Тема 2.1.2. Механические флотомашины, их принцип действия и эксплуатация. Диспергирования воздуха в флотационных машинах. Аэрация пульпы во флотационных машинах.

Литература

Основная

1. Абрамов А.А., Флотационные методы обогащения / А.А. Абрамов. - М.: Недра. 1993.- 411с.

2. Гарковенко Е.Е., Назимко Е.И., Папушин Ю.Л. Особенности флотации и обезвоживания тонкодисперсных углесодержащих материалов -Д.: Норд пресс. 2002.-251с.

3. Гройсман С.И. Технология обогащения углей / С.И. Гройсман. - М., Недра, 1987.- 274с.

4. Егоров В.Л. Обогащение полезных ископаемых / В.Л. Егоров. - М., Недра, 1986. - 337с.

5. Моршинин В.М. Устройство и эксплуатация обогатительных машин / В.М. Моршинин. - М.: Недра. 1991. - 247с.

6. Турченко В.К., Байдал А.К. Технология и оборудование для обогащения углей / В.К. Турченко, А.К. Байдал. - М.: Недра, 1995. - 250с.

7. Хайдакин В.И.,Бутовецкий В.С.Ковшарь М.Н. Наладка и эксплуатация технологических комплексов УОФ / В.И. Хайдакин [ и др.]. - М.: Недра, 1986. - 210с.

 

Дополнительная литература:

 

 8. Методические указания по дисциплине «Флотационные процессы обогащения» для студентов заочной формы обучения специальности Обогащение полезных ископаемых. Донецк: УЗ СПО ДонТЭК, 2015 г.

9. Методические указания по выполнению практических работ по дисциплине «Флотационные процессы обогащения» для студентов специальности Обогащение полезных ископаемых. Донецк: УЗ СПО ДонТЭК, 2015

Интернет-ресурсы :

10. nedraweek.ru

11. info@gravicon.com.ua

12. http://students book.com.ua

13. http://buklib.net

14.Журнал Обогащение руд. Режим доступа http://rudmet.ru/catalog/journals/2/

Домашнее задание:

1.Изучить тему по конспекту лекций.

2.Письменно ответить на контрольные вопросы:

 

       - Какие особенности работы флотационных машин?  

       - Как оценивается работа флотационных машин?

- Раскрыть конструктивные особенности механических флотомашин для переработки шламов

       -Указать сферу использования флотационных машин разных типов.

Ответы на задания присылать на страничку сообщества в контакте

 

                                                   

 

Лекция . Тема 2.1. Флотационное оборудование

Тема 2.1.1 Классификация флотационных машин.

     1. Классификация флотационных машин.

     2.Требования, предъявляемые к современным флотационным машинам.

     3. Процессы диспергирования воздуха и аэрации пульпы во флотационных машинах

 

1. Классификация флотационных машин.

Флотационные машины различаются по конструктивным признакам, способу аэрации и технологическому назначению. В большинстве случаев их классификации за определяющий признак принимают способ аэрации.

По этому признаку флотационные машины могут быть раз­делены на следующие группы:

- механические, в которых аэрация пульпы осуществляется засасыванием воздуха из атмосферы мешалками различных конструкций;

- пневмомеханические, обеспечивающие аэрацию пульпы сжа­тым воздухом, подаваемым в машину от вентиляторов, возду­ходувок или компрессоров, диспергирование которого осущест­вляется мешалками или виброустройстзами различной кон­струкции;

- пневмогидравлические с самоаэрацией или принудительной подачей сжатого воздуха, в которых для диспергирования при­меняются различные гидравлические устройства;

- пневматические с аэрацией пульпы сжатым воздухом, пода­ваемым через патрубки или пористые перегородки;

- электрофлотационные с аэрацией жидкости пузырьками, вы­деляющимися при электролизе;

- флотационные машины с изменяемым давлением, аэрация в которых обеспечивается выделением растворенных газов из пульпы при снижении давления над ней;

- комбинированные, в которых пульпа аэрируется несколь­кими способами.

Аэрирующие устройства устанавливаются в емкостях корытного, колонного и камерного типов:

- флотационные машины корытного типа представляют собой ванну, вытянутую в длину. Исходная пульпа поступает с одного конца ее и выходит с другого в виде хвостов. Пену удаляют в желоба по всей длине ванны через боковые борта (обычно самотечным способом). Уровень пульпы регулируют скоростью разгрузки хвостов.

- флотационные машины колонного типа представляют собой вертикальные устройства круглого, прямоугольного или эллип­совидного сечения. Концентрат удаляется с верхней, а хвосты —с нижней частей колонны; исходное питание поступает обычно в среднюю часть.

- флотационные машины камерного типа состоят из отдель­ных камер, в каждой из которых устанавливается один или не­сколько аэраторов.

 В зависимости от способа продвижения пульпы из предыдущей камеры в последующую машины под­разделяются на камерные, прямоточные камерные или камерно – прямоточные:

- в камерных машинах уровень пульпы регулируется в каж­дой камере. Пульпа из одной камеры в другую попадает через специальный разгрузочный карман. Образующийся в полости работающего импеллера небольшой вакуум обеспечивает воз­можность подсоса в аэратор промпродуктов флотации. Благо­даря этому в одной машине можно осуществить несколько технологических операций. Недостатками камерных машин яв­ляются: более сложный надзор из-за необходимости регулирова­ния уровня пульпы в каждой камере; ограничение производи­тельности машины по потоку производительностью импеллера; непостоянство аэрации при колебаниях потока пульпы.

- в прямоточных камерных машинах, в которых пульпа течет по длине машины самотеком, уровень пульпы регулируется только в последней камере, а одинаковый дебит проходящей через аэратор пульпы обеспечивает постоянство ее аэрации. Это исключает недостатки, присущие камерным машинам. Для про­хода пульпы в межкамерных перегородках по ширине всей камеры имеются большие отверстия, нижний уровень которых находится на уровне надимпеллерного диска, а верхний — на 300—400 мм ниже уровня пульпы. Недостатком прямоточных машин является понижение уровня пульпы вдоль машины, из-за чего в каждой камере устанавливается своя высота пенного по­рога и своя высота лопастей пеносъемника.

- камерно-прямоточные машины собираются из секций, состоящих из нескольких камер. Первая камера называется всасывающей. Пульпа в нее подается непосредственно на им­пеллер, а остальные камеры работают как прямоточные. Уровень пульпы регулируется в последней камере каждой секции.

Кроме того, существуют так называемые монокамерные фло­тационные машины, состоящие из одной камеры. Эти машины обычно устанавливают на сливе мельницы, между ней и клас­сифицирующим устройством, или перед основным фронтом флотации.

Камерными обычно бывают машины механического и пнев­момеханического типа, корытными — машины всех других ти­пов, колонными — машины пневматического типа.

2.Требования, предъявляемые к современным флотационным машинам

Практика промышленного применения флотационных машин для обогащения различных полезных ископаемых и в других областях техники, исследование процессов, происходящих во флотационных машинах при пенной флотации и изучение гидроаэродинамики машин позволяют сформулировать сле­дующие основные требования к современным конструкциям флотационных машин.

1. Равномерная по всему объему аэрация пульпы при высо­кой степени диспергирования воздуха и оптимальном соотноше­нии тонкодисперсных и более крупных (несущих) пузырьков.

2. Все твердые частицы в пульпе должны находиться во взвешенном состоянии и в условиях тесного контакта с пузырь­ками воздуха. Максимальная частота столкновения частиц с пузырьками должна протекать при минимальных относитель­ных скоростях их движения, но при достаточном для полной минерализации пузырьков пути их движения в пульпе.

3. Всплывание минерализованных пузырьков должно прохо­дить в относительно спокойной (безвихревой) среде или в вос­ходящем потоке пульпы (что улучшает флотацию крупных ча­стиц и агрегатов).

4. Должно обеспечиваться оптимальное соотношение между объемом флотационной пены и скоростью ее удаления. Если эта скорость чрезмерно велика, то не обеспечивается возможность возврата частиц пустой породы, механически Захваченных пу­зырьками, из пены в пульпу и качество концентрата ухуд­шается. Если же скорость удаления пены недостаточна, то из-за деминерализации пены снижается извлечение.

5. Непрерывность флотации, т. е. непрерывная подача пита­ния и непрерывная разгрузка сфлотированных и несфлотированных частиц.

6. Возможность регулирования высоты уровня пульпы и пены, внутрикамерной циркуляции и аэрации пульпы.

Кроме этих требований, к флотационной машине, как и ко всякой другой, предъявляются общетехнические требования: надежность в работе, высокая износоустойчивость деталей, ма­лая энергоемкость, дешевизна, простота конструкции и т. д. Работу флотационных машин характеризуют технологиче­ские и технико-экономические показатели: извлечение и содер­жание полезных компонентов в концентратах и хвостах, про­должительность и стоимость флотации, производительность, удобство ремонта, занимаемая площадь на единицу производи­тельности.

3. Процессы диспергирования воздуха и аэрации пульпы во флотационных машинах

Диспергирование воздуха и аэрации пульпы во флотацион­ных машинах достигаются с помощью механического воздей­ствия на струю засасываемого или подаваемого под давлением воздуха, пропускания воздуха сквозь мелкие отверстия, выде­ления из объема пульпы растворенных в ней газов или разло­жения воды электролизом.

Диспергирование воздуха механическим воздействием — основной способ аэрации пульпы в машинах механического, пневмомеханического и пневмогидравлического типов. Переме­щение струй воздуха и жидкости в аэрирующих устройствах этих машин характеризуется крайней турбулентностью. Это приводит к появлению сил, различных по значению и направ­лению, обеспечивающих не только разрыв струи воздуха и об­разование мелких пузырьков, но и разрыв жидкости с образо­ванием гравитационных полостей, заполняемых парами воды или растворенными газами. Эффективность диспергирования возрастает, а крупность образующихся пузырьков d умень­шается при увеличении скорости v перемещения струи воздуха относительно жидкости, турбулентности движения и уменьше­нии поверхностного натяжения а_г-ж на границе раздела жид­кость—газ. Размер пузырьков при этом качественно характери­зуется уравнением

 где D и К' — начальный размер и коэффициент сопротивления пузырьков;

   ρ и ρ'— плотность соответственно жидкости и газа.

Среднее значение d пузырьков в механических флотационных машинах около 1 мм. Высокая дис­персность пузырьков достигается при использовании аэраторов, создающих большое количество мелкомасштабных турбулент­ных импульсов в объеме жидкости. Струя воздуха вводится в пульпу обычно с помощью импел­лера. Чтобы выбросить пульповоздушную смесь в камеру, им­пеллер должен создать статистический напор несколько боль­ший, чем напор Н_п пульпы в камере на уровне лопаток импел­лера.

Развиваемый импеллером статический напор Н_с по теории действия центробежных машин определяется уравнением

     где ψ - коэффициент, зависящий от конструкции импеллера и условий работы (для импеллера без статора ψ=0,5-0,7, со статором = 0,75-0,85);

               υ — окружная скорость импеллера.

Импеллер начинает засасывать воздух только при некоторой критической скорости υ₀ отвечающей условию

Напор Н, вызывающий аэрацию пульпы, равен избыточному над критическим 

Увеличение окружной скорости усили­вает аэрацию, но при этом возрастают расход мощности и значения сил инерции, отрывающих частицы от пузырьков; поэто­му окружная скорость вращения импел­лера у современных флотационных машин не превышает 10 м/с.

Аэрация возрастает при уменьшении критической скорости v_0, определяемой давлением столба пульпы в камере. Поэтому уменьшение вы­соты камеры приводит к увеличению аэрации. При увеличении высоты камеры аэрирующий узел необходимо переводить в ре­жим поддува, гарантирующий голодный режим его по жидкому и неизменность потребляемой мощности. Это особенно необходимо при использовании камер большого объема. Образование пузырьков при прохождении воздуха через по­ристые перегородки (ткани, перфорированную резину, пористую керамику и др.) является основным способом диспергирования воздуха и аэрации пульпы в машинах пневматического типа.

Тема 2.1. (продолжение темы)

Тема 2.1.2. Механические флотомашины, их принцип действия и эксплуатация. Диспергирования воздуха в флотационных машинах. Аэрация пульпы во флотационных машинах.

1. Механические машины, их принцип действия и эксплуатация.

2. Механические флотационные машины типа „Механобр”

1. Механические машины, их принцип действия и эксплуатация.

 

Механическая флотационная машина (рис. 5.14) состоит из последовательного ряда двухкамерных секций. По конструкции они отличаются наличием в первой секции загрузочного кармана, а в последней - разгрузочного.

Каждая секция состоит из всасывающей и прямоточной камер. В центральной части каждой из них (внутри трубы) размещен вал с импеллером, при вращении которого пульпа засасывается в камеру и перемешивается.

 

При этом пульпа эжектирует атмосферный воздух и насыщается им. Импеллером выбрасывает в камеру пульпо-воздушную смесь, в результате ее турбулизации создается большое количество мелких пузырьков. В камере при встрече с пузырьками, обработаными реагентами, частицы закрепляются на них и образуют комплекс «минеральная частица - воздушный пузырек». Минерализованные пузырьки всплывают на поверхность пульпы и создают пенный слой. Пенный продукт (обычно концентрат) удаляется пеносъёмником (с одной или двух сторон) и направляется на обезвоживание или перечистку. Несфлотированный материал перемещается в следующую камеру, где процесс флотации продолжается, или удаляется с конечной камеры как камерный продукт (обычно отходы). Уровень пульпы в секциях поддерживается шиберами с электроприводом.

Механические флотационные машины применяются для флотации пульп обычной крупности (максимальная крупность до 1 мм при содержании класса -0,074 мм не менее 50%) в развитых схемах флотации, требующие регулирования уровня пульпы на малом числе камер. Они обеспечивают безнасосное возвращение промпродуктов с предыдущей перечистки в следующее. Машины механического типа применяются на обогатительных фабриках малой производственной мощности при отсутствии воздушного хозяйства, а также в перечистных операциях и циклах разделения коллективных концентратов с относительно небольшими выходами. Механические флотомашины наиболее универсальны, поэтому они используются для обогащения многих полезных ископаемых.

Флотационный процесс используется для обогащения богатых полезных ископаемых, в частности угля и ряда руд.

   

 2. Механические флотационные машины типа „Механобр”     

2.1 ФМР – флотационная машина рудная.

 Среди механических машин наибольшее распространение получили машины, разработанные институтом «Механобр», позднее усовершенствованные и имеющие маркировку ФМР – флотационная машина рудная. Машина ФМР состоит из секций по 2 камеры, имеющих прямоугольное сечение в плане.

Первая камера – всасывающая, вторая – прямоточная (рис. 23.1):

1 – всасывающая камера;

2 – прямоточная камера;

3 – окно для перетока пульпы,

 4 – карман для приема пульпы,

5 – труба для подачи пульпы на импеллер;

                                                                        6 – карман для выпуска отходов; 7 – шибер; 8 – штурвал.

 

Рисунок 23.2.

 

 

Конструкция камеры (рис. 23.3):

1 - камера машины;

2 – аэратор;

3– лопатки импеллера,

4 – надимпеллерный диск;

5 – труба для засасывания воздуха;

6 – патрубок для подачи пульпы на импеллер;

7 – успокоительная решетка;

8 – приемник пенного продукта;

 9 – цепной пеногон, 10 – гребок пеногона, 11 – шкив клиноременной передачи; 12 – электропривод.

Рисунок 23.2.

Вал импеллера помещен в центральную трубу, в которой имеется трубка для подсоса воздуха из атмосферы. Нижняя часть центральной трубы переходит в надимпеллерный стакан, соединенный со статором. В стакане имеются боковые отверстия. Во всасывающих камерах через одно из них пульпа подается в зону импеллера. В прямоточных камерах это отверстие закрывают пробкой. Остальные отверстия служат для рециркуляции пульпы, их размер регулируется шибером со штоком. Всасывающая и прямоточная камеры разделены перегородкой с большим прямоугольным отверстием, величина которого регулируется заслонкой. Также она служит для регулирования уровня пульпы в камере. Пена удаляется пеносъемником в желоб для пенного продукта. Отходы разгружаются через порог в боковом кармане последней камеры.

В рудной практике флотационные машины состоят из 14 камер, не более, исходя из удобства обслуживания.

Основной рабочей деталью машины является импеллер – диск с радиально расположенными вертикальными лопатками (рис. 23.3, слева – фронтальный разрез блока импеллер-статор, справа – вид сверху).

Рисунок 23.3.

 

Конструкция блока импеллер-статор:

 1 - центральная труба для подсоса воздуха;

 2 – лопатки импеллера;

 3 – лопатки статора;

 4 – надимпеллерный диск;

 5 – отверстия для внутрикамерной циркуляции пульпы;

 6 – регулируемые окна для подачи пульпы на импеллер;

 7 – вал импеллера;

 8 – надимпеллерный стакан.

При вращении импеллера за его лопатками образуется разрежение и в поток пульпы засасывается воздух, поступающий по центральной трубе. Ударами лопаток импеллера воздух и пульпа перемешиваются и в виде вихревых потоков пульповоздушной смеси выбрасываются между лопатками статора в камеру машины. Окружная скорость и диаметр импеллера определяют количество засасываемого воздуха. Чем они выше, тем больше количество воздуха, но сильнее силы отрыва частиц от пузырьков. Поэтому на практике работают на скорости импеллера до 10 м/с.

Количество пульпы, поступающей на импеллер должно быть оптимальным. Его увеличение приводит к заполнению пульпой центральной части импеллера и засасывание воздуха прекращается. Поэтому пульпу подают не только к центру импеллера, но и на периферию его лопаток.

Статор – диск с отверстиями и лопатками, расположенными под углом к радиусу диска статора. Статор увеличивает количество засасываемого воздуха и улучшает его диспергирование. Статор отводит от импеллера пульпу в объем камеры, гасит завихрения и увеличивает расход воздуха в машине в 2-2,5 раза. При остановке импеллера статор предохраняет его от заиливания. Статор и особенно импеллер сильно изнашиваются, поэтому их футеруют резиной. Благодаря статору в верхней части камеры, где происходит минерализация пузырьков, образуется относительно спокойная зона разделения минералов.

Машина ФМР проста в эксплуатации и регулировании. Производительность машины по потоку составляет 1.2-2 объема одной камеры в минуту. Недостатком является резкое ухудшение аэрации при увеличении зазора между лопатками импеллера и статора более 8-10 мм.

 

2.2 Флотационная машина конструкции Механобра ФМ

Во всех аэрационных узлах флотационных машин засасыва­ние воздуха из атмосферы и образование пульповоздушной смеси, выбрасываемой под действием центробежных сил в ка­меру, обусловлено образованием небольшого вакуума в полости вращающегося импеллера. В качестве импеллеров использу­ются мешалки различных конструкций (дисковые с радиально расположенными лопатками, стержневые типа беличьего ко­леса с осевыми насосами внутри них и др.). При этом аэрация пульпы определяется окружной скоростью импеллера и кон­структивными особенностями аэрирующих узлов и камер меха­нических флотационных машин.

В СНГ наибольшее распространение получили механиче­ские флотационные машины конструкции Механобра ФМ с вместимостью камер от 0,14 до 6,3 м³. Стандартная машина ФМ собирается из двухкамерных секций: первая ка­мера является всасывающей, вторая прямоточной (рис. 15.2). В случае необходимости машина может собираться из одних всасывающих камер или из звеньев, состоящих из одной всасы­вающей и нескольких прямоточных камер.

В каждой камере устанавливается блок аэраторов, который полностью монтируется на заводе и является самостоятельным конструктивным узлом. Блок аэратора (см. рис. 15.2) состоит из вертикального вала 10 с насаженным на нем импеллером. Импеллер представляет собой диск 19 с шестью радиальными лопатками 17. Вал вращается внутри трубы 2_У верхний конец которой закрыт наглухо. В нижней части труба расширяется и к ней крепится надимпеллерный диск 9 с лопатками статора 16, расположенными под углом 60° к радиусу. Направляющие ло­патки статора способствуют превращению тангенциальной со­ставляющей динамического напора пульпы в статический, уве­личивая тем самым аэрацию. Радиальный зазор между лопат­ками импеллера и статора не должен превышать 5—8 мм.

Исходная пульпа из приемного кармана 1 поступает в аэра­тор по трубе 20, а воздух — по трубе 3. Для внутрикамерной циркуляции надимпеллерный диск имеет круглые отверстия,, расположенные по окружности над лопатками 17 импеллера. Кроме того, для регулирования внутрикамерной циркуляции в нижней части трубы 2 имеется отверстие 18, которое прикры­вается заслонкой 14. Тягой 5 она устанавливается в таком по­ложении, чтобы был обеспечен оптимальный поток пульпы на импеллер, необходимый для достижения максимальной аэра­ции.

Для всасывания промпродуктов в каждой камере может быть установлен патрубок, идущий от центральной трубы к пе­редней стенке камеры. В тех камерах, куда промпродукт не по­ступает, патрубок не устанавливается, а отверстие в расширен­ной части вертикальной трубы закрывается пробкой 15. Пен­ный продукт удаляется в сборный желоб.

Всасывающая и прямоточная камеры разделены перегород­кой 4. В каждой второй камере секции или в последней камере прямоточной машины имеется устройство для регулирования уровня пульпы и удаления камерного продукта (хвостов). Ос­новная часть пульпы переливается через отверстие 13 в боко­вой стенке 12 камеры и поступает в приемный карман следую­щей камеры. Чтобы вместе с камерным продуктом не уходила пена, разгрузочное отверстие экранировано перегородкой 6.

Для регулирования высоты слоя пены в камере (секции) или, что тоже, уровня пульпы разгрузочное отверстие со сто­роны межкамерного кармана прикрыто заслонкой 11, положе­ние которой регулируется устройством 8. Для разгрузки круп­ных частиц (песков), находящихся в нижнем слое пульпы, вни­зу межкамерной перегородки 12 имеется небольшое отверстие, которое может перекрываться шибером при опускании его тя­гой 7.

Для создания спокойной зоны пенообразования предусмот­рен успокоитель, состоящий из радикальных Г-образных пла­стин, расположенных вокруг статора и прикрепленных ко дну камеры. Для устранения застаивания пены в задней части камеры и ускорения пеносъема задняя стенка выполнена изогну­той в сторону пенного порога, лопасти пеносъемника имеют шарнирную подвеску.

3.Пневмомеханические машины

 

Из пневмомеханических машин наиболее совершенной является машина, также разработанная институтом Механобр – ФПР – флотационная, пневмомеханическая, рудная (рис. 23.4).

Машина состоит из прямоточных камер:

 1 – вал импеллера,

 2 – пальцы,

 3 – успокоительный конус,

 4 – пластины диспергатора;

 5 – пластины успокоителя;

 6 – блок подшипников;

 7 – воздушный коллектор;

 8 – труба для подачи воздуха;

 9 – вентиль, 10 – шкив, 11 – окно.

 

Рисунок 23.4.

 

В каждой камере установлен на полом валу пальцевый импеллер-аэратор. Вокруг импеллера радиально укреплены к днищу камеры 12-16 пластин диспергатора. Выше диспергатора расположены радиальные пластины успокоителя, прикрепленные к боковым стенкам камеры.

Пластины гасят вращательное движение пульпы и создают спокойную зону в верхней части камеры, где происходит минерализация пузырьков. Воздух поступает принудительно под избыточным давлением в аэратор через полый вал. Вал перфорирован на участке, находящемся в блоке подшипников. В этот блок воздух подается через воздушный коллектор и трубу от воздуходувки. Количество воздуха, подаваемого в каждую камеру, регулируется вентилем.

В пневмомеханической машине задача импеллера – поддерживать твердые частицы во взвешенном состоянии и диспергировать воздух. Поскольку воздух подается принудительно и нет необходимости в засасывании его импеллером, то окружная скорость импеллера ниже, чем в машинах механического типа и составляет 6.5-7.5 м/с.

Пена удаляется пеногоном, высота сливного порога регулируется.

В первую камеру пульпа поступает из приемного кармана, в последующую переходит через окно в междукамерной перегородке. Уровень пульпы поддерживается регулятором в последней камере машины и количеством подаваемого воздуха. Все части машины, соприкасающиеся с пульпой, гуммируются. Пластины диспергатора и успокоителя – съемные. Производительность по потоку составляет 2-3 объема камеры в минуту.

Достоинства машин этого типа: тонкая диспергация воздуха, легко регулируемая степень аэрации, удельный расход электроэнергии ниже, скорость флотации выше на 30-40%, занимают меньшую площадь при той же производительности, эксплуатационные затраты ниже.

 

4.Пневмомеханические машин с пальцевым аэратором.

 

Особое значение, которое приобрели пневмомеханические машины в последние годы, обусловлено возможностью созда­ния камер большой вместимости вследствие разъединения в них операций подачи воздуха и диспергирования его с одновременным перемешиванием пульпы мешалками различных конструкций.

Из пневмомеханических машин с пальцевым аэратором наибольшее распространение получили в СНГ флотационная машина ФПМ с вместимостью камеры до 6,3 м³, а в зарубеж­ной практике машины «Аджитейр» с вместимостью камеры до 22,6 м³. Машины являются прямоточными и имеют прин­ципиально одинаковый аэри­рующий узел (рис. 15.6).

 На полый вал 1 насажен кони­ческий (у машин ФПМ) или плоский (у машин «Аджи­тейр») импеллер 2, по окруж­ности которого -на расстоя­нии 20—30 мм друг от друга вертикально расположены стержни (пальцы) небольшой длины. Импеллер окружен статорной решеткой (успокоите­лем) с радиальными лопастями 3. Сжатый воздух по воздухопроводу через полый вал по­дается под крышку импеллера от воздуходувки низкого давле­ния (1-10⁵—1,5-10⁵ Па).

Эффективная диспергация воздуха и аэрация пульпы осу­ществляются при прохождении их между стержнями вращаю­щегося импеллера и при ударе о радиальные лопасти статорной решетки, обеспечивающей также гашение турбулентных потоков, выбрасываемых импеллером, вращающимся с окруж­ной скоростью 6—8,5 м/с.

Достоинствами машины по сравнению с механическими яв­ляются возможность регулирования аэрации в каждой камере, меньшие энергоемкость, стоимость ремонта и время флотации (на 20—30%) в основных операциях; недостатками — невоз­можность флотации крупнозернистого материала, необходи­мость полной выработки камер при замене блок-аэратора.

Прямоточные машины ФПМ12,5 (СНГ) с вместимостью камеры 12,5 м³, ФПМ 25 (СНГ) с вместимостью камеры 25 м³ и «Денвер ДР» (США) с вместимостью камеры до 36,1 м³ имеют принципиально одинаковый центробежный аэратор (рис. 15.7, а). Нижняя часть воздушной трубы 1, в которой вращается вал импеллера 3, помещена внутрь открытого ко­нуса 2, к нижней части которого присоединяется статор 4. Труба и конус соединены между собой вертикальными реб­рами. Такая конструкция обеспечивает создание кольцевого пространства между трубой и цилиндром.

При работе машины пульпа засасывается через кольцевое пространство между трубой и цилиндром, а воздух нагнетается по трубе. Пульповоздушная смесь, насыщенная хорошо дис­пергированными пузырьками воздуха, выбрасывается через статор по всей поверхности днища камеры, преобразуясь за­тем в равномерные потоки, направленные вверх и способствую­щие подъему пузырьков к поверхности.

Применение машин ФПМ 12,5, ФПМ 25 и «Денвер ДР» поз­воляет несколько повысить крупность флотируемых частиц, так как при больших объемах пульпы, циркулирующей через им­пеллер, увеличивается скорость восходящих потоков, обеспечи­вающих эффективное взвешивание минеральных частиц. Ма­шины ФПМ 12,5 и «Денвер ДР» широко применяются на обо­гатительных фабриках, перерабатывающих калийные соли, фосфатные, медные, цинковые, молибденовые и другие руды, а также при флотации углей и других полезных ископаемых.

Основной конструктивной особенностью прямоточной фло­тационной пневмомеханической машины БФР (Швеция) с вме­стимостью камеры до 8 м³ является подача воздуха в зону перемешивания в виде струй топкодисперсных пузырьков. Аэрационный узел этой машины (рис. 15.7, б) состоит из им­пеллера 4, резинового кольца 2, сопел и диспергатора 3. Им­пеллер представляет собой плоский диск с радиальными лопат­ками с обеих сторон. Кольцо из специальной мягкой резины имеет форму тора и устанавливается по периферии надимпеллерного диска. В нижней части кольца имеются или несколько рядов прорезей длиной 2—5 мм, или большое число мелких отверстий. Диспергатор, представляющий собой кольцо с ра­диальными лопатками овальной формы, служит для дополни­тельной диспергации воздуха и равномерного распределения его и пульпы по камере. Воздух подается от компрессора или воздуходувки и расход его регулируется вентилем 1.

Получение тонкодиспергированного воздуха положительно сказывается па эффективности флотации. Широкому распро­странению машины препятствуют сложность конструкции аэра­тора, относительно малый объем поступающего в камеры воз­духа, довольно высокие энерго- и металлоемкость.

Прямоточная флотационная машина ФПМУ 6,3 (СНГ) с вместимостью камеры 6,3 м³ имеет комбинированный блок- аэратор (рис. 15.7, в). Воздух поступает через полый вал 1 в ступицу осевого импеллера 5\~ заключенного в трубу 6. Ра­диальные отверстия 7 полого вала служат для равномерного распределения воздуха в полости конического пальцевого им­пеллера 3. Кроме того, воздух может быть подан через патру­бок фурмы 4 непосредственно на лопатки осевого импеллера. Вокруг пальцевого импеллера установлен статор 2 с укорочен­ными лопатками, улучшающими диспергирование воздуха и способствующими снижению турбулентности пульпы в камере.

Сочетание в блоке-аэраторе центробежного пальцевого и осевого импеллеров позволило добиться эффективного диспер­гирования больших объемов воздуха (до 300 м³/ч) и удовлет­ворительного распределения его по всему сечению камеры.

В прямоточной флотационной машине ФПМ (СНГ) с ко­ническим аэратором с вместимостью камеры до 6,3 м³ аэратор (рис. 15.8, а) представляет собой полый усеченный конус 4 за­крытый сверху диском 2 и установленный на полом валу 3 вершиной вниз. На внешней поверхности конуса имеются стержневые рифли 1.

 

 

Воздух подается внутрь полого конуса, выходит через от­верстие в его нижней части и за счет собственной подъемной силы устремляется вверх по внешней расширяющейся поверх­ности, попадая в пристенный слой, в котором он движется вме­сте с потоками перекачиваемой жидкости. При этом благодаря расширению конуса слой воздуха утоньшается и на него с воз­растающей интенсивностью воздействуют неровности поверхно­сти, за которыми образуются каверны, при замыкании которых происходит эффективное диспергирование воздуха. Пульповоз- душные потоки в верхней части тела вращения по периметру основания выбрасываются в окружающую среду.

Аэратор отличается простотой конструкции, низкой энерго­емкостью и высокой удельной производительностью. Машина с коническими аэраторами применяются в основном при фло­тации горнохимического сырья.

В прямоточной флотационной машине «Минемет» (Фран­ция) с вместимостью камеры до 12,2 м³, широко применяемой на обогатительных фабриках Франции, импеллер (рис. 15.8, б) выполнен в виде корзины, стержни 5 которой расположены на поверхности двух противоположно направленных конусов, на­ходящихся на одной оси. Угол конусности составляет 15—25°. Верхний диск 4 импеллера сплошной, а в нижнем 1 имеются циркуляционные отверстия 6. Импеллер устанавливается на полом валу 3, в нижней части которого имеются отверстия 2 для подачи воздуха внутрь импеллера.

Импеллер флотационной машины, как правило, работает без статора, достаточно равномерно распределяет воздух и пе­ремешивает его с пульпой. Съем пены односторонний и осу­ществляется самотеком.

Аэратор прямоточных флотационных машин ОК16 и ОК38 (Финляндия) с вместимостью камеры 16 и 38 м³ состоит (рис. 15.8, в, г) из лопастного ротора 1 и радиального статора 2. Ротор 1 представляет собой диск, к которому снизу по кругу крепятся 10 элементов. Каждый элемент состоит из двух радиальных лопастей сложного профиля и имеет V-образную форму. Лопасти соседних элементов параллельны и между ними имеются щели, из которых воздух, подаваемый через по­лый вал 3, выходит в камеру.

При вращении ротора пульпа со дна камеры засасывается вверх в полость между радиальными лопастями и выходит в верхней части ротора. Точки выхода пульпы и воздуха из полости ротора чередуются попеременно по кругу, но на вы­ходе из него смешиваются. Образованная пульповоздушная смесь выбрасывается между лопатками статора в камеру. Аэратор обладает хорошими аэрационными характеристиками и машина ОК16 нашла широкое применение в Финляндии.

В вибрационной флотационной машине пневмомеханиче­ского типа (рис. 15.9, а), разработанной в СНГ, аэратор представляет собой диск 1 с конусными отверстиями, который крепится на полой штанге 2. Аэратор приводится в движение от электромагнитного вибровозбудителя 4. При вибрации дис­кового аэратора через конусные отверстия происходит движение пульпы от аэратора к днищу камеры, затем к боковым стенкам и снова к аэратору. Воздух поступает в аэратор через штуцер 3 и полую штангу. Применение вибрационного движе­ния рабочего органа во флотационных машинах вместо враща­тельного может обеспечивать значительное снижение расхода электроэнергии и уменьшение износа рабочих органов.

 

Флотационная машина «Максвелл» (Канада) представляет собой (рис. 15.9 б) чан вместимостью от 4,25 до 56,6 м³, в ко­тором пульпа перемешивается лопастным импеллером 2, а воз­дух подводится снизу через трубу 1 с обратным резиновым клапаном и специальной распределительной головкой. Пенный желоб 5 расположен внутри чана и закреплен на четырех успо­коительных пластинах 4. Исходное питание поступает по трубе 6\ камерный продукт выходит через трубу 3.

В других флотационных машинах, созданных на основе аги­тационных чанов, воздух подается через кольцевой воздуховод, гуммированный резиной с отверстиями для выхода воздуха и помещаемый внутрь чана.

Преимуществом машин типа «Максвелл» является возмож­ность переработки в них сравнительно крупнозернистых пульп без оседания частиц при наличии в верхней части камеры спо­койной зоны. Отличительной особенностью их являются не­большой расход подаваемого воздуха (0,12—0,33 м³/мин на 1 м³ объема пульпы) и слабая зависимость времени флотации от времени пребывания пульпы в камере (чане). Машины устанавливают обычно дополнительно к основному фронту флотации и в них выполняется либо операция концентрирова­ния пульпы с одновременным снятием в пену богатой «го­ловки» концентрата, либо дофлотация хвостов обычных машин.

Достоинствами пневмомеханических машин являются:

-до­статочная простота их конструкции;

- постоянство аэрационной характеристики, не зависящей от износа рабочих органов;

- воз­можность регулирования расхода воздуха в широком диапа­зоне;

- небольшая металлоемкость;

- меньший расход электро­энергии;

- большой срок службы аэратора;

- простота эксплуа­тации.

К недостаткам пневмомеханических машин относятся:

- не­возможность организации покамерной регулировки уровня пульпы;

- необходимость использования всасывающего механи­ческого блока для перекачки промпродуктов;

- необходимость применения воздуходувок для нагнетания воздуха.

 

 

---

Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 3303; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!