книги из ГПНТБ / Глембоцкий В.А. Флотация учебник

по каналу 6 под ротор и засасывается внутрь его лопастями нижнего диска.

Внутрикамерная циркуляция пульпы происходит через отвер­ стия 15 в днище камеры. Пульпа поступает к засасывающей части импеллера. Лопасти верхнего диска засасывают внутрь импеллера атмосферный воздух. Смесь пульпы и воздуха выбрасывается враща­ тельным движением ротора в камеру, проходя при этом быстровзаимосмещающиеся щели между стержнями ротора и статора. Интенсивное перемешивание пульпы и многократные изменения давления в ней приводят к образованию воздушных пузырьков. Минерализованные пузырьки, всплывая, образуют обильную, легкоподвижную пену, переливающуюся без помощи греб­ ков в окружающий камеру коль­ цевой желоб. Уровень пульпы в камере и скорость удаления из нее

из него либо в следующую камеру, либо выходит из машины через два

лом 14. Диаметр камер колеблется от 600 до 1500 мм. По данным зарубежной практики, расход электроэнергии во флотационных машинах этого типа меньше, чем во многих других, и не превышает 2,2 кВт-ч на 1 т обрабатываемой руды. Интенсивная аэрация пульпы, рациональный пеносъем (по большому периметру при незначитель­ ном расстоянии передвижения пены) позволяют осуществить флота­ цию относительно крупных частиц.

Отличительные особенности машины:

своеобразное аэрирующее приспособление — стержневые ротор и статор, позволяющие интенсивно диспергировать воздух на пу­ зырьки;

независимое регулирование уровня пульпы в камере и высоты порога для удаления пены, что позволяет изменять без прямой взаи­ мосвязи толщину пенного слоя и скорость его удаления из камеры.

В последние годы стандартная конструкция флотационных машин рассматриваемого типа значительно усовершенствована. Фирма «Вемко» разработала крупную машину № 120 с объемом камеры 11,3 м3 . Ротор этой машины отлит из специальной резины или поли­ меров (неопрена, полиуретана, гиполена), в зависимости от условий работы. Ротор имеет форму звезды с высокими лопастями. Он окру­ жен статором — высоким резиновым цилиндром с эллипсоидаль-

ными отверстиями. Зазор между ротором и статором относительно велик (180 мм), что обеспечивает хорошее успокаивающее действие статора. По-видимому, большой объем пульпы, перемешиваемый внутри статора с воздухом/обусловливает значительное растворение в воде газов воздуха и повышенное выделение его из раствора по выходе из отверстий статора.

Эластичность ротора и статора значительно улучшает их эксплуа­ тационные свойства. Несмотря на большой объем камеры, ее заили­

В зарубежной печати появляются сообщения о разработке флота­ ционных камер еще большего объема. Так, довольно успешны испы­

сывается воздуха и выше расход энергии. Однако при очень больших окружных скоростях вращения импеллера возникает чрезмерно интенсивное перемешивание пульпы, приводящее к отрыву крупных частиц минерала от пузырьков воздуха и к деминерализации пены.

Плотность пульпы сильно влияет на работу флотационных машин (рис. 78, б). С увеличением плотности пульпы снижается количество засасываемого воздуха и возрастает расход энергии. Но из этого не следует, что при флотации целесообразно применять наиболее раз­ бавленные пульпы. Оптимальная аэрация пульпы осуществляется при некоторой средней ее плотности. У разных машин этот оптимум различен.

Количество пульпы, поступающей на импеллер, и место ее подачи

влияют на работу импеллера. При этом, если пульпа поступает в цен­ тральную часть импеллера, имеется оптимальный расход пульпы, при котором импеллер засасывает наибольшее количество воздуха. Если количество пульпы, поступающей в центральную зону импел­ лера, будет выше оптимального, то расход воздуха начинает снижаться (см. рис. 78, б) и в конце концов импеллер «захлебывается», т. е. его центральная часть заполняется пульпой и воздух перестает поступать во флотационную машину.

При подаче пульпы на периферические участки лопастей импеллера расход воздуха возрастает по мере увеличения количества цирку­ лирующей пульпы, достигая гораздо больших величин, чем при подаче пульпы только в центральную зону импеллера (рис. 78, г).

228

Это объясняется тем, что периферические участки лопастей импеллера имеют гораздо большую окружную скорость, чем участки лопастей близ центральной зоны импеллера, поэтому пульпа, подаваемая на периферическую часть его, лучше и в большем количестве выбрасы­ вается в камеру, не заполняя импеллер.

Наиболее целесообразно подавать в центральную зону импеллера пульпу в количестве, приближающемся к оптимальному, и, кроме того, добавлять часть циркулирующей пульпы на периферические

Рис. 78. Влияние отдельных факторов на работу импеллеров с радиальными лопа­ стями:

я — окружной скорости вращения импеллера; б — плотности пульпы; е — количества пуль­ пы, подаваемой в центральную трубу; г — то же, на концы лопастей; 9 — глубины погруже­ ния импеллера в пульпу; е — расхода пенообразователя

участки лопастей импеллера. Именно так это и делается в конструк­ ции машины «Механобр». При этом обеспечена также возможность текущей регулировки количества циркулирующей пульпы шибером и закрытием части отверстий распределительного диска пробками.

На основе общей теории действия центробежных флотационных машин установлено общее положение: при постоянной производи­ тельности импеллера по пульпе количество воздуха, выбрасываемого им в камеру, (и аэрация пульпы) прямо пропорционально разности квадратов окружной и критической скоростей вращения импеллера (критическая скорость вращения — скорость, при которой засасы­ вание воздуха импеллером прекращается). Это положение подтвер­ ждается экспериментально.

229

Влияние высоты уровня пульпы Нп над импеллером на расход воздуха и потребляемую энергию весьма существенно (рис. 78, д). С увеличением Н„ расход воздуха снижается, необходимая мощность возрастает. Однако при чрезмерно мелком погружении импеллера затрудняется циркуляция пульпы через импеллер, выбрасываемые им пузырьки воздуха слишком быстро выходят из пульпы, не успе­ вая минерализоваться, и воздух используется малоэффективно. Кроме того, при мелком погружении импеллера в пульпу трудно создать ее спокойную поверхность, необходимую для образования и выстаивания пены. Слишком мелкие флотационные машины имеют очень малый объем и занимают большую площадь.

Поэтому имеется оптимальная глубина погружения импеллера в пульпу, уменьшение или увеличение которой ухудшает работу флотационной машины.

Влияние пенообразователя на работу импеллера (рис. 78, е) весьма своеобразно. Увеличение концентрации реагентов-пенообра­ зователей до оптимальной приводит к снижению количества атмо­ сферного воздуха, засасываемого импеллером. Это является следствием более интенсивной циркуляции через полости импеллера мельчай­ ших пузырьков воздуха и увеличением.выделения воздуха в полостях импеллера (вследствие понижения поверхностного натяжения на границе раздела вода — воздух).

Условия выхода смеси пульпы и воздуха из полости импеллера

оказывают очень сильное влияние на его работу. При обычных кон­ струкциях аэратора и беспорядочном направлении потоков пульпы, выбрасываемых с большой скоростью импеллером, в непосредственной близости от последнего образуется вихревое поле, из которого пульпа медленно распространяется по камере. Выход из полости импеллера новых порций пульпы затрудняется этой вихревой обла­ стью, таким образом, производительность импеллера по количеству выбрасываемой пульпы и засасываемого воздуха определяется ско­ ростью отведения пульпы от импеллера в камеру. Последняя может быть резко увеличена в результате установки направляющих пла-

Т а б л и ц а 20

Влияние направляющего аппарата (статора) на работу импеллера

230

стинок (статора), осуществляющих безвихревой отвод пульпы им­ пеллера (см. рис. 74). Подобные способы отвода воздуха или воды обычно применяются у вентиляторов и насосов. Аппараты, выполня­ ющие эти функции, называются направляющими. Установка ло­ пастного направляющего аппарата — статора отводит более правиль­

расход воздуха в 2,26 раза, а удельный расход энергии (на единицу объема воздуха) при этом снижается в 1,7 раза. Конечно, безударный выход пульпы из импеллера ухудшает образование пузырьков воз­ духа механическим воздействием среды и выделением из раствора.

Удаление пены из камеры

Основными факторами, .подлежащими регулировке при удалении пены из камеры, являются толщина слоя пены, время ее пребывания

вкамере и расстояние передвижения в пределах камеры. Скорость удаления пены регулируется изменением уровня пульпы

вкамере. Одновременно с этим изменяется и толщина пенного слоя,

При повышении уровня пульпы пенный слой становится тоньше, и скорость удаления пены возрастает.

Почти всегда такая однозначная связь между толщиной пенного слоя и скоростью его удаления является с технологической стороны выгодной — вторичное обогащение в пене происходит скороее при малой высоте ее слоя, причем пена быстрей удаляется из камеры. Однако целесообразно изменять независимо друг от друга толщину слоя пены и скорость ее удаления из камеры, регулируя действие гребков, перемещающих пену за борт камеры.

Известно много конструкций гребков для удаления пены из фло­ тационной машины.. Основные конструкции гребков приведены на рис. 79. Чаще всего применяют гребки (рису 79, а), которые сгребают в желоб пену с поверхности камеры, находящейся близ желоба. Пена с более отдаленных участков поверхности самотеком переме­ щается к освободившемуся месту. В этом случае гребки перемещают пену порциями и на небольшое расстояние. В основном пена передвигается сама. Скорость удаления пены может изменяться с по­ вышением скорости вращения вала гребков и их количества на валу (один, два или четыре). При большом количестве пены (например, при флотации каменных углей) устанавливаются два параллельных ряда гребков (рис. 79, б). В конструкции гребков, показанной на рис. 79, в, лопасти гребков расположены вертикально, чем устраня­ ется давление гребков на пену при погружении в нее и вычерпыва­ ние пены — при выходе.

Для увеличения поверхности съема пены применяют гребки, установленные на цепях или канатах (рис. 79, г) или передвигаемые

231

Рис. 79. Схемы основных вариантов конструкций гребков для удаления пены

Рис, 80. Разрез камеры механической флотационной машины с адгезионным съемом пены:

1 — адгезионный барабан; 2 — пеногон; з — крепление для ножевого устройства; 4 — нож для съема пены; S — груз для прижатия ножа; 6 — стенка камеры флотационной машины;

7 — вал импеллера

232

системой рычагов (рис. 79, д). При очень больших количествах пены применяют двустороннюю ее разгрузку.

При очень интенсивной аэрации пульпы, может получаться обиль­ ная, легкоподвижная пена, стекающая из камеры в желоб самотеком, без помощи гребков. Иногда бывает все же полезно регулировать количество такой пены при помощи разных механических приспосо­ блений (изменяя высоту сливного борта камеры).

В последние годы начинает с упехом применяться способ удале­ ния пены, предложенный В. А. Малиновским и названный им «адге­ зионным». Вдоль сливного борта камеры устанавливается полупогру­ женный в пульпу барабан со счищающим скребком (рис. 80). Барабан подхватывает нижние слои придвинутой к нему гребками пены и вы­ дает их в желоб. Тем самым снижается «высыпание» из пены в пуль­ пу сфлотированных частиц и возрастает извлечение.

Такое устройство прошло промышленные испытания на Тырныаузской и Балхашской молибденовых обогатительных фабриках. На Тырныаузской фабрике адгезионные барабаны были установлены в основной и контрольной флотации. На Тырныаузской фабрике содержание Мо в концентрате возросло с 1,76 до 19,3%,, на Бал­ хашской — с 4,81 до 15,14%). Самое важное то, что при таком резком повышении качества концентрата извлечение молибдена не только не снизилось, но даже возросло на 0,3—0,6%. Отмечены также полу­ чение более плотных пенных продуктов и возможность снижения на 20 — 30% расхода пенообразователя.

§ 5. Флотационные машины пневматического типа

М е л к а я а э р о л и ф т н а я ( п а т р у б о ч н а я ) м а ш и н а п н е в м а т и ч е с к о г о т и п а

Аэролифтные (патрубочные) флотационные машины обладают большой простотой конструкции и экономичностью. Имеется много вариантов конструкции этих машин, отличающихся друг от друга лишь деталями.

Характерная мелкая патрубочная машина (рис. 81) состоит из неглубокой (высотой 0,9 м) удлиненной пирамидальной ванны 1. Вдоль всей ванны установлены перегородки 2, не доходящие до дна ванны. Пространств между этими перегородками называется аэрационным. Над аэрационным пространством расположена трубаресивер 3, в которую по трубе 4 подается воздух от воздуходувки. От ресивера вниз идет ряд параллельных патрубков" 5, оканчива­ ющихся наконечниками. Над аэрационным отделением установлен колпак 6 и сбоку от него две перегородки 7.

Флотационная машина действует следующим образом. Пульпа поступает через загрузочную камеру в нижнюю часть ванны. Подава­ емый по патрубкам 5 воздух со значительной скоростью поднима­ ется струей в аэрационном отделении, разбиваясь на крупные пу­ зырьки. В этом отделении пульпа также перемещается вверх в связи

233

с тем, что объемный вес аэрированной пульпы меньше, чем объемный вес малоаэрированной пульпы в остальных участках ванны 8 и при «проскальзывании» в пульпе пузырьков часть пульпы увлекается ими вверх. Основное диспергирование воздуха на отдельные пузырь­ ки происходит при двукратном изменении направления движения пульпы в образующихся при этом вихревых потоках. Таким образом, воздух дробится на пузырьки механическим воздействием среды. Кроме того, происходит известное выделение воздуха из раствора не только в вихревых потоках, но и при уменьшении гидростатиче­ ского давления в пульпе при ее подъеме вверх.

Рис. 81. Мелкая аэролифтная (патрубочная) флотационной пневмати­ ческого типа:

а — поперечный разрез; б — продольный разрез

Минерализованные пузырьки воздуха образуют обильную легко­ подвижную пену, которая самотеком стекает через борта с двух сто­ рон машины в желоба (переключением поступления пены в те или другие из них изменяется направление дальнейшего движения пены). Пульпа в боковых отделениях, освобожденная от подавляющего большинства пузырьков, снова поступает в нижнюю часть аэрационного отделения и, таким образом, все время циркулирует в вертикаль­ ной плоскости. Одновременно пульпа перемещается вдоль ванны к ее разгрузочному концу, так как она вытесняется туда вновь по­

саются друг с другом в аэрационном отделении.

Мелкие патрубочные машины имеют примерно постоянную пло­ щадь поперечного сечения (0,8—1,0 м 2 ), но различную длину (от 3 до 16,5 м). На их работу оказывает большое влияние расположение перегородок, их размеры и другие детали, которые подбираются опытным путем. Диаметры патрубков равны 13, 19 или 25 мм, рас­ стояние между ними изменяется от 85 до 150 мм (чем больше диаметр

234

патрубков,'тем больше расстояние между ними). Давление воздуха обычно изменяется в пределах 0,1—0,2 ати, расход воздуха — от 3 до 9 м3 /мин на 1 пог. м длины машины (обычно расход воздуха у этих машин на 60% больше, чем у машин с пористым дном). Расход энер­ гии для сжатия воздуха колеблется в пределах 1,2—4 кВт-ч на 1 т исходной рудьт.

Особенности мелких машин патрубочного типа:

аэрация и перемешивание пульпы происходят благодаря воздуху, подаваемому под давлением. Для создания интенсивной циркуля­

хотя воздух и вводится в пульпу под давлением, дробление его на пузырьки происходит не по этой причине, а механическим воздей­ ствием среды при вихревом движении пульпы, достигаемым резким, двукратным изменением направления ее движения;

конструкция машины очень простая: состоит она из дешевых деталей, основная часть которых может быть изготовлена непосред­ ственно на фабрике.

Недостаток мелких патрубочпых машин заключается в том, что перемешивание в них пульпы происходит не особенно интенсивно. Это уменьшает дробление воздуха (увеличивая размер пузырьков), ухудшает флотацию мелких частиц (вследствие плохих условий столк­ новения их с пузырьками) и крупных частиц (машина забивается при остановке, нет условий для образования аэрофлокул).

Мелкие патрубочные машины пневматического типа ввиду их де­ шевизны, простоты и меньшего (на 5 0 % ) , чем у машин механического типа расхода энергии применяются при флотации легкообогатимых

Конструкция глубокой аэролифтной машины (рис. 82 и 83) отличается от мелкой в основном тем, что глубина ванны увеличива­ ется с 0,9 до 2—3 м. В ванне машины перегородками 5 выделено аэрационное отделение 1, по бокам которого находятся флотационные отделения 2. Патрубки 3 имеют на концах резиновые наконечники 4. Щель патрубка при подаче сжатого воздуха раздвигается. При пре­ кращении подачи воздуха (остановки машины) резина, усиленная упругими ребрами, сжимается, и щель плотно закрывается. Это пре­ дотвращает попадание пульпы в патрубки и их засорение.

При пуске1 машины после остановки воздух снова открывает щель наконечника, просачиваясь сквозь осадок пульпы, постепенно разрыхляет его и взмучивает, после чего снова начинается нормаль­ ная работа машины.

Воздух, выходящий из патрубка, проходит более половины аэрационного отделения сплошной струей и лишь в верхней его части

235

распадается на крупные пузырьки (рис. 83). Мелкие пузырьки полу­ чаются в вихревых потоках, создаваемых перегородками 6. Ввиду многократного подъема пульпы на большую высоту со значительным

Рис. 82. Глубокая аэролифтная машина пневматического типа

уменьшением по этой причине гидростатического давления в глубоких машинах значительно развито образование пузырьков выделением газов из раствора. Около трети объема пульпы аэри­ руется так сильно, что пре­ вращается в пену, самоте­ ком поступающую в же­

лоба.

пульпы в зонах дробления воздуха и пузырьки, образующиеся в глу­ боких машинах, имеют очень небольшие размеры, приближающиеся к размерам пузырьков в машинах механического типа. Циркулируя по вертикали и постепенно перемещаясь вдоль ванны, пульпа при­ ближается к ее хвостовому концу, где находится обычно разгрузоч-

236