АЭРАТОР
AERATOR

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к аэрационным устройствам, и может быть использовано в металлургической, горной, химической и других отраслях промышленности.
Известен аэратор флотационной машины, включающий полый вал с установленным на нем полым усеченным конусом с отверстием в нижнем основании и с выступами и щелями, расположенными равномерно по боковой поверхности конуса у его нижнего основания за выступами, при этом высота щелей составляет не более 1/3 длины выступов (2). Наличие щелей позволяет распределять воздух более равномерно по конической поверхности аэратора, используя эжекционный эффект, возникающий при вращении аэратора за выступами усеченного конуса (RU, а.с. №1217482, кл. B03D 1/14, 1986 г.).
Расположение щелей у нижнего основания конуса за выступами приводит к тому, что воздух, выходящий из щели, попадает в область разрежения, образующуюся за задней кромкой выступа при вращении аэратора. Таким образом, снижается сопротивление выходящему воздуху и улучшаются условия его распределения по конической поверхности усеченного конуса. Кроме того, давление жидкости увеличивается к днищу камеры, что заставляет выходить воздух в зону наименьшего сопротивления, а именно через щели.
Недостатками известного аэратора является недостаточно равномерное распределение воздуха по поверхности аэратора, что снижает качество диспергированного воздуха и эффективность флотации. При больших расходах воздуха может наблюдаться одностороннее пробулькивание воздуха, выходящего из отверстия в нижнем основании. Кроме того, к ухудшению диспергации приводит даже незначительное смещение нижнего основания аэратора относительно оси, так как нарушается равномерность выхода воздуха в зону диспергирования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному техническому решению является аэратор, содержащий полый вал подачи воздуха и установленный на валу полый усеченный конус, над конусом размещен диск с центральным отверстием и радиальными лопастями (RU, патент №2158186, кл., В03В 1/14, 2000 г.).
Усеченный конус выполнен с отверстием в нижнем основании и выступами и щелями, расположенными равномерно по боковой поверхности конуса у его нижнего основания за выступами.
Недостатками известного аэратора является слабая циркуляция пульпы в нижней его части т.к. ребра, расположенные на полом конусе малого сечения и не создают достаточного разряжения, а также отсутствует возможность засасывания пульпы в центральной части аэратора, а выход воздуха из отверстия в основании усеченного конуса препятствует движению пульпы вверх. Это приводит к недостаточной циркуляции пульпы в придонной части камеры, недостаточному качеству диспергирования воздуха и, как следствие оседание песка на дно камеры, что снижает эффективности флотации.
Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении эффективности флотации за счет повышение качества диспергирования воздуха при больших его расходах, за счет увеличения поверхности, участвующей в диспергировании воздуха, создания интенсивных придонных потоков пульпы, за счет создания дополнительного канала для засасывания пульпы из центра к внешнему радиусу, что приводит к улучшению диспергации и исключению осаждения песка.
Указанный технический результат достигается тем, что в аэраторе, содержащем полый вал для подачи воздуха и установленный на валу полый усеченный конус, над которым размещен диск с радиальными лопастями, согласно изобретению, меньшее основание усеченного конуса расположено сверху и на него своей нижней плоскостью опирается диск, при этом радиальные лопасти размещены на верхней плоскости диска и соединены между собой кольцом, установленным над лопастями, а на наружной поверхности конуса расположены лопатки, между которыми равномерно выполнены отверстия, причем одна группа отверстий для воздуха расположена в стенке усеченного конуса в верхней его части, отверстия соединены с полым валом, а суммарная площадь этих отверстий составляет от 30 до 60% площади отверстия полого вала; при этом вторая группа отверстий для пульпы выполнена в стенке усеченного конуса таким образом, что верхний край отверстий находится у основания диска, а нижний край расположен выше нижнего основания конуса на расстояние не менее 1/3 высоты последнего, при чем все отверстия располагаются по одному в каждом секторе между лопатками и чередуются последовательно - в одном секторе отверстие для воздуха, в другом - отверстие для пульпы.
Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что величина угла сектора, в котором размещены отверстия для воздуха, составляет 25°÷35°, а величина угла сектора, в котором размещены отверстий для пульпы составляет 65°÷55° соответственно.
Расположение усеченного конуса меньшим основанием вверх и то, что на него своей нижней плоскостью опирается диск, при этом радиальные лопасти размещены на верхней плоскости диска и соединены между собой кольцом, установленным над лопастями, а на наружной поверхности конуса расположены лопатки, между которыми равномерно выполнены отверстия, при чем одна группа отверстий для воздуха расположена в стенке усеченного конуса в верхней его части, отверстия соединены с полым валом, а суммарная площадь этих отверстий составляет от 30 до 60% площади отверстия полого вала; при этом вторая группа отверстий для пульпы выполнена в стенке усеченного конуса таким образом, что верхний край отверстий находится у основания диска, а нижний край расположен выше нижнего основания конуса на расстояние не менее 1/3 высоты последнего, причем все отверстия располагаются по одному в каждом секторе между лопатками и чередуются последовательно - в одном секторе отверстие для воздуха, в другом - отверстие для пульпы; все это приводит к максимальному снижению сопротивления выходящему из щелей воздуха, что улучшает равномерность его распределения по конической поверхности усеченного конуса, что в свою очередь улучшает качество диспергированного воздуха и повышает эффективность флотации.
При выполнении отверстий для воздуха с их суммарной площадью менее 30% от площади отверстия полого вала, увеличится сопротивление выходящему воздуху, что приведет к ухудшению условий его диспергации. При выполнении отверстий для воздуха с их суммарной площадью более 60%, от площади отверстия полого вала, уменьшает сопротивление выходящему воздуху на столько, что это приводит к недодрабливанию воздуха, выбрасыванию больших пузырей на поверхность пульпы и разрушению пенного слоя. Все это ведет к снижению эффективности флотации.
Выполнение отверстий для пульпы в стенке усеченного конуса таким образом, что верхний край отверстий находится у основания диска, а нижний расположен выше нижнего основания конуса на расстояние не менее 1/3 высоты последнего, выбрано для обеспечения оптимальных условий при организации восходящих потоков пульпы, обеспечения эффекта «засасывания» пульпы из зоны под аэратором, что улучшает процесс перемешивания пульпы в нижней зоне и как следствие увеличение эффективности флотации.
Для наиболее эффективной работы аэратора величина угла сектора, в котором размещены отверстия для воздуха, составляет 25°÷35°, а величина угла сектора, в котором размещены отверстий для пульпы составляет 65°÷55° соответственно.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен общий вид аэратора; на фиг. 2 изображен вид сверху; на фиг. 3 изображен вид снизу; на фиг. 4 изображен разрез по Б-Б; на фиг. 5 изображена схема работы аэратора.
Аэратор содержит полый вал 1, связанный с устройством для подачи воздуха и приводом (не показано).
На валу 1 расположен диск 2, на верхней поверхности которого находятся радиальные лопасти 3, соединенные между собой кольцом 4, установленным над лопастями 3. Диск 2 установлен на верхнем, меньшем основании полого усеченного конуса 5, на наружной стенке конуса 5 расположены лопатки 6. Между лопатками 6 в стенке усеченного конуса 5 выполнены две группы отверстий. Одна группа отверстий 7 соединена с полым валом 1, расположена в верхней части усеченного конуса 5 и предназначена для прохода воздуха. Другая группа отверстий 8 для прохода пульпы выполнена в стенке усеченного конуса 5 между лопатками 6, верхний край отверстий 8 доходит до верхнего основания конуса 5, а нижний расположен выше нижнего основания конуса на величину не менее 1/3 высоты последнего, при чем отверстия 7 и 8 располагаются по одному в секторе, образованном лопатками 6, и чередуются между собой последовательно: в секторе 9 размещено одно отверстие 7 для прохода воздуха, в следующем секторе 10 - отверстие 8 для прохода пульпы и т.д.
Суммарная площадь отверстий 7 для воздуха составляет от 30 до 60% площади отверстия полого вала 1.
Для наиболее эффективной работы аэратора величина угла β сектора 9, в котором размещены отверстия 7 для воздуха, должна находится в пределах от 25 до 35°, а величина угла α сектора 10, в котором размещены отверстия 8 для пульпы, в пределах от 65 до 55° соответственно.
Аэратор работает следующим образом.
Вал 1, а вместе с ним аэратор приводится во вращение от привода (на чертеже не показан). Воздух поступает в пульпу по полому валу 1 через равномерно расположенные в конусе 5 отверстия 7. При этом воздух поступает в области разряжения, образуемые за лопатками 6, при вращении аэратора и происходит дробление воздушного потока на мелкие пузырьки лопатками 6 и лопастями 3. При вращении аэратора, радиальные лопасти 3 выбрасывают пульпу в радиальном направлении от аэратора, образуя в центре аэратора разряжение, куда через отверстие в диске 4 засасывается пульпа, расположенная над аэратором. Смешиваясь с воздушными пузырьками образуется восходящая пульпо-воздушная смесь «верхняя зона циркуляции пульпы». При вращении аэратора лопатки 6, расположенные на поверхности усеченного конуса 5, разбрасывают пульпу в радиальном направлении образуя область разряжения в центральной части полого конуса 5, куда засасывается пульпа, расположенная под аэратором. «Нижняя зона циркуляции пульпы». В процессе диспергации воздуха участвуют потоки пульпы, выбрасываемые лопастями 3 и лопатками 6, что существенно улучшает этот процесс. А выход воздуха в средней части аэратора не препятствует засасыванию пульпы из зоны под аэратором, что положительно влияет на перемешивание придонных песков, т.е. осаждению и заиливанию придонной части камеры.
Предложенный аэратор решает задачу увеличения циркуляции пульпы в нижней части камеры за счет создания разряжения в центральной части полого конуса при выбросе пульпы лопатками, расположенными на усеченном конусе, и всасывания пульпы в полый усеченный конус. Качество диспергирования воздуха обеспечивается за счет увеличенной площади контакта на лопатках аэратора, расположенных на поверхности конуса. Воздух, выходящий из отверстий, расположенных в верхней части конуса, не препятствует движению пульпы.
Таким образом при использовании данного аэратора повышается качество диспергирования воздуха при больших его расходах за счет улучшения процесса диспергации путем перераспределения воздушных потоков, добавления в схему перемешивания «нижней зоны», что в свою очередь приведет к повышению эффективности флотации.