Машина Рутс - градиент (ступенчатая машина Рутс) (Ruth Gradient)

Машина Рутс механического типа состоит из ряда самостоятельных ячеек, где переход продуктов из одной ячейки в другую совершается с помощью перелива их через сливные желоба (фиг. 56). Ячейка состоит из агитационного отделения А и шпицкастена S (фиг. 57), причем передача .пульпы из агитационного отделения происходит путем нагнетания ее в нижнюю часть шпицкастена (принцип, аналогичный машине Клейнбентинка).

Ячейки устанавливаются уступами друг к другу (фиг. 58), отчего машине и дано название «ступенчатая». Этим достигается самотек пульпы и ее продуктов, особенно важный при наличии оборотных продуктов, так как использование песковых и шламовых насосов становится излишним (резкое отличие от машины MC).

Разберем устройство и работу этой машины в той части, которая отличает ее от стандартной машины MC. Надо отметить, что этот тип машины у нас в Союзе еще пока не получил распространения, так как она была изобретена всего несколько лет назад в Америке и там в условиях современного кризиса не смогла найти широкого распространения.

С точки зрения механического оформления машина характеризуется тем, что каждая ячейка представляет собой самостоятельную камеру, сделанную из стальных сварных листов. Рама состоит из швеллеров (фиг. 56—57), по одному в каждом углу и одного внизу, в том месте, где вставляются установочные болты. Два швеллера поддерживают верхний подшипник, мотор и приводной механизм, а стальной угольник поддерживает нижний подшипник. Спайка частей должна производиться на заводе по шаблонам, для обеспечения правильной выверки линий.

Законченный стальной агрегат (ячейка) должен быть прочен, массивен, компактен и занимает очень небольшую площадь при любом внутреннем размере ящика машины. При такой конструкции машины ее очень легко собрать, подвергнуть испытанию на пригодность к работе и упаковать для отправки, с тем чтобы ее снова легко собрать и установить на фабрике. На месте работы необходимо лишь поставить ее на фундаментные болты. Деревянная же конструкция, наоборот, потребовала бы сборки на заводе с последующей разборкой и упаковкой частей для транспорта и новой сборки машины на фабрике, что необходимо учитывать нашим машиностроительным заводам флотационных машин.

Конструкция агрегата допускает беспрепятственную перестановку секций. Вертикальные моторы а с роликовыми подшипниками и V-образными бесшумными приводами типа текс-роп b вращают валы с мешалок, обеспечивая эффективную передачу. Отполированный вал сходит внизу (там, где работает мешалка) на конус d, а у верхнего конца в нем сделан желобок для установочного винта е. Для обеспечения правильного вращения мешалки размер вала делается с некоторым запасом. Шариковые подшипники снабжены масленками f для непрерывного смазывания.

Изнашивающиеся части делаются из твердого, прочного железа, аналогично специально выработанному сорту для лопастей центробежных Песковых насосов Вильфлея. Срок службы этих частей около года.

Мешалка сбалансирована для статического и динамического равновесия. Желоба делаются из листовой стали и снабжены достаточным количеством рукавов для системы очистки.

Таким образом, здесь отсутствует вся система клапанов, регулирующих уровень пульпы в соседних ячейках. Нет скребкового механизма для съемки пены. Концентрат и хвосты идут в противоположные стороны (фиг. 58), из какой-то средней первичной флотации ячейки (№4) вдоль по продольной оси всего агрегата ячеек. Уровень разгрузки всех продуктов флотации в каждой ячейке выше, чем уровень поступления исходной пульпы.

Условия работы в данной машине с точки зрения флотационного эффекта особенно связаны со следующими моментами: а) аэрированием пульпы, б) путем, проходимым аэрированной пульпой с момента агитации до образования пенного слоя и в) отделением пены от пульпы и их дальнейшей транспортировкой. Так как принцип осуществления этих моментов в данной конструкции машины отличается от такового машин MC, то разберем их несколько подробнее.

Пример 121. Мы знаем, что удельная поверхность минеральной частицы обратно пропорциональна ее диаметру или стороне ее линейного измерения.

Так, при раздроблении куска руды с 12 мм до 100 меш (0,15 мм) число получаемых зерен и площадь изменяются следующим образом (табл. 72).

Так как для выноса из такого огромного числа частиц гидрофобных зерен в пену потребуется большое количество воздуха, то весьма существенным является метод его диспергирования в пульпе, потому что из поступающего в машину воздуха в массе необходимо получить огромное количество мелких пузырьков, во много раз превышающих в сумме первоначальную поверхность поступившего воздуха в массе.

Достоинство всякой машины повышается с увеличением производимой ею общей суммарной поверхности воздушных пузырьков, отнесенной к единице потребляемой энергии.

Замер поступившего количества воздуха в пульпу является практически нелегкой задачей. Наблюдения показали, что при механическом диспергировании воздуха размер пузырьков примерно одинаков и при увеличении количества вводимого воздуха уменьшается.

Пример 122. Для измерения объема введенного в пульпу воздуха может служит прибор, изображенный на фиг. 59. А, Д и С — двухлитровые измерительные цилиндры, с резиновыми пробками. В — трубка для пробы; E — сифон между D и С; F, J, G — краны, H — соединительная трубка. Для опыта по работе машины берется чистая вода вместо пульпы, чтобы уменьшить затруднения и неточности в определениях из-за присутствия реагентов и твердых частиц. Пусть емкость проб в трубке В равна 190 см3. Трубка вначале пустая, цилиндр D полный, сифон E тоже налит водой до закрытого крана. Установив трубку В на место, открываем последовательно краны G, F и, наконец, J. Когда цилиндр С почти наполнится, закрываем краны G и J одновременно.

Пусть имеем отсчеты: в цилиндре С —1 900 см3, а в цилиндре А 760 см3, тогда 1 900—760 = 1140—190 = 950 см3, откуда 980/1900 = 50% воздуха в пульпе.

Воздух поступает вместе с пульпой через отверстия, сделанные в крышке над мешалкой. Патентованная мешалка Рутc k с колпаками f вбирает большое количество воздуха и равномерно распределяет его по всей пульпе. Разбивающее действие механического агитирования эмульсирует и растворяет реагенты и воздух в пульпе, заставляя флотировать тончайшие частицы минерала, которые вначе могли бы не участвовать в процессе.

После впуска воздуха в пульпу и основательного его распределения и эмульсирования в ней аэрированная пульпа начинает равномерно двигаться к поверхности, не встречая никаких препятствий в своем движении. Как видно по стрелкам т, n на фиг. 57, аэрированная пульпа движется из отделения А через решетку р совершенно ровно и непрерывно. Растворенный воздух сопровождает по всему направлению частицы минерала. На некотором расстоянии ниже уровня пульпы устанавливается решетка р, прекращающая вихреобразное движение потока; из пульпы начинает выделяться пена.

Дальше пульпа движется через спокойную зону по направлению книзу, поступая под погруженную в ванну пластинку q, и затем направляется вверх, через шлюз г (см. сплошные стрелки) в желоб T для хвостов. Во время продвижения пульпы через спокойную зону совершается наиболее эффективное разделение пены от пульпы. Это очень важно, так как в механическом процессе воздух разбивается и растворяется настолько тонко, что требуется некоторое время для того, чтобы эти мелкие пузырьки могли отделиться от пульпы. Чем меньше пузырьки, тем лучше проходит процесс флотации, но зато пузырьки в пульпе поднимаются медленнее. Пульпа из шлюзного сплыва может итти по двум направлениям: один путь — возвращение в ту же секцию для переочистки (по стрелке N), другой — в желоб для хвостов T по стрелке n в следующую секцию, расположенную выше. Это устройство допускает применение очень гибкой циркулирующей нагрузки внутри секции, что при обработке небольшого тоннажа является чрезвычайно важным фактором. Минерализованные пузырьки, подымаясь над уровнем пульпы, движутся по стрелкам m к верхнему регулируемому по высоте порогу пройдя который, поступают в желоб до концентрата С. Таким образом, в данной машине исходный материал F поступает в агитационное отделение несколько ниже по уровню, чем выходят из машины оба ее продукта Г и С.

Из шпицкастена вынесены все изнашивающиеся части и движущиеся элементы, что обеспечивает лучшие результаты обогащения и облегчает ремонт или смену частей. Агитационное отделение всегда находится на виду у оператора.

Помощью установочного винта е на верху вала можно регулировать величину приемного отверстия. Это предохраняет от перегрузки и коротких циркуляций через мешалку и дает в результате снижение расхода энергии и меньшее изнашивание. Эта особенность является отличительной чертой ступенчатой машины Градиент.

Ступенчатые машины Рутс допускают довольно эффективное распределение воздуха и эмульсирование реагентов в пульпе. Производительность флотации в машине зависит не от объема поступающего внутрь воздуха, а от поверхности воздушных пузырьков. Тонкое измельчение руды и большая поверхность частиц минерала вызывают необходимость наличия большой воздушной поверхности.

Пример 123. Приведем данные об увеличении поверхности в результате размера пузырьков (табл. 73).

Таким образом, видим, насколько увеличивается число пузырьков и поверхность с уменьшением их диаметра в единице объема вводимого воздуха до диспергирования его.

Схема работы ступенчатой многоячеистой машины. Движение пульпы и продуктов схематически показано на фиг. 58 (см. также фиг. 56), где движение пульпы обозначено черной полосой, а движение обогащенных концентратов — заштрихованной полосой. Так, мы видим, что исходный материал поступает в агитационное отделение, например, 4-й ячейки. Пульпа из 4-го шпицкастена поступает как промпродукт в агитационное отделение 5-й ячейки, концентрат по желобу поступает в очистную флотацию в агитационное отделение 3-й ячейки. Пульпа после 5-й ячейки постепенно проходит 6-ю, 7-ю и 8-ю ячейки и выходит в виде чистых хвостов из 8-й ячейки. Концентраты ячеек 5—8 поступают на общий желоб, как и концентрат 4-й ячейки, и они дают первичный концентрат для 3-й ячейки. Из 3-й ячейки первый очистной концентрат поступает на вторую очистку во 2-ю ячейку, а промпродукт 3-й ячейки (аналогично хвостам ячеек 4—8) присоединяется к исходной пульпе, поступая в агитационное отделение 4-й ячейки. Аналогично идут очистные операции во 2-й и 1-й ячейках. В результате из 1-й ячейки мы имеем конечный концентрат, а из 8-й — конечные хвосты, повторив в случае надобности столько очистных и перечистных операций, сколько возможно сделать комбинаций передачи самотеком продуктов в пределах имеющегося числа ячеек.

Пример 124. Сравним ход процесса на фиг. 58 с фиг. 60 — схемой флотации.

Как видим, сложная схема фиг. 60 на практике работы на данной машине осуществляется просто и без сложного насосного хозяйства, давая большое удобство маневрирования с перефлотациями промежуточных продуктов.

Помимо указанного удобства соединения в одной многоячеистой машине ряда отдельных операций мы можем этого достигнуть без установки вспомогательных желобов, насосов, трубопроводов, что делает данную машину гибкой, пригодной для любой комбинации методов флотации. При необходимости увеличения производительности можно добавлять с любого края дополнительные ячейки, не нарушая работы остальных ячеек. Последнее обстоятельство дает этим машинам также большое производственное преимущество.

Наклон желобу дается 11—12°. Превышение ячейки при стороне агитационного отделения 525 мм обычно принимают равным 112 мм. Желоба выложены резиновой прокладкой для уменьшения износа, причем они могут отсекать 1/4, 1/2 или 3/4 пульпы по желанию либо в следующее агитационное отделение, либо в свое в качестве оборотного продукта.

Питание реагентами может производиться в любую ячейку.

Для удаления механизма надо снять привод текс-роп, каким эти машины всегда снабжаются от индивидуальных моторов, и, отвинтив две гайки от каждого подшипника и две гайки с направляющей плиты, вынуть весь агитационный механизм.

Рабочими частями являются мешалка, направляющая плита и корпус, где помещается мешалка, которые делаются отлитыми из твердого, зеркального чугуна без обработки. На полную смену рабочих частей в ячейке требуется 15 мин. Периферическая скорость мешалки 7,5 м/сек.

Пример 125. Разберем по табл. 74 показатели этой машины.

Несмотря на то, что данная машина пока еще не вошла у нас в употребление, все же ее конструктивные особенности вызывают необходимость обратить на нее серьезное внимание, особенно исходя из ее простого принципа наращивания ячеек и легкого видоизменения на ней всей схемы очистных и перечистных операций без какой-либо необходимости установки насосного оборудования.

Как увидим ниже машина Руте Градиент в этом отношении аналогична осваиваемой у нас машине Фаренволда, но она менее металлоемка и более разборна, что делает ее также полезной при применении флотации с механическим типом машин, как машину Фаренволда при применении механо-пневматической флотации.

Поэтому ее освоение нашим машиностроением также может явиться необходимым.