Механические флотационные машины

Аэрацию и перемешивание пульпы в механических флотационных машинах осуществляет аэратор, всасывая необходимый для флотации воздуха непосредственно из атмосферы. В качестве импеллеров используются мешалки различных конструкций (дисковые с радиально расположенными лопатками, стержневые типа беличьего колеса с осевыми насосами внутри них и другие).

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. При этом аэрация пульпы определяется окружной скоростью импеллера и конструктивными особенностями аэрирующих узлов и камер механических флотационных машин.

Чтобы выбросить пульповоздушную смесь, импеллер должен создать напор больше H_п, а также преодолеть сопротивление движения пульпы в полости импеллера, вследствие трения, завихрений и ударов.

Этот статистический напор H_с можно найти по формуле:

,

где φ – коэффициент зависящий от конструкции импеллера (φ=0, 76 – 0,8);

U – окружная скорость импеллера м/сек.

Работа импеллера отличается от работы турбины центробежного насоса тем, что насос работает наиболее эффективно при полном заполнении турбины пульпой, импеллер же не может засасывать воздух, если его полость заполнена (пульпой), но без нее тоже не может работать.

Импеллер начинает засасывать воздух только при некоторой критической скорости U₀, отвечающей условию:

Напор, вызывающий аэрацию пульпы, будет равен избыточному над критическим (H_п):

При постоянном дебите пульпы и различных окружных скоростях вращения импеллера количества выбрасываемого в камеру воздуха связаны отношением:

,

где Q_в' и Q_в'' соответственно объемы выбрасываемого воздуха при скоростях U₁ и U₂;

K₁ – коэффициент пропорциональности.

Аэрация пульпы в камере будет пропорциональна Q_в, поэтому:

,

где a₁ и a₂ – аэрация пульпы.

Существует оптимальный поток пульпы через импеллер Q_n, при котором аэрация пульпы будет максимальной.

Количество пульпы и воздуха, засасываемое импеллером зависит от радиальной скорости движения импеллера.

или ; где

Q_в – количество воздуха выбрасываемого импеллером;

Q_п – количество пульпы;

D₂ – диаметр импеллера;

h₂ и h₁ – высота лопаток;

D₁ – диаметр входного отверстия импеллера.

Зависимость радиальной скорости протекания пульповоздушной смеси через импеллер от окружной будет выражаться уравнением:

,

где m – коэффициент пропорциональности;

U = πDn;

n – число оборотов импеллера в секунду;

U₀ – критическая скорость, до которой импеллер не будет засасывать воздух;

По опытным данным машины «Механобр 7» при n=250 об/мин.

D₂=0,75;

H_n=0,8м;

φ=0,75;

m=0,8;

h=0,116.

оптимальный объем пульповоздушной смеси составил:

Q_n+Q_в=17 м³/мм.

Таким образом, производительность импеллера по воздуху и пульпе линейно зависит от разности окружной скорости вращения и критической скорости.

Количество пульпы поступающей на импеллер равно свежей пульпе, поступающей в виде питания и циркулирующей нагрузке поступающей из камеры через отверстие в крышке, через зазор между импеллером и крышкой.

Механические флотационные машины изготавливают с камерами объемом от 0,2 до 12,5м³.

Механические флотационные машины изображены на рисунках 4.1. – 4.2.

Рис.4.1. Механическая флотационная машина «Механобр»: 1 – карман,

2 – центральная труба, 3 – труба для засоса воздуха, 4 – перегородка, 5 - тяга,

6 – короб, 7 – стержень, 8 – контргруз, 9 – стакан, 10 – вал импеллера,

11 – подвижная заслонка, 12 – песковое отверстие, 13 – окно,14 – шибер, 1

5 – пробка, 16 – направляющие лопатки статора, 17 – диск статора, 18 – отвертстие, 19 – импеллер, 20 – патрубок.

Крупность руды в питании механических флотационных машин не должна превышать 1 – 1,2мм, наибольшая крупность частиц минералов, поднимаемых в пену составляет 0,2 – 0,3мм.

Крупность воздушных пузырьков изменяется в широких пределах и зависит от типа машины. Самые мелкие пузырьки (диаметром 0,8 – 1мм) дают машины механического типа.

д

Рис.4.2. Механические флотационные машины:

а – ФМ; б – Денвер М (США); в – БУТ (США);

г – Гумбольд (ФРГ); д – кипящего слоя