Пенная флотационная машина
FOAM FLOTATION MACHINE

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых способом флотации, в частности к устройствам дня разделения минералов, и может быть использовано при крупнозернистой флотации рудного и нерудного сырья.
Известна флотационная машина (Патент РФ № 2011413, дата публикации 30.04.1994), содержащая флотационную камеру, выполненную в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней части, расположенную на уровне верхнего края флотационной камеры щелевидную просеивающую поверхность с сечением щелей, увеличивающимся от оси флотационной камеры, приспособление для подачи крупнозернистого питания на пенный слой, выполненное в виде пустотелого кольца с тангенциально расположенными по диаметру кольца входными патрубками, сообщенными с внутренней его полостью, и со щелевидным выходом из внутренней полости в нижней его части непосредственно на щелевидную просеивающую поверхность, приспособление для загрузки мелкозернистой пульпы, трубообразный смеситель, установленный по оси флотационной камеры, патрубок для выгрузки камерного продукта, пеносборный желоб, расположенный у верхнего края флотационной камеры, пневмогидравлический аэратор, параболический отражатель, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравлическому аэратору направлении.
Так же известна флотационная машина (Патент РФ № 2113910, дата публикации 27.06.1998), содержащая флотационную камеру, выполненную в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней части, расположенную на уровне верхнего края флотационной камеры щелевидную просеивающую поверхность с сечением щелей, увеличивающимся от оси флотационной камеры, приспособление для подачи крупнозернистого питания на пенный слой, выполненное в виде пустотелого кольца с тангенциально расположенными по диаметру кольца входными патрубками и со щелевидным выходом в нижней его части непосредственно на щелевидную просеивающую поверхность, при этом внешняя стенка пустотелого кольца в нижней своей части выполнена конусообразной, размещенное по оси камеры и выполненное в виде вертикально расположенного цилиндра приспособление для загрузки мелкозернистой пульпы, снабженное расположенной над приспособлением для подачи крупнозернистого питания кольцеобразной приемной камерой с входными патрубками и с выходом во внутреннюю полость цилиндра, установленный по оси флотационной камеры трубообразный смеситель, выполненный в виде эжектора, верхней частью присоединенного к нижнему торцу цилиндра, патрубок для выгрузки камерного продукта, пеносборный желоб, расположенный у верхнего края флотационной камеры, блок пневмогидравлических аэраторов, соосно размещенный непосредственно над приспособлением для загрузки мелкозернистой пульпы, параболический отражатель, открытой своей частью обращенный во встречном к пневмогидравлическим аэраторам направлении, соосно закрепленный под трубообразным смесителем с кольцевым зазором по отношению к нижнему его торцу, причем диаметр торцевой части параболического отражателя превышает торцевой диаметр трубообразного смесителя.
Недостатками указанных аналогов является отсутствие конструктивных элементов позволяющих осуществлять регулировку подачи питания на пенный слой флотационной камеры, а также обеспечивающих необходимое равномерное распределения подачи питания, и рассредоточение минеральных зерен между собой, что снижает эффективность процесса флотации, в частности процесса пенной сепарации.
Согласно требованиям механизма процесса пенной сепарации питание должно подаваться на поверхность пенного слоя при максимальном рассредоточении минеральных зерен между собой. При этом вектор скорости подаваемого питания должен быть направлен вдоль поверхности пенного слоя.
Целью предлагаемого изобретения является создание пенной флотационной машины, а конкретнее приспособления для подачи питания в флотационную камеру обеспечивающего возможность регулировки подачи питания, а также равномерное распределение и рассредоточение минеральных зерен между собой, с учётом передачи им необходимого направления вектора скорости при подачи в пенный слой флотационной камеры.
Техническим результатом изобретения является повышении эффективности процесса пенной сепарации пенной флотационной машины, за счёт равномерного распределения минеральных зерен между собой и регулировки скорости их подачи в пенный слой флотационной камеры указанной машины.
Технический результат достигается за счет того, что пенная флотационная машина содержит флотационную камеру, выполненную в виде расширяющегося вверх конусообразного сосуда с раструбом в верхней части, приспособление для подачи питания на пенный слой с расположенной на уровне верхнего края флотационной камеры щелевидную просеивающую поверхность с сечением щелей, увеличивающимся от оси флотационной камеры, трубообразный смеситель, установленный в нижней части флотационной камеры по ее оси с патрубками для подвода пульпы, патрубок для выгрузки камерного продукта, пеносборный желоб, расположенный у верхнего края флотационной камеры, пневмогидравлические аэраторы, установленные по периметру флотационной камеры и трубообразного смесителя, оси которых сфокусированы в точки, расположенные на оси флотационной камеры, при этом приспособление для подачи питания на пенный слой содержит питающий цилиндр, выполненный с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси при помощи по меньшей мере одного пневмоцилиндра, крыльчатку жестко скреплённую с распределительным конусом, который в свою очередь через шарнирное соединение закреплен на щелевидной просеивающей поверхности, а флотационная камера содержит датчик уровня пенного слоя.
В процессе флотации существенным является способ введения пульпы во флотационную камеру. Рациональным по меньшей мере является комбинированный способ введения пульпы во флотационную камеру с обязательным интенсивным ее аэрированием тонкодисперсными пузырьками воздуха. Одна часть вводимого во флотационную камеру питания, содержащая предпочтительно грубозернистую ее часть, должна подаваться по оси камеры снизу вверх для создания восходящего потока аэрированной пульпы, который в камере машины принимает вид осерасположенного факела аэрогидросмеси. Этот восходящий поток аэрированной пульпы будет способствовать флотации наиболее крупных и тяжелых минеральных зерен полезного компонента, так как вектор скорости движения его совпадает с вектором архимедовых сил. Другая часть вводимого во флотационную камеру питания, содержащая в основном мелкозернистую легкую и шламистую части обогащаемого материала, должна подаваться в наиболее рассредоточенном виде (для снижения вредного влияния на аэрогидродинамический режим работы машины локальных турбулентных потоков пульпы) по периферийной части флотационной камеры. Так же существенным является возможность регулировки подачи пульпы в зависимости от скорости формирования пенного слоя, что позволит контролировать концентрацию полезных частиц в пенном слое.
Возможность регулировки объема подачи питания в флотационную камеру машины обеспечивается за счёт перемещения вдоль вертикальной оси питательного цилиндра относительно распределительного конуса по информации полученной с датчика уровня пенного слоя, что позволяет контролировать их концентрацию в пенном слое. Крыльчатка и распределительный конус жестко соединены друг с другом и выполнены с возможностью вращения относительно щелевидной просеивающей поверхности, что позволяет равномерно распределить поступившую пульпу по периметру флотационной камеры, а также придать необходимую горизонтальную скорость минеральных зерен пульпы относительно пенного слоя, что повышает эффективность процесса пенной сепарации. Крыльчатка и распределительный конус приводятся в движение за счёт передачи на лопасти крыльчатки кинетической энергии от пульпы, полученной во время её подачи в флотационную машину.
Техническая сущность предполагаемого изобретения поясняется графическим изображением. На фиг.1 изображен общий вид пенной флотационной машины.
Пенная флотационная машина содержит:
1. Флотационная камера;
2. Питающий цилиндр;
3. Крыльчатка;
4. Распределительный конус;
5. Пневмогидравлический аэратор;
6. Пневмоцилиндр;
7. Трубообразный смеситель;
8. Щелевидная просеивающая поверхность;
9. Пеносборный желоб;
10.  Датчик уровня пенного слоя.
Для подачи в флотационную камеру 1 питания, флотационная машина содержит приспособление для подачи питания, которое состоит из питающего цилиндра 2, крыльчатки 3 жестко скрепленной с распределительным конусом 4. Вращение крыльчатки 3 и распределительного конуса 4 относительно щелевидной просеивающей поверхности 8 обеспечивается за счёт закрепления распределительного конуса 4 на щелевидной просеивающей поверхности 8 при помощи шарнирного соединения. Щелевидная просеивающая поверхность 8 выполнена в виде распределительного кольца зубатого, в котором расстояние между зубьев увеличивается от её оси. Датчик уровня пенного слоя 10 может быть выполнен поплавковым уровнемером и ультразвуковыми датчиками, или может контролироваться с меньшей точностью пьезометрическими датчиками по высоте водяного столба.
Крыльчатка 3 расположена так, что при подаче через гибкий питающий трубопровод оно попадает на лопасти крыльчатки, создавая при этом крутящий момент, который обеспечивает равномерное распределение питания, а также придает ему необходимый вектор горизонтальной скорости для входа в пенный слой флотационной камеры 1.
Конструкция крыльчатки 3 скреплена жесткой сцепкой с распределительным конусом 4, вместе данная система является гомогенизатором.
Система гомогенизатор с распределительным кольцом зубчатым (щелевидной просеивающей поверхностью) 8 – это система равномерного распределения подачи питания по периметру флотомашины.
Данная пенная флотационная машина работает следующим образом.
Флотационную камеру 1 заполняют водой с пенообразователем. Одновременно в пневмогидравлические аэраторы 5, расположенные по периметру под давлением через воздухоподводящие и водоподводящие патрубки подают воздух и воду, создавая при этом необходимые аэрогидродинамические потоки. Во флотационной камере 1 образуется аэрогидросмесь с тонкодиспергированным воздухом, а на ее поверхности образуется пенный слой, который при достижении аэрогидросмесью уровня верхней кромки камеры 1 переливается в пеносборный желоб 9.
После формирования во флотационной камере 1 аэрогидродинамических потоков жидкости и создания пенного слоя на поверхности аэрированной жидкости в приспособление для подачи питания подают флотационную пульпу, которая попадает в питающий цилиндр 2, на лопасти крыльчатки 3. Лопасти крыльчатки 3 задают вращающий момент и распределение питание по периметру конуса 4, выполняя параллельно роль перемешивателя (гомогенизатора) для конуса, за счёт жёсткой сцепки с крыльчаткой распределительный конус 4 вращается, тем самым формирует вектор горизонтальный скорости питания относительно пенного слоя. Равномерно распределенное питание попадает в пенный слой флотационной камеры 1 через щель, образованную по периметру между питающим цилиндром 2 и распределительным конусом 4. Щель может регулироваться при помощи установленных на питающем цилиндре 2 пневмоцилиндров 6. Таким образом крупные частицы питания в рассредоточенном виде поступают на поверхность пены сверху. Гидрофобные и гидрофобизированные частицы полезного компонента удерживаются при этом пенным слоем и выносятся вместе с ним и с сфлотированными из объема пульпы частицами в пеносборный желоб 9. Одновременно с этим грубозернистая часть питания поступает в трубообразный смеситель 7, расположенный в нижней части флотационной камеры 1, где смешивается с потоком сильно аэрированной жидкости, выходящей из пневмогидравлических аэраторов, и затем поступает во флотационную камеру 1 под давлением, превышающим гидростатическое давление (давление пульпы в флотационной машине).
Гидрофильные частицы пустой породы поданные через приспособление для подачи питания проходят сквозь пену в объем камеры 1, опускаются на наклонные стенки флотационной камеры 1, скользят по ним вниз и попадают в струю сильно аэрированной пульпы, выходящей вместе с мелкозернистыми и шламистыми фракциями, направляются в центральную часть камеры 1 в восходящий поток аэрированной пульпы, выходящей из трубообразного смесителя 7. Частицы полезного компонента флотируются в потоке аэрированной пульпы и поступают в движущийся к пеносборному желобу 9 пенный слой. Частицы пустой породы оседают на конусообразное днище флотационной камеры 1 и через патрубки выгружаются из машины.
Таким образом предложенная пенная флотомашина, а именно конструкция приспособления для подачи питания обеспечивает необходимую подготовку пульпы для её подачи на пенный слой, а также позволяет регулировать объемы подачи, что повышает эффективность процесса флотации.