Патент на изобретение №2206406

(54) АЭРАЦИОННЫЙ УЗЕЛ ФЛОТАЦИОННОЙ МАШИНЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых методом флотации, в частности к аэрационным устройствам, и может быть использовано в металлургической, горной, химической и других отраслях промышленности. Технический результат – повышение эффективности флотации за счет улучшения аэрационных и гидродинамических характеристик. Аэрационный узел флотационной машины содержит полый вал, через который подается воздух, на нем крепятся два импеллера на разных уровнях от дна машины, установленные в статоры. Нижний импеллер выполнен двухступенчатым, верхняя ступень представляет собой диск с окнами, имеющими гидравлически обтекаемую поверхность, и радиальными лопатками. Основание нижней ступени выполнено в виде глухого диска, прикрепленного к валу. Радиальные лопатки нижней ступени, описанная боковая поверхность которых представляет собой усеченный конус, установлены между глухим диском и концентрическим кольцом. В теле лопаток имеются прорези для подачи воздуха. Кольцо вставлено в прорези лопаток верхней ступени. Статор верхнего импеллера выполнен в виде стакана, диаметром несколько большим, чем диаметр описанной окружности радиальных лопаток импеллера. Обечайка верхнего статора представляет перфорированную поверхность, отверстия которой расположены в строго определенном порядке, причем в статор импеллер утоплен частично верхней частью. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к обогащению полезных ископаемых методом флотации, в частности к аэрационным устройствам, и может быть использовано в металлургической, горной, химической и других отраслях промышленности.

Известен аэрационный узел /1/, содержащий размещенный внутри лопастного статора импеллер, выполненный в виде усеченного полого конуса с выступами на боковой поверхности. Конус обращен меньшим основанием вниз. Импеллер связан с полым валом для подвода воздуха и содержит в верхней части диск с радиальными лопастями. Импеллер в верхней части содержит диск с центральным отверстием и радиальными лопастями.

Известен аэратор /2/, включающий полый вал с патрубками для подачи воздуха и установленный на валу полый усеченный конус с отверстием в нижнем основании и выступами и щелями, расположенными равномерно на боковой поверхности конуса у его нижнего основания за выступами, при этом высота щелей составляет не более 1/3 длины выступов. Щель может быть расположена непосредственно за выступами, без зазора, против направления вращения полого конуса.

Известен аэрационный узел /3/, импеллер которого выполнен осевым с лопастями, рабочие поверхности которых представляют часть ветви кривой 2-го порядка с наклоном касательной к верхней ее кромке под углом 5-70^o и касательной к нижней кромке под углом 15-25^o относительно горизонтали, причем лопасти выполнены расширяющимися от периферии к оси вала с соотношением 1,0: (1,2-1,5), лопасти наклонены к дну камеры под углом, близким углу наклона линии, соединяющей начало осей лопастей на ступице, установленной на конце вала, с линией стыка стенок камеры с ее днищем; концы лопастей импеллера размещаются на расстоянии 0,5-1,0 его диаметра от дна камеры, а статор выполнен в виде кольца с лопатками на его нижней стороне, наклоненных к дну камеры под углом к вертикали 25-45^o под углом 40-55^o к радиусу цилиндра в сторону вращения импеллера.

Ближайшим аналогом является аэрационный узел /4/ флотационной машины “Денвер-М” (США), содержащий смонтированные на валу два импеллера. Нижний импеллер имеет большой диаметр и расположен на глубине 800 мм, а второй на глубине 1200 мм от верха камеры. Аэрация пульпы обеспечивается засасыванием воздуха из атмосферы или подачей от воздуходувки через центральную трубу в зону верхнего импеллера. Пульповоздушная смесь, выбрасываемая центробежным импеллером, частично увлекается осевым импеллером вниз, тем самым в нижней части флотационной камеры обеспечивается перемешивание и аэрация пульпы. Блок импеллера машины крепится к опорной раме на четырех болтах.

Недостатком известных импеллеров является невысокая эффективность флотации.

Задачей предлагаемого изобретения является создание аэрационного узла, повышающего эффективность флотации за счет улучшения аэрационных и гидродинамических характеристик.

Поставленная задача решается тем, что в известном аэрационном узле флотационной машины, содержащем полый вал, на котором крепятся два импеллера на разных уровнях от дна машины, установленные в статоры, нижний импеллер выполнен двухступенчатым, верхняя ступень представляет собой диск с окнами, имеющими гидравлически обтекаемую поверхность, и лопатками, а основание нижней ступени выполнено в виде глухого диска, прикрепленного к валу, радиальные лопатки нижней ступени установлены между глухим диском и концентрическим кольцом, которое вставлено в прорези лопаток верхней ступени. Статор верхнего импеллера выполнен в виде стакана, диаметром несколько большим, чем диаметр описанной окружности импеллера, обечайка статора представляет перфорированную поверхность, отверстия которой расположены в строго определенном порядке, причем в статор импеллер утоплен частично верхней частью.

Общий вид аэрационного узла показан на чертеже.

Аэрационный узел содержит аэрационную трубу 1, которая представляет собой полый вал. Внутрь его подается сжатый воздух. В нижней части аэрационной трубы установлен двухступенчатый импеллер. Верхняя ступень импеллера состоит из радиальных лопаток 2, закрепленных на диске 3, у которого имеются окна 4 для подсоса пульпы. Окна имеют гидравлически обтекаемую форму. Нижняя ступень импеллера представляет собой усеченный конус. Основание конуса нижней ступени выполнено в виде концентрического кольца 5, которое садится в пазы, равные высоте кольца, имеющиеся у радиальных лопаток 2 верхней ступени импеллера. Между валом и внутренней кромкой кольца имеется зазор 6 для подсоса пульпы. Меньшее основание конуса представляет собой глухой диск 7 с отверстиями для крепежа 8. На наружной поверхности диска имеются выступы для предварительного дробления воздуха. Крепление нижней ступени импеллера происходит при помощи болтового соединения к фланцу 9, имеющемуся на трубе. Основание конуса и верхняя часть конуса соединены между собой радиальными лопатками 10, описанная боковая поверхность которых представляет собой усеченный конус. В теле лопаток имеются прорези 11, через которые подается воздух. Импеллер опущен в лопастной статор. Статор представляет собой верхнее 12 и нижнее 13 кольца, между которыми радиально расположены лопатки 14.

В средней части на аэрационной трубе 1 закреплен лопастной импеллер. Лопастной импеллер представляет собой гильзу 15, к которой радиально крепятся лопатки 16. Верхняя часть лопастного импеллера частично утоплена в статор. Статор выполнен в виде стакана 17, диаметром несколько большим, чем диаметр описанной окружности радиального импеллера. Обечайка статора представляет перфорированную поверхность. Отверстия диаметром 60-80 мм расположены в строгом порядке и защищены от абразивного износа резиновыми манжетами.

В осевом разрезе элементы импеллера имеют симметричную форму, поэтому при работе аэрационного узла вращение импеллера может осуществляться в любую сторону.

Аэрационный узел работает следующим образом.

При вращении конусовидного импеллера в межкольцевом пространстве создается область пониженного давления. Вследствие этого пульпа устремляется внутрь импеллера через окно 4 между валом и концентрическим кольцом 3. Часть пульпы выбрасывается лопатками 2 импеллера в межлопастное пространство статора 14, а часть вновь устремляется внутрь нижней ступени импеллера через зазор между валом и внутренней кромкой кольца 6. Пульпа выбрасывается лопатками нижней ступени импеллера в межлопастное пространство статора 14. Подача воздуха осуществляется через прорези 11, имеющиеся в теле лопаток 10 нижней ступени импеллера. Диспергирование происходит вначале лопатками нижней ступени импеллера, дополнительно выступами, находящимися на наружной стороне диска, а затем в межлопастном пространстве статора 14.

Радиальный импеллер, установленный в средней части аэрационного узла, дополнительно диспергирует пульповоздушную смесь, находящуюся в межлопастном пространстве, и пульповоздушную смесь, поднимающуюся при работе конусовидного импеллера. Лопатками радиального импеллера 16 создают в межлопастном пространстве разрежение, в результате чего в центре поверхности на границе раздела сред жидкость-воздух образуется воронка. Для того, чтобы избежать выброса пульпы, “выровнять” поверхность и добиться дополнительной диспергации, над радиальным импеллером установлен перфорированный статор 17. Образовавшиеся в результате диспергации пузырьки воздуха захватывают частицы полезного продукта и поднимают их на поверхность, образуя обогащенную этим продуктом пену.

Предлагаемый аэрационный узел позволяет значительно повысить эффективность флотации.

Источники информации
1. Патент РФ 2095153, B 03 D 1/14, 1993 г.

2. Патент РФ 2158186 B 03 D 1/14 2000 г.

3. Заявка РФ 99117198 B 03 D 1/14 2001 г.

4. Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины. – М.: Недра, 1972 г., стр. 62-63.

Формула изобретения

Аэрационный узел флотационной машины содержит полый вал, через который подается воздух, на нем крепятся два импеллера на разных уровнях от дна машины, установленных в статоры, отличающийся тем, что нижний импеллер выполнен двухступенчатым, верхняя ступень представляет собой диск с окнами, имеющими гидравлически обтекаемую поверхность, и радиальными лопатками, основание нижней ступени выполнено в виде глухого диска, прикрепленного к валу, радиальные лопатки нижней ступени, описанная боковая поверхность которых представляет собой усеченный конус, в теле лопаток имеются прорези для подачи воздуха, установлены между глухим диском и концентрическим кольцом, кольцо вставлено в прорези лопаток верхней ступени, статор верхнего импеллера выполнен в виде стакана диаметром несколько большим, чем диаметр описанной окружности радиальных лопаток импеллера, обечайка верхнего статора представляет перфорированную поверхность, отверстия которой расположены в строго определенном порядке, причем в статор импеллер утоплен частично верхней частью.

РИСУНКИ