Применения.

После измельчения до необходимой крупности и обработки флотационными реагентами руда в виде пульпы подвергается флотации в аппаратах, называемых флотационными машинами.

Во флотационных машинах частицы минералов сталкиваются с пузырьками воздуха, гидрофобные частицы прилипают к пузырькам и выносятся на поверхность пульпы в виде минерализованной пены, которая самотеком или специальными пеносъемниками удаляется в желоб для пенного продукта. Гидрофильные частицы остаются в камере удаляются в виде камерного продукта через отверстие в нижней части машины.

Флотационные машины принято классифицировать по способу аэрации и перемешивания, конструктивным особенностям и технологическому назначению. Основным признаком, по которому классифицируются флотационные машины является способ аэрации и перемешивания пульпы.

В настоящее время все применяемые флотационные машина подразделяются на три группы:

-механические;

-пневмомеханические;

-пневматические.

В механических флотационных машинах аэрация пульпы осуществляется устройством « импеллер-статор», в котором при вращении импеллера пульпа выбрасывается через направляющие статора в объем камеры, создавая разряжение в центральной части этого блока, за счет чего создается разряжение, которое достаточно для засасывания воздуха из атмосферы. При этом также происходит перемешивание пульпы и образование большого количества пузырьков,

В пневмомеханических машинах перемешивание и аэрация пульпы осуществляется также импеллером, но в камеру обычно по полому валу импеллера подается под давлением воздух, который и разбивается этим импеллером на пузырьки.

В пневматических флотационных машинах аэрация и перемешивание пульпы осуществляется сжатым воздухом, подаваемым от воздуходувок, который, проходя через специальные аэраторы или под действием пульсационных устройств, диспергируется.

Несмотря на многообразие типов флотационных машин , они должны удовлетворять следующим требованиям:

- машины должны обеспечивать необходимую кинетику и селективность флотации при заданном режиме;

- машины должны обеспечивать максимальную аэрацию и равномерное распределение ее по объему пульпу;

- в машинах должен создаваться необходимый режим перемешивания пульпы, обеспечивающий минерализацию пузырьков воздуха частицами минералов;

- машины должны обеспечивать эффективное удаление как пенного продукта, так и камерного продукта и регулировку их выходов;

- флотомашины должны обладать высокой производительностью ( удельной производительностью) и быть малоэнергоемкими;

- машины должны быть полностью автоматизированными, легко управляемыми, удобными и надежными при эксплуатации;

- машины должны быть износоустойчивыми, особенно аэрационные узлы, иметь простую конструкцию, обладать возможностью быстрого ремонта;

- машины должны занимать небольшую производственную площадь и легко монтироваться в соответствии со схемой флотации с минимальным количеством насосов для перекачки продуктов флотации.

Флотационные машины механического типа. До самого последнего времени механические флотационные машины были самыми распространенными в промышленной практики флотационного обогащения различного минерального сырья. Повышение производительности фабрик, измельчительного оборудования привело к созданию флотационных машин механического типа с большим объемом камер. Однако увеличение объема камер вызвало увеличение их глубины и создало трудности в осуществлении аэрации в связи с увеличением противодавления столба пульпы. Поэтому при объеме камер флотационных машин более 12 м³ используются пневмомеханические аэрационные блоки. Исключение составляют флотационные машины фирмы «Сала» с объемом камеры 44 м³ и фирмы «Вемко» с объемом 80 и 127 м³, машины ФМ- 8 и 16 института ИОТТ , машины ФМО-16 и 30 с осевыми импеллерами и машины МФУ для флотации угля.

Самыми распространенными машинами механического типа являются машины марки ФМ, выпускаемые «ОАО «Усольмаш» и «ОАО Завод «Труд». Механические флотационные машины ФМ выпускаются с объемом камеры от 0,2 до 16 м³. На рис.161 представлена флотомашина ФМ-16УМ, а в таблице 58 техническая характеристика механических флотационных машин, выпускаемых «ОАО Усольмаш»

Рис. 161. Общий вид механической флотационной машины ФПМ – 16УМ

Таблица 58. Техническая характеристика механических флотационных машин производства ОАО «ПО Усольмаш»

Флотационные машины механического типа обладают целым рядом достоинств, которые способствовали их широкому распространению в практике флотации.

Во-первых, эти машины имеют довольно простое устройство, легко управляемы.

Во-вторых, машины могут работать на плотных и грубоизмельченных пульпах.

В-третьих, всасывающие блоки флотационных машин могут осуществлять подсасывание пульпы на расстоянии 4-6 камер, поэтому их установка не требует большого количества насосов для перекачки промпродуктов.

Флотационные машины механического типа представляют собой длинную ванну, разделенную перегородками на ряд прямоугольных камер. Эти машины изготовляются секциями из двух камер. Первая камера является всасывающей, вторая – прямоточной. Внутри каждой камеры установлен вертикальный вал с импеллером, помешенный в центральную трубу, в которую в верхней части вставлена труба для засасывания воздуха. Нижняя часть центральной трубы переходит в стакан, соединенный с неподвижным статором. В стакане имеются боковые отверстия, закрытые пробками в прямоточных камерах, а во всасывающих к ним присоединяются патрубки, по которым засасывается пульпа.

Основной рабочей деталью механической флотационной машины является блок импеллер – статор (рис. 162).

Рис. 162. Блок импеллер- статор

Механической флотационной машины

1 – ступица; 2 – радиальные лопатки; 3 – лопатки статора; 4 – конический диск; 5 – диск статора; 6 – отверстия для циркуляции пульпы

Импеллер представляет собой диск с радиально расположенными вертикальными лопатками. При его вращении потоком пульпы засасывается воздух, поступающий по центральной трубе. Ударами лопаток импеллера пульпа и воздух перемешиваются и выбрасываются в виде пульповоздушной смеси между лопатками статора в камеру машины. Окружная скорость импеллера в этих машинах обычно составляет около 9 м/с. С увеличением скорости увеличивается количество засасываемого воздуха, но чрезмерное перемешивание пульпы приводит к отрыву от пузырьков воздуха крупных чапстиц флотируемых минералов.

Количество пульпы, поступающей на импеллер, должно быть оптимальным, т.к. квеличение ее объема приводит к тому, что центральная часть импеллера полностью заполняется пульпой, вследствиии чего засасывание воздуха прекращается. Поэтому пульпа подается не только на центральную часть импеллера, но и периферические участки его лопастей.

На эффективность работы импеллера оказывает влияние также плотность пульпы, увеличение которой приводит к уменьшению количества засасываемого воздуха и увеличению расхода электроэнергии.

Статор представляет собой вертикальный диск с отверстиями и лопатками, расположенными под углом 45…60° к радиусу диска статора. Наличие статора увеличивает количество засасываемого воздуха и способствует лучшей диспергации его. Статор с направляющими лопатками отводит от импеллера пульпу в глубь камеры без образования завихрений и увеличивает расход воздуха в машине в 2…2,5 раза.

Объемное содержание воздуха в хорошо аэрированной пульпе в этих машинах обычно составляет 20…30%, а средний размер пузырьков при оптимальном расходе пенообразователя достигает 0,8…1 мм. Производительность машин со статором в 1,5…1,7 раза больше производительности других машин механического типа. При остановке импеллера статор предохраняет от заиливания. В работе импеллер и статор подвергаются сильному износу, поэтому поверхность их гуммируется износоустойчивой резиной.

Расстояние между верхней кромкой лопаток импеллера и диском статора обычно составляет 3…5 мм, а между лопатками импеллера и статора ширина зазора составляет от 8 до 10 мм.

Всасывающие и прямоточные камеры разделены между собой перегородками с большими прямоугольными отверстиями, поэтому пульпа в камерах устанавливается на одном уровне.

Флотационная машина механического типа работает следующим образом

Исходная пульпа через питающий карман по патрубку поступает на импеллеп всасывающей камеры, откуда периферической частью его выбрасывается через статор в камеру. При этом в полости импеллера образуется разряжение, благодаря которому атмосферный воздух засасывается через центральную трубу. В вихревых потоках, выходящих от импеллера, происходит диспергация воздуха и энергичное перемешивание го с пульпой, т.е. аэрация.. Благодаря радиально расположенным лопаткам статора вихревые потоки, создаваемые импеллером, гасятся и в верхней части камеры образуется относительно спокойная зона разделения.

Пузырьки воздуха с прилипшими к ним минеральным частицам собираются на поверхности пульпы в виде минерализованной пены и удалятся пеносьемников в желоб для пенного продукта. Нефлотируемая часть пульпы разгружается через порог последней в ряду камеры, где установлено автоматическое устройство для регулирования уровня пульпы в камере. Крупная песковая часть пульпы удаляется из камеры через песковое отверстие в нижней части перегородки между камерами.

Выход пенного продукта регулируется автоматически путем изменения уровня пульпы в камере и частотой вращения пеногона.

Флотационные машины механического типа просты в регулировке, обслуживании и ремонте. Весь приводной механизм собран в один блок, который легко и быстро может быть заменен другим. Применение радиального импеллера позволяет обеспечить объем засасываемого воздуха в количестве 1 м³ на 1 м³ на объем камеры в 1 минуту.

Флотационные машины механического типа обладают целым рядом достоинств, которые способствовали их широкому распространению в практике флотации.

Во-первых, эти машины имеют довольно простое устройство, легко управляемы.

Во-вторых, машины могут работать на плотных и грубоизмельченных пульпах.

В-третьих, всасывающие блоки флотационных машин могут осуществлять подсасывание пульпы на расстоянии 4-6 камер, поэтому их установка не требует большого количества насосов для перекачки промпродуктов.

В-четвертых, камеры этих машин выпускаются в двух исполнениях – всасывающие и прямоточные, поэтому они могут легко компоноваться по операциям.

В-пятых, для машин механического типа нет необходимости установки специальных аэрационных систем, снабженных воздуходувками или компрессорами.

Однако флотомашины этого типа обладают и существенными недостатками, главным из которых является их невысокая удельная производительность по потоку, невысокая степень аэрации и скорость флотации. Кроме того, как указывалось выше, эти флотомашины не могут иметь большую глубину, а следовательно большой объем, из-за трудностей, связанных с засасыванием воздуха.

Наиболее широко применяемые в отечественной и зарубежной практике механические флотационные машины с объемом камер не более 16 м³, имеют невысокую производительность по потоку ( 20-32 м³/ мин), низкую степень аэрации и скорость флотации. Поэтому на обогатительных фабриках большой производительностью количество камер флотационных машин этого типа достигает 1000 и более штук.

Пневмомеханические флотационные машины нашли широкое распространение в практике флотационного обогащения из-за целого ряда преимуществ перед машинами механического типа. Прежде всего эти машины имеют значительно большую производительность по потоку, которая обычно составляет от 2 до 3 объемов камеры в минуту. Принудительная подача воздуха и эффективная работа аэрационных блоков значительно повышает степень аэрации пульпы, увеличивается скорость флотации, снижается потребляемая мощность, сокращается фронт флотации и снижаются капитальные и эксплуатационные затраты. Специальное износостойкое покрытие камер и аэрационных узлов значительно повышает срок эксплуатации камер.

Принудительная подача воздуха позволяет увеличить объем камер и обеспечить равномерное распределение пузырьков воздуха по всему объему камеры. Объем камер флотационных машин пневмомеханического типа достигает 130 – 160 м³ и даже 300 м³.

Однако флотомашины этого типа имеют довольно существенные недостатки, к которым отностся прежде всего необходимость установки большого количества насосов для перекачки промродуктов, так как эти камеры не могут работать на подсосе. Кроме того, в этих камерах значительно снижается эффективность при флотации пульпы плотностью более 40% тв, поэтому они устанавливаются в основных, а не в перечистных операциях

Выпуском камер этого типа занимаются крупнейшие фирмы, производители обогатительного оборудования6 Оутокумпу, Вемко, ОАО «Усольмаш», РИВС, Метсо Минералс, Денвер и др.

Пневмомеханические флотационные машины выпускаются ОАО «ПО Усольмаш» как в камерном, так и в чановом исполнении с объемом камеры от 3,2 до 100 м^3. ( таблица 59)

Таблица 59 . Техническая характеристика пневмомеханических флотационных машин камерного типа производства ОАО «ПО Усольмаш»

Таблица 60 . Техническая характеристика пневмомеханических флотационных машин чанового типа производства ОАО «ПО Усольмаш»

Пневмомеханические камерные флотационные машины РИФ, выпускаемые научно-производственным объединением РИВС имеют объем камеры от 3,2 до 45 м³. Чановые машины РИФ имеют емкость камер от 45 до 130 м³. Все эти машины обеспечены аэрационными узлами РИФ (рис.163 ), которые обеспечивают придонные и восходящие потоки пульпы, позволяют увеличить количество тонкодисперсного воздуха, снизить потребляемую мощность.

Рис. 163. Общий вид аэрационного узла пнемвомеханической флотационной машины

Аэрационные узлы унифицированы и могут устанавливаться во флотомашины с объемом камер 1,2; 1,6; 3,2; 6,3; 8,5; 12,5; 16; 40; 85; 100 и 130 м³.

Камерные флотационные машины РИФ компонуются из приемных карманов (1), собственно камер (2), промежуточных (4) и разгрузочных карманов (5) и пенных желобов (3) (рис.164 ).

Рис. 164.Камерная флотационная машина РИФ -45

Компоновка осуществляется в соответствии со схемой флотации. В прямоточной нитке с емкостью камер от 0,2 до 8,5 м³ рекомендуется устанавливать не более 6-8 камер, при объеме камер 16-40 м³ – не более 4 камер. Камеры флотационных машин оснащены поперечными пенными желобами. На внутреннюю поверхность камер наносится химически стойкое фуриловое покрытие «Голтар», а основные детали, подверженные абразивному износу, покрываются резинометаллическими футеровками. На рис.165 показана примерная компоновка камер флотомашин чанового типа РИФ 45..

Рис. 165. Компоновка чановых флотационных машин РИФ - 45

В таблице 61 дана техническая характеристика камерных флотомашин РИФ.

Таблица 61 . Техническая характеристика пневмомеханических флотационных машин РИФ

Чановые пневмомеханические машины РИФ выпускаются с объемом чанов 45; 65; 85; 100 и 130 м³ ( таблица 62 ).

Таблица 62 Техническая характеристика чановых флотационных машин