Механические флотационные машины

В СССР ИОТТ, Гинцветметом и Госгорхимпроектом  разработаны оригинальные конструкции  колонных машин. Колонные машины, сконструированные институтом ИОТТ, успешно применяются на фабриках в перечистках сурьмяного концентрата и для доизвлечения цинка из хвостов разделения свинцово-цинкового концентрата. Конструкции колонных машин предложены в США, Великобритании, Польше, Индии и других странах.

Флотационные машины чанового типа разработаны в СССР. Камера машины имеет верхнюю цилиндрическую и нижнюю коническую части. В камере расположены два аэратора — основной и вспомогательный. Основной аэратор представляет собой металлический каркас с закрепленными на нем перфорированными резиновыми трубками. Вспомогательный аэратор имеет коническую форму и состоит из металлического каркаса с закрепленными на нем резиновыми кольцами. Он предназначен для пуска машины с питанием за счет подачи в него сжатого воздуха.

Пульпа подается в машину в верхней  части камеры через центральную  трубу и по периферии и движется навстречу пузырькам, образованным при пропускании воздуха через  основной аэратор. Пенный продукт разгружается самотеком в кольцевой желоб, камерный продукт — через карман с шибером.

Технические характеристики пневматических машин чанового типа приведены в табл. 11.

Флотационная машина "Давкра" разработана фирмой "Зинк Корпорейшн" (Австралия). В сопло под напором подается пульпа и одновременно засасьтается воздух. При выходе из отверстия сопла воздушная струя диспергируется потоком пульпы. Пульповоздушная смесь ударяется о перегородку. Минерализованные пузырьки всплывают вверх, образуя пену, а несфлотированные частицы через трубу удаляются из камеры.

Флотационные машины "Давкра" установлены на фабриках Австралии  и в перечистках медного концентрата  на фабрике "Бугенвиль" ( Папуа  — Новая Гвинея).

 

Таблица 11. Технические характеристики пневматических машин чанового типа

Параметр	ФП 10	ФП 40	ФП 80	ФП 100
Диаметр, м Глубина, м Вместимость, м3 Производительность по потоку пульпы м3/мин Максимальный расход воздуха, м3/мин Избыточное давление воздуха на входе в аэратор, мПА Мощность, затрачиваемая  на подачу максимального расхода  воздуха, к Вт	2 5,2 10 3 7,5 0,15   19	3,4 5,2 40 8 15 0,15   40,5	3,4 11 80 8 30 0,16   81	3,4 13 100 8 40 0,18   108

 

Новая пневматическая флотационная машина создана в ФРГ. Первая особенность машины состоит в том, что диспергирование воздуха и минерализация пузырьков предварительно подготовленными к флотации частицами осуществляются в специальном аэрационном реакторе, а отделение минерализованных пузырьков от пульпы, образование пены и удаление концентрата и хвостов происходят во флотационной камере. Другая особенность машины заключается в условиях диспергирования воздуха и минерализации пузырьков в аэрационном реакторе.

Воздух подается через пористую среду поперек направлению движения пульпы, при этом ширина слоя пульпы, в котором эффективно минерализуются пузырьки, не превышает нескольких сантиметров. Размер генерируемых в таком слое пузырьков составляет менее 0,5 мм. Минерализованные пузырьки уносятся пульпой во флотокамеру.

Поток пульпы, поступающий на флотацию, делится на части, каждая из которых  обрабатывается в одном аэрационном реакторе и раздельно вводится во флотационную машину. Камера представляет собой конусообразную емкость с цилиндрической верхней частью. Пульпа поступает в камеру из аэрационных реакторов горизонтально и почти тангенциально или снизу. Минерализованные пузырьки всплывают вверх, образуя пену, которая разгружается в центральной части камеры, а несфлотированные частицы разгружаются снизу.

Пневматическая флотационная машина испытана в полупромышленных условиях на угле, железной, магнезитовой, апатитовой рудах и тонких шламах свинцово-цинковой руды. В промышленной эксплуатации находятся камера производительностью 1,7 м³/мин в которой флотируется апатитовая руда, и камеры вместимостью 27 и 40 м³ производительностью соответственно 8,3 и 16,7 м³/мин, обрабатывающие воды после промывки угля с содержанием твердого 30-70 г/л

Машина характеризуется высокой  скоростью и селективностью флотации, в том числе труднофлотируемых  частиц размером +200 и -10 мкм, низкими  энергетическими затратами (в 3-4 раза меньшими чем в механических флотационных машинах). Расход воздуха составляет 0,2-1,3 м /мин на 1 м³ потока пульпы.

Конечные результаты достигаются  в машине при обогащении обычно в  одну стадию, лишь при обогащении сложных  руд требуются две операции флотации. Срок службы аэраторов не указывается. Отмечается, что наряду с аэраторами из пористых материалов в машине применяются также щелевые аэраторы.

 

4. Флотационные машины для крупнозернистой флотации

 

Для обогащения крупновкрапленных  руд в СССР разработаны флотационная машина с кипящим слоем и пневматическая флотационная машина пенной сепарации.

Флотационная машина с кипящим слоем (машина КС) (рис. 8) создана на основе машины "Механобр". В камере на расстоянии 450—550 мм от дна установлена решетка с живым сечением, равным 15-20 %, и отверстиями 6-8 мм. В последней конструкции машины КС вместо аэратора машины "Механобр" использован турбоцентробежный импеллер.

На передней стенке камеры смонтирован  желоб, из которого пульпа поступает  на импеллер. При этом возникают восходящие потоки пульпы, в которых частицы минералов взвешиваются с образованием кипящего слоя. Пузырьки минерализуются при их прохождении через кипящий слой в восходящих потоках пульпы в условиях пониженной турбулентности, что повышает крупность флотируемых частиц.

Исходная пульпа поступает на решетку  или на пенный слой. В последнем  случае в машине используется принцип  пенной сепарации. Так, при флотации калийных солей в зоне подачи пульпы на пенный слой циклонными аэраторами в результате падения струй маточного раствора создается повышенная аэрация, что интенсифицирует флотацию сильвина.

Машины КС прямоточные и компонуются  из двухкамерных секций. Флотомашины  КС установлены на фабриках, перерабатывающих калийные соли и фосфатные руды.

 

 

 

 

 

 

 

Рис.8. Флотационная машина с кипящим слоем: 1 — камера; 2 — импеллер; 3 — решетка; 4 — центральная труба; 5 — вал импеллера; 6 — рециркуляционный желоб; 7 — питающий патрубок

 

Флотационная машина пенной сепарации) представляет собой пирамидальную камеру, в верхней части которой установлены два ряда перфорированных трубчатых резиновых аэраторов. Загрузочное устройство машины состоит из нескольких наклонных дек, равномерно распределяющих пульпу по всей длине машины, и делителя, направляющего пульпу на правую и левую стороны.

Пульпа поступает на пенный слой, создаваемый с помощью аэраторов. Гидрофобные частицы отчасти  остаются в пенном слое, отчасти  вместе с пульпой проходят сквозь пену и флотируются из объема пульпы. Несфлотированные частицы опускаются в нижнюю часть камеры и выгружаются через шланговый затвор.

Машины пенной сепарации внедрены на обогатительных фабриках, перерабатывающих калийные соли, марганцевые руды, алмазные пески и уголь. Производительность одной камеры машины ФПС 16 на разных рудах изменяется в пределах 25-50 т/ч, при этом крупность флотируемых частиц (сильвина) доходит до 3 мм. Содержание твердого в питании машины составляет 40-70 %. Машина ФПС 16 устанавливается каскадно или требует применения насосов. Поэтому были разработаны многокамерные машины пенной сепарации ФП 1,6 и ФП 6,3.

Техническая характеристика машины ФПС 16

Габариты, мм:

длина 2100

ширина 1800

высота 3000

Длина пенного порога, мм 1600

Избыточное давление воздуха, кПа 20

Расход воздуха, м³/мин До 0,2

Установочная мощность для подачи воздуха в аэратор, кВт До 0,7

 

5. Практика применения  флотационных машин различных  типов

 

Импеллерные машины. В СССР широкое распространение получили механические флотационные машины "Механобр", ФМ 1,2,ФМ 3,2 и ФМ 6,3. К преимуществам этих машин относятся: возможность работы на рудах с широким диапазоном крупности частиц, содержащих 40 % и выше класса менее 0,074 мм; отсутствие воздуходувного хозяйства и насосов для возврата промпродуктов; установка машин на одном уровне. Недостатки машин "Механобр"— сравнительно быстрый износ аэратора и снижение по этой причине объема засасываемого воздуха, а также относительно высокая энергоемкость.

Исходя из вышеизложенного наиболее целесообразные области применения механических машин - все операции, включая межцикловую флотацию, на фабриках малой производительности, не имеющих воздуходувного хозяйства; перечистные операции и операции разделения коллективных концентратов на фабриках большой производительности.

В настоящее время в нашей  стране все более широко применяются  пневмомеханические флотационные машины, которые стали основным типом машин на обогатительных фабриках. Эти машины имеют большую скорость флотации, меньший расход электроэнергии и более просты по конструкции, чем механические машины. На основе аэратора пневмомеханического типа возможно создание машин, характеризующихся высокими технологическими качествами и низкой энергоемкостью.

Однако для пневмомеханических флотационных машин необходимо воздуходувное  хозяйство, а для перекачки промпродуктов  — насосы или специальные пульпоподъемные камеры. Для регулирования уровня пульпы пневмомеханические машины устанавливаются каскадно.

Отечественные пневмомеханические флотационные машины типа ФПМ в зависимости от размера имеют различную конструкцию и соответственно разные области применения.

Флотомашины ФПМ 3,2 и ФПМ 6,3 с глубиной камеры до 1300 мм, ранее оснащавшиеся пальцевыми импеллерами и радиальными успокоителями, в настоящее время выпускаются  с коническими импеллерами. Испытаниями  и промышленной эксплуатацией указанных машин установлено, что скорость флотации в них в среднем на 25 % выше, а расход электроэнергии на 20—45 % ниже, чем в механических машинах. Эти машины чувствительны к крупности перерабатываемого материала и рассчитаны для работы на пульпах с содержанием класса —0,074 мм 60 % и выше. Их целесообразно применять в основной и контрольной флотации на фабриках малой производительности и в перечистных операциях на фабриках малой и средней производительности при небольшом числе операций перечисток.

Флотомашина ФПМ 8,5 снабжена коническим импеллером, имеющим повышенную перемешивающую способность. Флотомашины ФПМ 12,5 и ФПМ 25 оснащены импеллером с радиальными лопастями, обеспечивающими интенсивную придонную циркуляцию пульпы. В машинах ФПМ 12,5 и ФПМ 25 имеется направляющий конус для создания вертикальных циркуляционных потоков в камере. Флотомашина ФПМ 40 оснащена новым бесстаторным аэратором, обеспечивающим эффективное перемешивание пульпы и диспергирование воздуха. На основе разработанной конструкции бесстаторного аэратора намечено модернизировать все имеющиеся механические и пневмомеханические флотомашины, создав единый размерный ряд машин.

Большеобъемные  пневмомеханические флотационные машины имеют камеры вместимостью 8,5—40 м³ и глубиной 1800—3500 мм.

Промышленные испытания машин ФПМ 8,5, ФПМ 12,5, ФПМ 25 и ФПМ 40 на ряде фабрик показали, что за счет лучшей организации потоков пульпы в камере и, возможно, большей глубины камер скорость флотации в этих машинах на 50 % выше, чем в механических машинах. Наличие эффективного перемешивания, особенно в машинах ФПМ 12,5, ФПМ 25 и ФПМ 40, позволяет применять их при флотации материала с содержанием класса - 0,074 мм 40 % и выше.

Все пневмомеханические флотационные машины — прямоточные, характеризуются  высокой пропускной способностью, более простой конструкцией, удобны в эксплуатации, так как в них легко заменяются и меньше изнашиваются блоки импеллера и проще регулируется уровень пульпы, особенно в основной и контрольной флотации. Поэтому прямоточные машины имеют доминирующее значение в этих операциях при обогащении руд всех типов.

Однако  прямоточные машины имеют недостаток, заключающийся в том, что в  машине возникает обратный поток  пульпы, который значительно усиливает  разброс частиц по времени пребывания в камере и тем самым снижает скорость флотации. Обратный поток может быть уменьшен за счет увеличения подачи прямого потока и повышения степени изоляции камер установкой междукамерных перегородок.

При работе на малых потоках, соответствующих  времени пребывания пульпы в головной камере более 1 мин, в прямоточных машинах необходимо устанавливать междукамерные перегородки с высокой (~ 90 %) степенью изоляции камер, благодаря чему уменьшается чувствительность машин к влиянию потока пульпы на кинетику флотации. Этот факт имеет важное значение для большеобъемных флотационных машин, так как позволяет использовать их не только на больших, но и на малых потоках пульпы.

Исходя  из вышеизложенного большеобъемные флотационные машины могут применяться на фабриках различной производительности в межцикловой, основной и контрольной флотации и в операциях перечисток на фабриках большой производительности.