данные, характеризующие машину, взяты из технического задания на создание аэролифтно-пневматической машины) позволяет при фло-. тации углей заменить три современных флотомашины ФМУ 2-63, имеющих каждая производительность по пульпе до

500 м "/ч, по твердому до 60 т/ч. формула изобретения о

Аэролифтно-пневматическая флота- ционная машина, включающая камеру, ванну с пирамидальным днищем, трубча. тые аэраторы, сборники продуктов раз. деления, аэролифт, состоящий иэ прямоугольной камеры и аэратора, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности флотации и удельной производительности машины, оНа снабжена пульповоздушным смесителем, установленным под днищем ванны и выполненным в виде камеры с вертикальными перегородками с расположенным на дне воздухораспределительным приспособлением, а аэратор аэролифта состоит иэ пирамидального желоба, в котором вертикально установлена пластина с закрепленными на ней и стенках желоба перфорированными трубками, образующими параллельные ряды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 483144, кл. В 03 D 1/24, 1974 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 520132, кл. В 03 0 1/24, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

9 273095, кл. В 03 0 1/20„ 1968 {про,тотип).

822904

Тираж 625Ä Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1937/7

Филиал ППП "Патент", г; ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Антонова

Редактор Н. Лазаренко Техред Н. Вабурка Корректор М. Ви гул а

ФМ