Конструкции флотационных машин и вспомогательного оборудования
Флотационные машины — аппараты, в которых осуществляется флотационный процесс. В зависимости от способа аэрации пульпы они делятся на механические и пневматические.
В механических машинах аэрация осуществляется засасыванием воздуха в пульпу из атмосферы импеллером или подачей его под импеллер от воздуходувки.
В пневматических машинах аэрация осуществляется непосредственным вводом в пульпу сжатого воздуха.
Машины бывают камерного или корытного типов.
Камерные машины состоят из отдельных самостоятельно работающих камер. Пульпа последовательно переходит из одной камеры в другую.
Корытные машины выполняются в виде длинных ванн, в которых пульпа самотеком перемещается от начала ванны в ее конец.
Для флотации угля могут быть применены оба типа машин.
Механические флотационные машины. Общие признаки: открытые сверху камеры (ванны), наличие вращающегося у дна каждой камеры импеллера (мешалки) для засасывания воздуха в пульпу из атмосферы и ее перемешивания, устройства для успокоения волнений пульпы над импеллером, сливных бортов для пены, карманов для приема исходной пульпы и разгрузки хвостов. Импеллер действует как центробежный вентилятор, погруженный в пульпу. Всасывание воздуха осуществляется через окружающую вал трубу или пустотелый вал импеллера. Один конец трубы расположен выше уровня пульпы в камере, другой — в зоне импеллера. При подаче воздуха в машину от воздуходувки импеллер служит лишь для его диспергирования.
Флотационная машина Гипрококса (рис. 138) собирается из отдельных секций, каждая из которых состоит из двух камер. Пульпа поступает в карман и далее по трубе подается в зону импеллера. Секции работают как прямоточные машины. Уровень пульпы в камерах регулируется посредством шиберной заслонки, приводимой в действие при помощи штурвала. Для уменьшения волнений пульпы в камерах установлены успокоители.
Пена разгружается по обе стороны машины цепными пеногонами. На некоторых обогатительных фабриках применяют лопастные пеногоны.
Импеллеры приводятся в движение от индивидуальных электродвигателей. Для пеногонов установлены отдельные приводы. Производительность машин Гипрококса на 1 м3 полезного объема камеры составляет 0,6—1,0 т/час.
Флотационная машина ФМ-2,5 (рис. 139) собирается, как и машина Гипрококса, из отдельных двухкамерных секций. Пульпа поступает в машину по горизонтальной питающей трубе под импеллер. Камеры машины разделены «успокоительной» решеткой на две зоны: нижнюю аэрационную и верхнюю флотационную.
Воздух засасывается в пульпу через трубу с отверстиями для внутрикамерной циркуляции пульпы.
Регулирование уровня пульпы в камерах осуществляется посредством шиберной заслонки. Переход пульпы из одной камеры в другую происходит через загрузочный карман. Пена разгружается на одну сторону машины при помощи двух лопастных пеногонов.
Импеллер представляет собой турбинку насосного типа с центральным всасом (рис. 140); приводится в движение от индивидуального электродвигателя.
Флотационная машина ФМ-4 (рис. 141) является модификацией машины ФМ-2,5. Главное отличие ее — большие размеры флотационной камеры и двусторонняя разгрузка пенного продукта.
Пневматические флотационные машины имеют открытую сверху ванну, в которой пульпа перемещается от одного конца к другому. Сжатый воздух вводится в пульпу через днище или вращающийся в пульпе ротор, покрытые пористым материалом, а также через опущенные в пульпу трубки. Последний способ подачи воздуха в пульпу получил наибольшее распространение. Флотационные машины с такой подачей воздуха называются аэролифтными, или патрубочными.
Флотационная аэролифтная машина с мелкой ванной (рис. 142) разделена поперечными не достигающими дна перегородками на секции дли-ной 1,2 м. Вдоль ванны через 90—100 мм установлены металлические трубки диаметром 12—25 мм для аэрации пульпы. Трубки не достигают дна ванны на 150 мм и ограждены продольными перегородками.
Пульпа загружается в приемный карман ванны. Сильно аэрируясь, она поднимается вверх между продольными перегородками, отражается от дефлектора и направляется книзу; прилипшие к пузырькам воздуха частицы угля накапливаются в виде минерализованной пены и разгружаются через боковые борта по обе стороны машины. He прилипшие к пузырькам частицы опускаются вниз и вновь попадают в зону активной аэрации. Таким образом пульпа подвергается многократной аэрации и, совершая движение по спирали, постепенно продвигается от загрузочного к разгрузочному концу машины. Длина аэролифтных машин 6—18 м.
Флотационная аэролифтная машина с глубокой ванной (рис. 143) отличается от рассмотренной выше машины лишь большей глубиной ванны.
Техническая характеристика флотационных аэролифтных машин приведена в табл. 97.
Расчеты флотационных машин производят по следующим формулам.
Необходимый объем флотационных машин
где Q — производительность флотационного цеха по исходному углю, т/час;
b — объемный вес исходного угля, т/м3;
R — отношение жидкого к твердому в пульпе по весу
t — продолжительность флотации, мин.
Число камер машины
где Vк — объем камеры, м3;
k — отношение полезного объема камеры к геометрическому (0,65—0,75).
Производительность флотационной машины
где kп — коэффициент, определяющий объем неаэрированной пульпы (для машин ФМ-2,5 он составляет 0,7—0,8, для машин Гипрококса 0,65— 0,70).
Объем пульпы, поступающей во флотационную машину,
Вспомогательное оборудование для флотации — контактные и смесительные чаны, реагентные питатели, пульподелители и пеногасители.
Контактный чан (рис. 144) предназначен для перемешивания пульпы и ввода в нее реагентов. Состоит из деревянного или металлического цилиндрического резервуара, в центре которого вращается вертикальный вал с закрепленным на нем импеллером. Над импеллером установлена труба с отверстиями для циркуляции пульпы.
Импеллер приводится в движение от электродвигателя через клиноременную передачу.
Пульпа поступает в чан по трубе или через питающий патрубок. Выпуск пульпы производится через верхний патрубок. Техническая характеристика контактных чанов приведена в табл. 98.
Смесительный чан (рис. 145) предназначен ДЛЯ предварительного перемешивания шлама и угольной пыли с водой. Состоит из цилиндрического резервуара, установленного на сварной раме. Внутри чана вращается вертикальный вал с укрепленными на нем лопастями. Подготовленная пульпа выпускается через нижний патрубок, верхний патрубок служит для выпуска избытка пульпы.
Техническая характеристика смесительных чанов приведена в табл. 99.
Реагентные питатели предназначены для равномерной подачи реагентов. При флотации угля применяют скиповые, стаканчиковые и шкивные питатели (первые два для невязких, последний — для вязких реагентов).
Скиповой питатель (рис. 146) состоит из двух прямоугольных резервуаров, наполняемых реагентом. Peaгент из резервуаров подается скипами, движущимися по направляющим внутри резервуаров. Скипы подвешены на тягах, шарнирно соединенных с кривошипом. Последний приводится в движение от электродвигателя через редуктор. При опрокидывании скипа реагент выливается в воронку и направляется в контактный чан или флотационную машину.
Стаканчиковый питатель (рис. 147) представляет собой ванну, наполняемую реагентом. В ванну погружены (примерно на одну треть) один или несколько вращающихся дисков с навешанными на них стаканчиками. В нижнем положении стаканчики зачерпывают реагент, а в верхнем положении упираются в стержень, наклоняются и содержимое их выливается в желоб для подачи по назначению.
Шкивной питатель (рис. 148) состоит из ванны, наполняемой реагентом. В ванну погружены (примерно на одну треть) один или несколько вращающихся шкивов, поднимающих слой реагента, снимаемый скребками.
Технические характеристики реагентных питателей приведены в табл. 100—102.
Пульподелители применяются в случае необходимости разделения потока пульпы на одинаковые струи.
Пульподелитель (рис. 149) состоит из приемной коробки, откуда пульпа поступает во вращающуюся изогнутую трубу, распределяющую ее по отдельным отсекам делительного ящика.
Пеногасители применяются для разрушения флотационной пены после выхода ее из машины. Применяют вакуумные пеногасители — воронки (рис. 150). Внутри этих воронок создается разрежение 200— 300 мм рт. ст., при котором пена разрушается. Для предохранения вакуум-насоса от попадания в него пены устраивают перелив пульпы и соответствующее возвышение вакуумной магистрали над уровнем пульпы в пеногасителе.
На некоторых обогатительных фабриках в Донбассе пеногашение производят при помощи диафрагмовых насосов, транспортирующих флотационный концентрат. Процесс разрушения пены здесь основан на том же принципе, что к в вакуумном пеногасителе.
