Патент на изобретение №2220005

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2220005 (13) C2
(51) МПК 7
B03D1/02, B03D1/22
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 18.03.2011 – может прекратить свое действие

(21), (22) Заявка: 2001106803/032001106803/03, 15.03.2001

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

15.03.2001

(43) Дата публикации заявки: 20.02.2003

(45) Опубликовано: 27.12.2003

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
RU 2070839 C1, 27.12.1996.
SU 994016 A, 07.02.1983.
SU 1407561 A1, 07.07.1988.
SU 375099 A, 14.05.1973.
SU 933121 A, 07.06.1982.
RU 2183138 C2, 10.06.2002.
RU 2011420 C1, 30.04.1994.
US 3474902 A, 28.10.1969.

Адрес для переписки:

125015, Москва, ул. Большая-Новодмитровская, 14, АО “НИИХИММАШ”, начальнику отдела 37 З.А.Макаровой

(72) Автор(ы):

Михайлов В.В.,
Нижегородов Г.А.,
Лавриненко А.А.,
Краснов Г.Д.,
Крапивный Д.В.

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения,
Институт проблем комплексного освоения недр РАН

(54) Способ флотации в пневмопульсационном аппарате и его конструкция

(57) Реферат:

Использование: обогащение полезных ископаемых может найти широкое распространение в горной, металлургической, химической и других отраслях промышленности, могут быть также использованы в аэрации и очистке сточных вод. Технический результат – повышение качества продуктов и их выхода. Свежую пульпу подают в камеру флотационную, смешивают с диспергированной с помощью сжатого воздуха пульпой. Отношение скорости введения объема свежей пульпы к скорости введения объема поступления диспергированной пульпы берут в пределах от 1/1 до 1/4. Процесс регулирования величины пузырьков осуществляют введением в сжатый воздух пара или нагретого газа. Аппарат включает камеру флотационную (КФ) с патрубком ввода свежей пульпы и патрубком вывода камерного продукта, совмещенного с корпусом. Аппарат имеет аэратор в виде двух цилиндров с диспергаторами во внутренней полости между ними, пульсатор, соединенный с аэратором и установленный на ферме опорной. Аппарат имеет отбойник пульпы, расположенный под аэратором, пенный желоб и успокоительную решетку, расположенную в верхней части КФ. Аппарат снабжен цилиндром с диспергаторами внутри, расположенным в центре аппарата, приспособлением для регулирования процесса формирования пузырьков, приспособлением для введения свежей пульпы в КФ, расположенным в средней части КФ и выполненным в виде круговой полости с патрубками. КФ имеет разновеликие щели по всей окружности. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Иобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к способу и конструкции для разделения минеральных частиц методом флотации, и может быть использовано в горной, металлургической, химической промышленностях, а также для аэрации жидкостей и очистки сточных вод.

Известен способ флотации в пневмопульсационном аппарате, в котором процесс флотации проводится с использованием средних скоростей диспергированной пульпы в рабочей полости камеры флотационной и скоростей выноса частиц с пеной по общему закону действия масс, применительно к флотации, устанавливающему пропорциональность между скоростью выноса частиц в пену и концентрацией воздушных пузырьков и минеральных частиц (Ю.Б. Рубинштейн, Ю.А. Филиппов. Кинетика флотации. М., “Недра”, 1980, стр.6, 7, рис.1.1).

Известен способ флотации в пневмопульсационном аппарате, включающий подачу свежей пульпы в камеру флотационную, смешивание ее с диспергированной с помощью сжатого воздуха пульпой, разгрузку минерализованной пены (патент РФ № 2070939, кл. В 03 D 1/22, опубл. 27.12.1996).

Известна также конструкция пневмопульсационного аппарата флотации, включающая камеру флотационную с патрубком ввода свежей пульпы и патрубком вывода камерного продукта, аэратор, выполненный в виде двух цилиндров с диспергаторами во внутренней полости между ними, пульсатор, соединенный с аэратором газовым патрубком, установленных на ферме опорной, отбойник диспергированной пульпы, расположенный под аэратором, пенный желоб с выводом пенной пульпы и успокоительной решеткой, расположенные в верхней части камеры флотационной (патент РФ № 2070939, кл. В 03 D 1/22, опубл. 27.12.1996).

Известные способ и конструкция пневмопульсационного аппарата являются наиболее близкими к изобретению и поэтому приняты за прототип.

К недостаткам известных способа и конструкции пневмопульсационного аппарата следует отнести:

– несогласованное в рабочий период распределение средних скоростей подачи и смещения свежей и диспергированной пульп в рабочей полости камеры флотационной, скорости выноса частиц с пеной и выводы камерного продукта, что нарушает режим работы флотации из-за несоблюдения пропорционального взаимодействия между скоростью выноса частиц с пеной, концентрацией воздушных пузырьков и минеральных частиц;

– большую площадь и значительную металлоемкость на единицу продукции, что ухудшает техническую характеристику аппарата;

– отсутствие достаточной возможности простого влияния на регулирование формирования пузырьков и полости камеры флотационной в рабочий период, что снижает выход основного продукта;

– неравномерное распределение свежей пульпы в объеме диспергированной пульпы в рабочей зоне полости камеры флотационной, что нарушает распределение компонентов в общем потоке процесса флотации;

– неиспользование одновременного процесса пеногашения, равномерной выгрузки минерализованной пены в желоб и пневмопульсации, что задерживает отвод минерализованной пены (концентрата) из камеры флотационной в желоб.

Задачей изобретения является создание таких условий для проведения пневмопульсационного процесса флотации, которые позволяют повысить производительность, снизить энергозатраты и металлоемкость путем согласованного введения объемов свежей пульпы с введением диспергированной пульпы в рабочую полость камеры флотационной в комплексе с регулированием процесса формирования пузырьков, с ускоренным процессом пеногашения и с равномерным выводом камерного продукта.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении качества продуктов и их выхода.

Технический результат достигается тем, что в способе флотации в пневмопульсационном аппарате, включающем подачу свежей пульпы в камеру флотационную, смешивание ее с диспергируемой с помощью сжатого воздуха пульпой, разгрузку минерализованной пены, согласно изобретению отношение скорости введения объема свежей пульпы к скорости введения объема поступления диспергированной пульпы в рабочую полость камеры флотационной берут в пределах от 1/1 до 1/4, при этом процесс регулирования величины пузырьков, формирующихся в пневмопульсационном режиме, осуществляют введением в сжатый воздух пара или нагретого газа, подаваемого на флотацию в зависимости от температуры свежей пульпы, определяющей температурный режим в рабочей полости камеры флотационной.

Подачу свежей пульпы в полость камеры флотационной можно осуществлять раздельными потоками по высоте в средней части рабочей полости камеры флотационной.

Технический результат достигается также тем, что пневмопульсационный аппарат, включающий камеру флотационную с патрубком ввода свежей пульпы и патрубком вывода камерного продукта, совмещенного с корпусом, аэратор, выполненный в виде двух цилиндров с диспергаторами во внутренней полости между ними, пульсатор, соединенный с аэратором газовым патрубком, установленный на ферме опорной, отбойник диспергированной пульпы, расположенный под аэратором, пенный желоб для вывода минерализованной пены, успокоительную решетку, расположенную в верхней части камеры флотационной, согласно изобретению снабжен цилиндром с диспергаторами внутри, расположенным в центральной части аппарата, связанным в верхней части с газовым патрубком от пульсатора, в нижней части с отбойником диспергированной пульпы, приспособлением для регулирования процесса формирования пузырьков при помощи пара или нагретого газа, подаваемого в газовый патрубок, приспособлением для введения свежей пульпы в камеру флотационную с диспергированной пульпой, расположенным в средней части камеры флотационной, в виде круговой полости с патрубками, при этом камера флотационная имеет разновеликие щели по всей окружности.

Приспособление для введения свежей пульпы в камеру флотационную с диспергированной пульпой может быть выполнено в виде двух и более круговых полостей с патрубками.

Аппарат может быть снабжен приспособлением для ускоренного вывода минерализованной пены при пеногашении, соединенным с газовым патрубком и расположенным над успокоительной решеткой, в виде радиально расположенных перфорированных крыльев.

Аппарат может быть снабжен приспособлением для гашения вибрации от несущей пульсатор фермы опорной, установленным на корпус, в виде пружинной прокладки.

Техническая сущность новых решений и ожидаемое улучшение показателей способа и конструкции пневмопульсационного аппарата заключаются:

– в установлении оптимального и устойчивого режима флотации по ходу прохождения диспергированной пульпы в рабочей полости камеры флотационной и ее питании свежей пульпой, сохраняя пределы их скоростей такими, чтобы в пневмопульсационном режиме скорость выноса частиц с пеной соответствовали прилипанию товарных частиц со сформированными пузырьками при поддержании их необходимых концентраций в общем потоке с отводом камерного продукта;

– в формировании величины пузырьков в рабочей полости пневмопульсационного потока подогревом паром воздуха, подаваемого в аэратор, и в зависимости от температурного режима процесса флотации;

– в равномерной подаче свежей пульпы в рабочую полость для поддержания оптимальных параметров в потоке флотации;

– в подаче свежей пульпы раздельными потоками так, чтобы процесс флотации развивался устойчиво без колебаний;

– в использовании пневмопульсационных колебаний для ускоренного вывода минерализованной пены;

– в использовании энергии объема воздуха, освобожденного при пеногашении, для выноса концентрата минерализованной пены от центра камеры флотационной к периферии до перелива в желоб;

– в целом направлении усилий пневмопульсационных колебаний только на процесс флотации, исключая механическое воздействие на корпус аппарата.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен аппарат флотационный (в разрезе);

на фиг.2 – аппарат (в разрезе А-А);

на фиг.3 – аппарат (в разрезе Б-Б);

на фиг.4 – аппарат с двумя круговыми полостями для введения свежей пульпы в камеру флотационную.

Аппарат состоит из камеры 1 флотационной, аэратора 2, пульсатора 3, газового патрубка 4, опорной фермы 5, отбойника 6 диспергированной пульпы, пенного желоба 7 и успокоительной решетки 8 (см. фиг.1).

Камера 1 флотационная представляет собой емкость цилиндрической формы, в которую в нижней части погружен аэратор 2 (см. фиг.1). В средней части камеры 1 флотационной выполнены впускные отверстия 9 разновеликих щелей по всей окружности для введения свежей пульпы из полости 10 с патрубком 11 (см. фиг.1) или двух полостей 10 с патрубками 11 (см. фиг.4). В верхней части камеры 1 флотационной расположены пенный желоб 7 и успокоительная решетка 8.

Аэратор 2 (см. фиг.3) выполнен в виде двух цилиндров 12 с диспергаторами 13 во внутренней полости между ними и цилиндра 14 с диспергаторами 13 внутри него, расположенного в центральной части аэратора 2. Аэратор 2 в верхней части (цилиндры 12 и цилиндр 14) связан через газовый патрубок 4 с пульсатором 3.

Опорная ферма 5, поддерживающая пульсатор 3, выставляется на корпус 15 и держит систему: пульсатор 3, газовый патрубок 4, аэратор 2.

Корпус 15 и камера 1 флотационная соединены между собой как единое целое.

Отбойник 6 диспергированной пульпы, в виде пластины, крепится к нижней части аэратора 2.

Пенный желоб 7 с наклонным днищем 16, ограниченный корпусом 15, оборудован патрубком 17 для выхода продукта.

Успокоительная решетка 8 состоит из пластин 18, выставляемых на кронштейнах 19.

Приспособление 20 для регулирования процесса формирования пузырьков состоит из трубопровода 21 с регулирующим клапаном 22 со стороны подачи пара, подогретого воздуха и распределителя 23, устанавливаемого непосредственно в газовой трубе 4, либо перед аэратором 2.

Приспособление 24 для введения свежей пульпы, расположенное в средней части, представляет собой круговую полость 25 с патрубком 11 для ввода свежей пульпы и с выпускными в камеру 1 отверстиями 9 разновеликих щелей по всей окружности. Приспособление 24 может быть выполнено в виде двух и более круговых полостей 10 (см. фиг.4).

Приспособление 26 для ускорения выноса минерализованной пены при пеногашении, соединенное с газовым патрубком 4 и расположенное над успокоительной решеткой 8, может быть сделано в виде радиальных перфорированных крыльев 27, приваренных к газовой трубе 4 (см. фиг.2).

Приспособление 28 для гашения вибрации от фермы 5 опорной, несущей пульсатор 3, устанавливаемое на корпус 15 аппарата, может быть изготовлено в виде пружинной прокладки 29, поглощающей колебания от пульсатора 3. Пружинная прокладка 29 приспособления 28 делит конструкцию условно на две части: на систему с опорной фермой 5, поддерживающей пульсатор 3, газовую трубу 4, аэратор 2 и на систему корпуса 15, совмещенного с камерой 1 флотационной.

Приспособление 30 выполнено в виде покрытия 31 сверху радиально расположенных перфорированных крыльев 27 и образует с ними каналы 32 переменного сечения (см. фиг.4).

Пневмопульсационный аппарат работает следующим образом.

Свежая пульпа поступает через патрубок 11 в полость 10 и через отверстия 9 попадает в камеру 1 флотационную, где смешивается с диспергированной пульпой и в виде минерализованной пены разгружается в пенный желоб 7.

Диспергированная пульпа готовится в аэраторе 2. Для этого в аэратор 2 попеременно из пульсатора 3 по газовой трубе 4 поступает сжатый воздух, который вытесняет пульпу из аэратора 2, а при прекращении подачи воздуха в аэратор 2 под действием гидростатического напора аэратор 2 заполняется пульпой. Таким возвратно-поступательным движением в аэраторе 2 между перфорированными диспергаторами 13 в турбулентном режиме происходит разбивка воздушной массы в пульпе с насыщением пульпы пузырьками, с получением диспергированной пульпы.

В камере 1 флотационной процесс флотации проводится согласно скорости введения объема свежей пульпы и скорости поступления объема диспергированной пульпы в пределе от 1/1 до 1/4. Данный предел является оптимальным для проведения процесса флотации и устанавливает среднюю скорость введения объема свежей пульпы, которая обеспечивает рабочее соотношение между введением концентрации минеральных частиц и воздушных пузырьков в рабочем потоке в камере 1 флотационной со скоростью выноса минеральных частиц в пену при одновременном выводе камерного продукта в пневмопульсационном режиме.

Ниже предела 1/1 процесс флотации становится неэкономичным из-за малых скоростей, концентрация пузырьков может быть недостаточной в рабочей зоне камеры 1 флотационной даже для малых концентраций минеральных частиц.

Выше предела 1/4 процесс флотации также становится неэкономичным из-за перегрузки аэратора 2. Регулирование скорости продвижения пульпы в рабочей зоне камеры 1 флотационной за счет возвратно-поступательного движения подаваемого в газовый патрубок 4 воздуха от пульсатора 3 и формирование пузырьков в диспергированной пульпе не позволяет проводить процесс флотации в оптимальном режиме.

Использование пара и нагретого газа осуществляется при помощи приспособления 20. Вводя пар или горячий газ в газовый патрубок 4 при процессе флотации, открывается еще одна возможность проводить регулирование величины пузырьков в рабочий период в камере 1, удерживая процесс в стабильном состоянии. Например, при снижении температурного режима в рабочем объеме камеры 1 флотационной, подогревом паром или нагретым газом, подаваемым в газовый патрубок 4, величины газовых пузырьков сохраняют постоянными за счет температурного сохранения внутренних объемов (при всех постоянных параметрах процесса).

Введение свежей пульпы через приспособление 24 из отверстий 9 разновеликих щелей по всей окружности позволяет достигнуть равномерности подготовки рабочей смеси свежей пульпы с диспергированной пульпой непосредственно перед рабочей зоной камеры 1 флотационной и одновременно позволяет обеспечить нормальную загрузку аэратора 2 свежей пульпой, ее диспергирование и осаждение камерного продукта.

Работа двух и более приспособлений 24 обеспечивает подачу свежей пульпы раздельными потоками, что способствует подготовке смеси свежей пульпы с диспергированной пульпой по концентрациям минеральных частиц и пузырьков в объеме по высоте и глубине рабочей зоны камеры 1 флотационной, а также дает возможность регулировать непосредственно подачу свежей пульпы к аэратору 2, что в целом улучшает процесс флотации и диспергирования свежей пульпы.

Радиально расположенные перфорированные крылья 27 приспособления 26 при вибрации от газовой трубы 4 ускоряют вынос минерализованной пены при пеногашении в пенный желоб 7, а освободившиеся газы гонят пену к периферии для ее перелива. Приспособление 30 в виде покрытия 31 еще более усиливает вынос минерализованной пены (концентрата) за счет энергии освобождающихся газов вдоль каналов 32.

Прокладка 29 приспособления 28 в рабочий период ограждает корпус 15, совмещенный с камерой 1 флотационной, от вибрации, направляя энергию колебаний в комплексе на процесс пневмопульсационной флотации и на выгрузку минерализованной пены в пенный желоб 7.

Пример

Испытания на обогатительной фабрике 3-го рудоуправления “Уралкалий” показали, что наилучший результат флотации хлористого калия достигается в том случае, если скорость введения объема свежей пульпы составляет 400 м3 /час, а “размах” пульсации в объем камеры флотационной около 15 см, что соответствует скорости введения объема поступления диспергированной пульпы в рабочую полость камеры 1 флотационной 1200 м3 /час (взят предел 1/3).

Выход хлоритсого калия в концентрат составил 95,0-95,5% при извлечении его из свежей пульпы более 90%.

Температурный режим в полости камеры 1 флотационной поддерживался в среднем на уровне 18оС путем подачи пара в сжатый воздух в газовую трубу 4 в случае колебания температуры в поступающей свежей пульпе.

Использование изобретения увеличило производительность на 10-20% по сравнению с работой флотационных машин инерционно-гравитационного действия без вмешательства колебательного движения.

Формула изобретения

1. Способ флотации в пневмопульсационном аппарате, включающий подачу свежей пульпы в камеру флотационную, смешивание ее с диспергированной с помощью сжатого воздуха пульпой, разгрузку минерализованной пены, отличающийся тем, что соотношение скорости введения объема свежей пульпы и скорости введения объема поступления диспергированной пульпы в рабочую полость камеры флотационной берут в пределах от 1/1 до 1/4, при этом процесс регулирования величины пузырьков, формирующихся в пневмопульсационном режиме, осуществляют введением в сжатый воздух пара или нагретого газа, подаваемого на флотацию в зависимости от температуры свежей пульпы, определяющей температурный режим в рабочей полости камеры флотационной.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу свежей пульпы в полость камеры флотационной осуществляют раздельными потоками по высоте в средней части рабочей полости камеры флотационной.

3. Пневмопульсационный аппарат, включающий камеру флотационную с патрубком ввода свежей пульпы и патрубком вывода камерного продукта, совмещенного с корпусом, аэратор, выполненный в виде двух цилиндров с диспергаторами во внутренней полости между ними, пульсатор, соединенный с аэратором газовым патрубком, установленный на ферме опорной, отбойник диспергированной пульпы, расположенный под аэратором, пенный желоб для вывода минерализованной пены, успокоительную решетку, расположенную в верхней части камеры флотационной, отличающийся тем, что он снабжен цилиндром с диспергаторами внутри, расположенным в центральной части аппарата, связанным в верхней части с газовым патрубком от пульсатора, в нижней части – с отбойником диспергированной пульпы, приспособлением для регулирования процесса формирования пузырьков при помощи пара или нагретого газа, подаваемого в газовый патрубок, приспособлением для введения свежей пульпы в камеру флотационную с диспергированной пульпой, расположенным в средней части камеры флотационной в виде круговой полости с патрубками, при этом камера флотационная имеет разновеликие щели по всей окружности.

4. Аппарат по п.3, отличающийся тем, что приспособление для введения свежей пульпы в камеру флотационную с диспергированной пульпой выполнено в виде двух и более круговых полостей с патрубками.

5. Аппарат по п.3, отличающийся тем, что он снабжен приспособлением для ускоренного вывода минерализованной пены при пеногашении, соединенным с газовым патрубком и расположенным над успокоительной решеткой в виде радиально расположенных перфорированных крыльев.

6. Аппарат по п.3, отличающийся тем, что он снабжен приспособлением для гашения вибрации от несущей пульсатор фермы опорной, установленным на корпус в виде пружинной прокладки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

Categories: BD_2220000-2220999