Флотационная машина Форрестера (Forrester)

04.08.2018
Эта машина благодаря простоте устройства, легкости изготовления на месте и эксплуатационным качествам быстро завоевала себе известность, став своего рода типовой для современных пневматических машин.

В настоящее время уже появилось несколько видоизменений этой машины как заграницей, так и у нас в Союзе.

Поэтому вначале разберем подробнее машину Форрестера и на базе ее опишем дальнейшие видоизменения основного типа.

Машина Форрестера была введена в промышленность в 1921 г. на фабрике Ольд Доминион (шт. Аризона, США), где автор ее был управляющим, и быстро обратила на себя внимание.

Следует отметить, что еще в 1918 г. инженер Уэлш (Otis Welsh) запатентовал свою патрубочную машину, но тогда сама идея проведения воздуха в панну пневматической машины непосредственно через трубку, без промежуточной пористой перегородки, шла настолько в разрез с установившимися понятиями о роли пористых перегородок для флотации, что этот патент не нашел последователей и не был испытан в промышленности.

На фиг. 76—77 даны схематические разрезы (поперечный и продольный) нормально машины Форрестера.


Машина состоит из двух отделений: А — агитационно-аэрационного и В шпицкастена.

Агитационно-аэрационное отделение является самой ответственной частью машины, имея своеобразную для патрубочных машин конструкцию, тогда как отделение шпицкастена аналогично по своей работе другим машинам.

Внутри отделения А центрально по продольной оси устанавливается трубопровод сжатого воздуха, состоящий из главного трубопровода 1, служащего одновременно и ресивером, и вертикально идущих от него патрубок 2, через нижний полый конец которых сжатый воздух поступает по стрелкам б в отделение А.

Отделение А с обеих сторон от шпицкастенов имеет систему перегородок 3 и 4, укрепленных продольно в торцевые стенки 5 машины. Обе перегородки 3 несколько расходятся книзу и не доходят до уровня нижнего края патрубка 2, оставляя проход для пульпы по стрелкам а — б. Верхней частью перегородок 3 образуется узкая продольная щель б, проходя которую пульпа получает максимальную аэрацию. Обе перегородки 4 устанавливаются вертикально, выходя верхним концом значительно выше уровня слива пены. Нижний конец их не доходит до полки 7 перегородки 3, оставляя продольный зазор 8, через который часть пульпы также может поступать в шпицкастен по стрелке в. Нижняя часть перегородки 4, кроме того, имеет серию рядов отверстий круглой или продолговатой формы 9, через которые пульпа поступает в шпицкастен стрелке г. Иногда, в целях избежания выбрасывания пульпы из отделения А наружу, устанавливаются на шарнирах покрышки 10. Для удобства очистки выходных отверстий трубок 2, не останавливая машины, служат ниппеля 11, установленные на распределительной трубе 1. Для уменьшения износа стенок машины иногда устанавливают различного рода прокладки (футеровку) на особо ответственных местах, как, например, на нижнем днище против выходных отверстий трубок 2, на нижней половине перегородки 4, где помещены отверстия 9, и т. п. Впрочем, часто последняя деталь делается съемной из продырявленного котельного железа. В торцевых стенках по ходу движения пульпы делаются ящики: один 12 для ввода пульпы, а другой (13) для выдачи хвостов. Последний, как обычно, делается с изменяющимся уровнем перелива 14 для поддержания нужного уровня в машине и пробкой 15 для быстрой очистки машины. Для контроля давления воздуха на распределительной трубе 1 ставится манометр у крана 16.

Шпицкастен имеет нормальную форму, причем ширина его изменяется от характера флотации путем уменьшения или увеличения угла наклона наружной стенки 77. Так, для первичных флотаций ширину делают меньше, увеличивая угол наклона стенки 17, а при очистных флотациях — наоборот, чем достигается более эффективная выдача пены в слив.

Обычно эти машины делаются с двусторонним сливом, имея с обеих продольных сторон желоба для концентрата 18. Вся машина делается из дерева и водопроводных и газовых труб, что обеспечивает изготовление ее на месте с максимальной пригонкой монтажа деталей применительно к флотации каждого полезного ископаемого.

Ход процесса вкратце состоит в следующем. Пульпа поступает в ящик 72 по желобу в отделение А. Воздух же, выходя из трубок 2 под напором и ударяясь о дно машины, дробится на более мелкие пузырьки, которые подымаются внутрь отделения А между стенками 3. Здесь происходит максимальная аэрация с попутной агитацией пульпы с воздухом. Так как удельный вес единицы объема аэрированной пульпы с внутренней стороны стенки 3 меньше, чем неаэрированной и опускающейся, как несфлотировавшейся, из шпицкастена по стрелкам а, то пузырьки воздуха этой более плотной пульпой будут загоняться внутрь, обеспечивая тем самым подъем аэрированной пульпы внутри отделения А.

Пройдя суженную щель 6, пульпа может считаться в основной части достаточно перемешанной, и следующей ее задачей является переход в шпицкастен. С этой целью она проходит отверстия 9, когда пузырьки снова максимально деформируются, теряя часть механически приставших к ним минералов пустой породы. Последние, падая на полки 7 движением пульпы смываются в нижнюю часть шпицкастена через отверстия 8 по стрелке в и снова начинают цикл, совершая его по стрелкам а.

Прошедшая отверстия 9 пульпа в шпицкастене расслаивается и выделяет пенный слой обычным порядком.

Число круговоротов пульпы зависит от длины машины и скорости движения пульпы, т. е. как бы от шага примерной винтообразной траектории движения ее от одной торцевой стенки до другой.

Инструктивные указания по эксплуатации машины типа Форрестера. Приводим вкратце указания Л.Д. Форрестера, данные лично автору для правильной эксплуатации этого типа машин на примере медных руд.

Потребление воздуха для первичных машин составляет около 4,64 м3/мин на 1 пог. м длины машины. Если при основной флотации выделяется готовый концентрат, то расход воздуха снижается; то же следует скачать и при получении очистных концентратов.

Уровень пульпы регулируется деревянными или железными различной ширины брусками, вставляемыми в углубления или пазы ящика 13. Для первичных машин наилучшие результаты получаются при работе машины с высоким уровнем пульпы. Он должен быть настолько высок, чтобы пульпа показывалась или прорывала пену через отверстия в перегородках. Толщина пены порядка 25—75 мм.

В тех случаях, когда при основной флотации следует получить чистый концентрат, желательно иметь более глубокий слой пены для лучшей ее очистки и поэтому предпочитают слой пены регулировать устройством сливного лотка для ее перелива чтобы не понижать уровня пульпы. Одним из достоинств высокого уровня пульпы является то, что при этом требуется меньшее количество воздуха, чтобы выгнать пену в желоб.

Давление воздуха обычно в главном трубопроводе по показанию манометра не более 0,1 ат. Большее значение, чем давление воздуха, имеет объем. Трубки 2 должны оканчиваться внизу точно на одном уровне по всей длине машины.

Очистные машины шире и глубже первичных и перечистных машин. Цифры для обеих машин, приведенные на фиг. 76—77, дают представление об относительных размерах отдельных деталей. Как видим, целый ряд этих указаний может быть приложим вообще к патрубочным машинам.

Эксплуатационные показатели и данные по машинам Форрестера. Размеры машин. Размерами, характеризующими машину, служат длина, ширина на уровне слива пены и площадь поперечного сечения. Длина машины варьирует в широких пределах; в сущности, практикой шока не ограничен верхний предел длины машины. Крайние пределы, встречающиеся на практике, находятся между 3—16,5 я, причем нормальной длиной можно считать 5,5 м. Ширина для первичных машин 1,22 л и для очистных 1,56 я. Площадь поперечного сечения для первичных 0,81 м2 и для очистных 1,04 м2. Площадь, занимаемая агитационно-аэрационным отделением, для машины любой флотации 0,30 м2. Таким образом, площадь шпицкастенов для первичной машины 0,5 м2, а для очистной машины 0,73 м2, включая перегородки.

Размеры трубопроводов и установка патрубков. Диаметр главного трубопровода делается от 250 до 150 мм. Диаметры патрубков делаются одного из трех размеров 13, 19 или 25 мм, причем для очистных флотаций берется один из последних двух размеров, а для первичных— один из первых двух, в зависимости от свойств руды и степени наличия и осаждения в них известковой накипи. Расстояние между патрубками зависит от подачи количества необходимого воздуха и варьирует от 87 до 150 мм. Большему диаметру патрубка обычно соответствует большее расстояние между ними. Для правильной работы всего трубопровода должны быть соответственно увязаны между собой общее сечение всех патрубков и сечение главного трубопровода.

Давление воздуха обычно изменяется в пределах 0,1—0,2 кг/см2; придерживаются ближе к нижнему пределу при легко флотирующихся рудах и берут верхний предел при флотации сложных руд.

Производительность считается на машину в сутки или на погонный метр длины машины в сутки или в час; последний способ встречается чаще.

Возможно также, зная объем машины и количество проходящей через нее пульпы, подсчитать, например, часовую производительность на 1 м2 объема машины. Производительность машины зависит от многих факторов, главным образом от характера флотируемости данного полезного ископаемого. Так, при рудах цветных металлов, по Таггарту, можно считать за среднее 2,4 т/час на 1 пог. м длины машины для первичной машины, а по Брухгольду — 1,65 т/час.

Пример 140. На фабрике Ольд Доминион по новой секции производительность 300 т/сутки при суммарной длине машин 16,5 м, что дает на 1 пог. м производительность 0,75 т/час, тогда как. по старой секции при производительности 1100 т/сутки при общей длине машин в 24 м имеем производительность на 1 пог. м 1,1 т/час. На фабрике Коппер Квин при 460 т/сутки и 12 и длины машины производительность на 1 пог. м — 1,6 т/час. На фабрике Юта-Апекс в свинцово-цинковой секции при производительности 500 т/сутки и 55 м суммарной длины основной и цинковой флотаций имеем на 1 пог. и 0,38 т/час. Таким образом, производительность по первичной флотации в несколько раз превосходит среднюю производительность по всей флотации; чем сложнее руда и больше перечисток, тем часовая производительность получается меньше, как в примере фабрики Юта-Апекс.

Расход воздуха замеряется либо в м3/мин на 1 пог. м длины машины, либо в куб. метрах на часовую производительность. За нормальные цифры можно принять 3,6—6 м3/мин на 1 пог. т, или 3,4 м3/мин на т часовой производительности. Обычно считают расход воздуха на машинах Форрестера на 60% выше, чем на стандартных машинах Келлоу. Расход энергии считается в kWh/т и зависит от характера руды и режима флотации.

Пример 141. Разберем по табл. 83 данные о расходе энергии в kWh/т для медных руд.

Пример 142. В табл. 84 приведены сравнительные данные машин Форрестера и Келлоу (по Таггарту), из которой видны эксплуатационные преимущества машин Форрестера против Келлоу.

Пример 143. Разберем изменения, происшедшие на фабрике Мак-Хил в Неваде, где машинами Форрестера заменили машины Келлоу и демонстировали отдел концентрации на столах, причем количественно это выразилось так:

Подсчитаем экономию в площади пола от установки машин Форрестера. Считая поперечное сечение в свету у машины Форрестера 1,2 м, будем иметь общую площадь, занятую этой машиной, 195,1х1,2 = 234 м2. Считая площадь одного стола 13,5 м2, получим общую площадь, занятую ранее столами и машинами Келлоу: (13,5*74) + 91 + 17 = 1108 м2, т. е. экономия по площади 1108—234 = 874 м2, что суммарно выразилось экономией по стоимости обработки в 10 коп. зол. на 1 т.

Необходимо отметить, что на длинных машинах (свыше 8 м) иногда устанавливают в шпицкастене перегородки, обеспечивая тем самым получение нескольких продуктов, аналогично работе шпицкастенов ячеистых машин.