ФЛОТАЦИОННАЯ ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ МАШИНА
PNEUMATIC FLOTATION MACHINE

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к флотационным пневматическим устройствам для переработки минерального сырья, содержащего цветные, черные, редкие, благородные металлы, а также неметаллические ископаемые.
Известна флотационная пневматическая машина, включающая с расположенным в ней аэратором пенный порог, загрузочное приспособление в виде трубы с отверстиями. Машина снабжена сообщенной с трубой с отверстиями циркуляционной трубой, свободный конец которой расположен на расстоянии от пенного порога и выполнен с косым срезом (см. патент РФ №2038865, В03D 1/24).
Недостатком указанной машины является то, что повышение извлечения полезного компонента в концентрат осуществляется за счет многократной циркуляции исходного сырья, но тем самым снижается производительность машины по исходному сырью.
Наиболее близкой по технической сущности является флотационная пневматическая колонная машина, включающая корпус, состоящий из расширенной верхней и нижней частей, центральную цилиндрическую трубу, расположенную в расширенной части корпуса и делящую верхнюю расширенную часть корпуса на камеры основной флотации и дофлотации, пеносборник, выполненный в виде двускатного кольцевого желоба и расположенный с наружной стороны расширенной части корпуса, питающее приспособление, выполненное в виде аэраторов верхнего уровня аэрации, аэраторы нижнего уровня в нижней части корпуса, разгрузочное приспособление, кольцевой отбойник, в сечении представляющий собой треугольник, вершина которого направлена к оси машины. Верхняя расширенная часть корпуса известной машины состоит из двух соединенных между собой секций: верхней в виде цилиндра и нижней в виде усеченного конуса, расширяющегося снизу вверх (см. патент РФ №2281169, В03D 1/24).
Недостатком известной машины является то, что цилиндрическая форма верхней расширенной части корпуса обуславливает противоточное движение минеральных частиц, выпавших из пенного слоя, и поднимающихся сверху вниз газовых пузырьков (рис.1 Приложения), что не обеспечивает оптимальный угол столкновения минеральных частиц и газовых пузырьков, снижает вероятность образования аэрофлокул и уменьшает извлечение частиц полезного компонента в пенный продукт.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение извлечения полезного компонента в пенный продукт за счет исключения противоточного режима движения минеральных частиц и газовых пузырьков в верхней расширенной части корпуса.
Указанный результат достигается тем, что во флотационной пневматической машине, включающей корпус, состоящий из расширенной верхней части и нижней части, центральную трубу, расположенную внутри расширенной части корпуса, пеносборник, питающие приспособления в виде аэраторов верхнего уровня аэрации и аэраторов нижнего уровня в нижней части корпуса, верхняя часть расширенной части корпуса и верхняя часть центральной трубы выполнены в виде расширяющихся снизу вверх усеченных конусов с углом наклона стенок от вертикали от 10 до 30 градусов, причем наклонные поверхности стенок усеченных конусов параллельны друг относительно друга (рис.2 Приложения).
Экспериментальными исследованиями установлено, что в пневматической флотационной машине оптимальный угол наклона стенок расширяющихся конусов от вертикали составляет от 10 до 30 градусов (см. таблицу 1).
Таблица 1
Зависимость показателей флотации медьсодержащего сырья от угла наклона стенок расширяющихся конусов
Угол наклона стенок расширяющихся конусов, град.
Извлечение ценного компонента в пенный продукт, %
0
75,1
(известная флотомашина - прототип)
5
75,1
10
77,2
20
80,4
30
83,4
35
83,4
Как видно из таблицы 1, при угле наклона стенок менее 10 градусов, не наблюдается увеличение извлечения ценного компонента в пенный продукт по сравнению с известной флотомашиной. Увеличение угла наклона стенок расширяющихся конусов выше 30 градусов приводит к неоправданному увеличению диаметра и материалоемкости флотомашины без дальнейшего увеличения извлечения ценного компонента в пенный продукт.
Экспериментально установлено, что для обеспечения оптимальных условий сохранения сформировавшихся аэрофлокул и достижения максимального извлечения ценного компонента в пенный продукт, наклонные поверхности стенок усеченных конусов центральной трубы и верхней части корпуса должны быть параллельны друг относительно друга (таблица 2).
Таблица 2
Зависимость показателей флотации медьсодержащего сырья от соблюдения условия параллельности наклонных поверхностей стенок усеченных конусов
Угол наклона стенок расширяющихся конусов, град
Условие параллельности стенок расширяющихся конусов
Извлечение ценного компонента в пенный продукт, %
Конус центральной трубы
Конус верхней части корпуса
30
20
нет
78,8
30
30
есть
83,1
20
30
нет
77,2
Для соблюдения условия параллельности наклонные поверхности стенок усеченных конусов центральной трубы и верхней части корпуса высота усеченного конуса расширенной части корпуса определена из зависимости:
1
1
h=k·H,
1
где h - высота усеченного конуса расширенной части корпуса, мм;
k - эмпирический коэффициент для определения высоты усеченного конуса, выбран от 0,5 до 0,9;
1
H - общая высота верхней расширенной части корпуса, мм,
а высота усеченного конуса центральной трубы определена из зависимости:
2
2
h=k·H,
2
где h - высота усеченного конуса центральной трубы, мм;
k - эмпирический коэффициент для определения высоты усеченного конуса, выбран от 0,1 до 0,5;
2
Н - общая высота центральной трубы, мм.
Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид флотационной колонной пневматической машины.
Флотационная машина включает корпус 1, состоящий из расширенной верхней части 2 и нижней части 3, центральную трубу 4, расположенную внутри расширенной части 2 корпуса 1, пеносборник 5, питающие приспособления в виде аэраторов верхнего уровня 6 и аэраторов нижнего уровня 7 в нижней части корпуса 1.
Флотационная машина работает следующим образом. Предварительно обработанная реагентами пульпа поступает через аэраторы верхнего уровня 6 в верхнюю расширенную часть 2 корпуса 1. Одновременно в аэраторы верхнего уровня 6 поступает воздух, который вступает в контакт с гидрофобными зернами пульпы, образуя аэрофлокулы. Аэрофлокулы, всплывая, образуют пенный продукт. Минеральные зерна, выпавшие из пенного слоя, за счет оптимизированной формы верхней части корпуса и центральной трубы и исключения противоточного режима встречаются с всплывающими газовыми пузырьками под углом, повторно закрепляются на газовых пузырьках и возвращаются в пенный слой. Пенный продукт разгружается в пеносборник 5 и направляется в последующие операции (на чертеже не показано). Зерна с недостаточно гидрофобизированной поверхностью, а также гидрофильные зерна разгружаются в нижнюю часть 3 корпуса 1, где расположены аэраторы нижнего уровня 7. В нижней части 3 корпуса 1 создаются аэрофлокулы, которые всплывают в верхнюю расширенную часть 2 корпуса 1 и разгружаются в пеносборник 5. Гидрофильные зерна опускаются в донную часть корпуса 1 и удаляются через устройство донной разгрузки.
Заявляемая флотационная машина была испытана на обогатительной фабрике в операции основной флотации руды. Результаты испытаний приведены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты испытаний
№
Наименование показателя
Флотационные машины
п.п.
заявляемая
прототип
1
извлечение меди в пенный продукт, %
83,4
75,1
2
содержание меди в пенном продукте, %
9,46
9,40
Результаты таблицы 3 свидетельствуют о том, что заявляемая конструкция флотационной пневматической машины за счет исключения противоточного режима движения минеральных частиц и газовых пузырьков в верхней расширенной части корпуса позволяет повысить извлечение ценного компонента в пенный продукт без снижения его качества.