4 Выбор и обоснование основного аппарата

Флотационные машины

Все аппараты, в которых осуществляется процесс флотации, состоят из следующих основных узлов: камеры, в которой осуществляется процесс флотации; устройства для перемешивания суспензии и ее аэрации (насыщение достаточным количеством пузырьков воздуха или газа); механизмов для загрузки и перемещения флотируемого материала, выгрузки камерного продукта и съема минерализованной пены. Все узлы машин крепятся на общей раме.

Объем камеры, в которой флотируются частицы обогащаемого минерала, определяет производительность машины при заданном качестве продуктов обогащения. Чтобы обеспечить полное выделение флотируемых частиц в пенный продукт, необходимо пропустить через суспензию такое количество пузырьков, которое способно не только вступить в контакт с каждой гидрофобной частицей, но и обеспечить всплывание их на поверхность суспензии. Количество пузырьков зависит от площади камеры (например, через площадь, равную 15мм², можно пропустить одновременно примерно 15 пузырьков диаметром 1 мм). Вероятность встречи пузырька, поднимающегося на поверхность, с частицами минерала зависит от высоты (глубины) камеры. Значит, чем больше площадь камеры, тем больше пузырьков можно пропустить через нее, и чем она глубже, тем больше вероятность встречи пузырьков с частицами. Следовательно, при одинаковых показателях производительность флотационной машины с камерой большего объема будет больше производительности флотационной машины меньшего объема. Наиболее часто объем флотационной камеры флотационных машин увеличивают за счет увеличения площади, главным образом – длины.

Одним из основных факторов, определяющих работу флотационных машин, является аэрация суспензии. Она должна обеспечить оптимальную скорость всплывания достаточного количества пузырьков определенной крупности. При оптимальной аэрации суспензии достигаются наибольшая скорость флотации, высокие качественные показатели обогащения и, в некоторой степени, уменьшение расхода реагентов. В зависимости от способа, применяемого для перемешивания и аэрации суспензии, флотационные машины делятся на механические, пневматические, пневмомеханические и с пониженным давлением.

Механические флотомашиныпредставляют собой аппараты, в которых аэрация суспензии осуществляется с помощью специального механического устройства, называемого блок-импеллером. Блок-импеллер представляет собой единый узел, закрепленный на раме, и может быть при необходимости быстро заменен запасным, что упрощает проведение ремонта и уменьшает простой машины.

Флотационные машины механической обработки выпускаются в виде двухкамерных секций и легко компонуются с учетом не только производительности, но и распределения камер по отдельным операциям. Принцип флотации во всех механических машинах одинаков.

Машины пневматического типа в зависимости от способа подачи воздуха для аэрации суспензии, размеров камеры и области применения делятся на аэролифтные, машины колонного типа и машины для пенной сепарации. Диспергирование воздуха в пневматических машинах производится через трубки, неподвижные или подвижные пористые перегородки (ткань, резиновые трубки с проколотыми отверстиями, пористая керамика и т.п.). Пневматические машины проще механических по конструкции и при их эксплуатации затрачивается меньше энергии. Основные их недостатки: трудность изготовления диспергирующих устройств (при применении резиновых трубок необходимо держать слесарей для накалывания отверстий и заменыдиспергаторов; размеры пузырьков получаются почти в два раза больше, чем у механических машин, а интенсивность перемешивания ниже; машины состоят из одной камеры, поэтому их применяют для флотации руд несложного минерального состава.

Для флотации легкообогатимых полезных ископаемых (самородная сера и т.д.) применяют аэролифтныепатрубочные машины: мелкие с глубиной 0,9м и глубокие с камерой глубиной 2-3 м. Аэрация и перемешивание суспензии в этих машинах происходит благодаря воздуху, подаваемому под давлением через патрубки. Воздух дробится на пузырьки механическим воздействием среды при вихревом движении суспензии в результате резкого двукратного изменения его направления.

Для флотации крупнозернистых материалов применяют пневматические флотационные машины, называемые машинами для пенной сепарации. Крупность частиц, флотируемых на этих машинах в 5-10 раз больше, чем на обычных. При обогащении сильвинитовых руд и угля на них флотируется материал, крупностью до 3-4 мм, при флотации фосфорита – до 1,5 мм, а сульфидных руд – до 2 мм. Исходная суспензия в эти машины подается сверху на слой пены. Камера машины по форме мало отличается от аэролифтных машин. Аэрация суспензии осуществляется с помощью трубок с проколотыми отверстиями. При флотации калийных руд в трубки подают смесь воздуха с паром, который предотвращает кристаллизацию в отверстиях трубок. Трубки комплектуются по несколько штук и устанавливаются на 200-300 мм ниже уровня суспензии в машине.

Отличительной особенностью колонных машин является удлиненный путь движения пузырьков, достигаемый за счет увеличения высоты флотационной камеры. Высота ее около 7-9 м.

В пневмомеханических флотационных машинах аэрация суспензий осуществляется совместным действием импеллера и сжатого воздуха. Практика использования этих машин показала, что скорость флотации на них больше по сравнению с механическими на 4%, а удельные затраты меньше на 44%

Для флотации частиц с повышенной крупностью применяется так называемая машина кипящего слоя. Она отличается от пневмомеханической машины тем, что суспензия подается на наклонную решетку, имеющую живое сечение 20-30%. Несфлотировавшаяся часть материала попадает на горизонтальную решетку, установленную выше импеллера и имеющую живое сечение 15-20%. Частицы на этой решетке под действием аэрированных потоков находятся во взвешенном состоянии, создавая кипящий слой.

Во флотационных машинах с пониженным давлением флотация осуществляется пузырьками воздуха, выделяющегося из раствора в результате создания вакуума над поверхностью суспензии. Процесс образования пузырьков аналогичен процессу их образования их при кипении воды.

Таким образом, на предприятии Еврохим планируется использовать пневматические машины на шламовой флотации, перечистной флотации шламов, перечистной флотации сильвина, а пневмомеханические – на основной шламовой флотации, основной сильвиновой флотации.

Пневматические выбрали потому что они проще механических по конструкции и при их эксплуатации затрачивается меньше энергии, а пневмомеханические выбрали так, как скорость флотации на них больше по сравнению с механическими на 4% и удельные затраты меньше на 44%.

Рисунок 3 - Чертёж пневматической флотационной машины