Флотационная машина и способ улучшения эффекта флотации во флотационной ячейке

1 Изобретение относится к флотационной машине и способу улучшения эффекта флотации в флотационной ячейке посредством подачи текучего материала для разбавления суспензии в верхнюю зону ячейки ниже зоны пены. В флотационных машинах частицы требуемого ценного материала приводят в контакт с пузырьками воздуха с помощью химикалий. Пузырьки воздуха поднимаются на поверхность слоя суспензии и образуют слой пены, высота которого в свободном пространстве обычно составляет лишь 5% от высоты между дном флотационной машины и кромкой выхода пены. Патент США 5 039 400 относится к флотационной машине, в которой пространство суспензии и пены снабженo, по меньшей мере,одним сужающимся вниз элементом, за счет чего можно регулировать объем пены и площадь поверхности пены для образования толстого слоя пены. Высота этого слоя пены составляет между 20 и 40% общей высоты флотационной ячейки. Внутри слоя пены дополнительно установлена промывочная система для очистки концентрата. За счет направленного вниз моющего действия участвующей в процессе жидкости можно извлекать остающиеся небольшие частицы, образующие хвосты флотации, увлекаемые между пузырьками и на поверхности пузырьков пены. С помощью промывной жидкости мелкие частицы, образующие хвосты флотации, осаждаются в бак для суспензии флотационной ячейки и могут отводиться предпочтительно через выход для суспензии,предусмотренный в нижней части ячейки. В этом патенте США 5 039 400 промывную жидкость, обычно воду, можно использовать также в качестве воды для разбавления суспензии, подлежащей удалению из флотационной машины через нижний выход. Однако поскольку промывная жидкость подается в слой пены, то это снижает эффект ценообразования и тем самым уменьшается подача концентрата,т.е. извлечение частиц ценного материала будет ниже, поскольку увеличивается фракция концентрата. В патенте США 5 923 012 описан способ флотации и устройство для обработки циклонных песков, где быстродействующая флотационная машина снабжена верхним выходом для непрерывного удаления поверхностной пены из верхней зоны через лоток для получения флотационного концентрата, нижним выходом для непрерывного удаления относительно плотного компонента суспензии из нижней зоны и боковым выходом для постоянного удаления относительно менее плотного компонента суспензии из промежуточной зоны бака. Вода для разбавления подается в патенте США 5 923 012 в флотационную машину через загрузочный лоток, через который подается также подлежащая концентрации суспензия. Затем вода для разбавления распределяется по 2 всему объему флотационной ячейки. Однако основное действие направлено на создание насосного потока ротора в нижней части флотационной машины. Таким образом, например, промежуточный участок зоны флотации не является достаточно эффективным в качестве цели для разбавляющей воды и поэтому плотность суспензии в удаляемой из флотационной машины суспензии может существенно изменяться и не поддерживаться предпочтительной для дальнейшей обработки. Задачей данного изобретения является устранение, по меньшей мере, некоторых недостатков уровня техники и создание машины и способа флотации с улучшенным флотационным эффектом, где текучий материал для разбавления суспензии, такой как разбавляющая вода, подается в флотационную машину ниже слоя пены, но, по существу, выше верхней части ротора флотационной машины, расположенного в нижней части флотационной машины. Существенные признаки изобретения приведены в прилагаемой формуле изобретения. Согласно изобретению флотационная машина имеет элементы для подачи материала,подлежащего обработке в флотационной машине, элементы для удаления обработанного материала из флотационной машины, по меньшей мере, в верхней части машины и в нижней части машины и смесительный механизм, содержащий статор и ротор, расположенные внутри ячейки и ниже уровня подачи материала. Флотационная машина содержит также средство подачи воздуха в смесительный механизм и для образования слоя пены в верхней части флотационной машины, а также элементы для регулирования свободного пространства слоя пены,образуемого в флотационной машине. В верхней части флотационной машины для регулирования пространства суспензии и пены предусмотрен элемент, сужающийся к низу, предпочтительно конический или в форме клина. Согласно изобретению разбавляющую воду подают ниже зоны пены, но, по существу, выше верхней части ротора флотационной машины посредством установки, по меньшей мере, одного подающего элемента для разбавляющей воды внутри флотационной машины. Текучим материалом для разбавления суспензии может быть согласно изобретению жидкость, такая как вода, или разбавленная суспензия, в которой содержание твердых веществ меньше, чем в суспензии, уже имеющейся в флотационной машине. Кроме того, текучим материалом для разбавления суспензии может быть перелив, полученный, например, из сгустителя. Подающим элементом для разбавляющего материала является, например, труба, которая установлена внутри бака флотационной машины, так что этот элемент поддерживается стенкой бака или регулировочным элементом про 3 странства суспензии и пены. Можно также устанавливать подающий элемент так, чтобы он поддерживался статором флотационной машины или любой другой подходящей поверхностью внутри бака флотационной машины. Подающий элемент может быть также установлен в зоне пены. Независимо от опорной поверхности этот элемент установлен всегда так, что текучий материал для разбавления суспензии, такой как разбавляющая вода, направляется в суспензию, по существу, выше верхней части ротора флотационной машины, но ниже зоны пены. В одном варианте выполнения подачи разбавляющей воды в флотационную машину согласно изобретению, по меньшей мере, один регулировочный элемент пространства суспензии и пены снабжен средством подачи разбавляющей воды в зону ниже слоя пены. Средство предпочтительно является, по меньшей мере,одним подающим элементом, который установлен на наружной поверхности регулировочного средства, и разбавляющая вода течет через этот элемент и направляется в суспензию. Разбавляющая вода может также подаваться в флотационную машину с помощью, по меньшей мере,одного подающего элемента, который установлен внутри регулировочного элемента. В регулировочном элементе выполнено отверстие для обеспечения размещения только концевой части подающего элемента снаружи регулировочного элемента. Согласно одному варианту выполнения изобретения коническая часть регулировочного элемента выполняет роль котла, из которого разбавляющая вода через концевую часть конуса, размещенную внутри суспензии, подается в суспензию. В некоторых вариантах выполнения изобретения предпочтительно, по меньшей мере, одна форсунка расположена на этом конце подающего элемента, при этом данный конец погружен в суспензию. Когда разбавляющая вода подается согласно изобретению сверху от ротора, то эта вода высасывается из подающего элемента роторными потоками, которые направлены в верхнюю часть зоны суспензии флотационной машины. Поскольку разбавляющая вода подается, по существу, в зону, где разбавляющая вода предпочтительно имеет эффект дополнительной обработки материала, подлежащего извлечению из флотационной машины, то количество разбавляющей воды также уменьшается. Уменьшенное количество разбавляющей воды обеспечивает получение более высокой плотности в нижнем выходе для не всплывающего материала. Это обеспечивает также более высокое содержание в снимаемом с пеной концентрате ценного материала. Поскольку разбавляющая вода находится под действием вторичных потоков ротора, то действие разбавляющей воды уменьшается в нижней части флотационной машины в зоне первичных потоков ротора и тем самым плотность не всплывающего мате 003358 4 риала в нижнем выходе остается высокой, преимущественной для дальнейшей обработки. Результатом этого является зона низкой плотности в верхней части ниже слоя пены флотационной машины. Ниже приводится подробное описание изобретения со ссылками на чертежи, на которых изображено на фиг. 1 - один предпочтительный вариант выполнения изобретения, вид сбоку; на фиг. 2 - другой предпочтительный вариант выполнения изобретения, вид сбоку; на фиг. 3 - следующий предпочтительный вариант выполнения изобретения, вид сбоку; на фиг. 4 - еще один предпочтительный вариант выполнения изобретения, вид сбоку. Как показано на фиг. 1, в флотационной ячейке 1 бак 2 содержит суспензию 3, подлежащую обработке. Бак 2 ограничен боковыми стенками 4, конической нижней частью 5 и открытым верхом. Смесительный механизм 6,содержащий ротор 7 и статор 8, установлен внутри бака. Ротор 7 приводится во вращение приводным валом 9. Для создания слоя пены в верхней части бака 2 установлено средство подачи воздуха в бак 2 с использованием полого приводного вала 9, через который воздух подводится к ротору 7. Суспензия подается через трубу 10 на вход 11, расположенный в нижней части одной из боковых стенок 4 бака 2. В нижней конической части 5 бака 2 имеется нижний выход 17 для не всплывающего материала. Пена 14, создаваемая в баке 2, переливается через перегородку 12 для слива пены, которая установлена снаружи в верхней части боковых стенок 4. В верхней части бака 2 установлен также регулировочный элемент 13 для регулирования свободного пространства пены 14 и суспензии 3. Регулировочный элемент 13 снабжен трубой 15 для разбавляющей воды, установленной на той поверхности регулировочного элемента 13, которая находится в контакте с пеной 14 и суспензией 3. Труба 15 установлена так, что конец трубы 15,который расположен внутри бака 2, находится вблизи верхней части ротора 7. Труба 15 дополнительно снабжена, по меньшей мере, одной форсункой 16 на том конце, который расположен внутри бака 2. При работе флотационной ячейки 1 подлежащая обработке суспензия подается через вход 11 и ротор 7 перемешивает и аэрирует суспензию 3. Ротор 7 вызывает в суспензии 3, по меньшей мере, два разных потока: первичные потоки F1 и вторичные потоки F2, из которых потоки F1 оказывают основное действие вблизи ротора 7 и статора 8. Потоки F2 оказывают основное действие в суспензии 3 в зоне между ротором 7 и пеной 14 в верхней части бака 2. Разбавляющая вода подается через трубу 15 в суспензию 3 в зоне, где потоки F2 оказывают свое основное действие. Таким образом, разбав 5 ляющая вода имеет влияние на зону суспензии 3, где количество грубых и тяжелых частиц является относительно небольшим за счет действия первичных потоков F1, которые грубые и тяжелые частицы засасывают в нижнюю часть 5 бака 2. Таким образом, разбавляющая вода оказывает лишь небольшое воздействие на плотность этого материала, удаляемого из бака 2 через нижнее отверстие 17. При этом разбавляющая вода уменьшает плотность суспензии 3 вблизи границы между суспензией 3 и пеной 14,обеспечивая создание устойчивой пены 14, которую легко удалять в виде перелива из верхней части бака 2. Показанный на фиг. 2 вариант выполнения изобретения отличается от показанного на фиг. 1 варианта выполнения тем, что труба 21 для подачи разбавляющей воды к верхней части ротора 7 установлена на внутренней поверхности боковой стенки 4 флотационной ячейки 1. На конце трубы 21 установлена, по меньшей мере, одна форсунка 23 для направления разбавляющей воды желаемым образом. Согласно показанному на фиг. 3 варианту выполнения регулировочный элемент 31 работает в своей нижней части как котел для разбавляющей воды. Для этого в нижней части регулировочного элемента 31 имеется, по меньшей мере, одно отверстие 32 для разбавляющей воды. Отверстие 32 может быть снабжено, по меньшей мере, одной форсункой для направления разбавляющей воды. Для лучшего направления разбавляющей воды отверстие 32 снабжено подающим элементом 33, который имеет на конце, по меньшей мере, одну форсунку. Как показано на фиг. 4, в флотационной ячейке 41, которая имеет, по существу, круглое поперечное сечение, бак 42 содержит суспензию 43, подлежащую обработке. Бак 42 образован цилиндрической боковой стенкой 44, конической нижней частью 45 и открытым верхом. Смесительный механизм 46, содержащий ротор 47 и статор 48, установлен внутри бака 42. Ротор 47 снабжен приводным валом 49. Для создания слоя пены в верхней части бака 42 установлено устройство подачи воздуха с использованием полого приводного вала 49, через который воздух подводится к ротору 47. Суспензия подается через трубу 50 к входу 51, расположенному в нижней части боковой стенки 44 бака 42. В нижней части 45 бака 42 имеется выход 57 для не всплывающего материала. В боковой стенке 44 ниже зоны, где создается слой пены, имеется также боковой выход 58 для удаления относительно менее плотного компонента суспензии 43 из промежуточной зоны бака 42. Пена 54, созданная в баке 42, переливается через перегородку 52 для слива пены, которая установлена снаружи в верхней части боковой стенки 44. В верхней части бака 42 установлен также, по меньшей мере, один регулировочный элемент 53 для регулирования 6 свободного пространства пены 54 и суспензии 53. Регулировочный элемент 53 снабжен трубой 55 для разбавляющей воды, установленной на той поверхности регулировочного элемента 53,которая находится в контакте с пеной 54 и суспензией 43. Конец трубы 55, который расположен внутри бака 42, установлен, по существу,вблизи верхней части ротора 47. Труба 55 дополнительно снабжена, по меньшей мере, одной форсункой 56 на том ее конце, который расположен внутри бака 42. При работе флотационной ячейки 41 подлежащая обработке суспензия 43 подается через вход 51 и ротор 47 перемешивает и аэрирует суспензию 43. Ротор 47 вызывает в суспензии 43, по меньшей мере, два вида потоков: первичные потоки F1 и вторичные потоки F2, из которых потоки F1 оказывают основное действие вблизи ротора 47 и статора 48. Потоки F2 оказывают основное действие в суспензии 43 в зоне между ротором 47 и пеной 54 в верхней части бака 42. Разбавляющая вода подается через трубу 55 в суспензию 43 вблизи верхней части ротора 47 в зоне, где потоки F2 оказывают свое основное действие. Таким образом, разбавляющая вода воздействует, в основном, на зону суспензии 43, где количество грубых и тяжелых частиц является относительно небольшим за счет первичных потоков F1, которые грубые и тяжелые частицы засасывают в нижнюю часть 45 бака 42. Таким образом, разбавляющая вода оказывает лишь небольшое воздействие на плотность этого материала, удаляемого из бака 42 через нижнее отверстие 57, однако, разбавляющая вода оказывает намного большее воздействие на плотность материала, подлежащего удалению через боковое отверстие 58, и тем самым на плотность материала в слое пены 54. Это происходит благодаря тому, что разбавляющая вода уменьшает плотность суспензии 43 вблизи границы между суспензией 43 и пеной 54, обеспечивая создание устойчивой пены 54, которую легко удалять в виде перелива из верхней части бака 42. Пример Для демонстрации эффективности изобретения по сравнению с уровнем техники были проведены испытания в флотационной ячейке согласно показанному на фиг. 4 варианту выполнения, где часть суспензии удаляется через выход 58, расположенный в боковой стенке 4 флотационной ячейки. Скорость разбавляющей воды при проведении испытаний составляла 14 м 3/ч. Согласно изобретению разбавляющая вода добавлялась через регулировочный элемент, в то время как согласно уровню техники вода подавалась через лоток подачи суспензионного материала, подлежащего обработке, в флотационную ячейку. В результате проведенных испытаний были получены следующие данные: Глубина от края перегородки для слива пены 250 мм 500 мм 750 мм 1000 мм 1250 мм 1500 мм 1750 мм За счет меньшего содержания твердых веществ слой пены более стабильный, чем при использовании устройства, известного из уровня техники, и это уменьшает количество мелких частиц, циркулирующих в контуре флотации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Флотационная машина, снабженная элементами (11, 51) для подачи материала,подлежащего обработке во флотационной машине,элементами для удаления обработанного материала из флотационной машины, по меньшей мере, в верхней части (12, 52) флотационной машины и в нижней части (17, 57) флотационной машины,смесительным механизмом (6, 46), содержащим статор (8, 48) и ротор (7, 47), расположенные внутри машины,средством (9, 49) для подачи воздуха в смесительный механизм и для образования слоя пены (14, 54) в верхней части флотационной машины,по меньшей мере, одним регулировочным элементом (13, 53) для регулирования свободного пространства слоя пены, образуемого во флотационной машине,отличающаяся тем, что внутри флотационной машины установлен подающий элемент (15,21, 55) для добавления текучего материала и разбавления суспензии с возможностью подачи текучего материала в зону суспензии, по существу, над верхней частью ротора (7, 47), но под зоной пены (14, 54). 2. Флотационная машина по п.1, отличающаяся тем, что подающий элемент (15, 21, 55) установлен на наружной поверхности регулировочного элемента (13, 53). 3. Флотационная машина по п.1, отличающаяся тем, что подающий элемент (15, 21, 55) установлен внутри регулировочного элемента(13, 53). 4. Флотационная машина по п.1, отличающаяся тем, что подающий элемент (15, 55) установлен на внутренней боковой стенке (4, 44) флотационной ячейки (1, 41). 5. Флотационная машина по п.1, отличающаяся тем, что подающий элемент (15, 55) установлен в зоне пены (14, 54). 8 6. Флотационная машина по п.1, отличающаяся тем, что регулировочный элемент (13, 43) является дополнительно котлом для подлежащей добавлению воды. 7. Способ улучшения эффекта флотации во флотационной машине по п.1, снабженной элементами (11, 51) для подачи материала,подлежащего обработке во флотационной машине,элементами для удаления обработанного материала из флотационной машины, по меньшей мере, в верхней части (12, 52) флотационной машины и в нижней части (17, 57) флотационной машины,смесительным механизмом (6, 46), содержащим статор (8, 48) и ротор (7, 47), расположенные внутри машины,средством (9, 49) для подачи воздуха в смесительный механизм и для образования слоя пены (14, 54) в верхней части флотационной машины,по меньшей мере, одним регулировочным элементом (13, 53) для регулирования свободного пространства слоя пены (14, 54), образуемого во флотационной машине,отличающийся тем, что во флотационную машину (1, 41) подают текучий материал для разбавления суспензии над верхней частью ротора (7, 47) с помощью подающего элемента(15, 21, 55), установленного внутри флотационной машины (1, 41). 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что подлежащий подаче текучий материал для разбавления суспензии направляют через подающий элемент (15, 21, 55), соединенный с регулировочным элементом (13, 53). 9. Способ по любому из пп.7 или 8, отличающийся тем, что подлежащий подаче текучий материал для разбавления суспензии направляют через подающий элемент (15, 21, 55), соединенный с наружной поверхностью регулировочного элемента (13, 53). 10. Способ по любому из пп.7 или 8, отличающийся тем, что подлежащий подаче текучий материал для разбавления суспензии направляют через подающий элемент (15, 21, 55), соединенный с внутренней поверхностью регулировочного элемента (13, 53). 11. Способ по п.7, отличающийся тем, что подлежащий подаче текучий материал для разбавления суспензии направляют через подающий элемент (15, 21, 55), соединенный с внутренней поверхностью боковой стенки (4, 44) флотационной машины (1, 41). 12. Способ по п.7, отличающийся тем, что регулировочный элемент (13, 53) используют в качестве дополнительного котла для подлежащего подаче текучего материала для разбавления суспензии. 13. Способ по любому из пп.7-12, отличающийся тем, что текучим материалом для разбавления суспензии является вода. 14. Способ по любому из пп.7-12, отличающийся тем, что текучим материалом для разбавления суспензии является суспензия. 10 15. Способ по любому из пп.7-12, отличающийся тем, что текучим материалом для разбавления суспензии является перелив сгустителя.