Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ПЕННОГО ПРОДУКТА ФЛОТАЦИОННОГО ПЕРЕДЕЛА

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при флотации цветных, черных, редких и благородных металлов, а также неметаллических полезных ископаемых. Известно, что когда в технологическом процессе производства присутствует пенная флотация, приходится сталкиваться с такой проблемой, как транспортировка флотационной пены.

Флотационная пена представляет собой трехкомпонентную систему в виде устойчивых к разрушению пузырьков, которая состоит из частиц руды, воды и воздуха. При прохождении пузырьков через насос происходит их разрушение и скапливание воздуха в районе рабочего колеса. Таким образом, формируется воздушная полость, вследствие чего уменьшается контакт поверхности рабочего колеса с пульпой.

Производительность насоса постепенно падает, уровень пульпы в питающем резервуаре растет, растет и давление на всасывающем патрубке насоса, пока не становится достаточным для проталкивания воздушной пробки.

Такой циклический режим работы может привести к переливу питающего резервуара, а значит, к потере ценного компонента или его загрязнению, а также к снижению производительности насоса, что может нарушить технологический процесс.

Присутствие воздуха в пульпе создает трудности в выборе подходящего типоразмера насосного оборудования и мощности двигателя. Для устранения этих трудностей разработан целый ряд специальных методик расчета снижения номинальных рабочих характеристик насосов, в зависимости от количества воздуха в пульпе. Однако применение в расчетах даже таких методик не является гарантией того, что оборудование подобрано верно. Выяснить это удается иногда только после того, как насосное оборудование уже установлено и запущено в работу. В лучшем случае, оборудование будет работать со сниженными показателями эффективности, в худшем - придется произвести замену оборудования на новое.

Известно устройство для перекачки пенного продукта, содержащее зумпф и насос, зумпф снабжен патрубками для ввода пенного продукта и для соединения с насосом (RU, патент №2258564, кл. B03D 1/02, 2003 г.).

Известное устройство размещено в технологической схеме для флотационного обогащения полезных ископаемых.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность его работы, обусловленная попаданием в насос пузырьков воздуха с пенным продуктом и вызванной этим нестабильностью напора, что приводит к снижению его производительности и возможности поломки, а также к переливу пенного продукта через край зумпфа, а значит, к потере ценного компонента или его загрязнению, что также приведет к потере производительности и увеличению потребляемой электроэнергии для поддержания работоспособности устройства.

В конечном итоге, эти недостатки приводят к нарушению всего технологического процесса, в котором задействовано данное устройство.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для перекачки пенного продукта флотационного передела, содержащее зумпф и насос, зумпф выполнен в виде конической емкости с тангенциальными подводом пенного продукта и отводом пульпы в насос и снабжен патрубками для ввода пенного продукта и для соединения с насосом, при этом дном конической емкости является ее меньшее основание, а в центе дна емкости расположен усеченный конус, установленный меньшим основанием вверх (RU, заявка на изобретение №2014103407/……(005278), от 31.01.2014, кл. B03D 1/02, 2003 г.).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность его работы, обусловленная малой кинетической энергией потока пенного продукта и, как следствие, эффекта по разрушению воздушных пузырьков, что снижает производительность насоса по перекачке пенного продукта и может привести к его поломке.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении эффективности работы и увеличении срока службы устройства для перекачки пенного продукта за счет того, что малой кинетической энергии потока пульпы сообщается дополнительное вращательное движение внутри конической емкости, которое увеличивает энергию потока и способствует более эффективному разрушению воздушных пузырьков, что в свою очередь позволяет повысить производительность насоса по перекачке пенного продукта.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для перекачки пенного продукта флотационного передела, содержащем зумпф и насос, зумпф выполнен в виде конической емкости с тангенциальными подводом пенного продукта и отводом пульпы в насос и снабжен патрубками для ввода пенного продукта и для соединения с насосом, при этом дном конической емкости является ее меньшее основание, а в центре дна емкости расположен усеченный конус, установленный меньшим основанием вверх, согласно изобретению на внутренней боковой поверхности конической емкости размещена футеровка с выступами, выполненная из износостойкого материала, причем нижняя сторона футеровки расположена на уровне верхнего основания усеченного конуса, расположенного в центре дна зумпфа, а по центру зумпфа, на расстоянии от дна, равном 0,5÷0,7 высоты зумпфа, установлено открытое лопастное колесо с верхним и нижним расположением лопаток, при этом направление вращения лопастного колеса совпадает с направлением движения потока пульпы, а патрубок для ввода пенного продукта расположен выше нижних кромок лопаток колеса.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что выступы могут иметь переменную ширину по высоте боковой поверхности конической емкости зумпфа, при этом ширина выступа в верхней части в 3÷5 раз больше ширины в его нижней части.

На фиг.1 изображен вертикальный разрез устройства для перекачки пенного продукта флотационного передела.

На фиг.2 изображен вид сверху устройства для перекачки пенного продукта флотационного передела.

На фиг.3 изображено сечение B-B устройства для перекачки пенного продукта флотационного передела.

Устройство для перекачки пенного продукта флотационного передела содержит зумпф 1 с патрубком 2 для ввода пенного продукта и патрубком 3 для соединения с насосом 4. Зумпф 1 выполнен в виде конической емкости с тангенциальными подводом пенного продукта и отводом пульпы в насос 4, дном 5 конической емкости зумпфа 1 является меньшее основание. В центре дна 5 расположен усеченный конус 6, установленный меньшим основанием вверх. Наличие усеченного конуса 6 позволяет создать зону для равномерного распределения твердых частиц в пульпе для ее перекачки. На внутренней боковой поверхности конической емкости зумпфа 1 размещена пластинчатая футеровка 7 с выступами 8, выполненная из износостойкого материала, например из эластомера (резина и т.д.), а нижняя кромка футеровки 7 размещена на уровне верхнего основания усеченного конуса 6, установленного на дне зумпфа 1, что позволяет потоку пульпы свободно перемещаться к патрубку 3 для соединения с насосом 4 (всасывающему патрубку), не создавая отложения твердых частиц. По центру зумпфа 1, на расстоянии от дна, равном 0,5÷0,7 высоты зумпфа 1, установлено открытое лопастное колесо 9 с верхним и нижним расположением лопаток 10. Лопастное колесо 9 соединено с промежуточным валом 11, который крепится к блоку привода 12. Крутящий момент лопастному колесу 9 передается от электродвигателя 13 через клиноременную передачу. Патрубок 2 для ввода пенного продукта расположен выше нижних кромок лопаток 10 колеса 9.

Патрубок 3 для соединения с насосом 4 (всасывающий патрубок) расположен в нижней части конической емкости зумпфа 1 по ходу потока пульпы, ниже верхнего основания усеченного конуса 6, что обеспечивает стабильность потоков пульпы на входе во всасывающий патрубок 3 насоса 4.

Устройство для перекачки пенного продукта флотационного передела работает следующим образом.

Пенный продукт флотационного передела поступает в патрубок 2, установленный тангенциально образующей поверхности конической емкости зумпфа 1.

За счет преобразования потенциальной энергии потока в кинетическую происходит закручивание пенного продукта, а вращающееся в направлении движения потока лопастное открытое колесо 9 увеличивает скорость вращения потока. Воздушные пузырьки, несущие частицы полезных минералов, под действием центробежной силы отбрасываются к внутренней поверхности зумпфа 1 с размещенной на его боковой поверхности футеровкой 7 с выступами 8, создающими вихревые кавитационные потоки, разрушающие воздушные пузыри. Футеровка 7 с выступами 8 выполнена из износостойкого материала, например из эластомера (резина и т.д.).

Частицы полезных минералов под действием силы тяжести опускаются на дно зумпфа 1.

При разрушении пены образуются две фазы. Жидкая фаза с минеральными частицами, потоком пульпы направляется к всасывающему тангенциально установленному патрубку 3 горизонтального насоса 4.

Газовая фаза удаляется с открытой поверхности зумпфа 1.

Наличие на дне зумпфа 1 усеченного конуса 6 позволяет создать зону для равномерного распределения твердых частиц в пульпе для ее перекачки.

Выбор установки открытого лопастного колеса с верхним и нижним расположением лопаток на расстоянии от дна, равном 0,5÷0,7 высоты зумпфа, обусловлен тем, что пенный продукт вращается относительно вертикальной оси зумпфа с постоянной и одинаковой для всех его частей угловой скоростью, образуя параболическую открытую верхнюю поверхность. Высота параболоида вращения поверхности не превышает 0,5÷0,7 глубины параболоида открытой поверхности. В этом случае лопастное колесо будет всегда работать в среде пенного продукта и дополнительно разрушать пенные пузырьки.

Размещение патрубка 2 для ввода пенного продукта выше нижних кромок лопаток колеса 9 обусловлено тем, что окружная скорость потока увеличивается потоками, образованными вращающимся лопастным колесом 9.

Наличие футеровки 7 с выступами 8 обеспечивает создание вихревых кавитационных потоков, способствующих наиболее эффективному разрушению воздушных пузырьков, что в свою очередь позволяет повысить производительность насоса по перекачке пенного продукта и предотвратить его поломку, что в свою очередь обеспечивает повышение производительности и эффективности работы устройства и увеличивает срок службы. Выполнение футеровки из износостойкого материала также позволяет увеличить срок службы устройства.

Таким образом, предложенное устройство для перекачки пенного продукта флотационного передела, используя кинетическую энергию потока пенного продукта и энергию потока, образованного вращающимся лопастным колесом 9, позволяет более эффективно удалить воздушные пузырьки из пенного продукта и стабилизировать работу горизонтального насоса за счет предотвращения попадания пузырьков воздуха в насос, что в свою очередь позволит стабилизировать напор, предотвратить потери ценного продукта из-за его переливов через край зумпфа и снизить потребление электроэнергии, а следовательно, повысить эффективность, надежность работы устройства и увеличить срок его службы за счет предотвращения поломки насоса.

Устройство для перекачки пенного продукта флотационного передела может быть установлено в любой технологической схеме для флотационного обогащения полезных ископаемых, в которой используется пенная флотация, для снижения энергозатрат, повышения производительности, надежности работы и эффективности ее работы за счет предотвращения снижения производительности или даже выхода из строя насоса, что приведет к нарушению всего технологического процесса.