Вопрос 43

Пневматические флотомашины. Устройство, регулировка, преимущества и недостатки. Область применения.

В машинах этого типа нет механических аэраторов; они действуют используя энергию воздуходувок (компрессоров), вакуум – насосов, расположенных вне машины.

Глубокая аэролифтная (патрубочная) ма­шина(рис.81, а) является одной из более совершенных аэро-лифтных машин, превосходящих в 2—3 раза глубиной более старые мелкие машины (высота ванны достигает 2—3 м). Эта машина корытного типа. Имеет по всей длине аэрационное отделение 1 и флотационные отделения 2, ограниченные пере­городками 5. От продольного воздушного коллектора в ма­шину выведены вертикальные патрубки 3, имеющие на концах резиновые наконечники 4, являющиеся простыми клапанами

предотвращающими попадание в патрубки пульпы после оста­новки подачи сжатого воздуха и их засорение (рис.81,6).

Сжатый воздух, выходящий из патрубков, проходят более половины аэрационного отделения сплошной струей или в виде воздушных пробок и лишь, затем распадается на крупные пу­зырьки. Мелкие пузырьки получаются также в вихревых по­токах, создаваемых перегородками 6. Ввиду многократного подъема пульпы на большую высоту со значительным уменьше­нием по этой причине гидростатического давления в глубоких машинах значительно развито образование пузырьков выделе­нием газов из раствора. В глубоких машинах данного типа аэрированность в 2 раза выше, чем в мелких. Около трети объема пульпы аэрируется так сильно, что превращается в пену, самотеком поступающую в желоба.

Поскольку высота машины- относительно велика и разность гидростатического давления, столбов аэрированной и малоаэрированной пульпы в отделениях 1 и 2 весьма значительна, в глубоких патрубочных машинах скорость движения пульпы в аэрационном отделении гораздо больше, чем в мелких патрубочных машинах. Следовательно, достигается более интенсивное вихревое движение пульпы в зонах дробления воздуха, и пузырьки, образующиеся в глубоких машинах, имеют очень небольшие размеры, приближающиеся к размерам пузырьков в машинах механического типа. Циркулируя по вертикали и постепенно перемещаясь вдоль ванны, пульпа приближается, к ее концу, где находится обычно

разгрузочное устройство.

Флотационные машины пенной сепарациипринципиально отличаются от всех других кон­струкций тем, что у них вся ис­ходная пульпа подается сверху на пенный слой. Более гидро­фобные частицы удерживаются в пене, а менее гидрофобные под действием силы тяжести и сте­кающей воды проходят сквозь пену и выпадают из нее. Другими словами, в пене происходит вторичная концентрация минера-

лов, описанная выше.

Машина для пенной сепара­ции конструкции института Гос-горхимпроект показана на рис.82. Она состоит из флотационной камеры корытного типа 1, вдоль середины которой расположено загрузочное устройство 2, выпол­ненное в виде желобчатого дели­теля, равномерно распределяю­щее питание по длине машины. Под поверхностью пульпы, на глубине 150—200 мм располо­жены трубчатые аэраторы 3 (ряд резиновых трубок с мельчай­шими отверстиями), в которые подается сжатый воздух. В при­сутствии пенообразователя на поверхности пульпы образуется слой достаточно устойчивой пены. На начальный участок пены с помощью брызгал 4 подается небольшое количество воды, чем усиливается выпадение из пены гидрофильных частиц.

Пена с удерживающимися в ней частицами самотеком или с помощью гребков удаляется через пороги 6 в желоба. В слу­чае флотации водорастворимых солей из пены через сетки 8 вы­деляется маточник. Хвосты удаляются через разгрузочное уст­ройство 7.

Машины для пенной сепарации, сконструированные и ис­пытанные институтом Госгорхимпроект, дали весьма положительные показатели. Установлено, что в них успешно флоти­руют очень крупные частицы сильвина (до 3—4 мм), фосфо­рита (до 1,5 мм), сульфидных минералов до 2 мм, угля (до 3—4мм).

Своеобразная конструкция машины пенной сепарации, так называемый глубокий пен­ный сепаратор МПСГ, разра­ботана институтом Госгорхим­проект для решения обратной задачи — не для флотации сверхкрупных частиц, а для флотационного выделения тон­ких глинистых шламов из сильвинитовой пульпы. Эта конструкция отличается боль­шой высотой камеры (6 м), высокой производительностью. В машинах пенной сепара­ции разделение минералов про­исходит в основном путем ис­пользования их вторичной кон­центрации в пенном слое, .по­этому здесь с большим успе­хом применяют орошение пены водой и растворами.

Основным недостатком ма­шины пенной сепарации, яв­ляется относительная ненадеж­ность пневматических аэрато­ров, конструкция которых нуж­дается в улучшении.

Колонная флотационная машинапредставляет собой круглую или квадратную ка­меру шириной около 1м и вы­сотой около 7—9 м (рис.83). Питание подается выше се­редины, но ниже мощного пен­ного слоя, занимающего около '/з высоты колонны, и переме­щается сверху вниз. Аэрацию осуществляют внизу с помощью различных аэраторов с мелкими отверстиями. Лучше всего при­менять резиновые трубки с проколотыми отверстиями. В ко­лонне осуществлен противоток падающих частиц и всплываю­щих пузырьков, причем вследствие большого пути, проходимого пузырьками, они сталкиваются с частицами гораздо чаще, чем в машинах других конструкций. Для повышения избирательности флотации путем вторичной концентрации пену орошают водой.

Скорость нисходящих потоков пульпы не должна превышать скорость всплывания пузырьков. В противном случае происходит локальное скопление пузырьков, приводящее к их коалесценции и образованию воздушных пробок.

Колонные машины малоэнергоемки и занимают всего 5-10 % площади, необходимой для машин других конструкций, с равноценной производительностью.

Флотационные машины с понижением давления над пуль­пой (вакуумные)были предложены еще в 1906 г. и в свое время применя­лись на обогатительных фабриках в несколько реконструированном виде. В настоящее время они сохранились только на нескольких старых английских углеобогатительных фабриках. Но эти машины имеют значительные перспективы усовершен­ствования. В настоящее время выделение газов из раствора начинают все шире применять для очистки сточных вод.

Камера машины с понижением давления 1, имеющая форму двух усеченных конусов (рис.84), заканчивается наверху ци­линдрическим участком 6, вокруг которого находится кольце­вой желоб 7. Цилиндр и желоб герметически закрыты колпа­ком 2, из которого по трубке 3 вакуум-насосом отсасывается воздух (до разрежения 665—806 гПа). Пульпа, предварительно перемешанная с воздухом (для увеличения концентрации в ней растворенных газов), поступает из зумпфа 4 по трубе 5 в ка­меру машины. Хотя зумпф и расположен на 6—7 м ниже ка­меры, пульпа поднимается вверх вследствие разности давлений атмосферного и под колпаком 2. Труба 5 постепенно рас­ширяется и заканчивается вверху концентрическими кольцами еще большего диаметра. По мере подъема пульпы по трубе уменьшается давление, под ко­торым находится пульпа. Еще большее снижение давления происходит в камере 1. По­этому из пульпы выделяются растворенные газы, образуя пузырьки на минеральных ча­стицах. Особенно широко осу­ществляется аэрофлокуляционная флотация. Минерализован­ная пена, заполняющая ста­кан 6, самотеком поступает в кольцевой желоб 7 и оттуда по трубе 8 выводится из ма­шины. Для того чтобы пена могла вытечь из сосуда с по­ниженным (против атмосфер­ного) давлением, приходится делать трубу 8 значительной длины (8—11 м). Кроме того, вытекание пены регулируется количеством воды, добавляе­мой по трубе 9.

Камерный продукт опускается на дно камеры. Для того чтобы на стенках последней не скапливался осевший материал, в нижнюю зону подают воду по трубке 10, направленной по ка­сательной к камере. Таким способом в ней создается медленное вращательное движение пульпы. Камерный продукт удаляется по трубе 11 длиной 7—10 см. Скорость разгрузки (уровень пульпы в камере) регулируется задвижкой 12 при помощи ру­коятки и троса.

Диаметр камеры равен обычно 1,5—2 м; расход энергии на один аппарат 3—4 кВт. Производительность одного аппа­рата диаметром 1,5 м (на сульфидной руде) 25—50 т/сут.

Особенностью вакуумной машины являетсяпрактически полное отсутствие вихревого движения пульпы, чем сводятся к минимуму силы, отрывающие частицы от пузырьков.

Основные недостатки вакуумных машин— их громоздкость (особенно по высоте) и малая производительность. Эти машины при условии их существенного усовершенствования могут быть применены при флотации частиц очень крупных или чрезмерно мелких. Флотация крупных частиц может быть осуществлена в машинах такого типа вследствие того, что в них созданы хо­рошие условия для флотации частиц несколькими пузырьками воздуха и сведены к минимуму силы, отрывающие частицы от пузырьков. Практика работы некоторых английских углеобога­тительных фабрик свидетельствует, например, о том, что в ма­шинах с понижением давления можно флотировать частицы угля размером 5 мм.

В напорных (компрессионных) флотационных машинахтакже используют преимущественно аэрацию пульпы путем выделе­ния газа из раствора. Однако получение пересыщенного рас­твора газов в воде достигается не созданием вакуума над пульпой (как в вакуумных ма­шинах) , а предварительным сжатием аэрированной пульпы (или загруженной воды). За­тем жидкость выбрасывается в корытную камеру, давление в ней снижается до атмосферного, и флотация осуществ­ляется газами, выделяющи­мися из раствора (рис. 85).

Машины этого типа используют при очистке воды от различных тонко дисперсных примесей (твердых частиц и эмульсионных капелек). Но она, по-видимому, перспективна и дл флотации руд и углей, особенно в случае высокой дисперсности частиц (мельче 20—30 мкм).