РИФ 45 и РИФ 100

Для перечистных операций предназначена чановая машина колонного типа РИФ 8,5П, которую рекомендуется применять при плотности пульпы не более 40% твердого и крупности более 70% минус 0,074 мм.. Производительность такой машины составляет до 8,5 м³/мин.

В настоящее время компанией Оутокумпу выпускаются пневмомеханичекие флотомашины трех основных модификаций:

- машины камерного типа:

- ОК – U (U – образный корпус);

- ОК – R (R –образный корпус);

HG – ( для перечистных операций)

- машины чанового типа TancCell:

ТС

ТС – XHD

- машины SK для скоростной песковой флотации в цикле измельчения.

Рис. 166. Узел « ротор – статор» пневмомеханической флотационной машины ОК

Традиционные машины камерного типа (рис.166) оборудованы типичным узлом «ротор-статор»,

который позволяет эффективно перемешивать пульпу и равномерно распределять диспергируемый воздух по всему объему камеры. Кроме того, этот узел способен запускаться под полной загрузкой, что снижает время простоя и позволяет использовать электродвигатели меньшей мощности.

Пульпа в камеру поступает у днища и выходит из камеры в ее верхней части. Основная доля потока от верхней части ротора движется вертикально вниз, не выходя из ротора. Это обусловлено наличием зоны относительно высокого давления на разгрузке ротора и низкого давления на входе.

Механизм флотомашины ОК-U состоит из ротора, устанавливаемого на полом валу и статора, прикрепленного или к опорной поверхности или непосредственно к его основе на дне камеры.

Вал присоединен к редуктору или блоку подшипников и приводится в движение электродвигателем. Передача между двигателем и редуктором осуществляется через клиноременную передачу . При помощи блока подшипникового узла передача осуществляется непосредственно через клиноременную перерачу между двигателем и валом. Двигатель с рамой и системой передачи устанавливается на опорные балки общей рамы в верхней части камеры. Воздух в камеры поступает через полый вал и вертикальные отверстия в роторе. Пузырьки воздуха вместе с флотируемыми минеральными частицами поднимаются к поверхности пульпы и образуют пену, которая сливается через порог пенного желоба

В таблице 63 представлена техническая характериатика флотационных машин ОК- U.

Таблица 63. Техническая характеристика флотационных машин ОК-U

Флотационные машины модификации OK-R выпускаются с объемом камеры не более 5 м³ (таблица 64 ).Отличает эти машины соотношение ширины к высоте камеры, которое составляет 1,9-2,13, в то время как в машинах ОК-U оно не превышает 1,1-1,3 и только для машины ОК-16 оно составляет 1,77.

Таблица 64. Техническая характеристика флотационных машин ОК-R

Флотомашины HG по конструкции более глубокие, чем традиционные камеры. Они применя.ются в основном в перечистных операциях и оборудованы устройством для промывки пены и пеногонами. Более толстый слой пены и его эффективная промывка обеспечивают получение концентрата более высокого качества с меньшим содержанием шламов, что значительно упрощает циклы флотации и снижает циркуляционные нагрузки.

Таблица 11. Техническая характеристика флотационных машин OK-SK

Флотационные машины пневмомеханического типа выпускаются компанией Метсо Минералс в двух модификациях – камерные машины DR и чановые машины. с камерой реактивного типа RCS и с механизмом DV.

Камерные машины DR применяются при флотации грубоизмельченных обесшламленных пульп. Машина представляет собою чан емкостью от 0,34 до 42,5 м³( табл.66). В чане установлен близко расположенный ко дну импеллер с рециркуляционным колодцем. Чаны обеспечены питающим, промежуточным или разгрузочным карманами. Уровень пульпы регулируется автоматически при помощи сферических клапанов.

Таблица 66. Техническая характеристика флотационных камер DR

Флотационные машины RCS представляют собою чан с низкорасположенным входом и выходом пульпы. В верхней части жестко закрепляется подвеска для крепления механизма привода. Верхняя часть камеры полностью закрыта. Футеруется только центральная часть днища чана. На уровне днища камеры установлены конусовидные клапаны, регулирующие поток материала. Чан оборудован двумя внутренними желобами для пенного продукта. Разгрузка желобов осуществляется на одну сторону камеры и может регулироваться при компоновке чана. Для уменьшения времени пребывания пены в камере, для лучшего извлечения крупных частиц и повышения эффективности процесса могут быть установлены пеногоны. Регулировка уровня пульпы осуществляется с помощью обычных конусовидных клапанов с пневматическим приводом, управляемых поалавковыми датчиками уровня.

Такая конструкция обеспечивает подачу потока пульпы в подымпеллерную зону, предотвращающую осаждение материала. Этот механизм создает мощные радиальные потоки пульпы к стенкам чана, первичный возвратный поток к нижней стороне импеллера и вторичную верхнюю рециркуляцию. Все это позволяет эффективно распределять пузырьки воздуха по объему чана, обеспечить максимальный контакт частиц с пузырьками воздуха и поддерживать твердую фазу во взвешенном состоянии. В активной нижней зоне формируется взвесь твердых частиц и осуществляется контакт этих частиц с пузырьками воздуха. Верхняя часть с уменьшенной турбулентностью препятствует отделению частиц от пузырьков. Спокойная поверхность пульпы в чане сводит к минимуму осыпание частиц в объем пульпы.

Конструкция механизма позволяет свести к минимуму образование локальных зон высокой турбулентности внутри импеллера и статора, что повышает износостойкость всего механизма. Импеллер и статор изготовляются из износостойких эластомеров или литого полиуретана.

Расход воздуха для аэрации регулируется в каждом чане автоматически или вручную. Для чанов объемом до 50 м³ используется клиноременный привод, для чанов большего объема применяется редукторный привод с удлиненными подшипниками выходного вала и конструкцией типа «сухого колодца».

В таблице 67 приведена техническая характеристика флотационных машин RCS компании Метсо Минералс.

Таблица 67. Техническая характеристика флотационных машин RCS

Пневматические флотационные машины имеют наиболее простую конструкцию по сравнению с механическими и пневмомеханическими машинами в первую очередь из-за отсутствия движущихся частей. Эти машины долгое время не находили промышленного использования прежде всего из-за отсутствия надежных и долговечных аэраторов и необходимости установки большого количества насосов для компоновки аппаратов в технологическую схему.

В настоящее время созданы высококачественные аэраторы и большеобъемные флотомашины с большой удельной производительностью. Пневматические флотационные машины стали конкурентноспособными по капитальным, эксплуатационным затратам и по надежности работы..

К пневматическим флотационным машинам относятся :

- машины пенной сепарации:

- колонные машины:

- пульсационные машины

- реакторы-сепараторы;

.Машины пенной сепарации ФПС применялись при флотации грубоизмельченных пульп и сростков. Особенностью этих машин является подача на пенный слой пульпы, предварительно обработанной реагентами. Флотационная машина ФПС (рис.167 ) состоит из камеры 1, в центре которой расположено загрузочное устройство 2.

Рис. 167. Флотационная машина пенной сепарации ФПС

По бокам от этого загрузочного устройства над приемными желобами 3 установлены брызгала 4. С двух сторон от приемных желобов ниже пенных порогов на глубине 150-200 мм расположены в два ряда трубчатые аэраторы с пористыми стенками 6. Камера флотационной машины имеет пирамидальную форму с вершиной в нижней части, где имеется разгрузочное устройство 7.

Загрузка пульпы, обработанной реагентами производится через загрузочное устройство, которое обеспечивает равномерное распределение пульпы по всей длине флотационной камеры.. В желобах 3 пульпа подвергается аэрации через резиновые пористые трубки, установленные в этих желобах, разжижению водой из брызгал 4. Затем пульпа поступает на пенный слой, образуемый в результате подачи сжатого воздуха через трубчатые резиновые аэраторы. Гидрофобные частицы остаются на поверхности пенного слоя или прикрепляются к пузырькам воздуха при падении в пенном слое. Разгрузка флотируемых частиц осуществляется через пенный порог 5. Гидрофильные частицы под действием силы нтяжести падают на дно камеры и разгружаются через разгрузочное устройство. В такой флотационной машине флотируются частицы большой крупности. Так при флотации сильвинитовой руды крупность ее составляла -3 +0,8 мм, а из грубых гравитационных оловянных концентратов флотировались сульфиды крупностью -2 мм.. При этом скорость флотации увеличивалась в 100 раз. Однако ненадежность конструкции аэраторов не позволила найти этим машинам широкого применения в практике обогащения, за исключением флотации алмазов.

Колонные флотационные машины применяются при флотации угля, руд и другого минерального сырья. По сравнению с механическими и пневмомеханическими машинами аппараты колонного типа обладают рядом достоинств:

· в одном аппарате возможно совмещение основной и перечистной операции;

· сокращается количество перечистных операций в 2-5 раз;

· удельная объемная производительность увеличивается в 1,5-2 раза;

· повышается качество концентрата и извлечение;

· в 1,5-2 раза уменьшается металлоемкость и на 30-50% энергоемкость;

· использование производственных площадей снижается в 3-5 раз;

· в 1,8-2,5 раза снижаются эксплуатационные затраты;

· упрощается система управления.

Вместе с тем колонные аппараты обладают и существенными недостатками:

• большая высота;
• неэффективность извлечения крупных частиц ( более 150-200 мкм);
• ограничение производительности колонных аппаратов скоростью всплывания комплекса « минерал-пузырек» в определенных пределах;
• неэффективность работы аппарата в контрольных операциях;
• необходимость предварительной калибровки оборудования и строгого контроля;
• отсутствие надежно работающих аэраторов;
• чувствительность аппаратов к изменениям производительности по потоку.

Принцип действия колонных флотационных машин, несмотря на их большое конструктивное разнообразие, один и тот же. Заключается он в том, что ( рис.168 ) в камеру , имеющую прямоугольное или круглое сечение через аэратор , расположенный в нижней части подается воздух который поднимаясь на верх колонны встречает поток измельченной пульпы, поступающий через питающее устройство

Гидрофобные частицы, прилипшие к пузырькам воздуха поднимаются в верхнюю часть колонны и в виде пенного продукта разгружаются в пенный желоб , а камерный продукт удаляется через специальное отверстие , как правило, аэролифтом.

Основным устройством в колоннах являются аэрационные трубки. Вначале они изготовлялись из различного вида перфорированных трубок. Однако эти трубки подвергались быстрому истиранию, забиванию твердыми частицами, создавали сложности при регулировке крупности пузырьков, требовали подачи свежей воды и т.п. В колонных машинах конструкций последних лет рекомендованы и использованы аэраторы со специальными тканевыми рукавами, из маслобензостойких перфорированных резиновых трубок, аэраторы газлифтового типа, решетчатые аэраторы и др.

Рис. . 168. Схема работы флотационной пневматической машины колонного типа

Для флотации грубозернистых материалов в условиях агрессивных и высокоплотных сред рекомендованы газлифтные и решетчатые аэраторы. В таких колонных оптимальное соотношение расхода пульпы и воздуха должно составлять 0,5-3,0, а скорость потока пульпы – 0,7 -4,0 см/с.

При выборе геометрической формы колонны большого объема учитывается , что процесс флотации происходит в центральной части камеры, имеющей цилиндрическую форму, что позволяет более рационально использовать объем камеры.

В глубоких флотационных пневматических машинах большое значение имеет направление потока пульпы по отношению к направлению движения пузырьков воздуха. Так изменение направления фаз от прямотока к противотоку содержание воздуха повышается в 1,5-2 раза. Увеличивается в 2 – 3 раза « живое сечение» газовой фазы и время минерализации пузырьков.

В таблице 68 приведена техническая характеристика флотационных пневматических машин типа ФП.

Таблица 68 . Техническая характеристика флотационных машин ФП

Колонные флотационных машин АО «Механобр Инжиниринг» ( табл. 69) применяются в основном в перечистных операциях. В аэраторах этих машин используется специальное эластичное тканевое покрытие на основе спандекса, который обладает высокой износоустойчивостью в течение длительного времени. Флотомашина имеет высоту 7 м, причем 5,5 м приходится на зону минерализации 1,5 м на зону очистки. Регулирование уровня пульпы осуществляется автоматически с использованием аэролифтной разгрузки камерного продукта. Флотомашины также оснащены системой автоматического поддержания расхода воздуха.( рис. 169).

Рис. 169. Колонная машина РИФ

1 – камера; 2 – питатель пульпы; 3 – система подачи воздуха; 4 – аэратор

Таблица 69 Техническая характеристика колонных флотомашин АО «Механобр Инжиниринг»

Колонные машины РИФ (таблица 70) рекомендуется применять в перечистных операциях при крупности материала более 70% класса минус 0,074 мм и производительности по потоку не более 2,5 м³/мин. При установке этих машин сокращаются расходы на электроэнергию и ремонт на 40%, на 60% сокращаются размеры производственной площади.

Таблица 70. Техническая характеристика колонных машин РИФ

В последнее время все более широкое распространение получают пневматических флотационных машинах типа реактор-сепаратор, такие как Джеймсон Селл , Пневматик Селл , Контакт Селл и Центрифлот и др .Их преимущества по сравнению с колонными аппаратами обусловлены следующими причинами.

В реакторе-сепараторе флотация осуществляется последовательно в два этапа: первоначально при оптимальном перемешивании происходит закрепление частиц на пузырьках, а затем в камере в относительно спокойных условиях минерализованные пузырьки отделяются от пульпы. Процесс аэрирования пульпы и минерализации пузырьков пространственно отделен от процесса расслоения пульпо-воздушной смеси на пену и пульпу.

В механических, пневмомеханических и колонных флотомашинах оба процесса происходят одновременно, хотя оптимальный гидродинамический режим для них существенно отличается. Минерализация эффективно происходит при значительной степени турбулентности и ускоряется с уменьшением размера пузырьков, а отделение пузырьков в пену улучшается с увеличением их размеров и при минимальной турбулентности.

В реакторе-сепаратор типа камеры Джеймсона (Джеймсон Селл), схема которого представлена на рис.170, роль зоны минерализации выполняет реактор 1, а камера (сепаратор) служит для отделения концентрата от хвостов.

Рис. 170 . Принципиальная схема флотационной машины типа « реактор-сепаратор»

1 – реактор; 2 – камера; 3 – пенный желою; 4 - задвижка

В реакторе 1 получают более высокое число столкновений пузырьков и частиц благодаря оптимальной степени турбулентности, оптимальному соотношению размеров пузырьков и частиц, а так же повышенной аэрации пульпы (@ 50 %) относительно аэрации во флотационных колоннах (10-20 %). Подача воздуха осуществляется через пористую перегородку в виде микропузырьков воздуха крупностью около (400 - 600) мкм. В аппарате Центрифлот минерализация проходит эффективнее, чем в поле силы тяжести, за счёт ввода питания в реактор тангенциально. Центробежная сила вызывает движение пузырьков к оси вращения, что увеличивает вероятность столкновения и минерализации.

При применении микропузырьков имеются ограничения по производительности в связи с их малой и даже отрицательной скоростью подъема, приводящей к уносу минерализованной нагрузки в хвосты. Все эти недостатки исключаются, если в сепараторе устанавливают оптимальный гидродинамический режим для процесса отделения минерализованных пузырьков в пену, а пульпы с пустой породой в хвосты. Сечение камеры сепаратора 2 должно быть таким, чтобы скорость противоточного движения пульпы не превышала скорость подъема минерализованных пузырьков.

Это позволяет уменьшить высоту камеры, которая для флотационных колонн является параметром, обусловливающим заданную вероятность микропроцессов столкновения и минерализации. Добавление смывной воды увеличивает эффективность вторичной концентрации в пене.

Реакторы-сепараторы называют аппаратами для интенсивной флотации, время закрепления частиц на пузырьках воздуха составляет от 1 до 10 секунд, а время отделения в сепараторе минерализованных пузырьков в пену от пульпы (150 – 180) с.