RU2015731C1 - Pneumatic floatation machine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: machine has a vertical cylindrical column, a pulp load device, a chamber product unload device, a telescopic pipe located along the axis of an apparatus and an air inlet device. Moreover, the machine has an inclined partition, a conical distributor and aerators. The column is made from two chambers. The cross section area of the upper chamber is larger than that of the lower chamber. The aerators are positioned above the inclined partition, the conical distributor and under the edge of the telescopic pipe. The upper chamber has a foam spraying device, and the load and unload devices are positioned in the lower chamber above and below the inclined partition respectively. EFFECT: improved structure. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении угля, горнохимического сырья, а также руд цветных металлов. The invention relates to the beneficiation of minerals and can be used in the beneficiation of coal, mining raw materials, and non-ferrous metal ores.

Известно, что пневматические флотационные машины колонного типа показали свои преимущества в особенности при обогащении тонкодисперсного минерального сырья. It is known that pneumatic column flotation machines have shown their advantages, especially when enriching finely dispersed mineral raw materials.

Для повышения эффективности обогащения как тонких, так и крупных минеральных частиц в последние годы предложен ряд колонных машин, в которых пульпа аэрируется водовоздушной или пульповоздушной смесью, получаемой вне флотационной камеры эжектированием воздуха потоком воды с пенообразователем под давлением 170-330 кПа. To increase the efficiency of enrichment of both fine and large mineral particles in recent years, a number of column machines have been proposed in which the pulp is aerated with a water-air or pulp-air mixture obtained outside the flotation chamber by ejecting air with a stream of water with a foaming agent at a pressure of 170-330 kPa.

Недостатком данных устройств является высокий расход сжатого воздуха на аэрацию пульпы, а также необходимость многих дополнительных конструктивных элементов для повышения равномерности распределения аэрации по сечению колонны, как-то: патрубки различной длины, перфорированные плиты, набор концентрических, радиальных и кольцевых барьеров. The disadvantage of these devices is the high consumption of compressed air for pulp aeration, as well as the need for many additional structural elements to increase the uniform distribution of aeration over the column section, such as pipes of various lengths, perforated plates, a set of concentric, radial and annular barriers.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам является пневматическая флотационная машина, включающая цилиндрическую камеру для разделения пенного и камерного продуктов, имеющую кольцевой порог и внешний кольцевой желоб для сбора пенного продукта. Днище камеры выполнено наклонным и в самой нижней его части имеется разгрузочное приспособление для камерного продукта. Через наклонное днище в камеру входит центральная успокоительная труба, в нижней части которой по центру расположен аэратор, через который подается пульповоздушная смесь. Для регулирования высоты пенного слоя расстояние между верхней кромкой успокоительной трубы и уровнем кольцевого порога может меняться с помощью телескопического устройства на центральной трубе. The closest in technical essence and the achieved results is a pneumatic flotation machine comprising a cylindrical chamber for separating foam and chamber products, having an annular threshold and an external annular chute for collecting the foam product. The bottom of the chamber is made inclined and in its lower part there is an unloading device for the chamber product. A central stilling pipe enters the chamber through an inclined bottom, in the lower part of which an aerator is located in the center, through which a pulp-air mixture is supplied. To adjust the height of the foam layer, the distance between the upper edge of the stilling pipe and the level of the annular threshold can be changed using a telescopic device on the central pipe.

Недостатком известного устройства является большой расход энергии на эжектирование воздуха при генерации пульповоздушной смеси и относительно невысокая активность флотации крупных и труднофлотируемых частиц в камере машины в связи с отсутствием дополнительной аэрации. A disadvantage of the known device is the high energy consumption for ejection of air during the generation of the pulp-air mixture and the relatively low activity of flotation of large and hard-to-float particles in the chamber of the machine due to the lack of additional aeration.

Целью изобретения является повышение удельной производительности машины за счет улучшения флотации минеральных частиц широкого диапазона крупности. The aim of the invention is to increase the specific productivity of the machine by improving the flotation of mineral particles of a wide range of particle sizes.

Указанная цель достигается тем, что в пневматической флотационной машине колонного типа установлена наклонная перегородка, отделяющая флотационное отделение от загрузочного приспособления. Колонна выполнена по высоте из двух камер, при этом площадь сечения верхней камеры больше площади сечения нижней камеры. This goal is achieved by the fact that in the pneumatic flotation machine column type mounted inclined partition separating the flotation compartment from the loading device. The column is made in height of two chambers, while the cross-sectional area of the upper chamber is larger than the cross-sectional area of the lower chamber.

По оси аппарата расположена телескопическая труба для ввода питания с раструбом в загрузочном приспособлении, предназначенная для эрлифтной загрузки пульпы. Напротив раструба размещено приспособление для ввода транспортного воздуха. В верхней камере под верхней кромкой телескопической трубы, у внутренней стенки корпуса кольцеобразно размещены аэраторы пневматического типа. Аэраторы установлены над конусообразным распределителем ввода пульпы. Along the axis of the apparatus is a telescopic pipe for power supply with a bell in the loading device, designed for airlift loading of pulp. Opposite the bell is a device for introducing transport air. In the upper chamber, under the upper edge of the telescopic tube, pneumatic type aerators are placed in an annular manner near the inner wall of the housing. Aerators are mounted above a cone-shaped pulp feed distributor.

Нижняя камера снабжена аэраторами по сечению выше разгрузочного приспособления. The lower chamber is equipped with aerators in cross section above the unloading device.

В верхней камере установлено устройство для орошения пены. A foam irrigation device is installed in the upper chamber.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается от известного тем, что пневматическая флотационная машина снабжена наклонной перегородкой, конусообразным распределителем и аэраторами, колонна выполнена из двух камер, при этом площадь сечения верхней камеры больше площади сечения нижней камеры, аэраторы размещены над наклонной перегородкой, конусообразным распределителем и под верхней кромкой телескопической трубы. Кроме того, в прототипе отсутствуют такие признаки, как наличие устройств для орошения пены, а загрузочное приспособление для пульпы и разгрузочное для камерного продукта размещены в нижней камере соответственно ниже и выше наклонной перегородки. Comparative analysis with the prototype shows that the proposed device differs from the known one in that the pneumatic flotation machine is equipped with an inclined partition, a cone-shaped distributor and aerators, the column is made of two chambers, while the cross-sectional area of the upper chamber is larger than the cross-sectional area of the lower chamber, the aerators are located above the inclined partition , cone-shaped distributor and under the upper edge of the telescopic pipe. In addition, in the prototype there are no such signs as the presence of devices for irrigation of foam, and the loading device for the pulp and the unloading device for the chamber product are located in the lower chamber, respectively, lower and higher than the inclined partition.

Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства критерию "новизна". This allows us to conclude that the proposed device meets the criterion of "novelty."

Известно использование эрлифтов во флотационных машинах, например, где эрлифт служит в качестве единственного аэрирующего устройства. Водовоздушная смесь перед изливом из эрлифта представляет собой грубодисперсную систему. It is known to use airlifts in flotation machines, for example, where the airlift serves as the only aeration device. The water-air mixture before the spout from the airlift is a coarse system.

Дальнейшее диспергирование воздушных пробок происходит при их ударе об отбойные перегородки и каскадном изливе в боковые отсеки флотокамеры. Further dispersion of the air plugs occurs when they hit the baffle plate and cascade spout into the side compartments of the camera.

Машины не нашли широкого промышленного применения, в основном, из-за трудности управления в них гидродинамикой флотационного процесса. Как правило, в таких машинах неизбежен пробковый режим движения двухфазной смеси, неравномерная аэрация пульпы. The machines did not find wide industrial application, mainly because of the difficulty in controlling the hydrodynamics of the flotation process in them. As a rule, in such machines, a plug mode of movement of a two-phase mixture and irregular aeration of the pulp are inevitable.

В машинах, созданных в последние годы, эрлифт чаще всего используют для транспортировки пульпы, чтобы создавать чередование противоточного и прямоточного движения пульпы и воздуха. In machines created in recent years, airlift is most often used for transporting pulp in order to create an alternation of countercurrent and direct-flow movement of pulp and air.

В предлагаемой машине эрлифт применяется в качестве подъемника пульпы, но вместе с тем в нем осуществляется также предварительное частичное (на 15-20% ) насыщение пульпы воздухом, т.е. активация, кондиционирование непосредственно перед флотационным процессом. In the proposed machine, the airlift is used as a pulp elevator, but at the same time, it is also preliminarily partially (15-20%) saturated with air, i.e. activation, conditioning immediately before the flotation process.

Хотя некоторые из других отличительных признаков предлагаемого решения также были ранее использованы в других известных решениях, однако новая совокупность существенных признаков в предлагаемом решении дает новый эффект, что подтверждается разъяснениями, следующими за описанием работы устройства. Although some of the other distinguishing features of the proposed solution have also been previously used in other known solutions, the new set of essential features in the proposed solution gives a new effect, which is confirmed by the explanations following the description of the operation of the device.

На чертеже представлена флотационная машина, общий вид в разрезе. Вертикальная колонна 1 состоит из двух цилиндрических камер: нижней 2 меньшего диаметра и верхней 3 с большей площадью поперечного сечения. По оси аппарата помещена телескопическая труба 4 эрлифтной загрузки, заканчивающаяся внизу раструбом 5, против которого в нижней точке корпуса колонны установлено приспособление для ввода воздуха. В верхней камере 3 над трубой эрлифтной загрузки 4 установлен подвижно, вместе с трубой, конусообразный распределитель 6 пульповоздушной смеси. Ниже кромки эрлифтной трубы 4 у внутренней стенки верхней камеры 3 кольцеобразно установлены аэраторы 7 пневматического типа; часть аналогичных аэраторов 7 укреплена также над конусообразным распределителем 6. Верхняя камера 3 снабжена устройством для орошения пены 8 и кольцевым желобом 9 для сбора последней. The drawing shows a flotation machine, a General view in section. Vertical column 1 consists of two cylindrical chambers: lower 2 smaller diameter and upper 3 with a larger cross-sectional area. A telescopic pipe 4 of the airlift loading is placed on the axis of the apparatus, ending at the bottom with a bell 5, against which an air inlet device is installed at the lower point of the column body. In the upper chamber 3 above the airlift loading pipe 4, a cone-shaped distributor 6 of the pulp-air mixture is movably mounted, together with the pipe. Below the edge of the airlift pipe 4 at the inner wall of the upper chamber 3 are mounted aerators 7 pneumatic type; a part of similar aerators 7 is also mounted above the cone-shaped distributor 6. The upper chamber 3 is equipped with a device for irrigation of foam 8 and an annular groove 9 for collecting the latter.

Устройство работает следующим образом. Обработанная реагентами пульпа подается через загрузочный патрубок 11 под раструб 5 эрлифтной трубы 4, откуда поступающим снизу воздухом транспортируется в верхнюю камеру 3 колонны 1. В эрлифтной трубе 4 происходит образование пульповоздушной смеси и частичное насыщение пульпы воздухом (активация). Глубина ввода пульповоздушной смеси регулируется эрлифтной трубой 4, устроенной телескопически. Выброшенная из эрлифта 4 пульповоздушная смесь с помощью конусного распределителя 6 распределяется равномерно по сечению камеры 3 в виде восходящих потоков. В таком "взвешенном" состоянии предварительно аэрированная пульпа взаимодействует с воздушными пузырьками, генерируемыми пневматическими аэраторами 7, расположенными кольцеобразно у внутренней стенки камеры 3 и над конусным распределителем 6. Образовавшиеся флотационные комплексы в пенном слое промываются водой с помощью устройства для орошения 8, что улучшает разделение гидрофобных и механически увлеченных гидрофильных частиц. Гидрофобный материал с пеной поступает в кольцевой пенный желоб 9 и удаляется в виде концентрата, а гидрофильные и менее гидрофобные частицы опускаются в нижнюю камеру 2 на дофлотацию. Здесь они дополнительно взаимодействуют с пузырьками воздуха, генерируемыми аэраторами 13. Гидрофобные частицы, попавшие в зону дофлотации, образуют флотационные комплексы и удаляются с пеной в концентрат, а гидрофильные - в камерный продукт, разгружаемый через патрубок 12. The device operates as follows. The pulp treated with reagents is fed through the loading pipe 11 under the bell 5 of the airlift pipe 4, from where it is transported from below to the upper chamber 3 of the column 1. In the airlift pipe 4, the formation of a pulp-air mixture and partial saturation of the pulp with air (activation). The depth of entry of the pulp-air mixture is regulated by an airlift pipe 4, arranged telescopically. The pulp-air mixture ejected from the airlift 4 using a cone distributor 6 is distributed evenly over the cross section of the chamber 3 in the form of upward flows. In this “suspended” state, the pre-aerated pulp interacts with air bubbles generated by pneumatic aerators 7 located annularly at the inner wall of the chamber 3 and above the cone distributor 6. The formed flotation complexes in the foam layer are washed with water using an irrigation device 8, which improves separation hydrophobic and mechanically entrained hydrophilic particles. A hydrophobic material with foam enters the annular foam trough 9 and is removed as a concentrate, and hydrophilic and less hydrophobic particles are lowered into the bottom chamber 2 for doflotation. Here, they additionally interact with air bubbles generated by aerators 13. Hydrophobic particles entering the doflotation zone form flotation complexes and are removed with foam into the concentrate, and hydrophilic particles into the chamber product discharged through pipe 12.

Сопоставление предлагаемой машины с прототипом позволяет сделать вывод, что новое технической решение дает возможность повысить флотационную активность минеральных частиц широкого диапазона крупности. В машине по прототипу аэрация пульпы осуществляется однократно - в аэраторе, расположенном в нижней части колонны, а далее образующаяся в аэраторе пульповоздушная смесь подается в центральную успокоительную трубу и далее в камеру, где происходит отделение сфлотировавших частиц с пенным слоем. Те частицы, что не смогли удержаться на воздушных пузырьках в условиях значительной турбулентности (преимущественно крупные, а также менее гидрофобные частицы), не попадают в пену и удаляются с камерным продуктом, что приводит к снижению удельной производительности машины. Comparison of the proposed machine with the prototype allows us to conclude that the new technical solution makes it possible to increase the flotation activity of mineral particles of a wide range of particle sizes. In the prototype machine, pulp aeration is carried out once - in the aerator located in the lower part of the column, and then the pulp-air mixture formed in the aerator is fed into the central stilling pipe and then into the chamber where the separated particles are separated from the foam layer. Those particles that could not stay on air bubbles in conditions of significant turbulence (mainly large, as well as less hydrophobic particles) do not get into the foam and are removed with the chamber product, which leads to a decrease in the specific productivity of the machine.

В предлагаемой машине аэрация пульпы осуществляется в три этапа (в трех зонах). Первичная аэрация на 15-20% от общего потребного объема воздуха происходит при эрлифтном подъеме пульпы. Эта аэрация недостаточна для флотации, однако активизирует ее. Активная флотация осуществляется в верхней камере машины при взаимодействии воздушных пузырьков, генерируемых пневматическими аэраторами, с минеральными частицами пульпы. И, наконец, дополнительная аэрация пульпы в нижней камере позволяет дофлотировать выпавшие из верхней камеры крупные и менее гидрофобные частицы. In the proposed machine, pulp aeration is carried out in three stages (in three zones). Primary aeration of 15-20% of the total required air volume occurs during airlift pulp rise. This aeration is not sufficient for flotation, but activates it. Active flotation is carried out in the upper chamber of the machine during the interaction of air bubbles generated by pneumatic aerators with mineral particles of the pulp. And, finally, additional aeration of the pulp in the lower chamber allows to float large and less hydrophobic particles deposited from the upper chamber.

Другие конструктивные особенности предлагаемой машины способствуют созданию оптимальных условий флотации в верхней и нижней камерах. Значительное расширение верхней камеры по сравнению с эрлифтной трубой позволяет снизить до минимума центробежную скорость пульповоздушного факела и достигнуть "взвешенного" состояния пульпы при ее аэрации снизу. Этому же способствует наличие конусного распределителя. Благодаря тому, что нижняя камера имеет меньший диаметр, чем верхняя, сохраняются оптимальные в отношении плотности пульпы условия флотации. Other design features of the proposed machine contribute to the creation of optimal flotation conditions in the upper and lower chambers. Significant expansion of the upper chamber compared to the airlift pipe allows to minimize the centrifugal velocity of the pulp and air torch and to achieve a "suspended" state of the pulp during its aeration from below. The conical distributor also contributes to this. Due to the fact that the lower chamber has a smaller diameter than the upper one, the flotation conditions that are optimal with respect to pulp density are maintained.

Все перечисленные по сравнению с прототипом особенности предложенной пневматической флотационной машины обеспечивают повышение эффективности флотации минеральных частиц в широком диапазоне крупности, что повышает удельную производительность машины. All the features of the proposed pneumatic flotation machine listed in comparison with the prototype provide an increase in the flotation efficiency of mineral particles in a wide range of particle sizes, which increases the specific productivity of the machine.

Claims (2)

1. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ФЛОТАЦИОННАЯ МАШИНА, включающая вертикальную цилиндрическую колонну, загрузочное приспособление для пульпы, разгрузочное приспособление для камерного продукта, расположенную по оси аппарата телескопическую трубу и приспособление для ввода воздуха, отличающаяся тем, что, с целью повышения удельной производительности машины за счет улучшения флотации минеральных частиц широкого диапазона крупности, машина снабжена наклонной перегородкой, конусообразным распределителем и аэраторами, колонна выполнена из двух камер, при этом площадь сечения верхней камеры больше площади сечения нижней камеры, аэраторы размещены над наклонной перегородкой, конусообразным распределителем и под верхней кромкой телескопической трубы. 1. PNEUMATIC FLOTATION MACHINE, including a vertical cylindrical column, a loading device for pulp, an unloading device for a chamber product, a telescopic pipe located on the axis of the apparatus and an air inlet device, characterized in that, in order to increase the specific productivity of the machine by improving the flotation of mineral particles of a wide range of sizes, the machine is equipped with an inclined partition, a cone-shaped distributor and aerators, the column is made of two chambers, while the cross-sectional area of the upper chamber is larger than the cross-sectional area of the lower chamber, the aerators are placed above an inclined partition, a cone-shaped distributor and under the upper edge of the telescopic pipe. 2.Машина по п.1, отличающаяся тем, что верхняя камера снабжена приспособлением для орошения пены, а загрузочное приспособление для пульпы и разгрузочное для камерного продукта размещены в нижней камере соответственно ниже и выше наклонной перегородки. 2. The machine according to claim 1, characterized in that the upper chamber is equipped with a device for irrigation of foam, and the loading device for the pulp and the unloading device for the chamber product are located in the lower chamber, respectively, lower and higher than the inclined partition.

Images