Результат интеллектуальной деятельности: Аэрационный узел

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых методом флотации, в частности к аэрационным устройствам, и может быть использовано в металлургической, угольной, горной, химической и других отраслях промышленности.

Известен аэрационный узел, используемый во флотационной машине по Патенту РФ №2095155 МПК B03D 1/14, состоящий из закрепленного на конце полого вала лопастного импеллера, соосно установленного внутри лопастного статора с зазором.

Недостатком данного устройства является низкий уровень диспергирования поступающего воздуха.

Наиболее близким является аэрационный узел, используемый во флотационной машине по Патенту РФ №2095154 МПК B03D 1/14, содержащий связанный с полым валом лопастной импеллер, размещенный внутри лопастного статора, разделенного диском на верхнюю и нижнюю части. Используемая конструкции импеллера создает придонную и верхнюю циркуляции пульпы.

Недостатком является слабая придонная циркуляция пульпы за счет торможения его встречным потоком воздуха, поступающим из полого вала в придонную часть флотационной машины.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности аэрации пульпы и усиление диспергации воздуха.

Поставленная задача решается тем, что в аэрационном узле, включающем соосно установленные полый вал, жестко соединенный с лопастным импеллером, лопастной статор и отбойник, над импеллером, выполненным в виде полого патрубка с отверстиями и диска с лопастями, расположенными по обе стороны диска радиально, перпендикулярно диску и симметрично друг другу установлен с зазором 2-3 мм один лопастной статор с горизонтально расположенными лопатками и под импеллером аналогично установлен другой такой же лопастной статор, причем наружные диаметры обоих статоров и импеллера равны, в плоскости лопаток статора, установленного под импеллером, расположен отбойник, а по периметру на расстоянии 40-60 мм от наружного диаметра статоров и импеллера радиально и перпендикулярно горизонтальной плоскости установлено как минимум четыре успокоителя.

Кроме того, лопастной статор, расположенный над импеллером, может быть выполнен разъемным.

На фиг. 1 изображен аэрационный узел в разрезе.

На фиг. 2 - разрез А-А аэрационного узла на фиг. 1.

На фиг. 3 - разрез Б-Б лопастного импеллера на фиг. 2.

На фиг. 4 - схема движения потока пульпы в развернутом виде.

Аэрационный узел соединен с приводом флотационной машины (не показан) и содержит соосно установленные полый вал 1, лопастной импеллер 2, верхний 3 и нижний 4 лопастные статоры, отбойник 5, выполненный с конической верхней частью и жестко соединенный с днищем 6 флотационной машины. Лопастной импеллер 2 состоит из полого патрубка 7 и диска 8, на котором по обе стороны радиально, симметрично друг другу и перпендикулярно диску 8 расположено не менее двух нижних 9 и двух верхних 10 лопастей, причем диск 8 может быть выполнен в виде плоской шайбы или усеченного конуса с центральным углом от 120° до 160°. Полый вал 1 жестко соединен посредством патрубка 7 с импеллером 2. В нижней части патрубка 7 по периметру перед диском 8 расположено не менее двух отверстий 11 с диаметром не менее 10 мм.

Нижний статор 4 установлен на опорах 12, жестко соединенных с днищем 6 флотационной машины, таким образом, чтобы был образован зазор Δ₁ от 2 мм до 3 мм между лопастями 13 нижнего статора 4 и нижними лопастями 9 лопастного импеллера 2. Минимальное расстояние нижнего статора 4 от днища 6 флотационный машины составляет 40 мм. Лопасти 13 нижнего статора 4 расположены под углом α=60°-75° в сторону вращения лопастного импеллера 2 по отношению к радиальному направлению.

Верхний статор 3 установлен с помощью кронштейна 14 над лопастным импеллером 2 на успокоителях 15 с зазором Δ₂ от 2 мм до 3 мм между лопастями 16 верхнего статора 3 и верхними лопастями 10 лопастного импеллера 2. Успокоители 15, выполненные в виде пластин, установлены радиально и перпендикулярно горизонтальной плоскости на расстоянии 40-60 мм от периметра наружных диаметров статоров и импеллера. Лопасти 16 верхнего статора 3 так же установлены под углом α=60°-75° в сторону вращения лопастного импеллера 2 по отношению к радиальному направлению. Количество лопастей верхнего 3 и нижнего 4 статоров одинаково. Верхний 3 статор может быть выполнен секционным, что облегчит сборку аэрационного узла и замену импеллера в случае необходимости.

Аэрационный узел работает следующим образом.

Полый вал 1 с лопастным импеллером 2, приводится во вращение от привода (на чертеже не показано) флотационной машины. При вращении импеллера 2 происходит засасывание пульпы в пространство между патрубком 7 и статором 3. Часть воздуха, проходящего по полому валу 1, через отверстия 11 поступает в пространство между лопатками 16 верхнего статором 3 и верхними 10 лопатками импеллера 2, другая часть воздуха ударяется об коническую часть отбойника 5 и отбрасывается в пространство между нижними 9 лопастями импеллера 2 и лопастями 13 нижнего статора 4. При вращении импеллера 2 происходит соединение пульпы с воздухом и образованная пульповоздушная смесь под действием центробежных сил выбрасывается в пространство между лопастями 16 верхнего статора 3 и верхними 10 лопастями импеллера 2 и в пространство между нижними 9 лопастями импеллера 2 и лопастями 13 нижнего статора 4, а затем и в зону флотации. В то же время пульповоздушная смесь, проходя через зазоры Δ₂ и Δ₁, усиленно подвергается диспергации за счет многократного сжатия и разрежения пульповоздушной смеси за лопатками статоров и за лопатками импеллера. Во время вращения импеллера 2 при подходе лопаток импеллера к лопаткам статоров образуется зона высокого давления, а при выходе пульповоздушной смеси из зазоров Δ_{2 и} Δ₁ за краями лопастей статоров образуется вакуум, за счет которого происходит интенсивное всасывание воздуха по полому валу 1 в зону работы импеллера 2. Проходя успокоители 15, пульповоздушная смесь дополнительно дробится, а также исключается закручивание пульпы. Следует устанавливать не менее четырех успокоителей 15, иначе пульповоздушная масса будет закручиваться.

Таким образом, предложенная конструкция аэрационного узла позволяет за счет придонной циркуляции, интенсивного самовсасывания воздуха через полый вал улучшать циркуляцию пульпы, что способствует повышению эффективности аэрации пульпы и усилению диспергации воздуха с получением тонкодисперсных пузырьков, необходимых для образования механически прочных флокул.