Механические флотационные машины

Введение

 

Для ведения флотационного процесса во флотационной машине должны обеспечиваться: необходимое перемешивание для  поддержания минеральных частиц во взвешенном состоянии; необходимый  для эффективного разделения частиц расход воздуха, его диспергирование на мелкие пузырьки и равномерное распределение пузырьков по объему камеры; создание на поверхности пульпы спокойной зоны ценообразования; подача питания и раздельная разгрузка пенного и камерного продуктов.

По способу перемешивания и  аэрации пульпы большинство применяемых в настоящее время флотационных машин разделяются на: механические, в которых перемешивание пульпы и засасывание воздуха осуществляются импеллером; пневмомеханические, в которых перемешивание пульпы, осуществляется импеллером, а воздух подается от воздуходувки; пневматические, в которых перемешивание и аэрация пульпы осуществляются подачей сжатого воздуха. Возможны комбинации этих способов. Так, в некоторых машинах механического типа осуществляется дополнительная подача воздуха воздуходувкой.

 

 

1. Механические флотационные машины

 

Флотационная машина машиностроительного Завода им. Котлякова. Прототипом этой машины, как и многих других конструкций механических флотационных машин, является машина "Денвер-Фаренволд".

Аэратор машины завода им. Котлякова (рис. 1), состоящий из лопастного радиального импеллера и надымпеллерного диска, по устройству аналогичен низконапорному центробежному насосу, в котором роль турбинки выполняет импеллер. При вращении импеллера пульпа отбрасывается лопатками к его периферии, в результате чего в центральной зоне импеллера создается небольшое разрежение. Поэтому пульпа поступает на импеллер практически самотеком, ее дебит определяется высотой уровня в загрузочном устройстве и пропускной способностью питающего патрубка. Из-за того, что производительность импеллера по пульпе значительно больше поступающего на него потока пульпы, разрежение полностью не компенсируется и в полость импеллера через центральную трубу засасывается воздух. Воздух увлекается пульпой и концентрируется в областях пониженного давления за лопатками вращающегося импеллера, образуя воздушные полости. В хвостовой части полостей на границе с жидкостью возникают вихри, отрывающие от полостей пузырьки воздуха, которые вместе с пульпой выбрасываются в камеру.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Флотационная машина завода им. Кирова. 1 – импеллер; 2 – надымпеллерный диск; 3 – питающая труба; 4 – карман; 5 – центральная труба; 6 – шибер для регулирования уровня пульпы; 7 – циркуляционные отверстия; 8 – пеногон; 9 – радиальные успокоительные ребра; 10 – труба для промпродукта; 11 – корпус камеры

 

Четыре радиальных ребра в камере машины устраняют завихрения пульпы и способствуют образованию спокойного пенного зеркала. Съем пены односторонний  и осуществляется пеногоном с  жестко закрепленными лопатками.

Флотационная машина машиностроительного  завода им. Котлякова при работе на грубоизмельченных пульпах не забивается песками, так как питание  поступает на импеллер сверху. Надымпеллерный диск предохраняет импеллер от заиливания при остановках машины и ее можно пускать в работу, не выпуская пульпу из камер.

Машина состоит из всасывающих  камер. Каждая такая камера имеет  питающий патрубок и разгрузочный карман, снабженный шибером для регулирования  уровня пульпы в камере. Промежуточные  продукты, возвращаемые в процесс, могут подаваться в любую камеру через специально устанавливаемый для этой цели патрубок.

Флотационная машина "Механобр" состоит из камер квадратного сечения со шпицкастеном. Импеллер машины "Механобр" представляет собой вогнутый диск с шестью радиальными лопатками. Статор состоит, из диска с отверстиями и лопаток, установленных под углом 60° к радиусу по направлению вектора абсолютной скорости выхода пульпы с импеллера. Центральная труба в нижней части заканчивается расширением, называемым надымпеллерным стаканом. Надымпеллерный стакан имеет регулируемое отверстие. Это отверстие, так же как и отверстия в статоре, предназначено для подачи на импеллер циркуляционного потока пульпы.

Наличие статора с косо поставленными  лопатками и подача на импеллер циркуляционного потока пульпы являются отличительными особенностями машины "Механобр" по сравнению с машиной завода им. Котлякова. Эти особенности позволяют увеличить расход засасываемого воздуха в 1,5—2 раза при том же расходе энергии на камеру.

Расход воздуха существенно  зависит от потока пульпы, подаваемой на импеллер. Для каждого номера машины существуют оптимальные потоки пульпы, обеспечивающие максимальный расход засасьшаемого воздуха. Эти  потоки пульпы для машин ФМ 1,2, ФМ 3,2 и ФМ 6,3 составляют соответственно 2-3, 5—7, 7-12 м³/мин. Статор и подача на импеллер оптимального потока пульпы обеспечивают поступление в машины "Механобр" всех размеров, включая машину ФМ 6,3 глубиной 1200 мм, 1 м³/мин воздуха на 1 м³ вместимости камеры без использования воздуходувки. При этом радиальный зазор между импеллером и лопатками статора должен составлять 5—8 мм, а осевой зазор между лопатками импеллера и статором - 6-10 мм. Увеличение радиального и осевого зазоров приводит к снижению расхода засасываемого воздуха.

Импеллер и статор гуммируются  износостойкой резиной. Приводной  механизм и импеллер со статором собраны  в единый блок, что позволяет быстро заменять изношенные импеллер и статор.

Для создания спокойной зоны ценообразования в последней конструкции машин "Механобр" предусмотрена установка успокоителя, состоящего из радиальных Г-образных пластин, расположенных вокруг статора и крепящихся ко дну камеры. Для направления пены к сливному порогу задняя стенка камеры в верхней части выполнена в виде плавной кривой. Съем пены в машине осуществляется пеногоном.

 

Таблица 1. Технические характеристики флотационных машин “Механобр”

Параметры	ФМ 0,2	ФМ 0,4	ФМ 1,2	ФМ 3,2	ФМ 6,3
Размеры камеры, мм Вместимость камеры, м3 Диаметр импеллера, мм Частота вращения импеллера, мин-1 Окружная скорость импеллера , м/с Производительность по потоку пульпы, м3/мин Установочная мощность электродвигателя на одну камеру, кВт Мощность, потребляемая электродвигателем одной камеры для руды плотностью 2700 кг/м3 в пульпе с содержанием твердого 30 %, кВт Расход засасываемого  воздуха на камеру, м3/мин Площадь пола, занимаемая одной камерой машины (без карманов и пенных желобов)	500х500х х500 0,14 200 700   7,3   До 0,25   1,1     1       0,2   0,58	700х700х х700 0,38 300 460   7,2 До 0,6 2,2 2     0,4   0,85	1100х1100х х110 1,35 500 300   7,8   1,5-2,5   5,5     4,5       1   2,1	1750х1750х х1750 3,2 600 280(320)   8,8 (10,1)   3,5-6,0   11(13)   9         3   3,2	2200х2200х х2200 6,3 750 240(275)   9,4(10,8)   7-12   22(30)     20       6   6,5

 

Машина "Механобр" собирается из двухкамерных секций и может состоять из одних всасывающих камер или звеньев, включающих всасывающую и одну или несколько прямоточных камер. Пульпа поступает самотеком из приемного кармана машины (или из промежуточного кармана) через питающий патрубок на импеллер всасывающей камеры и проходит по машине через отверстия в межкамерных перегородках.

Разгрузка пульпы из последней прямоточной  камеры «звена осуществляется через  карман, снабженный шибером для регулирования  уровня пульпы в звене и песковой заслонкой для регулирования ширины отверстия, через которое загружается крупнозернистый материал. Шибер приводится в движение от электродвигателя. Промежуточные продукты могут поступать в любую камеру самотеком через специально устанавливаемый для этой цели патрубок.

Технические характеристики флотационных машин "Механобр" приведены в табл. 1. Для каждого  номера машины целесообразно выбирать максимальные потоки питания, указанные  в табл. 1, для снижения вредного влияния  продольного перемешивания. Подача на импеллер таких потоков пульпы обеспечивает также максимальный расход засасываемого воздуха.

Таким образом, при работе на максимальных потоках пульпы в машинах "Механобр" достигается наиболее высокая скорость флотации. При подаче в машину максимальных потоков пульпы во всасывающих камерах отверстия в статоре и надымпеллерном стакане должны быть закрыты. При меньших потоках питания отверстия в диске статора должны быть открыты, чтобы общий поток, поступающий на импеллер, был постоянен. В прямоточных камерах эти потоки на импеллер обеспечиваются открытием отверстий в диске статора и надымпеллерном стакане и не зависят от подачи питания в машину.

Флотационная  машина "Механобр" — первая в  мире механическая машина с камерами большой вместимости (6,3 м^э) и одним импеллером в камере.

Флотационные  машины "Механобр" установлены  на фабриках разной производительности, перерабатывающих различные руды.

Флотационная  машина "Денвер Суб-А", выпускаемая фирмой "Денвер" (США), создана на основе машины "Денвер — Фа-ренволд". Вместо надымпеллерного диска в машине "Денвер Суб—А" установлен статор — диск с радиальными лопатками. Статор увеличивает аэрацию и улучшает распределение воздуха в камере. Эти выемки служат для направления выбрасываемой импеллером пульповоздушной смеси к центральной трубе и обеспечивают более равномерное распределение воздуха в камере.

Импеллер представляет собой диск с шестью лопатками, выступающими за края диска. Импеллер и статор гуммированы износостойкой резиной. В тех случаях, когда в качестве реагентов применяются масла, керосин или жирные кислоты, импеллер и статор гуммируются неопреном.

Воздух  во флотационные машины "Денвер Суб-А" засасывается из атмосферы и подается от воздуходувки. Расход поступающего воздуха в машины всех размеров составляет 1,25 м³/мин на 1 м³ вместимости камеры. Машина "Денвер Суб-А" состоит из всасывающих камер и выпускается с одно- или двусторонним съемом пены. Пена удаляется пеногоном. Технические характеристики машин "Денвер Суб-А" приведены в табл. Ш.8. В настоящее время флотационные машины этого типа в основном применяются в перечистных операциях и при разделении коллективных концентратов, так как обеспечивают возврат пром-продуктов без применения насосов.

 

Таблица 2. Технические характеристики флотационных машин “Денвер Суб- А”

№ машины	Размеры камеры, мм	Вместимость камеры, м3	Диаметр импеллера, мм	Окружная скорость импеллера, м/с	Установочная мощность электродвигателя на одну камеру, кВт
8 15 18 24 30 180 300 500	483х406х406 711х610х762 914х813х864 1220х1092х1016 1575х1422х1220 1981х1829х1626 2235х2235х1829 2845х2692х1981	0,08 0,34 0,68 1,42 2,38 5,09 8,49 14,16	203 280 406 558 685 - - -	9,15 9,15 9,15 6,1 6,1 6,1 6,1 6,1	1,1 2,2 3,7 5,5 7,4 14,7 22,1 29,4

 

Флотационная машина "Вемко", выпускаемая фирмой "Вемко" (США), состоит из квадратных или прямоугольных камер, имеющих в нижней части по ширине трапецеидальное сечение (рис. 2)

Разработанный фирмой в 1967-68 гг. аэратор, состоящий из цельнолитых ротора и статора, получил название "1 + 1" (см. рис.2,б)

Звездообразный ротор имеет 6—10 радиальных лопаток, заканчивающихся трапецеидальным утолщением. Статор выполнен в виде цилиндра с овальными отверстиями, между которыми с внутренней стороны расположены полуцилиндрические ребра. Ротор и статор целиком изготовлены из резины. Между ротором и статором имеется большой зазор, который для машин № 120 (вместимость камеры 8,49 м³), например, составляет 180 мм.