Аэролифтно-пневматическая флотационная машина — SU 971484 (original) (raw)
Союз СоветскикСоциалистическнкРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ19 1484(5 )М, Кл. В 03 0 1/20 с присоелинением заявки Рй 3 Ънударстккнный комитет СССРФ с;тМ.А,Рубец ф 1 фл 1 гт, /У" бЛИ 07 Э;Кузнецкий науцно-исследовательский и проектноконструкторский институт углеобогащения Министерства "=- уугольной промышленности СССР1Изобретение касается пенной Флотации и регенерации шламовых водперед их повторным использованиемна предприятиях, имеющих водошламовые схемы с замкнутым циклом, иможет быть использовано в угольной,металлургической и химической отраслях промышленности,Известна колонная пневматическаяпротивоточная флотационная машина,представляющая вертикальную колоннусо шпицкастеном в нижней части, который соединен с пульпопогрузочным.устройством, снабженную трубчатымиаэраторами и пульпораспределительнымустройством, размещенным внутри колонны, применяемая для пенной флотации11.Недостаток такой машины состоитв том, что пульпораспределительноеустройство, подающее исходное питание, размещено внутри колонны, чтоснижает площадь живого сецения колонны, удовлетворяющую условиям всплытия минералиэованных пузырьков, при этом соответственно уменьшается удельная производительностьмашины,5Кроме того в колонных противотоцных флотационных машинах слабая интенсивность перемешивания пульповоз"душной смеси, что обусловливает низкую эффективность флотации наиболеетонких классов, необходимость особенно тщательной подготовки пульпыперед флотацией, невозможность применения дробной дозировки реагентов при последовательной установкенескольких колонн,Известна аэролифтно-пневматичес.кая флотационная машина, включающаяванну с пирамидальным основанием,перегородки, установленные вертикально но по оси ванны и образующие по еебортам беэаэроционные эоны, противоточные флотационные отсеки, снабженные трубчатыми аэраторами, иаэролифт, расположенный по оси ван9714 84 3ны между противоточными отсекамии сообщающийся с ними через щели упирамидального основания ванны, снабженный пульповоздушным смесителем,который установлен у основания и выполнен в виде камеры с вертикальными перегородками, образующими пульповоды, коллекторами, которые образуют тоапецеидальный желоб вертикальной пластиной установленной по оси 10желоба, перфорированными трубками,закрепленными на наклонных стенкахколлекторов и пластине в виде Ч -.образных рядов, обращенных углом вверхи составляющих в комплексе с коллекторами аэратор аэролифта, а на днепульповоздушного смесителя смонтировано барботажное воздухораспределительное приспособление, выполненноев виде треугольной призмы со щелями над основанием, закрытыми клапанами из мягкой резины, и пульповыпускной карман с регулируемым шибером в каждой камере машины 1 21.В такой машине боковые противоточные флотационные отсеки сообщаются с аэролифтом в области верхнейчасти пульповоздушного смесителя аэролифта через щели у пирамидальногооснования ванны,30Через эти щели циркуляционнаянагрузка, образованная из остатковпрофлотированной пульпы, близкой посоставу к камерным отходам, поступает из основания противоточных отсеков е аэролифт, где, смешиваясьс исходным питанием, снижает долевое содержание флотируемых минераловв пульпе каждой камеры, При этом соответственно снижается качество флотоконцентрата,Наибольшее снижение качества концентрата происходит при флотациипульпы, содержащей тонкие классы снезначительным количеством зернистыхполезных минералов, имеющих плотность 45близкую или меньшую по сравнению спородой, которая образует отходы, например углей, так как в этом случаециркуляционная нагрузка даже в первой камере будет представлена преимущественно частицами породы.Отрицательное влияние циркуляционной нагрузки на работу машины состоит также в том что соответственноее обьемному расходу в пределах 10- 5515 в первой камере и 20-304 во второй камере (при двухкамерном исполнении машины) от обьемного расхода исходного питания снижается производительность машиныКроме того, полезный (аэрируемый)объем машины составляет примерно75 от ее общей емкости, что в значительной мере обусловлено устройствомбольшой емкости пирамидального основания ванны в связи с необходимостью обеспечения транспортированияосаждающихся частиц твердого из остатков профлотированной пульпы к основанию камеры аэролифта в качествециркуляционной нагрузки, т,е конструктивное решение, направленноена выделение циркуляционной нагрузки, способствует снижению удельнойпроизводительности машины,Аэролифт оцениваемый как прямоточный флотационный отсек, имеетнедостаточную площадь, что обуславливает высокие скорости в камере аэролифта, превышающие оптимум, и какследствие снижение времени контактирования пульпо-воздушной смеси вкамере аэролифта и эффективности использования воздуха,Целью изобретения является повышение эффективности флотации и удель.ной производительности машины,Поставленная цель достигается тем,что машина снабжена перепускными устройствами, выполненными в виде патрубков, сообщающих основания противоточных флотационных отсеков с пульповодами аэролифта, поворотными заслонками, установленными в патрубках и приводами для поворота указанных заслонок, а основания противоточныхфлотационных отсеков выполнены в виде четырехгранных усеченных пирамид. Установка перепускных устройств с заслонками, перекрывающими соединительные патрубки во время нормальной работы машины и выполнение оснований противоточных флотационных отсеков в виде четырехгранных усеченных пирамид позволяет исключить циркуляционную нагрузку, уменьшить безаэроционный объем каждой камеры и повысить удельную производительность машины, а также улучшить качество флотоконцентрата, Увеличение площади аэрации.аэролифта дает возможность снизить скорость восходящего потока пульпо-воздушной смеси в прямоточном флотационном отсеке и тем самым повысить время контактирования пульпы с диспергированным воздухом и соВо избежание создания избыточного давления в отсеке 3 заполнение машины пульпой производится при открытых патрубках 27, что осуществляется поворотом заслонок 28 в вертикальное положение, После заполнения камер машины пульпой патрубки 27 перекрываются этими заслонками и воздух, проходящий через коллекторы 9 и трубки-диспергаторы 1, насыщает пульпу, заполняющую отсек 3 - качеру 5 974ответственно эффективность его использования,На фиг, 1 изображена предлагаемаямашина, поперечный разрез, на фиг, 2 то же, вид сбоку.Машина имеет одну или несколькокамер (в зависимости от флотируемостисырья и назначения машины - регенерация шламовых вод, флотация и требований к продуктам обогащения), установленных на одном уровне или каскадно,Каждая камера состоит из глубокой ванны 1, разделенной вертикальными перегородками 2 на прямоточныйфлотационный отсек 3 в виде камеры 15аэролифта, расположенной по оси ванны 1, и два противотоцных флотационных отсека 4, размещенных между бортами этой ванны и перегородками 2,пульповоздушного смесителя 5 аэролифта, который расположен под основанием отсека 3, пульповыпускного кармана и перепускных устройств,Смеситель 5 выполнен в виде камеры с пульпоприемными патрубками 6, 25вертикальными перегородками 7, обра-.зующими пульповоды, расположенныевдоль бортов основания аэролифта иимеющие выпускные щели 8, коллекторами 9, образующими трапецеидальный З 0желоб, расположенный вдоль основанияпо оси аэролифта вертикальной поддерживающей пластиной 10 перфорированными трубками 11, закрепленнымиЧ-образно углом вверх на пластине 10 зи штуцерах, установленных на наклонных стенках коллекторов 9, в триряда в шахматном порядке нижний рядс интервалом, близким к диаметрутрубки, а два верхних с интерваломв три раза большего размера), В ком.плексе коллекторы 9 и трубки 11 составляют аэратор прямоточного флотационного отсека - аэролифта, Надпоследним установлен пульподелитель.12 с направляющими козырьками 13.На дне смесителя 5 установлено воздухораспределительное барботажноеприспособление, выполненное в видетреугольной призмы 14, имеющей надоснованием по бортам щели 15,закрытые клапанами 16 из мягкой резины,и патрубки 17 для подачи свежей водыи воздуха.Под дном смесителя 5 смонтирован55патрубок 18 для выпуска пульпы измашиныВ отсеках 4, расположенных по бортам ванны 1, установлены аэраторы,состоящие из коллекторов 19 и перфорированных трубок 20, установленныхв три ряда в шахматном порядке (нижний ряд с интервалом близким к диаметру трубки, а два верхних с интервалом в три раза большего размера) .Аэраторы имеют уклон от аэролифтак бортам ванны 1 от 0 до 15 О, Коллекторы аэраторов, примыкающие к бортам этой ванны, размещены в нишах,образованных расширением ванны 1 уднища, Между коллекторами и бортамиэтой ванны образованы каналы 21 длявыпуска остатков пролотированнойпульпы из зоны аэрацииРасширения верхней части .ванны 1отделены вертикальными перегородками 22, разграничивающими эоны аэрации и безаэрационные зоны, сообщающиеся между собой через зазоры 23.Основания 24 отсеков 4 выполненыв виде четырехгранных усеченных пирамид, имеющих окна 25 для выпускакамерных отходов, 8 торцевой частиванны 1 размещен пульповыпускной карман 26 с регулируемым шибером, сообщающийся с окнами 25, На ванне 1установлены пеногоны,Основания 24 отсеков 4 сообщаются с отсеком 3 с помощью перепускных устройств, состоящих из патрубков 27, поворотных заслонок 28 с приводами 29, имеющими ручное и дистанционное автоматическое управление,Машина работает следующим образом.Предварительно подготовленная пульпа путем контактирования с реагентами по трубопроводам с гидростатицес-ким подпором водяного столба, равного высоте камеры машины, через патрубки 6 поступает в пульповоды смесителя 5 и через щели 8 под перегородками 7 равномерно распределяется по всейдлине с двух бортов основания аэролифта,Одновременно в аэраторы машины подается воздух под давлением до 2 кг/см, 971484аэролифта, ограниченную перегородками 2, тоикодиспергированным воздухом.Между столбами неаэрированнойпульпы, заполняющей питающий трубопровод, и аэрированной, которая заполняет камеру аэролифта отсека 3расположенную между перегородками 2,создается перепад гидростатическогодавления. Под воздействием разностигидростатических давлений аэролифтнепрерывно принимает исходное питание и выдает аэрированную пульпуравномерно распределяемую пульподелителем 12 с козырьками 13 по отсекам 4, При этом производительностьаэролифта может регулироваться вшироком диапазоне путем изменениярасхода воздуха в аэраторы, а такжеза счет изменения высоты столба пуль"пы в питающих трубопроводах, происходящего в режиме саморегулированияв зависимости от объемного расходаисходного питания, 8 процессе подьема пульпо-воздушной смеси в отсеке 3 - камере аэролифта, ограниченной перегородками 2 со скоростьюблизкой к оптимуму для кинетики процесса флотации, что достигается выполнением камеры аэролифта большойплощади горизонтального сечения, 30определяемой расчетом при конструктировании машины и составляющей20303 от общей площади аэрации каждойкамеры, происходит интенсивная минерализация воздушных пузырьков, 55При этом образование аэрофлокулпроисходит как за счет тонких классов вследствие интенсивного перемешивания пульпо-воздушной смеси в камере аэролифта, так и за счет зернис втых минералов интенсификации флотации,которая в отсеке 3 происходит в результате повышенного времени пребывания в зоне аэрации крупных частиц,имеющих меньшую скорость всплытияв восходящем потоке, Кроме того,эффективность флотации в этом отсеке повышается вследствие выделениямельчайших воздушных пузырьков израствора, что имеет место при большойглубине камеры аэролифта отсека 3,достигающей 4-5 м,В отсеках 4 уровень пульпы поддерживается выше перегородок 22 с помощью шибера установленного в кар55мане 26, Аэрированная пульпа, содержащая минерализованные пузырьки, выданная аэролифтом ниже уровня верхнего среза перегородок 22 примерно на половину ширины аэролифтной камеры,в отсеках 4 расслаивается в течениенескольких секунд, что обусловленомалой высотой всплытия минерализованных пузырьков в тонком слое сливааэролифта и подпенного слоя,Подпенный слой и верхний слойпульпы, находящийся над уровнем верхнего среза перегородок 2 из-за нисходящего потока, содержат минимальноеколичество частиц, твердого, не закрепленных на воздушных пузырьках, движутся в направлении к бортам ванныи, переливаясь через перегородки22 в безаэрационную зону, транспортируют самотеком пенный слой на разгрузку,Пенный слой в процессе транспортировки теряет большую часть жидкости, уносящей тонкие илы нефлотируемыхминералов, и после отстоя пеногонамиразгружается из безаэрационной эоныв качестве конечного продукта,Остатки пульпы, профлотированнойв камере аэролифта отсека 3, образуют нисходящий поток в верхней зонеаэрации отсеков 4, Скорость нисходящего потока в верхней зоне аэрацииснижавтся пропорционально увеличениюплощади потока и уменьшению расходапульпы за счет вывода части нагрузкив пенный продукт при флотации в отсеке 3 и транспортировки верхнего слояпульпы с малым содержанием твердогочерез безаэрационную зону и зазоры23 в нижнюю зону аэрации, расположенную между этими зазорами и эраторамис трубками 20,0 тносительно высокая плотностьпульпы при малой скорости нисходящего потока и слабой турбулентностисоздает благоприятные условия для выделения флотируемых минералов, особенно повышенной крупности, в пенныйслой в процессе аэрации пульпы диспергированным воздухом, поданнымэрез коллекторы 19 и трубки 20 аэраторов отсеков 4,В верхней зоне аэрации, расположенной между зеркалом пульпы в камереи зазорами 23, происходит вывод. основной массы флотируемых минералов в пенный слой из остатков пульпы, профлотированной в камере аэролифта отсека 3.Изменение интенсивности самотечной транспортировки пенного слоя череззоны аэрации отсеков 4 путем изменениявысоты перелива пульпы через перегород9 971ки 22 в безаэрационнуа зону, изменения расхода воздуха в аэраторы отсеков 4, а также угла наклона аэраторовможет быть использовано для регулиро.вания выхода, плотности и качества пен- %ного продукта в широком диапазонеОстатки профлотированной пульпы изверхней зоны аэрации поступает в нижнюю зону эрации и, объединяясь с верхним слоем пульпы, транспортируемым Очерез безаэрационную зону и зазоры23 и имеющим низкую плотность и малое содержание флотируемых минералов, подвергаются контрольной флотации, 15Минерализованные пузырьки из нижней зоны аэрации через верхнюю зону поднимаются в пенный слой, а профлотированная пульпа при установкеаэраторов, состоящих из коллекторов 2 в19 и диспергаторов - трубок 20, подуглом до 15 о, проходя над аэраторамик бортам ванны. 1, разгружается черезканалы 21 в емкости оснований 24под аэраторы. 15Транспортировка остатков профлотированной пульпы над аэраторамик бортам ванны 1 обусловлена наличием перепада гидростатического давления в областиаэраторов отсеков 4 звмежду большей вьсотой столба неаэрированной пульпы под аэраторами напримыкании к аэролифту и меньшей напримыкании к бортам ванны 1,Под воздействием разности гидростатических давлений создается слабый восходящий поток пульпы междутрубками 20, способствующий болеераннему отрыву пузырьков воздуха оттрубок и повышающий его .дисперсность впрепятствующий выпадению частиц твердого.через аэраторы, создающий условия над трубками 20 идентичныекипящему слою, и усиливающий потокнад основаниями 24, чем исключаетсявыпадение твердого в осадок на этиоснования,Из емкостей оснований 24 через окна 25 профлотированная пульпа поступает в карман 26 с регулируемым шиЯбером, а из него в качестве исходного питания в следующую камеру или вотходы из последней камеры.Перепускные устройства, состоящиеиэ патрубков 27, заслонок 28 и при"водов 29, предназначены для обеспеИчения внутрикамерной циркуляции пульпы при кратковременном прекращенииподачи исходного питания или снижении 10объемного расхода питания ниже установленного минимума,Машина работает следуоцим образом,При прекращении подачи исходногопитания (снижении его объемного расхода ниже установленного минимума)по сигналу от датчика расхода например, емкостного типа производитсявключение привода 29 на поворот заслонки 28 в открытое положение, Послеоткрытия патрубка 27 пульпа из емкости оснований 24 в результате разно"сти гидростатических давлений засасывается через патоубки 27 и пульповоды смесителя 5 в пульповоздушныйсмеситель аэролифта, а аэрированнаяпульпа сливается в отсеки 4. При поступлении исходного питания с расходом ниже установленного минимумамашина будет выдавать продукты обогащения, При полном прекращении подачи исходного питания и внутрикамер 1 ной циркуляции пульпы будет происхо,дить лишь выработка пульпы заполняюцей камеры с небольшим выходом пенного продукта,После возобновления подачи исходного питания по сигналу от датчикарасхода пульпы заслонки 28 ставятсяс помощью привода 29 в закрытое положение и машина продолжает работатьбез циркуляционной нагрузки по постоянной схеме без вмешательства надзора,Вместе с тем перепускные устройства обеспечивают работу машины и сциркуляционной нагрузкой в зависимости от требований технологии, напри- .мер при трудной флотируемости тяжелыхминералов, требующих большого времени флотации. В этом случае машина будет работать по схеме, идентичнойописанной для случая с поступлениемнагрузки менее установленного минимума, Эта особенность повышает универсальность машины,Воздухораспределительное приспособление предназначено для барботажа перед запуском машины, работающейна тяжелых плотных пульпах, или приее зашламовке вследствие нарушенияреагентного режима, аварийного прекращения подачи воздуха и продолжающегося поступления питания и др,Порядок запуска зашламованной машины следующий,Через один из патрубков 17, снабженный запорно-регулирующей арматуройи обратным клапаном, в призму 14 поФормула изобретения 11 9714дается свежая вода. После повышениядавления в емкости этой призмы до величины, превосходящей гидростатическое давление столба пульпы в аэролифте и сопротивление осадка в его дон-ной емкости, открываются клапаны 16и вода через щели 15 под напором по"ступает в основание аэролифта, раз"рыхляя осадок.Затем воздуХ подается череэ другой 16патрубок 17, Воздух, выходя такимже путем вместе с водой, осуществляетинтенсивный барботаж пульпы, Послевосстановления нормальной внутрикамерной циркуляции пульпы прекращает- Ися подача воды и воздуха через патрубки 17 и машина работает по постояннойсхеме,Применение перепускных устройствв предлагаемой машине позволяет исключить циркуляционную нагрузку, близкую по содержанию нефлотируемых минералов к камерным отходам, При этомснижается долевое участие нефлотируемых минералов в пульпе , 2Соответственно снижению зольностифлотируемой пульпы уменьшается зольность угольного флотоконцентрата,Вместе с тем исключение циркуляционной нагрузки в первой и второй ка- щмерах от. объемного расхода исходного питания позволяет повысить удельную и общую производительность машины.Повышение удельной производительности машины обеспечивается такжеза счет снижения доли неаэрируемого объема в каждой камере машины, достигаемого выполнением оснований 24в отсеках 4,Увеличение площади аэрации отсека 3 и аэрируемого объема в каждойкамере снижает скорость восходящегопотока пульпо-воздушной смеси, приэтом соответственно увеличиваетсявремя контактирования пульпы с диспергированным воздухом и повышаетсяэффективность .использования воздухав аэролифте,Предлагаемая машина совмещает по 0ложительные качества механических ипневмомеханических машин интенсивноеперемешивание пульпо-воздушной смесии скорости потоков пульпы в прямоточном флотационном отсеке, близкиек оптимуму для кинетики процесса флотации, с обеспечением широкого диапазона регулирования расхода пульпыи воздуха) и преимущества пневмати" 84 12ческих машин ( равномерное распределение и регулирование расхода воздухав аэролифте и противоточных флотационных отсеках, малые скорости нисходящего потока и спокойный режимфлотации при довольно слабых турбулентных потоках в противоточных отсеках, особенно в верхней зоне аэрации, возможность создания камер имногокамерной машины больших типоразмеров на практически любую производительность для построения однолинейной схемы без усложнения конструкции),Вместе с тем исключение циркуляционной нагрузки позволяет повыситьэти положительнне качества, приблизивгидродинамику работы машины к условиям идеального вытеснения пульпыкак в прямоточном, так и в противоточном флотационных отсеках с минимальным смешиванием потоков пульпы с различным содержанием флотируемых минералов,Аэролифтно-пневматическая флотационная машина, включающая ванну, перегородки, установленные вертикально по оси ванны и образующие противоточные флотационные отсеки с трубчатыми аэраторами и пеногонами, и прямоточ.ную флотационную бтсек-камеру аэро- лифта, имеющую пульподелитель с направляющими козырьками, пульповоздушный смеситель, выполненный в виде камеры с вертикальными пере-городками, образующими пульповоды, коллекторами, образующими трапецеидальный желоб; вертикальной пластиной, установленной по оси желоба, перфорированными трубками, закрепленными на наклонных стенках коллекто" ров и пластине и образующими параллельные У-образные ряды, обращенные углом вверх и составляющие в комплексе с коллекторами аэратор аэролифта, и воздухораспределительным приспособлением, выполненным в виде треугольной полой призмы со щелями, закрытыми эластичными пластинами, и пульповыпускные карманы, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности флотации и удельной производительности машины, она снабжена перепускными устройствами, выполненными в виде патрубков, сообщающих основания противоточных флота97148ционнын отсеков с пульповодами аэролифта, поворотными заслонками, установленными в патрубках, и приводами для поворота указанных заслонок,а основания противоточных флотацион- бных отсеков выполнены в виде четырехгранных усеченных пирамид,14Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 483144, кл, В 03 0 1/24, 1974,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке И 2735815/22-03,кл, В 03 П 1/20, 1979 (прототип),971184 тавительхред А.Ач дактор З,Бородкин аказ Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,1 59 НИИПИ Государственно по делам изобретени 3035, Москва, Ж,Петрищев Корректор Ю.Макаренк Подписикомитета СССРоткрытийщская наб д. М 5