Флотационная машина

Полезная модель относится к области обогащения полезных ископаемых, а точнее к пенной флотации техногенного минерального сырья (отходов энергетики), и может быть использована для извлечения ценных компонентов из золошлаковых отходов, образующихся при сжигания ископаемого угля, предпочтительно, недожога.
Известна флотационная машина, содержащая флотационную камеру, снабженную механическим вспенивателем, пеносборным желобом и механическим пеногоном (см. SU № 994017, В03 D 1/14, 1983). Как механизм перемещения лопаток использован кривошипно-шатунный механизм, при этом лопасти шарнирно закреплены между пеносборными желобами с возможностью качания между ними.
Недостатками данного технического решения являются конструктивная сложность, невысокая эффективность удаления флотоконцентрата и наличие всего одного бокового кармана для возврата несфлотированных частиц обогащаемого сырья в камеру с импеллером. Кроме того, при обогащении золошлаковых отходов неудовлетворительна чистота флотационной классификации, связанная с привнесением достаточно большого количества пустой породы (хвостов) во флотационный продукт. В совокупности указанные недостатки приводят к снижению качества разделения техногенного сырья (золошлаковых отходов) на минерализованную пену (флотоконцентрат) и несфлотированные частицы (хвосты).
Известна также флотационная машина, содержащая флотационную камеру, снабженную механическим вспенивателем, пеносборным желобом и механическим пеногоном, выполненным с возможностью перемещения его лопаток к пеносборному желобу (см. RU № 176466, МПК B03D 1/14, 2017).
Недостаток этого решения – низкая эффективность выделения недожога.
Недожог представляет собой массу несгоревшего исходного топлива, которое было лишь частично подвергнуто процессам газификации в топке котлоагрегата. В зависимости от условий протекания топочного процесса он может составлять от 10 до 25% от массы всей золошлаковой смеси. В силу своих физико-химических свойств углеродный концентрат обладает высокими потребительскими качествами и может быть повторно использован в виде брикетов в тепловой энергетике.
Недожог представлен в золошлаковой смеси частицами различных классов крупности, которые имеют различные плотностные характеристики и поэтому флотируемость резко различается. Эти фракции можно разделить на три группы по плотности: взвесь на поверхности реагента-собирателя, фракции средней плотности и тяжелые фракции. Размер фракций золошлаковых отходов ограничен классами -2,5+0,0 мм.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение качества выделения недожога из золошлаковых отходов.
Техническим результатом, проявляющимся при решении поставленной задачи, является повышение качества за счет обеспечения оптимальных условий отделения различающихся по эффективным режимам флотации фракций недожога.
Поставленная задача решается тем, что флотационная машина, содержащая флотационную камеру, снабженную механическим вспенивателем, пеносборным желобом и механическим пеногоном, выполненным с возможностью перемещения его лопаток к пеносборному желобу, отличается тем, что флотационная камера разделена на отдельные, последовательно расположенные отсеки, сообщающиеся над их верхними кромками, каждый из которых снабжен отдельным средством аэрации и отдельным средством дозированного подвода флокулянтов, при этом донная часть каждого из отсеков сообщена с полостью отдельного наклонного винтового сепаратора, верхняя кромка которого сообщена с отдельной емкостью накопителем.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Совокупность признаков формулы полезной модели обеспечивает повышение качества выделения недожога из золошлаковых отходов.
на фиг. 1 схематически показана флотационная машина, на фиг. 2 - отсек флотационной камеры.
На чертеже показаны флотационная камера 1, пеносборный желоб 2, пеногон, содержащий ленту 3, с поперечными лопатками 4, приводной и опорные валы 5, привод вращения 6 приводного вала 5, импеллер 7, минерализованная пена 8, нижняя граница 9 зоны работы поперечных лопаток 4 механического пеногона, отсеки 10, с их верхними кромками 11, средства аэрации 12, средства дозированного подвода флокулянтов 13, донные части 14 отсеков 10, наклонные винтовые сепараторы 15, емкости накопители 16, датчики давления 17, воздушный насос 18, насосы 19, датчики давления 20, откосы 21 отсеков 10.
Пеногон содержит размещенную на горизонтальных приводном и опорных валах 5 ленту 3, на внешней стороне которой закреплены поперечные лопатки 4 (в виде плоских прямоугольных пластин, длина которых соответствует ширине флотационной камеры 1 (на чертеже условно показаны только лопатки нижней ветви ленты 3, поскольку на верхней ветви лопатки 4 оказываются поджаты к ленте 3 силой тяжести). При этом лента 3 выполнена из гибкого, неэластичного материала, по типу лент, используемых в ленточных конвейерах, и оперта на три горизонтальных вала 5, нижние из которых выполнены как натяжные (т.е. установлены с возможностью свободного вращения) и лежат в одной горизонтальной плоскости, а верхний снабжен приводом вращения 6. Кроме того, на поверхности нижней границы 9 зоны работы поперечных лопаток 4 механического пеногона флотационной камеры 1 установлены горизонтальные направляющие (на чертеже не показаны), на которые опираются поперечные лопатки 4, при их перемещении к пеносборному желобу 2. При этом по меньшей мере нижняя часть поперечных лопаток 4 может быть выполнена из эластичного материала, например, резины. Флотационная камера 1 снабжена средством интенсивного перемешивания пульпы (импеллером 7 с вертикальной осью вращения, снабженным приводом), средствами подвода пульпы, а также отвода пульпы - на чертежах не показаны.
Флотационная камера 1 разделена на отдельные, последовательно расположенные отсеки 10, сообщающиеся над их верхними кромками 11. Каждый из отсеков 10 снабжен отдельным средством аэрации 12 и отдельным средством дозированного подвода флокулянтов 13. Донная часть 14 каждого из отсеков 10 сообщена через откосы 21 с полостью отдельного наклонного винтового сепаратора 15, верхняя кромка которого сообщена с отдельной емкостью накопителем 16.
Фактически, верхние кромки 11 отсеков 10 расположены чуть ниже нижней границы 9 зоны работы поперечных лопаток 4 механического пеногона, под нижней границей слоя минерализованной пены 8.
Устройство работает следующим образом.
Исходный материал – золошлаковые отходы, из которых нужно извлечь различные по плотности фракции недожога (несгоревшую часть исходного твердого топлива) смешивают с водой с получением пульпы (это осуществляется до ее подачи во флотационную машину). Далее пульпу загружают во флотационную машину, в пространство, где установлен импеллер 7. Посредством импеллера 7, имеющего силовой привод, происходит интенсивное перемешивание пульпы и пенообразование за счет подсоса в нее воздуха. Всплывшая минерализованная пена 8 поступает во флотационную камеру 1, на поверхность жидкости, откуда удаляется в пеносборный желоб 2 поперечными лопатками 4 пеногона. Поперечные лопатки 4 перемещаются с опиранием на горизонтальные направляющие, расположенные у поверхности камеры 1, что обеспечивает постоянное нахождение нижних кромок поперечных лопаток 4 на одном горизонтальном уровне, независимо от степени прогиба нижней ветви ленты 3 пеногона. Несфлотированные частицы золы, занесенные в пену в процессе флотации, при движении пены над проемами винтовых сепараторов 15 (расположенных под наклоном), благодаря силе тяжести выпадают из нее и попадают в полости сепараторов и далее, в емкости накопители 16.
Пульпа поступает в отсеки 10 флотационной камеры 1, каждый из которых оснащен средством аэрации 12 пульпы, выполненным как трубка с отверстиями проходящая через отсеки 10, при этом, трубка через датчики давления 17 присоединена к воздушному насосу 18. Скорость подачи воздуха в каждый отсек зависит от диаметра воздухоотводящих отверстий трубки. Флотореагенты в отсеки 10 подаются посредством двух насосов 19 через датчики давления 20. В качестве флокулянтов выбраны: керосин – для флотирования легкофлотируемых частиц недожога; присадка ВМС (высоко молекулярных соединений) для остальных частиц недожога.
Непосредственно пульпа, подаваемая во флотационную камеру 1, содержит углеродный концентрат в виде частиц разных плотностей (а – взвесь, б, в – фракции средней плотности, д – тяжелые фракции) и подается последовательно в первый, второй, третий и четвертый отсеки 10, где аэрируется потоком воздуха. В результате в каждом отсеке 10, под действием силы тяжести оседает определенная фракция углеродного концентрата (последовательно д-в-б-а). Каждая фракция углеродного концентрата под действием силы тяжести оседает на дно отсека и далее – на ленту винтового сепаратора 15, смонтированного наклонно по отношению к каждому отсеку и транспортируется вверх и затем аккумулируется в емкостях накопителях 16.
Предлагаемое устройство испытано на экспериментальной флотационной машине, где подтверждена его высокая эффективность.