RU2800981C1 - Universal laboratory flotation machine and flotation machine stator - Google Patents
Universal laboratory flotation machine and flotation machine stator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2800981C1 RU2800981C1 RU2023100925A RU2023100925A RU2800981C1 RU 2800981 C1 RU2800981 C1 RU 2800981C1 RU 2023100925 A RU2023100925 A RU 2023100925A RU 2023100925 A RU2023100925 A RU 2023100925A RU 2800981 C1 RU2800981 C1 RU 2800981C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flotation
- impeller
- stator
- drive shaft
- blades
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых методом пенной флотации, а именно, к лабораторному флотационному оборудованию для исследования руд на обогатимость, разработки прикладных технологических решений и технологического сопровождения действующего производства по обогащению полезных ископаемых.The invention relates to the field of enrichment of minerals by the froth flotation method, namely, to laboratory flotation equipment for the study of ores for washability, the development of applied technological solutions and technological support for the existing production for the enrichment of minerals.
Традиционные конструкции лабораторных флотационных машин, применяемых для исследования руд на обогатимость, включают в себя флотационную камеру, закрепленную на станине, и расположенный внутри камеры аэрационный механизм, содержащий статор и ротор, который крепится к полому приводному валу. Привод полого приводного вала располагается сверху над камерой в консоли, являющейся частью станины, на которой устанавливается корпус флотационной машины, например, лабораторная флотомашина ФМЛ производства НПК "Механобр-техника" (https://mtspb.com/product/laboratornoe-oborudovanie/obogatitelnoe/mashiny-flotatsionnye/). Traditional designs of laboratory flotation machines used to study ores for washability include a flotation chamber mounted on a frame and an aeration mechanism located inside the chamber, containing a stator and rotor, which is attached to a hollow drive shaft. The drive of the hollow drive shaft is located above the chamber in the console, which is part of the frame on which the body of the flotation machine is installed, for example, the FML laboratory flotation machine manufactured by NPK "Mekhanobr-tekhnika" (https://mtspb.com/product/laboratornoe-oborudovanie/obogatitelnoe /mashiny-flotation/).
Суть проблемы заключается в том, что такая конструкция лабораторной флотомашины не позволяет моделировать условия промышленного процесса, следовательно, она эффективна при исследовании руд на обогатимость, но малоэффективна при разработке прикладных промышленных технологических решений и сопровождении действующих производств. Это выражается в том, что при проведении флотационного эксперимента съем пены осуществляется принудительно. При такой методике несущая способность пенного слоя не оказывает влияние на результат эксперимента, а принудительный съем пены способствует механическому выносу породных частиц, нарушая селективность процесса флотации. В результате, во-первых, трудно проявить селективные свойства современных потенциально высокоэффективных реагентов-собирателей, во-вторых, существенно занижается время флотации, в-третьих, разрабатываемые технологические схемы требуют большего количества операций для получения кондиционного концентрата, в-четвертых, разработанный реагентный режим, включая номенклатуру реагентов, в большинстве случаев не соответствует условиям промышленного процесса. Последствиями для промышленного процесса являются заниженный фронт флотации (количество флотационных машин) даже с учетом переходных коэффициентов, неизбежное возникновение значительных циркуляционных нагрузок, сложности в оперативном управлении. Во многих случаях делается неэффективным применение современного высокоселективного флотационного оборудования, например, колонных флотационных машин.The essence of the problem lies in the fact that such a design of a laboratory flotation machine does not allow simulating the conditions of an industrial process, therefore, it is effective in studying ores for washability, but is ineffective in developing applied industrial technological solutions and supporting existing industries. This is expressed in the fact that during the flotation experiment, the removal of foam is carried out forcibly. With this technique, the bearing capacity of the foam layer does not affect the result of the experiment, and the forced removal of the foam contributes to the mechanical removal of rock particles, violating the selectivity of the flotation process. As a result, firstly, it is difficult to show the selective properties of modern potentially highly efficient reagents-collectors, secondly, the flotation time is significantly underestimated, thirdly, the technological schemes being developed require more operations to obtain a conditioned concentrate, fourthly, the developed reagent mode , including the nomenclature of reagents, in most cases does not correspond to the conditions of the industrial process. The consequences for the industrial process are an underestimated flotation front (the number of flotation machines), even taking into account transition coefficients, the inevitable occurrence of significant circulation loads, and difficulties in operational management. In many cases, the use of modern highly selective flotation equipment, such as column flotation machines, is rendered inefficient.
Для решения проблемы необходимо изучать технологические свойства пенного слоя, в том числе, его несущую способность. Для этого требуется обеспечить возможность управления толщиной пенного слоя в широком диапазоне и возможность его самотечной разгрузки. То есть, при стандартных размерах аэрационных узлов и объемах флотационных камер лабораторных флотационных машин необходимо верхнюю зону камеры, в которой формируется пенный слой, выполнить в виде насадки квадратного или круглого сечения, которое значительно меньше площади сечения основной камеры.To solve the problem, it is necessary to study the technological properties of the foam layer, including its bearing capacity. To do this, it is required to provide the ability to control the thickness of the foam layer in a wide range and the possibility of its gravity unloading. That is, with standard sizes of aeration units and volumes of flotation chambers of laboratory flotation machines, it is necessary to make the upper zone of the chamber, in which the foam layer is formed, in the form of a square or round nozzle, which is much smaller than the cross-sectional area of the main chamber.
Существующая традиционная схема конструкций лабораторных флотомашин эффективно сделать это не позволяет из-за расположенного сверху приводного вала, проходящего через центр камеры по всей ее глубине, так как такая конструкция ограничивает возможности работы с пенным слоем. Поэтому исследовательские и технологические возможности такого оборудования ограничены.The existing traditional scheme of designs of laboratory flotation machines does not allow this to be done effectively due to the drive shaft located on top, passing through the center of the chamber along its entire depth, since such a design limits the ability to work with the foam layer. Therefore, the research and technological capabilities of such equipment are limited.
Известна лабораторная флотомашина ЗАО «ТИГОМ». Данное техническое решение направлено на создание облегченной, универсальной и удобной лабораторной флотомашины. По мнению авторов данного технического решения, задача решается тем, что привод импеллера расположен снизу камеры, а полый приводной вал проходит через днище флотационной камеры. Для этого в днище камеры встраивается импеллерный блок, включающий полый вал, импеллер, обратный клапан, подшипниковый узел, уплотнение, устройство герметичной стыковки полого вала с полым валом двигателя (патент РФ №2728024, опубликовано 28.07.2020 г. ). Данное решение выбрано за прототип.Known laboratory flotation machine CJSC "TIGOM". This technical solution is aimed at creating a lightweight, versatile and convenient laboratory flotation machine. According to the authors of this technical solution, the problem is solved by the fact that the impeller drive is located at the bottom of the chamber, and the hollow drive shaft passes through the bottom of the flotation chamber. To do this, an impeller unit is built into the bottom of the chamber, including a hollow shaft, an impeller, a check valve, a bearing assembly, a seal, a device for hermetic docking of the hollow shaft with the hollow motor shaft (RF patent No. 2728024, published on 07/28/2020). This solution was chosen as a prototype.
Такое решение имеет ряд недостатков. Во-первых, утяжеляется конструкция флотационной камеры, что делает неудобным ее разгрузку после завершения эксперимента. Промывка камеры после эксперимента также усложняется, а очистка ротора от возможного загрязнения затруднена, так как доступ к нему ограничен.This solution has a number of disadvantages. First, the design of the flotation chamber becomes heavier, which makes it inconvenient to unload it after the completion of the experiment. Washing the chamber after the experiment also becomes more complicated, and cleaning the rotor from possible contamination is difficult, since access to it is limited.
Во-вторых, обеспечить герметичность стыковки полого вала импеллера и приводного вала конструктивно сложно, а значит дорого по сравнению с традиционными конструкциями, где таких проблем не возникает, и такое решение при высокой скорости вращения вала будет ненадежным.Secondly, it is structurally difficult to ensure the tightness of the joint between the hollow shaft of the impeller and the drive shaft, which means it is expensive compared to traditional designs, where such problems do not arise, and such a solution will be unreliable at a high speed of rotation of the shaft.
В-третьих, у представленной конструкции отсутствует статор, поэтому при вращении импеллера пульпа будет закручиваться, что приведет к возникновению воронки и выплескиванию пульпы из камеры. Для предотвращения этого в большинстве конструкций флотомашин, как лабораторных, так и промышленных, предусматривается статор, представляющий собой вертикальные радиально направленные лопасти, закрепленные либо на несущем корпусе, как в лабораторных флотационных машинках, либо прикрепленные к днищу флотационной камеры, как в промышленных флотационных машинах, например, как показано в патенте на флотационную пневмомеханическую машину ООО «Усольмаш» (патент РФ №162644, опубликовано 20.06.2016 г. ). Данное решение выбрано за прототип статора.Thirdly, the presented design does not have a stator, therefore, when the impeller rotates, the slurry will twist, which will lead to the formation of a funnel and the slurry splashing out of the chamber. To prevent this, in most designs of flotation machines, both laboratory and industrial, a stator is provided, which is a vertical radially directed blades fixed either on the supporting body, as in laboratory flotation machines, or attached to the bottom of the flotation chamber, as in industrial flotation machines, for example, as shown in the patent for the flotation pneumomechanical machine of Usolmash LLC (RF patent No. 162644, published on 06/20/2016). This solution was chosen for the stator prototype.
На основании представленного можно сделать вывод, что по сравнению с традиционной схемой конструкции лабораторной флотационной машины конструкция по патенту РФ №2728024 еще более усложняется, ее надежность снижается, а постановка эксперимента делается более трудоемкой, что противоречит одной из задач, указанных в патенте на изобретение.Based on the above, it can be concluded that, compared with the traditional design scheme of a laboratory flotation machine, the design according to the patent of the Russian Federation No. 2728024 becomes even more complicated, its reliability decreases, and the setting of the experiment becomes more time-consuming, which contradicts one of the tasks indicated in the patent for the invention.
Задачей настоящего изобретения является создание универсальной лабораторной флотационной машины, позволяющей моделировать в лабораторных условиях работу как пневмомеханических, так и колонных промышленных флотационных машин, при этом обеспечивающей простоту и надежность ее эксплуатации.The objective of the present invention is to create a universal laboratory flotation machine that allows you to simulate in the laboratory the operation of both pneumomechanical and columnar industrial flotation machines, while ensuring the simplicity and reliability of its operation.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей лабораторной флотационной машины за счет обеспечения моделирования в лабораторных условиях работы как пневмомеханических, так и колонных промышленных флотационных машин, а также в повышении технологической эффективности лабораторной флотационной машины, в том числе за счет упрощения конструкции машины и процесса ее эксплуатации - процессов разгрузки, промывки и доступа к аэрационному узлу, обеспечении герметичности лабораторного процесса. Заявляемая конструкция статора позволяет повысить технологическую эффективность, а именно эффективность диспергации и минерализации пузырьков при проведении флотации.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to expand the functionality of the laboratory flotation machine by providing laboratory simulation of the operation of both pneumomechanical and column industrial flotation machines, as well as to increase the technological efficiency of the laboratory flotation machine, including by simplifying the design of the machine and the process of its operation - the processes of unloading, washing and access to the aeration unit, ensuring the tightness of the laboratory process. The proposed design of the stator allows to increase the technological efficiency, namely the efficiency of dispersion and mineralization of bubbles during flotation.
В заявляемой лабораторной флотационной машине предусмотрено нижнее по отношению к флотационной камере расположение полого приводного вала, на котором закреплен импеллер. Предлагаемая конструкция обеспечивает полный доступ к поверхности пенного слоя и позволяет изучать его свойства, применяя различные пенные насадки, моделирующие поведение пенного слоя, как в пневмомеханических и механических, так и в колонных флотационных машинах.In the inventive laboratory flotation machine, a hollow drive shaft is provided lower in relation to the flotation chamber, on which the impeller is fixed. The proposed design provides full access to the surface of the foam layer and allows you to study its properties using various foam nozzles that simulate the behavior of the foam layer, both in pneumomechanical and mechanical, and in column flotation machines.
Конструктивное принципиальное отличие настоящего изобретения заключается в том, что приводной вал с закрепленным на нем импеллером являются частью конструкции корпуса флотационной машины, а не съемной флотационной камеры, как в прототипе.The structural fundamental difference of the present invention lies in the fact that the drive shaft with the impeller fixed on it are part of the structure of the flotation machine body, and not the removable flotation chamber, as in the prototype.
Заявляемый технический результат достигается тем, что универсальная лабораторная флотационная машина содержит корпус с расположенным внутри него полым приводным валом, на верхнем торце которого закреплен импеллер аэрационного узла, выполненного с устройством подачи воздуха, флотационную камеру с устройством разгрузки пены в верхней ее части, согласно изобретению флотационная камера снабжена прижимной пластиной с внутренним отверстием и с ограничительными бортиками по внешнему ее периметру, герметичной прокладкой, установленной на нижней части прижимной пластины, корпус флотационной машины имеет систему прижима прижимной пластины к верхней части корпуса, аэрационный узел снабжен статором, закрепленным между стенок флотационной камеры и выполненным в виде кольца с установленной на нем циркуляционной насадкой и расположенными снизу по периметру радиальными лопастями и смесительными рециркуляционными нишами между лопастями, при этом корпус содержит каркас с боковыми стенками и верхней футерованной плитой, являющейся днищем флотационной камеры, через которую проходит полый приводной вал импеллера, причем в центре верхней футерованной плиты расположен подшипниковый узел полого приводного вала импеллера и торцевое уплотнение, а по периметру корпуса расположен сливной желоб, стенки флотационной камеры закреплены по периметру внутреннего отверстия прижимной пластины, выполненной с возможностью подъема, устройство разгрузки пены выполнено в виде сменной пенной насадки с разгрузочным желобом.The claimed technical result is achieved by the fact that the universal laboratory flotation machine contains a housing with a hollow drive shaft located inside it, on the upper end of which an aeration unit impeller is fixed, made with an air supply device, a flotation chamber with a foam unloading device in its upper part, according to the invention, a flotation the chamber is equipped with a pressure plate with an internal hole and with restrictive sides along its outer perimeter, a sealed gasket installed on the lower part of the pressure plate, the body of the flotation machine has a system for pressing the pressure plate to the upper part of the body, the aeration unit is equipped with a stator fixed between the walls of the flotation chamber and made in the form of a ring with a circulation nozzle installed on it and radial blades located at the bottom along the perimeter and mixing recirculation niches between the blades, while the housing contains a frame with side walls and an upper lined plate, which is the bottom of the flotation chamber, through which the hollow drive shaft of the impeller passes, moreover, in the center of the upper lining plate there is a bearing assembly of the hollow drive shaft of the impeller and a mechanical seal, and a drain chute is located along the perimeter of the body, the walls of the flotation chamber are fixed along the perimeter of the inner opening of the pressure plate, made with the possibility of lifting, the foam unloading device is made in the form of a replaceable foam nozzle with unloading chute.
По одному из вариантов устройство подачи воздуха может содержать канал в корпусе статора, соединенный с патрубком для подачи воздуха, воды и реагентов в центр статора, проходящим через одну из стенок флотационной камеры, при этом приводной вал импеллера соединен с электродвигателем, расположенным внутри корпуса флотационной машины.According to one of the options, the air supply device may contain a channel in the stator housing connected to a pipe for supplying air, water and reagents to the center of the stator, passing through one of the walls of the flotation chamber, while the impeller drive shaft is connected to an electric motor located inside the flotation machine housing .
По другому варианту устройство подачи воздуха может содержать отверстия, выполненные в верхней части полого приводного вала под импеллером, имеющие обратный клапан, а также вертлюг для подачи воздуха в полый приводной вал, установленный на его нижнем торце, при этом корпус флотационной машины установлен на станине, в которой соосно с верхним подшипниковым узлом полого приводного вала, расположенного в корпусе флотационной машины, расположен нижний подшипниковый узел полого приводного вала импеллера, выполненного с возможностью вращения при помощи приводного ремня и шкивов, закрепленных на полом приводном валу и на валу электродвигателя, установленного вместе с корпусом флотационной машины на станине.According to another variant, the air supply device may contain holes made in the upper part of the hollow drive shaft under the impeller, having a check valve, as well as a swivel for air supply to the hollow drive shaft mounted on its lower end, while the body of the flotation machine is installed on the frame, in which, coaxially with the upper bearing assembly of the hollow drive shaft located in the body of the flotation machine, the lower bearing assembly of the hollow drive shaft of the impeller is located, which is rotatable by means of a drive belt and pulleys fixed on the hollow drive shaft and on the shaft of the electric motor installed together with body of the flotation machine on the frame.
Сменная пенная насадка с разгрузочным желобом может быть снабжена герметично закрывающейся крышкой, а к нижней части разгрузочного желоба присоединена гибкая трубка для выхода пены в герметичную емкость, оборудованную манометром для контроля давления и регулировочным клапаном для регулирования давления.The replaceable foam nozzle with a discharge chute can be equipped with a hermetically sealed cover, and a flexible tube is attached to the bottom of the discharge chute for the foam to exit into a sealed container, equipped with a pressure gauge for pressure control and a control valve for pressure regulation.
Статор универсальной лабораторной флотационной машины содержит корпус в виде кольца с расположенными снизу по периметру радиальными лопастями, согласно изобретению снабжен установленной на корпусе циркуляционной насадкой, при этом корпус в нижней части, между лопастями, выполнен со смесительными рециркуляционными нишами, предназначенными для создания отдельных циркуляционных потоков, как в области лопастей статора и в области лопастей импеллера, так и общего циркуляционного потока в области лопастей и импеллера и статора.The stator of the universal laboratory flotation machine contains a housing in the form of a ring with radial blades located at the bottom along the perimeter, according to the invention, it is equipped with a circulation nozzle mounted on the housing, while the housing in the lower part, between the blades, is made with mixing recirculation niches designed to create separate circulation flows, both in the area of the stator blades and in the area of the impeller blades, and the total circulation flow in the area of the blades and the impeller and stator.
Герметичная флотационная камера образуется при установке и фиксации при помощи системы прижима стенок флотационной камеры, закрепленных на прижимной пластине, имеющей снизу герметичную прокладку по периметру внутреннего отверстия прижимной пластины, на верхней футерованной пластине корпуса флотационной машины, являющейся днищем флотационной камеры, когда флотационная камера вместе с прижимной пластиной опущена и прижата к верхней части корпуса. Внутри камеры между стенок закреплен статор аэрационного узла с установленной на нем циркуляционной насадкой и вместе со стенками камеры и прижимной пластиной они образуют единую конструкцию. Статор представляет собой конструкцию в виде кольца с закрепленными внизу радиальными лопастями. Отличительной особенностью конструкции статора является наличие смесительных рециркуляционных ниш, расположенных в корпусе статора. Задачей смесительных ниш является создание при вращении импеллера рециркуляционных потоков, как отдельно в области лопастей статора и лопастей импеллера, так и общего рециркуляционного потока в области лопастей и статора, и импеллера. При зафиксированных на корпусе флотомашины стенках флотационной камеры импеллер и статор с циркуляционной насадкой представляют собой аэрационный узел.A hermetic flotation cell is formed by installing and fixing by means of a pressure system the walls of the flotation cell fixed on the pressure plate, which has a sealed gasket around the perimeter of the inner hole of the pressure plate, on the upper lined plate of the flotation machine body, which is the bottom of the flotation cell, when the flotation cell together with clamping plate is lowered and pressed against the upper part of the housing. Inside the chamber, between the walls, the stator of the aeration unit is fixed with a circulation nozzle installed on it, and together with the chamber walls and the pressure plate, they form a single structure. The stator is a structure in the form of a ring with radial blades fixed at the bottom. A distinctive feature of the stator design is the presence of mixing recirculation niches located in the stator housing. The task of the mixing niches is to create, during the rotation of the impeller, recirculation flows, both separately in the region of the stator blades and the impeller blades, and a common recirculation flow in the region of the blades and the stator, and the impeller. When the walls of the flotation chamber are fixed on the body of the flotation machine, the impeller and the stator with the circulating nozzle are an aeration unit.
В верхней части флотационной камеры предусматривается установка пенных насадок различного сечения и различной высоты, позволяющих в зависимости от задач моделировать процессы, происходящие в пенном слое, как пневмомеханических или механических промышленных флотомашинах, так и в колонных.In the upper part of the flotation chamber, it is planned to install foam nozzles of various sections and heights, which, depending on the tasks, allow modeling the processes occurring in the foam layer, both in pneumomechanical or mechanical industrial flotation machines, and in columns.
В предлагаемой конструкции также предусматривается возможность использования герметичных пенных насадок, позволяющих проводить эксперименты под избыточным давлением или при разряжении. Для этого разгрузочный желоб пенной насадки сверху герметично закрывается крышкой, а пена по гибкой трубке, выходящей из нижней части разгрузочного желоба, разгружается в герметичную емкость, оборудованную манометром для контроля давления и регулировочным клапаном для выпуска воздуха и поддержания давления на заданном уровне.The proposed design also provides for the possibility of using sealed foam nozzles, which allow experiments to be carried out under overpressure or under vacuum. To do this, the discharge chute of the foam nozzle is hermetically sealed from above with a lid, and the foam is discharged through a flexible tube coming out of the bottom of the discharge chute into a sealed container equipped with a pressure gauge to control pressure and a control valve to release air and maintain pressure at a given level.
Воздух в центр аэрационного узла подается через канал в статоре, подведение воздуха к которому осуществляется патрубком через стенку камеры. По этому каналу предусматривается также подача реагентов и воды для поддержания уровня пульпы во флотационной камере.Air is supplied to the center of the aeration unit through a channel in the stator, the air supply to which is carried out by a branch pipe through the chamber wall. This channel also provides for the supply of reagents and water to maintain the pulp level in the flotation chamber.
Также подача воздуха возможна через приводной вал импеллера. Подача воздуха в полый приводной вал осуществляется при помощи стандартного вертлюга, закрепленного на нижнем торце вала. Воздух во флотационную камеру поступает через отверстия в верхней части полого вала. Для предотвращения попадания пульпы в полый вал используется обратный клапан, представляющий собой кольцо из эластичного материала (например, резины или силикона), закрывающее выходные отверстия.Air supply is also possible through the impeller drive shaft. The air supply to the hollow drive shaft is carried out using a standard swivel attached to the lower end of the shaft. Air enters the flotation chamber through holes in the top of the hollow shaft. To prevent pulp from entering the hollow shaft, a check valve is used, which is a ring made of an elastic material (for example, rubber or silicone) that closes the outlets.
Корпус флотационной машины, представляющий собой каркас с верхней футерованной плитой, в центре которой расположен подшипниковый узел приводного вала импеллера, включает полый приводной вал, на котором крепится импеллер в виде колпака с радиальными лопастями, торцевое уплотнение, разгрузочный желоб, расположенный по периметру корпуса.The body of the flotation machine, which is a frame with an upper lined plate, in the center of which there is a bearing assembly of the impeller drive shaft, includes a hollow drive shaft, on which the impeller is mounted in the form of a cap with radial blades, a mechanical seal, an unloading chute located along the perimeter of the body.
Устройство привода полого приводного вала импеллера не имеет принципиального значения. Одним из вариантов конструкции привода может быть установка корпуса флотационной машины на станину, в которой соосно с подшипниковым узлом корпуса флотационной машины расположен подшипниковый узел приводного вала. Электродвигатель крепится на станине, а привод осуществляется при помощи приводного ремня и шкивов, закрепленных на валу электродвигателя и приводном валу. Другим вариантом является соосное расположение вала электродвигателя и приводного вала. В этом случае электродвигатель крепится внутри корпуса флотационной машины.The device for driving the hollow drive shaft of the impeller is not of fundamental importance. One of the options for the design of the drive can be to install the body of the flotation machine on the frame, in which the bearing assembly of the drive shaft is located coaxially with the bearing assembly of the body of the flotation machine. The electric motor is mounted on a frame, and the drive is carried out using a drive belt and pulleys mounted on the motor shaft and drive shaft. Another option is the coaxial arrangement of the motor shaft and the drive shaft. In this case, the electric motor is mounted inside the body of the flotation machine.
На фиг. 1 представлена схема универсальной лабораторной флотационной машины без пенной насадки.In FIG. 1 shows a diagram of a universal laboratory flotation machine without foam head.
На фиг. 2 представлена схема аэрационного узла универсальной лабораторной флотационной машины.In FIG. 2 shows a diagram of the aeration unit of a universal laboratory flotation machine.
На фиг. 3 представлена схема универсальной лабораторной флотомашины с установленной пенной насадкой для моделирования свойств пенного слоя пневмомеханической флотационной машины.In FIG. 3 shows a diagram of a universal laboratory flotation machine with an installed froth nozzle for modeling the properties of the froth layer of a pneumomechanical flotation machine.
На фиг. 4 представлена схема универсальной лабораторной флотомашины с установленной пенной насадкой для моделирования свойств пенного слоя колонной флотационной машины.In FIG. 4 shows a diagram of a universal laboratory flotation machine with an installed froth nozzle for modeling the properties of the froth layer of a flotation column.
На фиг. 5 представлена схема универсальной лабораторной флотомашины с пенной насадкой для моделирования свойств пенного слоя колонной флотационной машины в герметичном исполнении (с закрытой крышкой).In FIG. Figure 5 shows a diagram of a universal laboratory flotation machine with a froth head for modeling the properties of the froth layer in a sealed flotation column (with a closed lid).
На фиг. 6 представлена схема универсальной лабораторной флотационной машины в положении разгрузки флотационной камеры.In FIG. 6 is a diagram of a universal laboratory flotation machine in the position of unloading the flotation cell.
На фиг. 7 представлена схема корпуса универсальной лабораторной флотационной машины, установленного на станине, без флотационной камеры.In FIG. 7 is a diagram of the body of a universal laboratory flotation machine mounted on a frame, without a flotation chamber.
Универсальная лабораторная флотационная машина (Фиг. 1, 2) содержит корпус 1, имеющий каркас, флотационную камеру 2, аэрационный узел 3, включающий в себя статор, импеллер и устройство подачи воздуха. Стенки 4 флотационной камеры 2 закреплены на прижимной пластине 5. Стенки 4 вместе с герметичной прокладкой 6, установленной на нижней части прижимной пластины 5, закреплены по периметру внутреннего отверстия прижимной пластины 5. По внешнему периметру пластины 5 закреплен ограничительный бортик 7. Прижимная пластина 5 выполнена с возможностью подъема к верхней части корпуса 1 при помощи системы прижима. Внутри флотационной камеры 2 установлен аэрационный узел 3, включающий в себя статор 8 с установленной на нем циркуляционной насадкой 9. Статор 8 аэрационного узла закреплен между стенок камеры 2. В нижней части корпуса статора 8, выполненного в виде кольца, расположены смесительные рециркуляционные ниши 10 и радиальные лопасти 11. Рециркуляционные ниши 10 предназначены для создания отдельных циркуляционных потоков, как в области лопастей статора и в области лопастей импеллера, так и общего циркуляционного потока в области лопастей и импеллера и статора, что повышает эффективность диспергации и минерализации пузырьков в процессе флотации.Universal laboratory flotation machine (Fig. 1, 2) contains a housing 1 having a frame, a flotation chamber 2, an aeration unit 3, including a stator, an impeller and an air supply device. The walls 4 of the flotation chamber 2 are fixed on the pressure plate 5. The walls 4, together with the hermetic gasket 6 installed on the lower part of the pressure plate 5, are fixed along the perimeter of the inner opening of the pressure plate 5. A restrictive ledge 7 is fixed along the outer perimeter of the plate 5. The pressure plate 5 is made with the possibility of lifting to the upper part of the body 1 using the clamping system. Inside the flotation chamber 2, an aeration unit 3 is installed, which includes a stator 8 with a circulation nozzle 9 installed on it. The stator 8 of the aeration unit is fixed between the walls of the chamber 2. radial blades 11. Recirculation niches 10 are designed to create separate circulation flows, both in the area of the stator blades and in the area of the impeller blades, and the total circulation flow in the area of the blades and the impeller and stator, which increases the efficiency of dispersion and mineralization of bubbles during the flotation process.
В верхней части корпуса статора 8 расположен канал 12 для подачи воздуха, воды и реагентов. В циркуляционной насадке 9 имеются циркуляционные отверстия 13. В центре статора 8 находится импеллер 14 с радиальными лопастями 15, закрепленный на верхнем торце полого приводного вала 16, расположенном внутри корпуса 1. В верхней части полого приводного вала 16 имеется обратный клапан 17 в виде эластичного кольца, закрывающего отверстия для подачи воздуха. Приводной вал 16 проходит через торцевое уплотнение 18, расположенное в центре верхней футерованной плиты корпуса 1. В одной из стенок 4 флотационной камеры 2 встроен патрубок 19, соединенный с каналом 12 статора 8.In the upper part of the stator housing 8 there is a channel 12 for supplying air, water and reagents. In the circulation nozzle 9 there are circulation holes 13. In the center of the stator 8 there is an impeller 14 with radial blades 15, fixed on the upper end of the hollow drive shaft 16, located inside the housing 1. In the upper part of the hollow drive shaft 16 there is a check valve 17 in the form of an elastic ring blocking the air holes. The drive shaft 16 passes through the mechanical seal 18, located in the center of the upper lining plate of the housing 1. In one of the walls 4 of the flotation chamber 2, a pipe 19 is built in, connected to the channel 12 of the stator 8.
Таким образом, устройство подачи воздуха может быть выполнено в виде канала 12 в корпусе статора 8, соединенного с патрубком 19 для подачи воздуха, воды и реагентов в центр статора, проходящим через одну из стенок флотационной камеры 2, при этом электродвигатель расположен внутри корпуса 1 и соосно соединен с полым приводным валом 16 импеллера.Thus, the air supply device can be made in the form of a channel 12 in the stator housing 8, connected to a branch pipe 19 for supplying air, water and reagents to the center of the stator, passing through one of the walls of the flotation chamber 2, while the electric motor is located inside the housing 1 and coaxially connected to the hollow drive shaft 16 of the impeller.
На верхнюю часть флотационной камеры 2 установлена сменная пенная насадка, которая может быть как пенной насадкой, предназначенной для моделирования свойств пенного слоя пневмомеханической флотационной машины (Фиг. 3) - пенная насадка 20, имеющая разгрузочный желоб 21, так и пенной насадкой, предназначенной для моделирования свойств пенного слоя колонной флотационной машины (Фиг. 4) пенная насадка 22, имеющая разгрузочный желоб 23 и устанавливаемая во флотационную камеру через переходник 24. Т. е. конфигурация сменной пенной насадки зависит от моделируемого флотационного процесса.On the upper part of the flotation chamber 2, a replaceable foam nozzle is installed, which can be either a foam nozzle designed to simulate the properties of the foam layer of a pneumo-mechanical flotation machine (Fig. 3) - a foam nozzle 20 having an unloading chute 21, or a foam nozzle designed to simulate properties of the froth layer column flotation machine (Fig. 4) froth nozzle 22, having an unloading chute 23 and installed in the flotation chamber through the adapter 24. That is, the configuration of the replaceable froth nozzle depends on the simulated flotation process.
Для обеспечения герметизации пенной насадки разгрузочный желоб 23 содержит герметично закрывающуюся крышку 25 (Фиг. 5), гибкую трубку 26, выходящую из нижней части разгрузочного желоба 23, предназначенную для выхода пены в герметичную емкость 27 для сбора пены, оборудованную манометром 28 для контроля давления и регулировочном воздушным клапаном 29 для выпуска воздуха и поддержания давления на заданном уровне.To ensure the sealing of the foam nozzle, the discharge chute 23 contains a hermetically sealed cover 25 (Fig. 5), a flexible tube 26 coming out of the bottom of the discharge chute 23, designed to exit the foam into a sealed container 27 for collecting foam, equipped with a pressure gauge 28 to control pressure and air control valve 29 to release air and maintain pressure at a given level.
Корпус 1 лабораторной флотационной машины содержит каркас с боковыми стенками 30 и верхней футерованной плитой 31, являющейся днищем флотационной камеры 2 при зафиксированных на ней стенках 4 флотационной камеры 2, а также сливной желоб 32, расположенный по периметру корпуса 1. Корпус 1 может быть установлен на станине 33. Таким образом, в качестве днища флотационной камеры 2 при прижатой к верхней части корпуса 1 прижимной пластине 5 со стенками 4 и герметичной прокладкой 6 выступает верхняя футерованная плита 31.The body 1 of the laboratory flotation machine contains a frame with side walls 30 and an upper lined plate 31, which is the bottom of the flotation chamber 2 with the walls 4 of the flotation chamber 2 fixed on it, as well as a drain chute 32 located along the perimeter of the body 1. The body 1 can be installed on frame 33. Thus, as the bottom of the flotation chamber 2, when pressed against the upper part of the body 1, the pressure plate 5 with walls 4 and a sealed gasket 6, the upper lining plate 31 acts.
В центре верхней футерованной плиты 31 корпуса 1 лабораторной флотационной машины и станине 33 соосно установлен нижний подшипниковый узел 34 полого приводного вала 16.In the center of the upper lining plate 31 of the body 1 of the laboratory flotation machine and the frame 33, the lower bearing assembly 34 of the hollow drive shaft 16 is installed coaxially.
Другой вариант устройства подачи воздуха может содержать отверстия, выполненные в верхней части полого приводного вала 16 под импеллером 14, имеющие обратный клапан 17, а также вертлюг 36 для подачи воздуха в полый приводной вал, установленный на его нижнем торце. Вращение полого приводного вала 16 осуществляется при помощи приводного ремня и шкивов 35, закрепленных на полом приводном валу и на валу электродвигателя 37, установленного вместе с корпусом флотационной машины на станине 33.Another version of the air supply device may contain holes made in the upper part of the hollow drive shaft 16 under the impeller 14, having a check valve 17, as well as a swivel 36 for supplying air to the hollow drive shaft mounted on its lower end. The rotation of the hollow drive shaft 16 is carried out using a drive belt and pulleys 35, mounted on the hollow drive shaft and on the shaft of the electric motor 37, installed together with the body of the flotation machine on the frame 33.
Для фиксации и подъема прижимной пластины 5 предусмотрена система прижима, состоящая, например, из прижимных защелок 38, либо из другой пригодной прижимной конструкции.For fixing and lifting the pressure plate 5, a pressing system is provided, consisting, for example, of pressing latches 38, or of another suitable pressing structure.
Универсальная лабораторная флотационная машина работает следующим образом.Universal laboratory flotation machine operates as follows.
На Фиг. 1 показана готовая к проведению эксперимента универсальная лабораторная флотационная машина, во флотационную камеру 2 которой, образованную при фиксации стенок 4 на верхней футерованной плите 31 с использованием прижимных защелок 38, сверху заливается пульпа и добавляется вода до необходимого уровня, после чего включается привод 37 (Фиг. 7).On FIG. 1 shows a universal laboratory flotation machine ready for the experiment, into the flotation chamber 2 of which, formed by fixing the walls 4 on the upper lining plate 31 using clamping latches 38, the pulp is poured from above and water is added to the required level, after which the drive 37 is turned on (Fig. .7).
На Фиг. 2 показан аэрационный узел 3. При включении привода 37 импеллер 14 начинает вращаться, перемешивая при помощи лопастей 15 пульпу внутри флотационной камеры 2. Лопасти 11 статора 8 предотвращают образование воронки в центре флотационной камеры 2 при перемешивании пульпы. Воздух в центр аэрационного узла 3 подается либо через обратный клапан 17, либо через патрубок 19, показанный на Фиг. 3, соединенный с каналом 12, через который в центр аэрационного узла также подаются реагенты и вода. В результате вращения лопастей 15 импеллера 14 происходит диспергация воздуха на мелкие пузырьки и смешение их с пульпой с последующей их минерализацией. Для повышения эффективности процесса диспергации и минерализации пузырьков в статоре 8 предусмотрены смесительные рециркуляционные ниши 10. Смесительные рециркуляционные ниши 10 расположены таким образом, чтобы направлять часть перемешанной с пузырьками воздуха пульпы обратно - как в зону лопастей 11 статора 8 и в зону работы лопастей 15 импеллера 14, так и только в зону работы лопастей 15 импеллера 14. Для увеличения зоны рециркуляции внешние стенки ниш могут быть перфорированы. Если лопасти статора имею достаточную высоту, как, например, в промышленных флотомашинах, то ниши могут располагаться зеркально, как в верхней части лопастей статора, та и в нижней. Такая конструкция статора может быть использована как в лабораторных, так и в промышленных флотационных машинах.On FIG. 2 shows the aeration unit 3. When the drive 37 is turned on, the impeller 14 begins to rotate, mixing the pulp inside the flotation chamber 2 with the help of the blades 15. The blades 11 of the stator 8 prevent the formation of a funnel in the center of the flotation chamber 2 when the pulp is stirred. Air is supplied to the center of the aeration unit 3 either through the check valve 17 or through the pipe 19 shown in FIG. 3, connected to channel 12, through which reagents and water are also supplied to the center of the aeration unit. As a result of the rotation of the blades 15 of the impeller 14, air is dispersed into small bubbles and mixed with the pulp, followed by their mineralization. To increase the efficiency of the process of dispersion and mineralization of bubbles in the stator 8, mixing recirculation niches 10 are provided. , and only in the zone of operation of the blades 15 of the impeller 14. To increase the recirculation zone, the outer walls of the niches can be perforated. If the stator blades are of sufficient height, as, for example, in industrial flotation machines, then the niches can be mirrored, both in the upper part of the stator blades and in the lower one. This stator design can be used in both laboratory and industrial flotation machines.
При вращении лопастей 15 импеллера 14 во флотационной камере 2 происходит перемешивание пульпы, в результате которого минерализованные пузырьки выносятся в пенный слой, а пульпа возвращается обратно в аэрационный узел 3. Для обеспечения перемешивания пульпы по всему объему флотационной камеры предназначена циркуляционная насадка 9, установленная на статоре 8. Циркуляция пульпы происходит через верхнюю часть насадки 9 и через отверстия 13, предназначенные для циркуляции крупных частиц.When the blades 15 of the impeller 14 rotate in the flotation chamber 2, the pulp is mixed, as a result of which the mineralized bubbles are carried out into the foam layer, and the pulp returns back to the aeration unit 3. To ensure mixing of the pulp throughout the entire volume of the flotation chamber, a circulation nozzle 9 is installed on the stator 8. The circulation of the pulp occurs through the top of the nozzle 9 and through the holes 13, designed for the circulation of large particles.
Для формирования пенного слоя флотационная камера 2 выполнена с возможностью установки различных съемных пенных насадок. Так, на Фиг. 3 показана пенная насадка 20 с разгрузочным желобом 21, по которому разгружается пена. Данная насадка предназначена для моделирования процессов, происходящих в пенном слое промышленных пневмомеханических или механических флотационных машин. Для моделирования процессов, происходящих в промышленных колонных флотационных машинах, предназначена пенная насадка 22, показанная на Фиг. 4, с желобом 23, разгрузка пены в который осуществляется по всему периметру пенной насадки. Пенная насадка 22 вставляется во флотационную камеру через переходник 24.To form a foam layer, the flotation chamber 2 is configured to install various removable foam nozzles. So, in Fig. 3 shows a foam nozzle 20 with a discharge chute 21 through which the foam is discharged. This nozzle is designed to simulate the processes occurring in the foam layer of industrial pneumomechanical or mechanical flotation machines. The froth nozzle 22 shown in FIG. 4, with a chute 23, into which the foam is discharged along the entire perimeter of the foam nozzle. The froth nozzle 22 is inserted into the flotation cell through the adapter 24.
Конструкция универсальной лабораторной флотационной машины позволяет обеспечить герметизацию флотационной камеры и проводить эксперименты, как при избыточном давлении, так и при разряжении. Для этого разгрузочный желоб 23 пенной насадки 22 герметично закрывается крышкой 25, как показано на Фиг. 5, а пена разгружается по гибкой трубке 26 в герметичную емкость 27, оборудованную манометром 28 для контроля давления в системе и воздушным клапаном 29 для выпуска воздуха и поддержания давления на заданном уровне. Избыточное давление создается поступающим в аэрационный узел 3 воздухом, а разряжение путем подключения к внешней вакуумной системе через клапан 29.The design of the universal laboratory flotation machine makes it possible to ensure the sealing of the flotation chamber and to carry out experiments both under excess pressure and under vacuum. To do this, the discharge chute 23 of the foam nozzle 22 is hermetically sealed with a cover 25, as shown in FIG. 5, and the foam is discharged through a flexible tube 26 into a sealed container 27, equipped with a pressure gauge 28 to control the pressure in the system and an air valve 29 to release air and maintain the pressure at a given level. Excess pressure is created by air entering the aeration unit 3, and a vacuum is created by connecting to an external vacuum system through valve 29.
После окончания эксперимента слив пульпы из флотационной камеры осуществляется путем поднятия при вращающемся импеллере 14 прижимных защелок 38, как показано на Фиг. 6, при этом происходит подъем прижимной пластины 5 с закрепленными на ней стенками 4 флотационной камеры 2, статором 8 и циркуляционной насадкой 9. Пульпа сливается в образовавшийся зазор между верхней футерованной плитой 31 и прижимной пластиной 5, а в сливной желоб 32 пульпа попадает при помощи ограничительных бортиков 7. Прижимные бортики 7 при подъеме прижимной пластины 5 не дают содержимому камеры 2 вылиться за пределы сливного желоба 32.After the end of the experiment, the pulp is drained from the flotation chamber by lifting the clamping latches 38 with the rotating impeller 14, as shown in FIG. 6, in this case, the pressure plate 5 rises with the walls 4 of the flotation chamber 2 fixed on it, the stator 8 and the circulation nozzle 9. The pulp merges into the gap formed between the upper lining plate 31 and the pressure plate 5, and the pulp enters the drain chute 32 with the help of restrictive sides 7. Clamping sides 7 when lifting the pressure plate 5 do not allow the contents of the chamber 2 to spill out of the drain chute 32.
После слива пульпы и промывки флотационной камеры 2 и сливного желоба 32 прижимные защелки 38 опускаются вниз, происходит герметичное прижатие стенок 4 флотационной камеры 2 к верхней футерованной плите 31, после чего флотационная машина снова готова к эксперименту.After draining the pulp and washing the flotation chamber 2 and the drain trough 32, the clamping latches 38 go down, the walls 4 of the flotation chamber 2 are hermetically pressed against the upper lining plate 31, after which the flotation machine is again ready for the experiment.
Таким образом, предлагаемая универсальная лабораторная флотационная машина позволяет использовать пенные насадки как открытого исполнения, позволяющие моделировать процессы, происходящие в пенном слое пневмомеханических, механических и колонных промышленных флотомашин, так и герметичного исполнения, позволяющие проводить эксперименты в условиях избыточного давления или при разряжении, для чего пенный желоб пенной насадки закрывается герметичной крышкой, а в нижней части желоба имеется армированная трубка, соединенная с герметичной емкостью для сбора пены, оборудованная манометром и регулировочным клапаном.Thus, the proposed universal laboratory flotation machine allows the use of froth nozzles of both open design, which allows simulating the processes occurring in the froth layer of pneumomechanical, mechanical and column industrial flotation machines, and hermetic design, allowing experiments to be carried out under conditions of overpressure or under vacuum, for which The foam chute of the foam nozzle is closed with a sealed cover, and in the lower part of the chute there is a reinforced tube connected to a sealed container for collecting foam, equipped with a pressure gauge and a control valve.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2800981C1 true RU2800981C1 (en) | 2023-08-01 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU417174A1 (en) * | 1973-03-19 | 1974-02-28 | ||
| SU1378777A3 (en) * | 1982-06-03 | 1988-02-28 | Оутокумпу Ой (Фирма) | Vane of flotation machine rotor |
| WO2015059360A1 (en) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | Outotec (Finland) Oy | Stator for froth flotation |
| RU162644U1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "УСОЛЬМАШ" (ООО "УСОЛЬМАШ") | FLOTATION PNEUMECHANICAL MACHINE |
| CN106493000A (en) * | 2016-10-28 | 2017-03-15 | 河南理工大学 | A kind of bottom driving type lab flotation cell |
| RU169709U1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-03-29 | Общество с ограниченной ответственностью "УСОЛЬМАШ" (ООО "УСОЛЬМАШ") | FLOTATION MACHINE WITH PROTECTION OF INTERNAL SURFACES AGAINST WEAR AND CORROSION BY HEAT-FROZO-ACID-ALKALINE-RESISTANT RUBBER LASTING BY THE METHOD OF COLD NON-ACID-SOFT |
| RU2636074C1 (en) * | 2016-11-02 | 2017-11-20 | Совместное предприятие в форме закрытого акционерного общества "Изготовление, внедрение, сервис" | Laboratory flotation machine |
| RU2728024C1 (en) * | 2019-11-29 | 2020-07-28 | Закрытое акционерное общество "Технологический институт горно-обогатительного машиностроения" (ЗАО "ТИГОМ") | Laboratory flotation machine |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU417174A1 (en) * | 1973-03-19 | 1974-02-28 | ||
| SU1378777A3 (en) * | 1982-06-03 | 1988-02-28 | Оутокумпу Ой (Фирма) | Vane of flotation machine rotor |
| WO2015059360A1 (en) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | Outotec (Finland) Oy | Stator for froth flotation |
| RU162644U1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "УСОЛЬМАШ" (ООО "УСОЛЬМАШ") | FLOTATION PNEUMECHANICAL MACHINE |
| RU169709U1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-03-29 | Общество с ограниченной ответственностью "УСОЛЬМАШ" (ООО "УСОЛЬМАШ") | FLOTATION MACHINE WITH PROTECTION OF INTERNAL SURFACES AGAINST WEAR AND CORROSION BY HEAT-FROZO-ACID-ALKALINE-RESISTANT RUBBER LASTING BY THE METHOD OF COLD NON-ACID-SOFT |
| CN106493000A (en) * | 2016-10-28 | 2017-03-15 | 河南理工大学 | A kind of bottom driving type lab flotation cell |
| RU2636074C1 (en) * | 2016-11-02 | 2017-11-20 | Совместное предприятие в форме закрытого акционерного общества "Изготовление, внедрение, сервис" | Laboratory flotation machine |
| RU2728024C1 (en) * | 2019-11-29 | 2020-07-28 | Закрытое акционерное общество "Технологический институт горно-обогатительного машиностроения" (ЗАО "ТИГОМ") | Laboratory flotation machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101305916B1 (en) | pneumatic bioreactor | |
| US3984001A (en) | Bubble-dispersing apparatus | |
| JPS6231121Y2 (en) | ||
| RU2800981C1 (en) | Universal laboratory flotation machine and flotation machine stator | |
| RU2096089C1 (en) | Flotation installation and method for recovering minerals from suspensions | |
| CN208911915U (en) | A kind of water and oil repellent agent agitating device | |
| US781406A (en) | Agitating device. | |
| CN108687567B (en) | Filtering equipment for cooling liquid in numerical control machining | |
| CN104175713B (en) | A kind of circulating device for ink of automatic stirring | |
| CN207012617U (en) | A kind of desanding sedimentation device for producing starch | |
| CN206980630U (en) | A kind of agitating device based on vacuum chamber liquid circulation | |
| CN214319200U (en) | High-efficient centrifugal extraction device | |
| CN212410230U (en) | Olive oil analysis experiment sample preparation facilities | |
| US2274401A (en) | Agitating and aerating means for flotation cells | |
| US2269583A (en) | Material separation device | |
| JPS60114397A (en) | Water treating device | |
| CN107866333B (en) | Flat-plate extraction centrifuge | |
| KR101195589B1 (en) | Multi-line mixer with crusher | |
| CN207520927U (en) | A kind of detergent rotates debugging apparatus | |
| CN109622192A (en) | A kind of activated carbon treatment device | |
| CN212640257U (en) | Building pile foundation construction mud processing apparatus | |
| CN220803024U (en) | Ore dressing mixer | |
| JPS6321334Y2 (en) | ||
| CN219376392U (en) | Tailing dry stacking device | |
| CN218250057U (en) | Ore pulp mixing device |