EA004722B1 - Ротор для флотационного механизма и способ направления потока материала во флотационной машине - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к ротору, используемому во флотационном механизме для обогащения руд. Согласно изобретению верхняя часть камер ротора под крышкой ротора выполнена с наклоном вниз от наружной кромки камеры к середине, так что она образует угол между 5 и 70° с горизонтальной плоскостью. Дополнительно к этому, верхняя поверхность крышки ротора может иметь наклон вверх с подъемом от периметра ротора к наружной кромке под углом между 5 и 70°. С помощью средств внутри и над ротором шлам направляется вверх через статор флотационного механизма. Разработанный ротор улучшает суспензию из грубых частиц с большим удельным весом внутри флотационной машины. Изобретение относится также к способу инвертирования потока материала, выходящего из ротора.

Description

Данное изобретение относится к ротору, используемому во флотационном механизме при обогащении руд. Согласно изобретению верхняя часть роторных камер под крышкой ротора образована с наклоном вниз от своей наружной кромки к середине, так что она образует угол между 5 и 70° с горизонтальной плоскостью. Дополнительно к этому верхняя поверхность крышки ротора может быть наклонена вверх с подъемом от периметра вала ротора в направлении наружного края с углом между 5 и 70°. С помощью средств внутри и над ротором шлам направляется вверх через статор флотационного механизма. Разработанный ротор улучшает суспензию грубых частиц с большим удельным весом внутри флотационной машины. Изобретение также относится к способу инвертирования потока материала, выходящего из ротора.

Флотация является, по существу, трехфазным процессом, включающим смешивание тонкоизмельченных твердых материалов и воздуха, для обогащения ценных минералов из пустой породы посредством флотации одного относительно другого. Далее по ходу этого процесса в руду добавляют воду и подают в контур измельчения, в котором руда измельчается и уменьшается в размере для образования смеси тонкоизмельченного твердого материала и жидкости, называемой шламом или пульпой. Затем шлам подвергают обработке в группе или серии флотационных устройств, которые имеют флотационные механизмы, подходящие для удерживания смеси шлама в виде суспензии с одновременной подачей воздуха через механизм и равномерным диспергированием внутри камеры.

Процесс сопровождается добавлением также подходящих реагентов, которые способны покрывать поверхность ценных минералов для превращения поверхности в гидрофобную и для облегчения соединения пузырьков с частицами. После соединения частиц ценных минералов с пузырьком воздуха они медленно поднимаются к поверхности камеры для образования зоны устойчивой пены. Затем пену, содержащую ценные минералы, удаляют через систему желобов для завершения процесса флотации.

Специалистам в данной области техники известно, что флотационное устройство можно разделить на следующие зоны: 1) зону смешивания, 2) зону успокоения, 3) зону обогащения и 4) зону пены.

Зона смешивания расположена в нижней части флотационного устройства, где имеется значительная зона турбулентности, созданная потоками шлама с высокими скоростями, выходящими из флотационного механизма. Зона успокоения находится непосредственно над зоной смешивания и является областью, в которой вторичные потоки пульпы (шлама) имеют намного меньшую скорость и способствуют движению вверх частиц ценного минерала, прикрепленных к пузырькам воздуха. Зона обогащения находится непосредственно под зоной пены и может проходить на 4-6 дюймов (102-152 мм) ниже границы пены и пульпы.

При движении вторичных потоков пульпы через камеру под зоной обогащения эти пузырьки воздуха вместе с их минеральным грузом имеют возможность подниматься за счет присущей им плавучести и переходить в зону обогащения, прежде чем поток пульпы направляется снова вниз и обратно в зону смешивания для повторения цикла. После входа этих частиц ценных материалов, присоединенных к пузырькам воздуха, в зону обогащения велика вероятность того, что эти частицы продолжат подъем в зону пены и будут удалены через систему желобов. Однако происходит некоторое падение вниз ценного минерала и, следовательно, эти частицы возвращаются во вторичные потоки для повторения процесса, если они не сталкиваются и снова не прикрепляются к другому пузырьку воздуха.

Хотя считается, что зона пены, зона успокоения и зона обогащения также являются важными областями внутри флотационной камеры, нет сомнения в том, что зона смешивания является наиболее важной областью внутри флотационного устройства, поскольку именно в этой зоне происходит образование суспензии частиц и дисперсия воздуха. Если флотационный механизм не в состоянии правильно рассеивать воздух внутри камеры или суспензия твердого материала является неадекватной, то страдает процесс флотации и общий выход желаемых минералов становится меньше.

В очень общем виде флотационный механизм состоит из вращающегося ротора и статорных лопаток вокруг ротора. Воздух подается вблизи ротора, например, через вал ротора. В результате флотации, частицы ценного минерала прикрепляются к пузырькам воздуха и аккумулируются в пене в верхней части флотационной камеры и удаляются через желоб из камеры. Остатки шлама направляются в следующую стадию отделения.

В патенте США № 4078026 описан механизм с ротором и статором, в котором ротор имеет отдельные щели как для шлама, так и для воздуха. Главной идеей механизма является то, что ротор создает динамическое давление, которое компенсирует гидростатическое давление, возникающее по высоте ротора, так что общее давление, вызываемое шламом, на поверхности диспергирования, по существу, является одинаковым на указанной поверхности. Основным типом указанного механизма является так называемый ротор ОК, вертикальное сечение которого сужается вниз и в котором вертикальные лопатки ротора установлены так, что они образуют отдельные щели для шлама и щели для воздуха между лопатками. Воздух нагнетают через полый вал ротора в щели для воздуха. Ро тор имеет горизонтальную покрывающую пластину над лопатками, которая отклоняет потоки шлама и воздуха, выходящие из щелей, в преимущественно горизонтальном направлении. Лопатки статора являются предпочтительно вертикальными и способствуют исключению вращательной составляющей потока от ротора.

Другой флотационный механизм описан в патенте США № 4 800 017, который выглядит аналогичным упомянутой выше системе, за исключением того, что функция щелей является другой. Корпус ротора включает верхнюю горизонтальную пластину и множество вертикально ориентированных лопаток ротора, которые образуют нагнетательные камеры. Воздух нагнетают в каждую камеру для аэрирования шлама флотационной камеры. Лопатки статора отклонены наружу в их верхней части, при этом нижняя часть является вертикальной. Поток шлама, выходящий из ротора, является преимущественно горизонтальным. Однако статор содержит отклоняющую лопасть, которая эффективно отклоняет этот поток вниз примерно на 15°.

В патенте ЕР 844911 ротор имеет горизонтальный барьер в середине нагнетательных камер, который снова отклоняет вверх и вниз потоки, входящие в ротор, в преимущественно горизонтальном направлении при их выходе.

Известна также флотационная машина, которая имеет множество вертикально ориентированных пластин, которые образуют нагнетательные камеры. Воздух нагнетают в каждую камеру через вертикальную трубу, которая также содержит и несет горизонтальный колпак непосредственно над ротором. Этот колпак поддерживает также вертикальные лопатки статора. В то время как поток шлама, входящий в ротор, первоначально отклоняется вверх при выходе из нагнетательных щелей ротора, он отклоняется горизонтально нависающим колпаком и нагнетается радиально наружу через лопатки статора.

Во всех указанных выше механизмах поток шлама и воздуха направляется горизонтально из ротора к лопаткам статора. Механизмы являются эффективными при флотации частиц нормального размера, что означает, что их размер меньше Р₈₀=180 мкм (80% материала проходит через сито с размером ячейки 180 мкм). Однако их характеристики ухудшаются при увеличении размера частиц и удельного веса частиц минерала, подлежащих флотации, сверх этого предела. Трудно также обеспечить создание суспензии из частиц, удельный вес которых свыше 3,5 т/м³. Задачей данного изобретения является устранение или существенная нейтрализация недостатков уровня техники и создание флотационной машины, с помощью которой можно эффективно создавать суспензию из грубого и имеющего большой удельный вес материала внутри зоны смешивания с использованием нового типа ротора, который способен изменять траекторию потока смешивания внутри камеры.

Новый тип ротора флотационного механизма разработан в данном случае для материала, который является грубым и имеет большой удельный вес. Было показано, что ротор с сужающимся вниз вертикальным сечением, который снабжен средствами для направления потока шлама вверх, вместо горизонтального направления, обеспечивает возможность изменения с помощью ротора конфигурации потоков смешивания внутри машины, без создания помех для расположенных выше внутри камеры зон обогащения и пены. Угол средств с горизонтальной плоскостью составляет между 5 и 70°, предпочтительно между 5 и 40°. Средства предпочтительно имеются на двух уровнях и предпочтительно имеют, по существу, одинаковый угол. Изобретение относится также к способу наклона потока шлама, по существу, на тот же угол, что и угол самих средств. Существенные признаки изобретения следуют из прилагаемой формулы изобретения.

Согласно изобретению флотационная машина образована из статора, имеющего, в основном, вертикальные лопатки статора, и ротора, который в вертикальном сечении сужается вниз, а вертикальные лопатки ротора образуют камеры (щели). Воздух проходит в машину через вал ротора и направляется через камеры в шлам. Камеры могут быть общими для шлама и воздуха, или же могут быть предусмотрены отдельные камеры для воздуха и шлама. Лопатки ротора покрыты покрывающей пластиной, которая доходит до наружной кромки лопаток. В этом случае под крышкой образуется верхняя часть камер, которая наклонена вниз от своей наружной кромки к середине, так что она образует угол между 5 и 70° с горизонтальной плоскостью. Это означает, что поток шлама наклонен в камерах вверх, вместо нормального горизонтального направления, и так, что поток шлама, выходящий из ротора, направлен в соответствии с углом верхней части камеры. Вовторых, ротор предпочтительно снабжен средствами для поворота потока шлама над ротором, при этом верхняя поверхность крышки ротора выполнена так, что ее наружная кромка поднята относительно внутренней кромки вокруг вала. Понятно, что средства могут быть выполнены так, что их поверхность в направлении шлама является прямой или изогнутой, выпуклой или вогнутой.

На практике крышка ротора может быть выполнена так, что ее наружная кромка достигает наружной кромки лопаток ротора, но сама крышка ротора наклонена вверх. Обычный ротор можно модифицировать в ротор согласно изобретению посредством простого снабжения нормальной горизонтальной покрывающей пластины ротора дополнительными средствами, которые изменяют верхнюю часть камер и часть поверхности покрывающей ротор пластины.

Модификацию верхней части камер можно осуществлять посредством вставления в каждую камеру пластины, расположенной между лопатками ротора, так что образуются камеры. Пластины соединяются на своей наружной оконечной кромке с горизонтальной покрывающей пластиной и проходят вниз под выбранным углом к своей внутренней кромке до пересечения с вертикальными лопатками ротора в середине каждой камеры. Наклон верхней части горизонтальной крышки ротора можно осуществлять посредством снабжения крышки ротора другой пластиной, расположенной над крышкой ротора. Верхняя пластина направлена вверх от уровня покрывающей пластины, так что вокруг вала эта кольцевая пластина наружной поверхности соединяется с покрывающей ротор пластиной, и на своей наружной кромке указанная пластина поднята вертикальной пластиной, выступающей вверх из покрывающей пластины, при этом указанная пластина проходит коаксиально с валом. Наружная пластина имеет наклонную поверхность, выполненную наподобие конуса. Например, обычный ротор ОК можно снабдить средствами или пластинами, которые ограничивают только нагнетательные камеры и отделяют зону воздушных камер горизонтальной покрывающей пластиной.

Обычный ротор ОК не имеет наклонной верхней части нагнетательных камер и не имеет наклонной верхней поверхности. Однако в силе остается основная идея патента США № 4 078 026, например постоянное давление превалирует на всей поверхности рассеяния, что означает, что диспергирование воздуха является равномерным по всей высоте ротора. Если нагнетательные или воздушные камеры открыты над горизонтальной плоскостью и принимают форму пластины наружной поверхности, то это означает, что давление в наружной верхней области ротора не равно давлению на другой поверхности рассеяния снизу, и в результате уменьшается эффективность диспергирования воздуха, поскольку воздух выходит из ротора в области более низкого давления.

Ниже приводится подробное описание флотационной машины согласно изобретению со ссылками на чертежи, на которых изображено на фиг. 1 - частичный разрез флотационного механизма согласно уровню техники, в аксонометрической проекции, на фиг. 2 - вертикальный разрез флотационного механизма согласно изобретению, и на фиг. 3 - частичный разрез флотационного механизма согласно изобретению, в аксонометрической проекции.

Как показано на фиг. 1, флотационный механизм 1 образован статором 2 и ротором 3 внутри статора. Статор имеет по существу вер тикальные лопатки 4 статора, расположенные радиально вокруг ротора. Лопатки статора закреплены на пластине 5 основания, которая, в свою очередь, опирается на дно флотационной машины (не изображена). Описанный ротор является типичным ротором ОК, в котором ротор подвешен к полому валу 6 ротора, и сжатый воздух для диспергирования в шлам в камере нагнетается через вал. Сам ротор образован горизонтальной покрывающей пластиной 7 и лопатками 8 ротора, прикрепленными к крышке. Вертикальное сечение ротора является сужающимся вниз конусом. Лопатки 8 являются, по существу, вертикальными и расположены так, что они образуют камеры 9 для воздуха, через которые воздух нагнетается в шлам. Нагнетательные камеры 10 для шлама находятся между щелями для воздуха. Покрывающая пластина соединена своей внутренней круговой кромкой с валом. Направление шлама, выходящего из ротора, является, в основном, горизонтальным.

На фиг. 2 показан флотационный механизм согласно изобретению. Флотационный механизм 1 образован статором 2 с вертикальными лопатками 4 статора и пластиной 5 основания и ротором 11. Вертикальное сечение ротора 11 является сужающимся вниз ротором с камерами, однако, горизонтальная покрывающая пластина 12 над лопатками ротора снабжена регулировочными средствами 13 и 14. Регулировочные средства 13 обеспечивают наклон вниз под углом между 5 и 70° под крышкой в камерах 15, а регулировочные средства 14 - вверх над крышкой. С помощью средств 13 камеры 15 ротора выполнены так, что у наружной верхней кромки 16 камеры достигают горизонтальной покрывающей пластины 12, но к середине 17 камеры высота камер уменьшается в зависимости от угла средства 13. С помощью средств 14 верхняя поверхность крышки ротора наклонена вверх, так что она поднимается от периферии вала 6 к наружной кромке 18 под углом между 5 и 70°. Наружная кромка крышки ротора с ее средствами является, по существу, вертикальной. На фигуре показана возможность модификации существующей крышки ротора, однако, понятно, что покрывающая пластина может быть выполнена с такой формой на стадии изготовления.

В соответствии со способом согласно изобретению дополнительные средства, наклоненные указанным выше образом, совместно обеспечивают отклонение первичного потока Е1 и вторичного потока Е2 вверх и, в результате, направленную вверх конфигурацию потока, вместо существующей горизонтальной конфигурации потоков, согласно уровню техники.

На фиг. 3 показан пример модификации согласно изобретению обычного ротора ОК.

Флотационный механизм 1 образован статором с вертикальными лопатками 4 статора и плаΊ стиной 5 основания и ротором 11. В вертикальном сечении ротор 11 является сужающимся вниз ротором типа ОК с щелями 19 для воздуха и нагнетательными камерами 20. Горизонтальная покрывающая пластина 21 над лопатками ротора снабжена дополнительной пластиной 22 верхней поверхности, которая является кольцевой и прикреплена к покрывающей пластине на своей внутренней кромке вокруг вала 6. Наружная кромка 24 пластины верхней поверхности соединена с наружной кромкой 25 покрывающей пластины 21 с помощью вертикальной пластины 26, проходящей коаксиально с валом. Пластина наружной поверхности наклонена вверх под углом между 5 и 70°. Каждая нагнетательная камера 20 снабжена дополнительной пластиной 27, которая наклонена вниз к середине 28 нагнетательной камеры. Наружный периметр 29 направляющей шлам пластины 27 проходит до верхней кромки 30 камеры 20 и до наружной кромки 25 покрывающей пластины ниже нее, и пластины соединены друг с другом. Направляющая шлам пластина 27 соединена своими сторонами с лопатками ротора, которые образуют нагнетательную камеру, и внутренняя кромка 31 направляющей пластины достигает середины камеры. Направляющие шлам пластины предпочтительно имеют тот же угол, что и пластина наружной поверхности. Если ротор имеет общие камеры для воздуха и шлама, то указанные выше пластины могут быть установлены в каждой камере.

За счет этого можно улучшить смесительную способность флотационного механизма для успешной обработки особенно грубого материала с более высоким удельным весом при одновременном сохранении способности ротора к диспергированию воздуха. Хотя первичная зона смешивания простирается дальше вверх в зону успокоения флотационной камеры, последующее усиление вторичных потоков не оказывает поддающегося измерению воздействия на стабильность зоны пены. Способ является предпочтительным, например, для флотации железной руды, танталита, апатита и т. д.

Claims (11)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Ротор (11) флотационного механизма (1) для обогащения руд, при этом флотационный механизм образован статором (2) с лопатками (4) вокруг сужающегося вниз ротора, подвешенного на полом валу (6), ротор снабжен покрывающей пластиной (12, 21) и, по существу, вертикальными лопатками (8) ротора, которые образуют камеры (9, 15, 19, 20) внутри ротора, при этом воздух подается в камеры через вал, отличающийся тем, что верхняя часть камер (15, 20) под покрывающей ротор пластиной (12, 21) образована с помощью регулировочных средств (13), наклоненных вниз от их наружной кромки (16, 30) к середине (17, 28) камер, так, что они образуют угол между 5 и 70° с горизонтальной плоскостью, верхняя поверхность указанной покрывающей ротор пластины (12, 21) наклонена вверх с подъемом от периметра вала (6) к наружной кромке (18, 25) под углом между 5 и 70° к горизонтальной плоскости.
2. 2. Ротор по п.1, отличающийся тем, что камеры (15, 20) ротора (11) снабжены направляющей шлам пластиной (27) под покрывающей пластиной (21), при этом направляющая пластина соединена наружной кромкой (29) с покрывающей пластиной, а на других сторонах - с лопатками ротора, при этом направляющая пластина достигает середины (28) нагнетательной камеры под углом между 5 и 70°.
3. 3. Ротор по п.1, отличающийся тем, что лопатки (8) ротора образуют отдельные камеры (9, 19) для воздуха и нагнетательные камеры (20), в которых верхняя часть нагнетательных камер (20) под покрывающей ротор пластиной (12, 21) образована с наклоном вниз от наружной кромки (18, 25) роторной крышки в середину (17, 28) нагнетательных камер, так что они образуют угол между 5 и 70° с горизонтальной плоскостью.
4. 4. Ротор по п.1, отличающийся тем, что покрывающая ротор пластина (21) снабжена кольцевой пластиной (22) верхней поверхности, внутренняя кромка (23) которой соединена с покрывающей пластиной вокруг вала (6), при этом пластина верхней поверхности поднимается от периметра вала к своей наружной кромке под углом между 5 и 70° к горизонтальной плоскости.
5. 5. Ротор по п.1, отличающийся тем, что пластина (29) верхней поверхности соединена на своей наружной кромке (24) с наружной кромкой (25) покрывающей ротор пластины с помощью вертикальной пластины (26).
6. 6. Ротор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что поверхность средств (13, 14) или пластин (27, 22) в направлении шлама является прямой.
7. 7. Ротор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что поверхность средств (13, 14) или пластин (27, 22) в направлении шлама является изогнутой, выпуклой или вогнутой.
8. 8. Способ направления потока шлама в зоне смешивания флотационной машины с помощью флотационного механизма, который образует статор, расположенный вокруг ротора, при этом ротор сужается вниз и лопатки ротора под крышкой образуют щели для шлама и/или воздуха, при этом ротор подвешен к валу, через который проходит воздух, отличающийся тем, что с целью флотации грубых частиц и частиц, имеющих большой удельный вес, поток шлама, выходящий из ротора, направляют вверх и поток шлама над ротором направляют вверх.
9. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что поток шлама, выходящий из ротора, направляют вверх за счет выполнения верхней части щелей наклоненными вниз от их наружной кромки к середине, так что они образуют угол между 5 и 70° с горизонтальной плоскостью.
10. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что щей ротор пластины вверх с подъемом от периметра вала к наружной кромке под углом между 5 и 70° к горизонтальной плоскости.
11. 11. Способ по п.8, отличающийся тем, что грубые частицы имеют размер свыше Р₈₀=180 поток шлама над ротором направляют вверх за счет наклона верхней поверхности покрываюмкм.