Вибрационная флотационная машина

Вибрационная флотационная машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

P. Ф, Ганиев, П. А. Малышев, А. С. Цапенко р;„и В. В. Кулик (72) Авторы изобретения (Vl ) Заявитель (54) ВИБРАЦИОННАЯ фЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА

Изобретение относится к средствам вибрационного аэрирования пульпы и селективного разделения ее твердой фазы по плотности и может быть использовано в технике флотационного обогащения полезных ископаемых.

Имеющий широкое применение в технике обогащения руд процесс флотации основывается на использовании явлений избирательного прикрепления минеральных частиц к воздушным пузырькам при их механическом столкновении и всплывании минерализованных пузырьков воздуха на поверхность пульпы, откуда в виде пены они удаляются тем или

15 иным способом. Важнейшими ñоставляющимн флотационного процесса и параметрами, его характеризующими, являются условия взаимодействия частиц с пузырьб ками,,скорость образования флотационйого комплекса: частицы-пузырек, прочность их механической связи и характер движения мннерализованных пузырьков в гравитационном поле сил.

Составляющие процесса флотации зависят от применяемого способе аэрации пульпы, который определяет вид флотациоиной машины-механические, пневматические.

Известна флотационная машина, в основу действия которой положены эффекты диспергирования воздушных пузырьков при вибрационных воздействиях на пульпу ультразвуковыми или звуковыми вибраторами fig.

Известны также низкочастотные виброаэраторы, которые помимо тонкого диспергирования воздушных пузырьков позволяют за счет больших амплитуд колебаний рабочего органа осуществлять направленную циркуляцию пульпы, что имеет значение для интенсификации флотационного процесса 2 .

Рабочий орган низкочастотного виб» роаэратора, обычно выполненный в виде горизонтально расположенного твердого тела плоской формы с отверстиями для прохождения пульпы и каналами

856566

1=р

3 для подвода сжатого воздуха, совер- шает колебательное движение в вертикальном направлении. В результате этих движений в жидкости возникают области разрушения(c периодическим изменением его величины)z куда подсасыва5 ется воздух из воздухоподводящих каналов. Воздух диспергируется, и пузырьки уносятся циркулирующими потоками пульпы, способствуя интенсификации флотационного процесса эа счет увеличения частоты столкновения пузЫрьков с частицами твердой фазы.

Процесс дополнительно интенсифицируется обеспечиванием самоподсоса в пульпу атмосферного воздуха, что возможно при использовании конструкции рабочего органа с двойным рядом возду.хораспределительных решеток.

Однако камера флотомашнны в иэвест- g0 них решениях остается неподвижной.

Известна вибрационная флотационная машина, включающая рабочую камеру, установленную на упругом основании, аэратор, вибропривод, приспособления для загрузки пульпы и разгрузки продуктов разделения $3$, Недостатки устройства - наличие

"мертвых" зон в рабочей камере, на которые действие аэратора не распространяется и недостаточно высокий ,процент участия атмосферного воздуха за счет самоподсоса, Цель изобретения — интенсификация процесса флотации за счет повышения аэрирования пульпы за счет самоподсоса, Поставленная цель достигается тем, что машина снабжена усилителем

Ф преобразователем плоских волн динами- 40 ческого давления в сферические выпол7 ненный в виде упругой сферы, заполненной газом, а вибропривод жестко связан с рабочей камерой.

Усилитель-преобразователь разме- 45 щен в зоне локализации твердых частиц, при этом частота вибропривода и конструктивные параметры машины связаны соотношением.где f-частота колебаний вибропривофа, 55 гц", S - йлощадь поперечного сечеХ.. ния рабочей камеры, м ;

3,14;

V " -объем упругого тела м и - 1-1,4 — показатель политропы для газа, содержащегося в усилителе - преобразователе давления;

g " .ускорен ж свободного падения в земных условиях

g 9,81), м/с; плотность жидкой фазы пуль4 2 пы (для воды g =100 кг с /м )

Р— 10 кг/м — давление атмосферного воздуха; высота столба пульпы над усилителем — преобразователем динамического давления, м.

На чертеже Изображена схематически предлагаемая вибрацнонная флотомашина, продольный разрез, Флотомашина содержит рабочую камеру 1, например, цилиндрической формы, подводящий патрубок 2, разгрузочный патрубок 3 и пеносъемное устройство 4. На стенке (или днище) рабочей камеры жестко закреплен вибропривод 5, соединенный с источником энергии. Корпус рабочей камеры установлен на упругом, например пружинном основании 6 и имеет таким образом возможность возвратно-поступательного движения. Внутри рабочей камеры размещен усилитель — преобразователь динамического давления пульпы в виде объемно-деформируемого упругого тела, например сжимаемой герметичной сферы

7 со стенками из эластичного материала (резины), полость которой заполнена воздухом постоянного объема под избыточным давлением. Величина давления не играет существенной роли. Сфера 7 связана гибкой нитью 8 с кронштейном 9, который может иметь возможность перемещения в вертикальной плоскости и фиксации в заданном положении для регулировки расстояния h между центром сферы и днищем камерй.

Кронштейн закреплен жестко на опоре

10, установленной на стенке рабочей камеры или отдельно от нее. Пульпа

11 частично заполняет рабочую камеру до уровня Н. Сфера 7 имеет диаметр дс, а рабочая камера диаметр О (если камера выполнена квадратного или какого-либо иного поперечного сечения, то периметр может быть аппроксимирован окружностью с эквивалентным диаметром D), Устройство работает следующим образом..

5 856566 Б раз1, что существенным образом облегчает процесс аэрации атмосферным воздухом; в частности, требуемое для достижения эффекта подсоса воздуха вибрационное ускорение снижается в 5l0 раз.

Кроме того, наличие пульсирующей сферы приводит к перераспределению поля динамического давления в объеме пульпы и созданию условий для более равномерного насыщения жидкости пузырьками воздуха.

Характер,.перераспределения пбдя динамического давления нредставляет собой изменение величины динамического давления (замеренного пьезоэлектрическим датчиком и селективным милливольтметром В6-4) по высоте вертикально колеблющегося столба воды . при Н=ЗОО мм, кривая l — д 30 мм, h = 85 4 частота вибросте да Уст

121 Гц; 2 — f 121 Гц, сфера отсутст«1 вует; 3-4с 35 мм, 441= 175 мм, Ь

ll5 Гц; 4 "Ф 115 Гц, сфера отсутствует. Во всех приведенных случаях ускорение вибростенда составляет 2,5g„

Во всех опытах применяется ободочка из прозрачного оргстекла 120x500x l O мм, Равномерность распределения пузырь

l. ков в жидкости связана с изменением поля динамического давления и может быть объяснена образованием притягивающего многообразия s виде сферических поверхностей, определенньм образом расположенных вокруг пульсирующей сферы. В пределах этих поверхностей пузырьки стремятся занять устойчивое положение.

Центры притягивающих поверхностей с увеличением радиуса сферической притягивающей поверхности Д смещаются вверх, что объясняется действием архимедовой силы.

Пузырькам разных диаметров соответствуют свои поверхности. Так, пузырьки диаметром d имеют поверхность диаметром Д . При этом независимо от того, где находятся пузурьки — внутри поверхности или вне ее, они движутся к ней.

Характерно Увеличение с уменьшением диаметра пузырька: для пузырь KGB диаметром d с d< радиус 7

Эта закономерность четко выражена и хорошо просматривается даже при визуальном наблюдении.

По патрубку 2 подают пульпу, которая заполняет рабочую камеру 1 до уровня Н. Сфера 7, стремясь всплыть, занимает фиксированное положение на расстоянии h от днища рабочей камеры, Включают вибропривод 5, который, будучи. жестко связанным рабочей камерой, вынуждает ее совершать колебательные движения. Направление колебаний может быть вертикальным, горизонтальным или круговым. Колеба.ния камеры передаются пульпе ll и сфере 7, возбуждая ее радиальные пуль° сации, т.е. периодическое, с часто,той внешнего воздействия, изменение объема, что становится возможным бла.годаря сжимаемости стенок сферы и газа, ее заполняющего, Колебательные движения рабочей камеры и пульпы создают поле динамического давления, распределенное по всему объему пульпы, благодаря чему

"мертвые" зоны в рабочей камере практически отсутствуют. Пульсирующая сфера 7 усиливает амплитуду динами- 2s ческого давления в зоне ее расположения и преобразует первичные плоские волны в сферические, создавая условия для разрушения свободной поверхности пульпы и поступления эначитель- Зо ной порции атмосферного воздуха в пульпу в виде множества пузырьков,. которые движутся:преимущественно к сфере, насыщая пульпу воздухом. Степень аэрации пульпы в течение несколь-З ких секунд достигает уровня максимально B03MQEHQFQ(5»б ) и сохраняется затем на всем протяжении действия вибрации. Но истечении времени, достаточного для минералиэацин пузырьков, 40 уменьшают амплитуду колебаний или выключают вибропривод, минерализованные пузырьки воздуха всплывают на поверхность пульпы, откуда удаляются ч

4 пеносъемным устройством 4, а частицы 45 пустой породы оседают на днище камеры, откуда удаляются через патру,бок 3.

Предлагаемый процесс флотации ос о новывается на использовании особенностей динамического поведения воздушйых пузырьков и твердых частиц в пульпе, подверженной вибрационным воздействиям. Наличие объемно-деформируемого упругого тела, в данном слу чае сжимаемой сферы, приводит к увеличению амплитулы колебаний и величины динамического давления пульпы(до 10

В устойчивом положении пузырьки бсциллируют в направлении,нормальном где

85656 к поверхности пульсирующей сферы. В процессе осцилляции рядом расположен ных пузырьков они могут коалесцировать, увеличиваясь в размере, и в этом случае объединенный пузырек пере5 мешается в. новое устойчивое положение ближе к поверхности пульсирующей сферы, Около сферы пузырьки могут разделяться на несколько мелких пузырьков, которые переходят в устойчивое положение, более удаленное от поверхности пульсирующей сферы, Существенную особенность имеет также динамическое поведение твердых частиц, В частности, установлено явление захвата частиц пульсирующей сфе, рой, при котором взвещенные йли сво- бодно падающие в жидкости, в том числе неаэрированной, частицы притяги1 ваются к поверхности сферы и затем удерживаются на ней.

При движении к сфере частицы приобретают дополнительное ускорение.

Вибрационные эффекты флотации ,имеют резонансный характер и наиболее значительно проявляются при совпадении .частоты колебаний вибропривода с собственной частотой пульсационных движений объемно сжимаемого тела (сферы), Изменение частоты вибропривода на несколько герц в любую сторону от частоты резонанса приводит к резкому уменьшению наблюдаемых эффектов, в связи с чем, правильное установление частоты резонанса обуславливает эффективность предлагаемой флотомашины.

Известно, что резонансная частота пульсационных колебаний сжимаемого те-. ла сферической формы в колеблющейся жидкости зависит в основном от диа 40 метра сферы, высоты вибрируемого столба жидкости и глубины погружения сферы. Предлагаемая в работе расчетная формула дает удовлетворительное совпадение с экспериментом. 45

Данная расчетная формула предполагает использовать. в качестве усилителя динамического давления пульпы сжимаемого тела сферической формы, а в качестве рабочей камеры — бака цилиндрической формы. Это частные слу чаи, хотя применение сферы, очевидно является оптимальным вариантом с

Ф точки зрения равномерного динамического воздействия на объем пульпы, так как пульсаций тела сферической формы преобразуют плоские волны в сферические, распространяющиеся равнозначно по всем направлениям.

6 S

Таким образом, сравнительно с известными техническими решениями в предлагаемой флотомашине интенсифицируется процесс аэрации пульпы за счет самоподсбса атмосферного воздуха и уменьшения "мертвых зон в рабочей и камере флотомашины. Представляется возможным увеличить селективность разделения пульпы, для этого усилитель динамического давления размещают в желаемой зоне локализации частиц, составляющих пустую породу, например, в нижних слоях пульпы, при этом частицы пустой породы, как более мелкие сравнительно с минеральными частицами, испытывают притягивающее действие пульсирующего тела и движутся вниз, а минеральные частицы взаимодействуют с осциллирующими пузырь- . ками воздуха и образуют пену в верхней части пульпы. Благодаря резонансному характеру работы флотомашины процесс аэрации пульпы протекает очень быстро, в течение нескольких секунд и при весьма малых энергозатратах.

Формула изобретения

l. Вибрационная флотационная машина, включающая рабочую камеру, установленную на упругом основании, аэратор, вибропривод, приспособления для загрузки пульпы и разгрузки продуктов разделения, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью интенсификации процесса флотацни за счет повышения аэрирования пульпы, она снабжена усилитель-преобразователем плоских волн динамического давления в сферические, выполненным в виде упругой сферы, заполненной газом, а вибропривод жестко связан с рабочей камерой.

2. Машина по п,1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что усилитель преобразователь размещен в зоне локализации твердых частиц, при этом частота вибропривода н конструктивные параметры машины связаны соотношением

Р частота колебаний вибропривода, гц; площадь поперечного сечения рабочей камеры в зоне размещения сжимаемого тела, Q ме

Ф

3,.1 4; объем усилителя — преобразователя, м ;

856566

Пульпа

Исп1очник знергии

5 б

Составитель Л. Антонова

Редактор М. Ликович Техред H.Келушак Корректор Н 111выдкая

Заказ 7062/9 Тираж 625 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб.д д . 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул.Проектная 4

9 п — показатель политропы для газа, содержащегося в сфере, равный 1-1,4;

g — ускорейие свободного падения м/с

Q — плотность жидкой фазы пульпы кгс /м4;

Р— давление атмосферного воздуха,кг/ьР ; 11 — высота столба пульпы над

% усилителем-преобразователем м.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

У 366889, кл. В 03 О !/14, 1973.

2, Авторское свидетельство СССР

У 487676, кл. В 03 0 1/14, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

У 595007, кл. В 03 0 1/14, 1976,