Opis patentowy opublikowano: 15.05.1981 107285 Int. Cl.2 B03D 1/16 Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: Societe Miniere et Metallurgiaue de Penarroya, Paryz (Francja) Urzadzenie flotacyjne z mieszaniem mechanicznym Wynalazek dotyczy urzadzenia flotacyjnego z mieszaniem mechanicznym.Wiadomo, ze flotacja polega na oddzielaniu bar¬ dzo rozdrobnionych substancji i jest szeroko sto¬ sowana w procesach koncentracji rud, szlamów weglowych i innych. Flotacja odbywa sie w po¬ jemnikach, do których doprowadzana jest pulpa (szlam) flotacyjna, to znaczy mieszanina wody i produktu poddanego obróbce, zwykle z dodat¬ kiem piany flotacyjnej oraz innych substancji.Przez dluzszy okres czasu, flotacje prowadzono statycznie przez przepuszczenie przez pojemniki flotacyjne gazu, którego pecherzyki przedostajac sie przez pulpe, porywaly czastki mineralne i do¬ prowadzaly je na powierzchnie skad odbierano piane. Wydajnosc takich urzadzen byla niska z uwagi na zla dyfuzje reagentów i gazu w po¬ jemnikach, a takze na skutek sedymentacji szla¬ mu wynikajacej z jego niedostatecznego miesza¬ nia podczas przeplywu gazu.Urzadzenia te zostaly nastepnie ulepszone przez wprowadzenie mechanicznego mieszania zapewnia¬ jacego przeplyw powietrza przez kawitacje. Mimo zwiekszenia kosztów obróbki wynikajacych z zu¬ zycia mieszadel oraz ze znacznego podniesienia zuzycia niezbednej energii, wydajnosc osiagnieta w takich warunkach spowodowala niemal po¬ wszechne stosowanie tego rodzaju flotacji dyna¬ micznej.Opisano szereg typów mieszadel mechanicznych, ao 15 20 25 30 miedzy innymi mieszadlo mechaniczne stanowiace przedmiot francuskiego patentu nr 1 200 365. W ko¬ rzystnym wykonaniu, mieszadlo to sklada sie z dwóch pokladów pretów regularnie rozmiesz¬ czonych na tworzacych dwóch wspólosiowych, przeciwleglych scietych stozków. Prety te zamoco¬ wane sa na swych koncach w podstawach kolo¬ wych, z których co najmniej jedna przewiercona jest otworami umozliwiajacymi przeplyw obrabia¬ nej pulpy. W urzadzeniu tym, gaz niezbedny do flotacji wprowadzany jest w górnej czesci osio¬ wej, wydrazonej piasty laczacej podstawy kolowe i zaopatrzonej w swej dolnej czesci, w otwory wylotowe umozliwiajace przeplyw gazu poprzez pulpe podczas obróbki. Otwory wylotowe stano¬ wia, jeden otwór srodkowy przewiercony w pod¬ stawie piasty, oraz pionowe szczeliny, czyli prze¬ swity wyciete w jej bocznej powierzchni.Celem wynalazku jest ulepszone urzadzenie tego typu zwiekszajace jego skutecznosc dzialania przy tym samym zuzyciu energii, a zadaniem wyna¬ lazku jest urzadzenie proste, wytrzymale i tanie, wykonane z zastosowaniem mieszalnika flotacyj¬ nego wyzej opisanego typu.Zadanie to rozwiazuje wedlug wynalazku urza¬ dzenie flotacyjne z mechanicznym mieszaniem wyposazone w mieszadlo flotacyjne skladajace sie z pretów jak wyzej opisano i zaopatrzone w osio¬ wa wydrazona piaste zamontowana swa mala podstawa wspólosiowo do srodkowej osi miesza- 107 2853 107 285 4 dla oraz co jest cecha charakterystyczna wyposa¬ zone dodatkowo w plaszcz stozkowy otwarty w swej dolnej czesci umieszczony miedzy pretami. r gfoazcz ~ stozftfflSy"' jest korzystnie wydluzony w ki^ihfeu do gór^r^rzez cylindryczna tuleje pola¬ czona z osia srodkowa mieszadla. Plaszcz stoz¬ kowy oraz cylindryczna tuleja sa korzystnie wy¬ konanej jednego elementu.W-dalszym ciagu opisu, w celu uproszczenia nomenklatury, zespól utworzony przez plaszcz stoz¬ kowy oraz cylindryczna tuleje okreslony bedzie jako stozkowy deflektor powietrza.Wymiary stozkowego deflektora powietrza jak równiez jego polozenie wzgledem mieszadla utwo¬ rzonego ze skrzyzowanych pretów, zalezne sa w duzym stopniu od wymiarów mieszadla oraz od rodzaju pulpy poddawanej obróbce.Dolna podstawa stozkowego deflektora powie¬ trza jest korzystnie usytuowana ponizej strefy krzyzowania sie obu pokladów pretów mieszadla.Dolna podstawa stozkowego deflektora powietrza jest korzystnie usytuowana powyzej dolnych kon¬ ców przeswitów wycietych w srodkowej piascie mieszadla, a ponadto jest ona korzystnie umiejsco¬ wiona na poziomie zblizonym do poziomu dolnego otworu piasty srodkowej.W kazdym przypadku, specjalista latwo wyzna¬ czy wartosci poszczególnych parametrów, w opar¬ ciu o dalszy ciag niniejszego opisu.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przy¬ kladzie wykonania zilustrowanym na rysunku, który przedstawia mieszadlo.Przedstawione na rysunku mieszadlo zawiera piaste srodkowa 1 oraz dwa poklady pretów 2 i 3 rozmieszczonych na tworzacych dwóch wspólosio¬ wych przeciwleglych scietych stozków. Prety te •zamocowane sa swymi koncami do dwóch podstaw kolowych, to jest do tarczy górnej 4 oraz do pod¬ stawy dolnej 5. Tarcza 4 ma powierzchnie jedno¬ lita, a podstawa 5 jest przewiercona otworami nie przedstawionymi na rysunku i umozliwiajacymi przeplyw pulpy poddawanej obróbce.Piasta srodkowa 1 zaopatrzona jest, w swym górnym koncu, w nie przedstawione na rysunku, srodki zasilajace w powietrze pod cisnieniem. W dolnym swych koncu, piasta 1 zawiera otwór osio¬ wy 7 umozliwiajacy odprowadzenie powietrza. Pia¬ sta zawiera równiez cztery szczeliny 8 wyciete w jej scianie bocznej i ulatwiajace odprowadzenie czesci powietrza.Szczeliny te stanowia pionowe przeswity, któ¬ rych najwyzszy punkt znajduje sie w przyblizeniu w polowie wysokosci piasty 1 i których wysokosc jest regulowana.'Wyzej opisane urzadzenie do mieszania zawiera deflektor powietrza 6 przedstawiony na rysunku pogrubionymi liniami.Deflektor 6 jest korzystnie wykonany z jedne¬ go elementu i sklada sie z cylindrycznej czesci górnej 6a zamontowanej na srodkowej' piascie 1 przedluzonej w kierunku do dolu czescia stozkowa Sb rozszerzajaca sie w kierunku do dolnej pod¬ stawy 5 urzadzenia.Nizej -podany przyklad umozliwia specjalistom okreslenie wymiarów, które nalezy przyjac aby uzyskac jak najlepsze wyniki. Korzystne jest wy¬ konanie, przynajmniej w przyblizeniu, konstrukcji takiej ze, podstawa czesci stozkowej 6b deflek- 5 tora 6 usytuowana jest ponizej plaszczyzny X skrzyzowania obu pokladów pretów 2 i 3, podsta¬ wa czesci stozkowej 6b deflektora 6 usytuowana jest ponizej górnego punktu szczelin 8 wycietych w piascie srodkowej 1, podstawa czesci stozko- 10 wej 6b deflektora 6 usytuowana jest na poziomie zblizonym do poziomu otworu osiowego 7 piasty srodkowej 1.Przyklad. W niniejszym przykladzie wyko¬ rzystano mieszadlo utworzone z skrzyzowanych 15 pretów, podobne do mieszadla opisanego we fran¬ cuskim patencie nr 1 200 365, a jego proporcje od¬ powiadaja w przyblizeniu proporcjom zachowanym na zalaczonym rysunku, zewnetrzna srednica mie¬ szadla wynosi 440 mm, a srednica piasty srod- 20 kowej 1 wynosi 120 mm.Mieszadlo zanurzone jest w pojemniku flota¬ cyjnym o pojemnosci 1 m8 i wprawiane w ruch za pomoca silnika elektrycznego z predkoscia 315 obr/min, co odpowiada predkosci obwodowej górnej tarczy 4 wynoszacej 7,5 m/sek.Piasta srodkowa 1 mieszadla polaczona jest w . swej górnej czesci z urzadzeniem do rozprezania powietrza, o cisnieniu pierwotnym 5,5 barów i wtór- 30 nym 0,1 bar, przy czym wydajnosc przeplywu powietrza doprowadzanego do mieszadla mierzona jest za pomoca rotametru wyskalowanego od 500 do 2000 litrów na minute.Na mieszadle tym. zwanym w dalszym ciagu 35 opisu mieszadlem pierwotnym zamontowany zostal deflektor powietrza wedlug wynalazku o wymia¬ rach podanych w tablicy 1.Tablica 1 1 Wymiary deflektora 6 A) czesc cylindryczna 6a — srednica wewnetrzna — wysokosc ponizej górnego punktu szczelin 8 — wysokosc powyzej górnego punktu szczelin 8 B) Czesc stozkowa 6b — srednica dolnej podstawy — wysokosc -^ kat wierzcholka scietego stozka — odleglosc dolnej podstawy. od dolnego punktu . szczelin 8 — odleglosc dolnej podstawy | od plaszczyzny X 120 mm 30 mm dowolna* np. 15 mm 170 mm 40 mm 60° 20 mm 20 mm |107 285 6 W celu wykazania wyzszosci mieszadla wedlug wynalazku nad mieszadlem pierwotnym, oba te urzadzenia poddano rozmaitym próbom.W pierwszej serii prób, okreslono moc zuzyta przez wprawianie w ruch obrotowy obu urzadzen przy róznych warunkach dzialania najpierw przy pustym pojemniku flotacyjnym, nastepnie po jego napelnieniu, lecz bez wprowadzania powietrza i wreszcie w napelnionym pojemniku flotacyjnym przy jednoczesnym wprowadzaniu do piasty srod¬ kowej mieszadla, powietrza niezbednego do flo¬ tacji z wydajnoscia przeplywu 500—2000 l/min.Otrzymane wyniki zestawiono w tablicy 2.Tablica 2 1 JSltan pojemnika Pusty Napel¬ niony Napel¬ niony Napel¬ niony Napel¬ niony Napel¬ niony Napel¬ niony Napel¬ niony przeplyw powietrza (l/min.) < 0 500 800 1100 1200 1500 2000 Zuzyta mieszadlo pierwotne 560 2145 1475 1360 1225 — 1180 1135 energia (Wh) mieszadlo wedlug wynalazku 560 2150 1510 1375 — 1230 1210 1130 | Z wyzej przedstawionych osiagniec wynika, ze mieszadlo wedlug wynalazku nie zuzywa wiecej energii niz mieszadlo pierwotne. Znaczenie tego osiagniecia doceniane jest przez specjalistów, któ¬ rzy zdaja sobie doskonale sprawe z tego, ze ener¬ gia zuzyta przez (mieszadlo powaznie obciaza koszt obróbki produktów poddawanych flotacji. 10 15 20 25 30 35 40 45 Najwiekszy postep techniczny urzadzenia we¬ dlug wynalazku przejawil sie w drugiej serii prób, w których okreslono wydajnosc przeplywu po¬ wietrza wprowadzanego do mieszadla odpowiada¬ jaca granicznej wartosci rozproszenia pulpy pod¬ danej obróbce. Wartosc ta moze byc okreslana z duza dokladnoscia przez zwykla obserwacje ko¬ mory flotacyjnej golym okiem, gdyz z chwila osiagniecia granicy rozproszenia pulpy poddawa¬ nej obróbce ukazuja sie „gejzery" lub wzburzenia powierzchni cieczy w pofalizu obwodu mieszadla.W warunkach prowadzenia eksperymentu stwier¬ dzono, ze granica rozproszenia osiagnieta przy wydajnosci przeplywu 1000 l/min. przy uzyciu mieszadla pierwotnego, wzrasta i dochodzi do 2000 l/min. przy zastosowaniu mieszadla wedlug wynalazku.Wynik ten jest tym cenniejszy, ze sam fakt, z zastosowanie deflektora powietrza wedlug wyna¬ lazku pozwala podwoic granice rozproszenia w porównaniu z mieszadlem pierwotnym, nie zwiek¬ szajac przy tym zuzycia energii, jest nieoczekiwa¬ ny i zaskakujacy, a ponadto — nalezy to pod¬ kreslic — zadna teoria nie wyjasnia tego zjawi¬ ska w sposób zadowalajacy.Wyzej opisany przyklad wykonania odnosi sie do optymalnego dzialania mieszadla i do okreslo¬ nej ilosci pulpy poddawanej obróbce. Nie znaczy to» ze przytoczone wartosci liczbowe, dla poszcze¬ gólnych parametrów aparatury sa krytyczne. W celu wykazania slusznosci powyzszego twierdze¬ nia, przeprowadzono rózne próby, zmieniajac na¬ stepujace parametry: a) wysokosc ogólna szcze¬ lin 8, b) srednice otworu osiowego, 7, c) odle¬ glosc miedzy -podstawa deflektora powietrza 6 a podstawa szczelin 8, d) cisnienie wprowadza¬ nego powietrza.Przy kazdej próbie przeprowadzonej w warun¬ kach eksperymentalnych jak wyzej, Okreslono granice rozproszenia tak jak wyzej podano. Uzy¬ skane wyniki zestawiono w tablicy 3.Tablica 3 Nr próby 1 2 3 4 a(mm) 80 100 100 100 b(mm) 20 26 26 26 c(mm) 20 35 40 30 d(cm wody) 90 95 80 85 Granica rozproszenia (l/min.) 2000 2000 1800 1900 Stwierdzono, ze wyniki uzyskane w próbach nr 2—4 sa równe lub nieco gorsze od wyników uzyskanych w próbie nr 1 odpowiadajacej wyzej opisanemu przykladowi wykonania.Z powyzszego wynika, ze wartosci poszczegól¬ nych parametrów nie sa krytyczne, przy czym 60 liczne inne próby potwierdzaja ten wniosek.W urzadzeniu wedlug wynalazku specjalisci w tej dziedzinie moga z latwoscia, w zaleznosci od zamierzonego zastosowania, dostosowac jego wy¬ miary po kilku próbach latwych do przeprowa¬ dzenia.7 107 285 8 PL