Флотаційна машина
Винахід відноситься до збагачення корисних копалин і може бути використане для флотації пульпи, а також у різних хімічних та технологічних процесах. Флотаційна машина включає камеру, аераційний вузол, що містить розміщений всередині лопатевого статора імпелер, виконаний у вигляді з'єднаного з порожнистим валом зрізаного конуса з виступами на бічній поверхні, зверненого меншою основою вниз, і містить розташований над конусом диск з центральним отвором і радіальними лопатями. Статор забезпечений верхнім та нижнім кільцями та встановлений у камері із зазором між нижнім кільцем та днищем камери. Внутрішній отвір нижнього кільця виконано з діаметром, меншим за діаметр внутрішнього отвору верхнього кільця. Зовнішній діаметр нижнього кільця виконаний рівним чи більше зовнішнього діаметра верхнього кільця. Диск та радіальні лопатки повністю виконані з еластомірного матеріалу твердістю вище 30 одиниць за ШОР. Статор виконаний з еластомерного матеріалу та забезпечений каркасом, віддаленим від внутрішньої кромки статора лопатки не менше ніж на 1/4 від довжини лопатки. Технічний результат - флотація як дрібних, так і великих фракцій корисного продукту з донної частини флотаційної машини та збільшення надійності та довговічності пристрою. 1 з.п. ф-ли, 1 іл.
Винахід відноситься до збагачення корисних копалин і може бути використане для флотації пульпи, а також у різних хімічних та технологічних процесах.
Відома флотаційна машина, що включає камеру з аератором, що складається з порожнистого валу і встановленого на ньому порожнистого конуса з виступами на зовнішній поверхні, диска з радіальними лопатями і отвором в нижній підставі [1] . Співвідношення діаметрів основи усіченого конуса та межі відстані від меншої основи конусадо дна камери обрані умови забезпечення ефективності процесу флотації.
Однак дана флотаційна машина не забезпечує флотацію великих фракцій продукту, що видобувається. При обертанні аератора в зону диспергування повітря витягуються дрібні класи (розміром 50-74 мкм), які захоплюються бульбашками повітря і потім витягуються з камери у вигляді пінного продукту. Великі класи частинок (розміром 0,1-0,3 мм) не потрапляють у зону ефективного диспергування повітря, а відкидаються відцентровою силою в об'єм камери, осідають на дно і транспортуються у хвостову кишеню, утворюючи відходи.
Найбільш близькою за технічною сутністю до заявленого технічного рішення є флотаційна машина [2], яка обрана за прототип.
Флотаційна машина включає камеру, аераційний вузол, що містить розміщений усередині лопатевого статора імпелер, виконаний у вигляді з'єднаного з порожнистим валом усіченого конуса з виступами на бічній поверхні, зверненого меншою основою вниз і містить розташований над конусом диск з центральним отвором і радіальними лопатями, під імпелером співвісно з ним встановлена плита з виступами на бічній поверхні, діаметр якої виконаний зменшується до верхньої основи.
Відома флотаційна машина дозволяє підвищити ефективність флотації з допомогою флотації як дрібних, і великих фракцій. Установка на днище камери під імпелером і співвісно з ним плити дозволяє зробити поділ дрібних і великих частинок у пульпі. При обертанні імпелера пульпа засмоктується в зону розрядження, що утворюється в просторі між статором і імпелером з плитою, що знаходиться під ним. При цьому пульпа здійснює складний гвинтоподібний рух, піднімаючись вгору відносно бічної поверхні, що звужується догори.плити. Виступи на бічній поверхні плити сприяють "відтиранню" великих і дрібних частинок.
При цьому можливе забиття великими частинками простору між корпусом і нижньою основою статора, що погіршує диспергування повітря в нижній частині флотаційної машини і як наслідок порушує створення стійких висхідних потоків пульпи, що знижує ефективність флотації.
Крім того, при попаданні великих частинок породи або сторонніх предметів між імпелером та статором може статися заклинювання імпелера, що може призвести до поломки лопатей імпелера та статора.
Пропонована флотаційна машина вирішує завдання підвищення ефективності флотації за рахунок інтенсифікації флотації як дрібних, так і великих фракцій корисного продукту з донної частини флотаційної машини та збільшення надійності та довговічності пристрою.
Це досягається тим, що у флотаційній машині, що включає камеру, аераційний вузол, що містить розміщений всередині лопатевого статора імпелер, виконаний у вигляді з'єднаного з порожнистим валом зрізаного конуса, з виступами на бічній поверхні, зверненого меншою основою вниз і містить розташований над конусом диск з центральним отвором і радіальними лопатями, згідно винаходу, статор забезпечений верхнім і нижнім кільцями встановлений або більше зовнішнього діаметра верхнього кільця, а диск і радіальні лопатки повністю виконані з еластомерного матеріалу твердістю понад 30 одиниць ШОР.
Статор виконаний з еластомірного матеріалу та забезпечений каркасом, віддаленим від внутрішньоїкромки статора лопатки не менше ніж на 1/4 від довжини лопатки.
Новим в запропонованій флотаційній машині є те, що статор забезпечений верхнім і нижнім кільцями і зовнішній або більше зовнішнього діаметра верхнього кільця, а диск і радіальні лопатки повністю виконані з еластомерного матеріалу твердістю понад 30 одиниць ШОР.
Новим є також те, що статор виконаний з еластомірного матеріалу та забезпечений каркасом, віддаленим від внутрішньої кромки статора лопатки не менше ніж на 1/4 від довжини лопатки.
Постачання статора верхнім і нижнім кільцями, з діаметром внутрішнього отвору нижнього кільця меншим діаметра внутрішнього отвору верхнього кільця, а зовнішнього діаметра нижнього кільця рівним або більше зовнішнього діаметра верхнього кільця, а також розміщення статора в камері з зазором, обумовлено рахунок запобігання забиванню великими частинками простору між корпусом та нижньою частиною статора.
Виконання зовнішнього діаметра нижнього кільця більше, ніж зовнішній діаметр верхнього кільця забезпечує інтенсивну придонну циркуляцію по більшому колу. Все перераховане вище покращує придонну циркуляцію пульпи і умови виходу повітря на конічну поверхню імпелера за рахунок зменшення опору руху потоку пульпи частиною поверхні нижнього кільця. Цілком виключено забивання донної частини машини великими частинками породи, що у свою чергу покращує диспергування повітря в нижній частині флотаційної машини, сприяючи створенню стійких висхіднихпотоків пульпи, збільшуючи ефективність флотації запропонованої машини. Вибір розмірів нижнього та верхнього кілець обумовлений необхідністю забезпечення ефективності процесу флотації.
Виконання диска з радіальними лопатями і статора з еластомірного матеріалу твердістю вище 30 одиниць по ШОР сприяє підвищенню надійності і довговічності флотаційної машини за рахунок запобігання заклинювання і поломки лопатей імпелера і статора при попаданні між ними великих частинок породи і сторонніх предметів.
Вибір твердості еластомеру вище 30 одиниць ШОР обумовлений необхідністю збільшення еластичності без зменшення механічної міцності вузлів пристрою. При твердості нижче 30 одиниць ШОРу може відбутися зминання лопатей при попаданні між ними сторонніх предметів.
Виконання статора з еластомірного матеріалу з каркасом, віддаленим від внутрішньої кромки лопатки статора не менше ніж 1/4 довжини лопатки обумовлено вимогами, що пред'являються до жорсткості статора та умовами безпеки, за рахунок забезпечення запобігання поломці статора лопаток при заклинуванні між ним і імпелером. Виконання каркаса віддаленим менше ніж на 1/4 довжини лопатки від її внутрішньої кромки може призвести до заклинювання та поломки.
На кресленні представлений ескіз пропонованої флотаційної машини.
Флотаційна машина включає камеру 1, в якій розміщений лопатевий статор 2. Усередині статора 2 поміщений імпелер 3, виконаний у вигляді усіченого конуса, зверненого меншою основою вниз, з виступами 4 на бічній поверхні. У верхній частині імпелера 3 розташований диск 5 з центральним отвором і радіальними лопатями 6. Лопаті 6 є продовженням виступів 4. Кількість лопатей 6 може бути менше кількості виступів 4.
Імпеллер 3 пов'язаний з порожнистим валом 7 для підведення повітря. На днищі камери 1 під імпелером 3, співвісно з ним, встановлена плита 8 у вигляді усіченого конуса, що звужується догори. Бічна поверхня плити 6 забезпечена виступами 9. Статор 2 виконаний з нижнім кільцем 10, що має внутрішній діаметр D2 і зовнішній D1, і верхнім кільцем 11 із зовнішнім діаметром D3 і внутрішнім D4. Статор забезпечений лопатками 12 та каркасом 13 і встановлений із зазором між нижнім кільцем 10 та днищем камери 1. Зазор повинен бути не менше 50 мм.
Флотаційна машина працює в такий спосіб.
Порожнистий вал 7, а разом з ним імпелер 3, обертаються від приводу (на кресленні не показано). Через порожнистий вал 7 надходить повітря нижню порожнину конічного імпелера 3 і через отвір в нижній підставі імпелера 3 вводиться в пульпу. При обертанні імпелера 3 в області, прилеглій до нижньої частини імпелера 3, створюється розрядження, внаслідок чого пульпа засмоктується знизу через лопаті статора 2, при цьому виконання нижньої основи статора 10 кільцевим запобігає забиванню великими частинками придонного простору, що забезпечує між корпусом створення стійких висхідних потоків пульпи.
Пульпа піднімається вгору поверхнею плити 8 і імпелера 3, здійснюючи складний гвинтоподібний рух, після чого викидається в об'єм камери 1. При цьому при русі пульпи по бічній поверхні плити 8 відбувається поділ великих і дрібних фракцій на виступах 9 ("відтирання" частинок пульпи) . Повітря, що подається, спрямовується вгору по конічній поверхні імпелера 3 і диспергується на виступах 4 і на кромках лопатей 8 внаслідок турбулізації вихорів, створюваних при обертанні імпелера 3. Виступи 4 імпелера 3 сприяють також посиленню придонної циркуляції пульпи за рахунокактивного залучення шарів пульпи у обертання.
У верхній частині камери формується висхідний потік пульпи завдяки тому, що пульпа засмоктується з верхньої частини камери 1 через центральний отвір в диску 5 і лопаті радіальні 8 в зону розрядження під диском 5, а потім піднімається у верхню частину камери 1. На потік придонної циркуляції набігає потік, сформований у верхній частині 1 камери, утворюючи високу турбулентність в зазорі між статором 2 і кромками лопатей 6 імпелера 3, утворюючи зону інтенсивного диспергування повітря. Розділені на виступах 9 плити великі і дрібні частинки переносяться потоком придонної циркуляції в зону інтенсивного диспергування повітря на кромках лопатей 6 де захоплюються бульбашками повітря. Утворена пульпоповітряна суміш проходить через зазор між диском 5 і статором 2 транспортується висхідним потоком у верхню частину камери 1 і виводиться у вигляді пінного продукту.
Запропонована флотаційна машина проходила випробування протягом чотирьох років.
Випробування підтвердили, що пропонована флотаційна машина дозволяє підвищити ефективність флотації за рахунок інтенсифікації флотації як дрібних, так і великих фракцій з донної частини машини та збільшити її надійність і довговічність за рахунок запобігання поломкам лопатей диска та статора.
2. Патент Україна N2095153, кл. B 03 D 1/14, 1997 - прототип.
1. Флотаційна машина, що включає камеру, аераційний вузол, що містить розміщений усередині лопатевого статора імпелер, виконаний у вигляді з'єднаного з порожнистим валом усіченого конуса з виступами на бічній поверхні, зверненого меншою основою вниз і містить розташований над конусом диск з центральним отвором і радіальними відрізняється тим, що статор забезпечений верхнім інижнім кільцями і встановлений в камері з зазором між нижнім кільцем і днищем камери, при цьому внутрішній отвір нижнього кільця виконаний рівним або більше зовнішнього діаметра верхнього повністю виконані з еластомірного матеріалу твердістю вище 30 одиниць за ШОР.
2. Флотаційна машина по п.1, яка відрізняється тим, що статор виконаний з еластомерного матеріалу і забезпечений каркасом, віддаленим від внутрішньої кромки статора не менш ніж на 1/4 від довжини лопатки.