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 особенно при очистке сточных вод от твердых частиц и капель масел.

Известна пневматическая флотационная машина, включающая камеру, выполненную в виде цилиндрической обечайки, снабженную тремя концентрически расположенными цилиндрическими полостями, в первой из которых - верхней рабочей полости, выполняющей роль реактора, - происходит закрепление частиц на пузырьках воздуха в восходящем потоке, а во второй - полости деаэрации, выполняющей роль сепаратора, - отделение в нисходящем потоке нагруженных пузырьков от камерного продукта. В нижнюю рабочую полость, которая соединена с верхней полостью, поступает аэрированная пульпа из аэратора /Филиппов Ю.М., Бочкарев Г.Р., Кондратьев С.А. А.С. 1676663 СССР «Флотационная машина», БИ №34, 1991, МКИ B03D 1/14/.

Недостатком указанной машины являются невысокие показатели флотации, обусловленные выводом камерного продукта непосредственно из-под пенного слоя, из которого осыпаются первоначально сфлотированные частицы.

Известна пневматическая флотационная машина типа реактор-сепаратор, включающая цилиндроконическую камеру, реактор, в котором происходит формирование пузырьков, подача питания и прямое взаимодействие пузырьков с частицами /Патент США №4938865, кл. B03D 1/24, опубл. 03.07.90/.

Недостатком данной машины является отсутствие организации процесса образования аэрофлокул в специальном устройстве, что также приводит к недостаточно высоким показателям 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 сепарационную камеру, реактор, имеющий приспособление для подачи в него пульпы и 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, кл. B03D 1/24, опубл. 31.07.96/.

Недостатком данной машины является несовершенная конструкция распределителя потока аэрированной пульпы, которая приводит к разрушению агрегатов частица-пузырек при ударе выходящей из реактора струи о днище и к его частому засорению. Это снижает показатели флотации.

Наиболее близким аналогом является пневматическая флотационная машина типа реактор-сепаратор, включающая сепарационную камеру, реакторы, имеющие приспособление для подачи в него пульпы и аэратор, 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 наиболее близкого аналога 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.

Задачей изобретения является повышение показателей флотации.

Техническим результатом изобретения является снижение времени и увеличение степени отделения флотокомплексов от пульпы в сепараторе, а также исключение забивания.

Технический результат достигается тем, что пневматическая флотационная машина типа реактор-сепаратор, включающая аэратор, тройник, реакторы, сепарационную камеру, пеноотстойник, пенный желоб и разгрузочное приспособление для хвостов, согласно изобретению снабжена в средней части сепаратора общим для всех реакторов распределителем потока аэрированной пульпы, представляющим собой царгу в виде усеченного конуса вершиной вниз, в который тангенциально вводятся нижние срезы реакторов.

Флотационная машина может быть снабжена отражательной пластиной, установленной под распределителем потока пульпы, которая выполняет функцию отбойника выходящего из распределителя потока.

Флотационная машина может иметь сепарационную камеру, состоящую в верхней своей части из конической обечайки, в средней части - из цилиндрической обечайки с распределителем потока, а в нижней - из конической обечайки с отражательной пластиной.

Флотационная машина может иметь пенный желоб, который соединен с верхним срезом усеченного конуса обечайки.

Флотационная машина для очистки сточных вод может также иметь цилиндрическую обечайку (пеноотстойник), соединенную с верхним срезом усеченного конуса сепарационной камеры и пенным желобом.

Снабжение цилиндрической части сепаратора распределителем потока аэрированной пульпы, представляющим собой царгу в виде усеченного конуса, в котором закреплены тангенциально расположенные выводы реакторов, обеспечивает ускорение расслоения аэрированных трехфазных потоков на поток всплывающих в пену флотокомплексов и на поток пульпы, уходящий в нижний разгрузочный патрубок, причем послойное распределение потоков по высоте и сечению царги уменьшает перемешивание в объеме царги, что обеспечивает достижение технического результата изобретения - снижение времени и повышение степени отделения флотокомплексов от пульпы в сепараторе.

Коническая царга может быть изготовлена с углом раскрытия в пределах от 30° до 120°. При меньшем угле раскрытия достигается улучшение условий коалесценции воздушных пузырьков за счет эффекта набегания, при большем - увеличивается скорость расслоения потока минерализованных пузырьков и потока пульпы в объеме сепаратора.

Диаметр конической царги на уровне ввода реакторов может лежать в пределах от 5d_реакт до 40d_peaкт, но не более 0,6d_сeпap. При меньшем диаметре царги достигается большая скорость закрученного потока, что способствует повышению селективности флотации. При большем диаметре царги создаются оптимальные условия для флотации лиофильных осадков и тонких взвесей.

Высота конической царги может лежать в пределах от до . Низкая царга предопределяет малое время прохождения сквозь нее трехфазных потоков, что минимизирует механическое воздействие на флотокомплексы и способствует повышению извлечения. Высокая царга, напротив, способствует большей селективности процесса за счет десорбции захваченных гидрофильных частиц.

Таким образом, за счет изменения указанных геометрических параметров коническая царга может иметь различное соотношение диаметров верхнего и нижнего срезов.

Точка ввода реакторов может быть расположена на одном из трех уровней конической царги:

1) на расстоянии, равном d_рект от нижнего среза царги; в этом случае повышается качество пенного продукта;

2) на расстоянии, равном d_реакт от верхнего среза царги; в этом случае возрастает извлечение;

3) примерно на равном удалении от обоих срезов конической царги; при этом достигается баланс между извлечением и качеством концентрата, характерный для основной операции.

Выполнение сепарационной камеры, состоящей в верхней и нижней частях из конических обечаек, а в средней части - из цилиндрической обечайки с распределителем потока, позволяет пространственно разделить восходящий поток минерализованных пузырьков в пену от нисходящего потока пульпы в хвосты.

Снабжение флотационной машины отражательной пластиной, установленной под распределителем потока, которая работает в режиме отбойника, позволит уменьшить потери мелких минерализованных пузырьков с хвостовым продуктом и тем самым способствовать повышению извлечения в процессе флотации и флотационной водоочистки в особенности.

Изобретение поясняется чертежом, где на чертеже изображен общий вид пневматической флотационной машины.

Пневматическая флотационная машина (см. чертеж) включает аэратор 1, двухтрубный реактор 2, регулятор пеносъема 3, сепарационную камеру 4, пенный желоб 5, распределитель (коническую царгу) 6 и отражательную пластину 7 (см. чертеж, вид А). Сепарационная камера выполнена из верхней конической обечайки 9, центральной цилиндрической обечайки и нижней конической обечайки 10 и разгрузочного патрубка 5. Также сепарационная камера может иметь цилиндрическую обечайку пеноотстойника 11.

Тангенциально расположенные выводы реакторов введены в распределитель 6. Выпускные отверстия раструбов находятся на диаметрально противоположных сторонах распределителя. Пенный желоб 5 присоединен либо непосредственно к верхнему срезу конической обечайки 9, либо к цилиндрической обечайке пеноотстойника 11. Над пенным желобом расположен конус 3 для регулирования выхода пенного продукта.

Пневматическая флотационная машина работает следующим образом.

Исходная пульпа, обработанная реагентами, проходит через аэратор 7, в который эжектируется воздух. В камере смешения в аэраторе воздух подвергается дроблению на мелкие пузырьки. С этого момента начинается процесс закрепления гидрофобных частиц или капель эмульсии на пузырьках воздуха, т.е. процесс образования флотокомплексов. Смесь пузырьков воздуха, флотокомплексов и пульпы проходит через тройник 72, в котором аэрированный поток разделяется надвое и движется по реакторам 2, затем в конической царге 6 закручивается и поднимается вверх. Здесь скорость движения потоков замедляется, что приводит благодаря эффекту набегания к взаимодействию флотокомплексов между собой с образованием аэрофлокул, которые поступают в виде закрученных аэрированных потоков в верхнюю обечайку 9. В диффузоре распределителя в центробежном поле ускоряется расслоение трехфазного аэрированного потока на поднимающийся в пену поток флотокомплексов и на поток пульпы в разгрузку через патрубок 8, при этом путь всплывания минерализованных пузырьков проходит по всей верхней части сепаратора. Отражательная пластина 7 за счет поворота выходящего из диффузора потока уменьшает вероятность потерь тонких пузырьков с камерным продуктом.

В нижней конической обечайке 10 сепаратора выделяется хвостовой поток (камерный продукт, очищенная вода) через патрубок 8.

Флотокомплексы поднимаются в пеноотстойник 11 и разгружаются в пенный желоб 5, откуда через патрубок выводятся из машины.

Эффективность отделения флотокомплексов и аэрофлокул от пульпы в сепараторе обеспечивается за счет одновременного действия трех факторов: ускорения расслоения в центробежном поле, увеличения газосодержания в верхней части сепарационной камеры и уменьшения потерь тонких пузырьков за счет поворота трехфазного потока вверх к пеноотстойнику.

Скорость флотации в предлагаемой машине возрастает на 15-20% по сравнению с прототипом, а также увеличивается качество концентрата. При очистке сточных вод уменьшается обводненность пенного продукта.