8.3. Флотационные машины и аппараты

Общим для всех современных конструкций флотацион­ных машин является использование в качестве рабочего аген­та воздуха в виде мелких пузырьков, образуемых в пульпе тем или иным способом.

По способу аэрации пульпы основные флотационные ма­шины могут быть разделены на следующие группы:

• механические, в которых аэрация пульпы осуществляет­ся вследствие засасывания воздуха из атмосферы мешалками различных конструкций;

• пневмомеханические, обеспечивающие аэрацию пульпы сжатым воздухом, подаваемым в машину от вентиляторов, воз­духодувок или компрессоров, диспергирование которого осу­ществляется мешалками или виброустройствами различной конструкции;

• пневматические с аэрацией пульпы сжатым воздухом, подаваемым через патрубки или пористые перегородки.

8.3.1. Требования к современным конструкциям флотационных машин

• Равномерная по всему объему аэрация пульпы при вы­сокой степени диспергирования воздуха и оптимальном соот­ношении тонкодисперсных и более крупных (несущих) пу­зырьков.

• Все твердые частицы в пульпе должны находиться во взвешенном состоянии и в условиях тесного контакта с пу­зырьками воздуха. Максимальная частота столкновения час­тиц с пузырьками должна протекать при минимальных отно­сительных скоростях их движения, но при достаточном для пол­ной минерализации пузырьков пути их движения в пульпе.

• Всплывание минерализованных пузырьков должно про­ходить в относительно спокойной (безвихревой) среде или в восходящем потоке пульпы, что улучшает флотацию крупных частиц и агрегатов.

• Должно обеспечиваться оптимальное соотношение ме­жду количеством флотационной пены и скоростью ее удале­ния. Если эта скорость будет чрезмерно большой, то не будет обеспечиваться возможность возврата частиц пустой породы, механически захваченных пузырьками, из пены в пульпу и ка­чество концентрата ухудшится. Если же скорость удаления пе­ны будет недостаточной, то из-за деминерализации пены сни­зится извлечение.

• Непрерывность флотации, т. е. непрерывное питание ма­шины и непрерывная разгрузка сфлотированных и несфлотированных частиц.

• Возможность регулировки высоты уровня пульпы и пе­ны, величины внутрикамерной циркуляции и аэрации пульпы.

Кроме этих требований, к флотационной машине, как и ко всякой другой, предъявляются общетехнические требования: надежность в работе, высокая износоустойчивость деталей, ма­лая энергоемкость, дешевизна, простота конструкции и т. д.

8.3.2. Механические флотационные машины

Во всех аэрационных узлах флотационных машин заса­сывание воздуха из атмосферы и образование пульповоздушной смеси, выбрасываемой под действием центробежных сил в камеру, обусловлено образованием небольшого вакуума в полости вращающегося импеллера. В качестве импеллеров ис­пользуются мешалки различных конструкций (дисковые с радиально расположенными лопатками, стержневые — типа бе­личьего колеса с осевыми насосами внутри них — и др.).

В России наибольшее распространение получили механи­ческие флотационные машины ФМР. Стандартная машина собирается из двухкамерных секций: первая камера является всасывающей, вторая — прямоточной (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Схема продольного разреза флотомашины ФМР с всасывающими (а) и прямоточной (б) камерами

В каждой камере устанавливается блок аэраторов. Блок состоит из вертикального вала 10 с насаженным на нем им­пеллером, который представляет собой диск 19 с шестью радиальными лопатками 17. Вал вращается внутри трубы 2, верхний конец которой закрыт наглухо. В нижней части тру­ба расширяется и к ней крепится надымпеллерный диск 9 с лопатками статора 16, расположенными под углом 60° к ра­диусу. Направляющие лопатки (статора) способствуют пре­вращению тангенциальной составляющей динамического на­пора пульпы в статическую, увеличивая тем самым аэрацию.

Радиальный зазор между лопатками импеллера и статора не должен превышать 5—8 мм. Исходная пульпа из приемно­го кармана 1 поступает в аэратор по трубе 20, а воздух — по трубе 3. Для внутрикамерной циркуляции надымпеллерный диск имеет круглые отверстия, расположенные по окружности над лопатками 17 импеллера 19. Кроме того, для регулирова­ния внутрикамерной циркуляции в нижней части трубы 2 име­ются небольшие отверстия в верхней части, а в нижней (рас­ширенной) — большое отверстие 18, которое прикрывается заслонкой 14. Тягой 5 она устанавливается в таком положе­нии, чтобы был обеспечен оптимальный поток пульпы на им­пеллер, необходимый для достижения максимальной аэрации. Для всасывания промпродуктов в каждой камере может быть установлен патрубок, идущий от центральной трубы к перед­ней стенке камеры. В тех камерах, куда промпродукт не посту­пает, патрубок не устанавливается, а отверстие в расширен­ной части вертикальной трубы закрывается пробкой 15. Пен­ный продукт удаляется в сборный желоб.

Всасывающая (а) и прямоточная (б) камеры разделены пе­регородкой 4. В каждой второй камере секции, или в послед­ней камере прямоточной машины, имеется устройство для ре­гулирования уровня пульпы и удаления камерного продукта (хвостов). Основная часть пульпы переливается через отвер­стие 13 в боковой стенке камеры 12 и поступает в приемный карман следующей камеры. Чтобы вместе с камерным продук­том не уходила пена, разгрузочное отверстие экранировано пе­регородкой 6. Для регулирования высоты слоя пены в камере (секции) или, что-то же самое, уровня пульпы, разгрузочное отверстие со стороны межкамерного кармана прикрыто за­слонкой 11, положение которой регулируется устройством 8.

Для разгрузки крупных частиц (песков), находящихся в нижнем слое пульпы, внизу межкамерной перегородки 12 име­ется небольшое отверстие, которое может перекрываться ши­бером при опускании его тягой 7.

Для создания спокойной зоны пенообразования предусмот­рен успокоитель, состоящий из радикальных Г-образных пла­стин, расположенных вокруг статора и прикрепленных ко дну камеры. Для устранения застаивания пены в задней части ка­меры и ускорения пеносъема задняя стенка выполнена изо­гнутой в сторону пенного порога, лопасти пеносъемника име­ют шарнирную подвеску.

Преимуществами механических флотационных машин по сравнению с другими типами машин являются их хорошие ги­дродинамические параметры, универсальность применения и пригодность для использования в любых технологических схе­мах, отсутствие потребности в дополнительных источниках воздуха.

К недостаткам механических машин относятся: непосто­янная аэрационная характеристика, зависящая от степени изно­са импеллера и статора, отсутствие регулирования количества воздуха в зависимости от потребностей технологического про­цесса, сложность конструкции, относительно высокая энерго­емкость и металлоемкость, довольно быстрый износ статора и импеллера.