Результат интеллектуальной деятельности: ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при переработке минерального сырья, содержащего цветные, черные, редкие, благородные металлы, а также неметаллические полезные ископаемые, и при очистке сточных вод от твердых частиц и нефтепродуктов.

Известна пневматическая флотационная машина, включающая цилиндроконическую камеру, реактор, в котором происходит формирование пузырьков, подача питания и прямое взаимодействие пузырьков с частицами /Патент США №4938865, МКИ В03D 1/24, опубл. 03.07.90/.

Недостатком указанной машины является отсутствие специального устройства для организации процесса коалесценции пузырьков, что приводит к недостаточно высоким показателям флотации.

Известна пневматическая флотационная машина, включающая сепарационную камеру, реактор, аэратор, а также установленный в сепарационной камере под реактором распределитель потока аэрированной пульпы, выполненный в виде крышки с отверстиями и днища, пенный желоб, разгрузочное приспособление для хвостов /Патент ЕР №0514800, МКИ В03D 1/24, опубл. 31.07.96/.

Недостатком данной машины является разрушение агрегатов частица-пузырек при ударе выходящей из реактора струи о днище распределителя потока аэрированной пульпы и засорение отверстий крышки распределителя, что приводит к снижению показателей флотации.

Известна пневматическая флотационная машина типа реактор-сепаратор, включающая аэратор, в котором происходит подача питания, формирование пузырьков и прямое их взаимодействие с частицами, реакторы с раструбами, цилиндроконическую камеру сепаратора, пеноотстойник и пенный желоб /Патент РФ 2214871 Самыгин В.Д., Филиппов Л.О., кл. B03D 1/24, опубл. 27.10.03/.Недостатком данной машины является низкая скорость расслоения потока минерализованных пузырьков и потока пульпы (воды) в объеме сепаратора.

Известна пневматическая флотационная машина типа реактор-сепаратор, включающая реакторы, аэратор, сепарационную камеру, а также установленные в сепарационной камере на конце каждого из реакторов раструбы, расположенные определенным образом, пенный желоб и разгрузочное приспособление для хвостов /Патент РФ 2281810, кл. B03D 1/24 от 20.08.06/. Недостатком данной машины является несовершенная конструкция ввода потоков из реакторов в полость сепаратора, которая приводит к интенсивному вертикальному перемешиванию в объеме сепаратора и, как следствие, ухудшению расслоения насыщенной пузырьками пульпы. Это снижает показатели флотации.

Известна пневматическая флотационная машина, включающая аэратор, реактор, цилиндроконическую сепарационную камеру и устройство для равномерного распределения потоков по реакторам, заканчивающихся насадками, ввод которых в сепаратор осуществляется тангенциально в горизонтальном направлении, а также пенный желоб, разгрузочное приспособление для хвостов /Патент США №2004/0112804, МКИ В01D 17/00, опубл. 17.06.04/.

Недостатком данной машины является заметный унос пульпой минерализованных пузырьков в хвосты из-за перемешивающего действия центробежной силы в горизонтальном направлении, что приводит к снижению показателей флотации.

Наиболее близким аналогом является пневматическая флотационная машина типа реактор-сепаратор, включающая аэратор, реактор и сепаратор, в котором внутри и соосно с сепаратором расположен конический распределитель потока аэрированной пульпы в виде обратного усеченного конуса, в который тангенциально вводятся нижние срезы реакторов, а в нижней части которого установлена отражательная пластина. /Патент RU №2393023 МПК B03D 1/24, (2006.01) опубл. 27.06.2010/.

Недостатком наиболее близкого аналога является большое время всплывания минерализованных пузырьков и частичное разрушение пены аэрированным потоком, выходящим из конического распределителя, что приводит к снижению извлечения.

Задачей изобретение является повышение показателей флотации.

Техническим результатом изобретения является снижение времени и увеличение степени отделения минерализованных пузырьков от пульпы в сепараторе, снижение разрушения и обводненности пены, интенсификация отрыва частиц подавляемых минералов от пузырьков воздуха.

Технический результат достигается тем, что пневматическая флотационная машина типа реактор-сепаратор, включающая центральную трубу, аэраторы, тройники, реакторы, раструбы, сепарационную камеру, пеноотстойник, пенный желоб и разгрузочное приспособление для хвостов, согласно изобретению снабжена распределителем потока для расслоения аэрированной пульпы на два потока, предпочтительно содержащие минерализованные пузырьки и пульпу представляющим собой царгу в виде прямого усеченного конуса, на одной или различной высоте которой симметрично относительно вертикальной оси тангенциально установлены раструбы, причем распределитель потока нижним срезом соединен с верхним срезом камеры сепаратора, а раструбы верхним срезом соединены с соответствующими нижними срезами труб реакторов. Флотационная машина может иметь сепарационную камеру, представляющую собой царгу в виде обратного усеченного конуса (вершиной вниз). Флотационная машина может иметь пеноотстойник, который соединен с верхним срезом усеченного конуса царги распределителя потока аэрированной пульпы. Флотационная машина может иметь пенный желоб, который соединен с верхним срезом прямого усеченного конуса царги распределителя потока аэрированной пульпы. Флотационная машина может быть снабжена пластиной, установленной в раструбе, которая работает в режиме гидродинамического генератора.

Снабжение флотомашины распределителем потока аэрированной пульпы, представляющим собой царгу в виде прямого усеченного конуса, на одной или различной высоте которой симметрично относительно вертикальной оси установлены тангенциально расположенные раструбы, причем распределитель потока нижним срезом соединен с камерой сепаратора, а раструбы верхним срезом соединены с соответствующими реакторами, что под действием центробежной силы в горизонтальной плоскости ускоряет расслоение поступающих аэрированных потоков на непересекающиеся в объеме распределителя потоки всплывающих минерализованных пузырьков в пену и на потоки пульпы, уходящие в хвосты, что обеспечивает достижение технического результата изобретения - снижение времени и повышение степени отделения флотокомплексов от пульпы в сепараторе, а также снижение разрушение пены. При этом соединение раструбов верхним срезом с соответствующими реакторами, а нижним срезом с распределителем потока обеспечивает раздельное равномерное поступление аэрированных потоков в распределитель, а соединение последнего нижним срезом с камерой сепаратора позволяет объединить отдельные пульповые потоки для вывода их в разгрузочное приспособление для хвостов Для уменьшения уноса минерализованных пузырьков с малой плавучестью потоком пульпы в хвосты угол конусности в вершине усеченного конуса распределителя потока должен быть тупым, предпочтительно около 120°. Для исключения разрушения пены всплывающими минерализованными пузырьками исходный поток аэрированной пульпы распределен симметрично относительно вертикальной оси на одной или различной высоте на несколько потоков, предпочтительно на четыре. Для предотвращения перемешивания расслоившихся потоков минерализованных пузырьков и пульпы тангенциальные потоки исходной аэрированной пульпы должны поступать на различной высоте и должны создавать в объеме распределителя вращение слоев пульпы в одном направлении. При этом раструбы располагаются на различных радиусах, так, чтобы R₁>R₂>R₃>R₄. Для образования аэрофлокул из минерализованных пузырьков тангенциальные потоки исходной аэрированной пульпы должны поступать на одной высоте и иметь встречное направление. Изготовление царги сепарационной камеры в виде обратного усеченного конуса выполняет функцию объединения всех пульповых потоков, выходящих из раструбов, в один, который выводится в хвосты. При этом угол конусности в вершине обратного конуса должен быть больше угла влечения потоком пульпы самых крупных частиц, чтобы обеспечить разгрузку хвостов без забивания, должен быть тупым, предпочтительно около 100°.

Выполнение соединения пенного желоба с верхним срезом прямого усеченного конуса царги распределителя потока аэрированной пульпы позволяет уменьшить путь минерализованных пузырьков и аэрофлокул в концентрат.

Выполнение соединения пеноотстойника с верхним срезом усеченного конуса царги распределителя потока аэрированной пульпы позволяет обезводить минерализованные пузырьки и аэрофлокулы перед поступлением в концентрат.

Снабжение флотационной машины упругой пластиной, установленной в устье раструба, которая работает в режиме гидродинамического генератора колебаний, позволит создавать вибрационной природы силы, способствующие отрыву частицы подавляемого минерала от пузырька воздуха и тем самым повышать селективность процесса флотации. При этом имеется возможность изменять упругие свойства пластины и их геометрические размеры, а также варьировать место установки и направление пластин поперек или вдоль сечения раструба.

Изобретение поясняется чертежом, где на фигуре (чертеж) изображен общий вид пневматической машины.

Пневматическая флотационная машина (фиг.) включает: центральную трубу 1, два аэратора 2, три тройника 3, четыре реактора 4;четыре раструба 5, расположенных на различных радиусах; четыре пластины 6, которые закреплены в устье каждого раструба (Фигура 1, разрез А - А); распределителя потока аэрированной пульпы 7, выполненного из конической царги, имеющей вид прямого усеченного конуса сепарационную камеру 8, выполненную из конической царги, имеющей вид обратного усеченного конуса, пеноотстойник 9, регулировочный конус 10, пенный желоб 11 и разгрузочный патрубок 12.

Центральная труба 1 соединена с одним из тройников 3, на нижних концах которого закреплены строго вертикально аэраторы 2, к которым с помощью тройников 3 подсоединяются по два реактора 4. Раструбы 5 тангенциально установлены на различной высоте царги распределителя потока 7. Выпускные отверстия раструбов могут быть направлены как по потоку, и так и навстречу друг другу (Фигура 1, Вид Б и В). Сверху к распределителю потока 7. прикреплен пеноотстойник 9, а к низу - сепарационная камера 8.Пенный желоб 10 присоединен к распределителю потока 7. Над пенным желобом расположен конус 11 для регулирования выхода пенного продукта. Разгрузочный патрубок 12 подсоединен к сепарационной камере 8.

Пневматическая флотационная машина работает следующим образом.

Исходная пульпа, обработанная реагентами, проходит через центральную трубу 1, равномерно разделяется на два потока в верхнем тройнике 3, далее смешивается с воздухом в двух аэраторах (эжекторах) 2. Аэрированные потоки пульпы, выходящие из каждого аэратора 2, разделяются в нижних тройниках 3. на две части, и образующиеся четыре потока проходят по четырем реакторам 4, в которых происходит минерализация пузырьков воздуха. Затем каждый аэрированный поток замедляется и закручивается в тангенциально расположенных на различных радиусах раструбах 5, и возбуждает колебательные движения упругих пластин 6, которые закреплены одним концом в устье раструба. В раструбах 4 скорость движения потоков замедляется, что благодаря эффекту набегания приводит к образованию аэрофлокул из минерализованных пузырьков, которые поступают в виде закрученных в одну сторону аэрированных потоков в царгу распределителя потока 7. В царге 7 в центробежном поле ускоряется расслоение аэрированного потока в горизонтальной плоскости на поднимающийся в пену поток минерализованных пузырьков и на поток пульпы в разгрузку через патрубок 12. Прямой усеченный конус царги 7 имеет малую высоту; что уменьшает путь всплывания минерализованных пузырьков из распределителя потока 7 в пену; а симметричное и послойное распределение потоков, закрученных в одну сторону по высоте царги 7, уменьшает продольное перемешивание в ее объеме (Фигура, вид Б). При расположении раструбов 5 на одной высоте в царге 7 и при встречном закручивании потоков (Фигура, вид В) интенсифицируется процесс образования аэрофлокул. В царге распределения аэрированного потока 7 скорость нисходящих пульповых потоков резко уменьшается, так увеличивается сечение к низу обратного конуса, благодаря чему уменьшается унос минерализованных пузырьков, имеющих малую плавучесть, в хвосты через патрубок 12.

Минерализованные пузырьки в виде отдельных непересекающихся потоков (при закручивании в одну сторону) или совместно с аэрофлокулами (при закручивании в разные стороны) поступают в пеноотстойник 9 и далее с помощью регулировочного конуса 11 выводятся в пенный желоб 10.

Повышение эффективности работы заявленной флотомашины обеспечивается за счет действия шести факторов. Первый - уменьшения перемешивания расслоившихся воздушного и пульпового потоков за счет распределения исходного потока аэрированной пульпы по высоте и сечению царги 7. В отличие от прототипа, в котором все потоки концентрируются в обратном усеченном конусе, расположенном внутри сепаратора соосно с ним, царга 7 имеет вид прямого усеченного конуса и одновременно играет роль внешних стенок сепаратора и распределителя аэрированного потока. Второй - интенсификации процесса образования аэрофлокул при встречном закручивании потоков минерализованных пузырьков в царге 7.

Третий - исключение разрушение пены за счет замены сконцентрированного, как в прототипе, на распределенный по сечению поток минерализованных пузырьков и аэрофлокул.

Четвертый - ускорения расслоения в центробежном поле. Пятый - уменьшения пути и соответственно времени всплывания минерализованных пузырьков и аэрофлокул в пену. Шестой - создание за счет колебания гибкой пластины вибрационной природы силы, способствующей отрыву частиц подавляемого минерала от пузырька воздуха. Скорость флотации в предлагаемой машине возрастает в 1,3-1,4 раза по сравнению с прототипом, а также увеличивается качество концентрата на 2-5%.