Механо-пневматическая машина Фаренволда

Этот тип механо-пневматичеокой машины был предложен проф. А.В. Фаренволдом в 1920 г., а в ее современном виде она разработана и установлена впервые в 1927 г. фирмой Денвер Экуипмент.

Основное ее отличие от механо-пневматической машины MC заключается в возможности пользоваться в разных ячейках либо сжатым, либо атмосферным воздухом, имея таким образом по всей машине комбинированное его использование. Затем в ней обеспечена передача промпродукта любой ячейки в любую ранее расположенную ячейку самотеком (без установки насосов). Наконец, подвод воздуха производится в ней по пустотелым трубам сверху, подвод пульпы — сбоку на мешалку, а «е под мешалку, как у машин MC.

Так как машина Фаренволда обладает рядом преимуществ перед типовыми машинами механо-пнеачатического типа и намечена к освоению в России, то приведем подробное ее описание. Это тем более необходимо, что на ряде наших фабрик эта машина уже установлена (Калатинская, Кировская, Пышминско-Ключевская) и запроектирована на Прибалхашскую фабрику-гигант, производительностью до 63 000 т/сутки, или 2 600 т/час, следовательно, знание основных деталей работы данной машины может потребоваться многим обогатителям.

Устройство машины. Машина состоит из ряда ячеек (от 4 до 14), причем. каждая ячейка, подобно машине MC, разделяется на два отделения (фиг. 97—100); агитационно-аэрационное 7 и шпицкастен 2, разделяемые между собой решеткой 3.

Агитационно-аэрационное отделение в нижней своей части имеет чугунную чашу 4 квадратного сечения с плоским дном и закругленно приподнятыми краями. Чаша с боков и в центре дна имеет отверстия 5 для быстрой очистки машины, закрываемые пробками 5. Центрально в чаше расположена на вертикальном валу б мешалка 7 (фиг. 97), имеющая снизу плоский диск 7а, на нем — не доходящие до прикрепляющей втулки 8 четыре прямых лопасти 76. Над мешалкой помещается специально отлитой формы предохранительная покрышка 9, которая с помощью лап 10 укрепляется в стенках ячейки. Устройством такой покрышки было достигнуто обеспечение более легкой работы мешалки особенно при пуске в ход после остановки, так как осевшая твердая часть пульпы собирается на покрышке и по краям чаши и не оказывает сопротивления при пуске, в начале перемешивания пульпы, экономя тем самым на энергии при пуске (пусковой момент значительно понижен).

На покрышке находится, как одно целое, труба 11, подводящая к втулке 8 на мешалку исходный материал для данной ячейки, и одна или две трубы 12 (в зависимости от того, односторонняя или двусторонняя разгрузка пены принята в машине) для подвода в данную ячейку оборотных первичных концентратов для очистной флотации или промпродуктов для перечистки (фиг. 100).

На лапах 10 укрепляется решетка 3, разделяющая оба отделения машины.

Внешний вид полностью оборудованного агитационно-аэрационного отделения показан на фиг. 98. Вал мешалки заключен в пустотелый цилиндр 14, укрепленный в покрышке 9, как показано на фиг. 97.

Шпицкастен имеет в продольной стороне вертикальные перегородки 15 (фиг. 99), обеспечивающие более совершенную очистку пенного слоя до выхода его, с помощью скребков 16 или самотеком, из внешней части шпицкастена в приемный желоб для пены.

Для перехода пульпы из одной ячейки в другую служит приспособление 17 (фиг. 100 и 101), которое, благодаря регулируемой заслонке 18, позволяет поддерживать желаемый уровень пульпы в каждой ячейке. Кроме того, в цилиндре 14, на разной высоте шпицкастена, имеются два отверстия с нарезкой, одно 49 внутри шпицкастена (фиг. 100), для возвращения части промежуточного пенного слоя обратно для дополнительной агитации и аэрации на мешалку той же ячейки (оборотная струя, часто способствующая лучшей очистке лены при полиметаллической руде), и второе 20, выше уровня пены в шпицкастене для присоединения трубопровода со сжатым воздухом.

Наконец, в случае флотации с атмосферным воздухом таковой может попадать как через отверстие 20 с убранным в этом случае присоединением к трубопроводу, так и непосредственно через пустотелый верхний край 27 цилиндра 14.

Метод подвода сжатого и атмосферного воздуха показан на фиг. 102, где из главного воздухопровода сжатого воздуха 22 соединительной резиновой шлангой 23 с регулирующим количеством подаваемого воздуха вентилем 24 сжатый воздух подается через отверстие 20, причем резиновый колпак 25 укреплен вверху на муфте вала 26, а внизу на цилиндре 14.

Указанным путем сжатый воздух попадает в пустотелый цилиндр во время флотации. Если же по ходу режима флотации подачи сжатого воздуха не требуется, то достаточно снять нижнюю стяжку с цилиндра 14, завернуть резиновый колпачок 25 кверху и отклонить шлангу 23, вывинтив патрубок из отверстия 20.

Ход процесса, в достаточной степени понятный из сказанного выше и фиг. 103, вкратце сводится к следующему.

Пульпа поступает через регулируемое приспособление 17. в трубу 11, откуда, она попадает на мешалку 7. Благодаря значительной периферической скорости вращения мешалки пульпа энергично перемешивается в относительно узком постранстве между покрышкой 9 и чашей 4. Одновременно на мешалку падает из отверстия 19 промпродукт данной ячейки, который при этом засасывает атмосферный или сжатый воздух, частично аэрируя с ним, а из труб 172 могут поступать продукты флотации последующих ячеек, требующих той или иной очистки или перечистки в данной ячейке. Наконец, через отверстия 27 (фиг. 97) в покрышке будут засасываться осевшие на нее и не участвующие во флотации более тяжелые, не ставшие еще гидрофобными, частицы.

Вся эта пульпа по выходе из зоны действия мешалки, будучи надлежащим образом агитирована и аэрирована благодаря закругленным краям чаши с минимальными вихревыми движениями и мертвыми пространствами, обычными для агитационных отделений остальных машин, относительно спокойно подымается кверху. Пройдя решетку 3, пульпа начинает расслаиваться, выделяя пенный слой, аналогично ряду других машин, и переливаясь для новой флотации в следующую ячейку через регулируемое отверстие 17.

Так как по ходу процесса из ряда ячеек может получиться пена, требующая дальнейшей перечистки, то применяют в этих машинах следующий способ ее возвращения в любую ранее лежащую ячейку: обычно у машины с каждой стороны разгрузки пены имеется два параллельных желоба — один наружный 28 (фиг. 103), для готового концентрата, из которого пена выходит через отверстие 29, и второй 30 — внутренний более близкий к машине, для всякого рода продуктов, требующих пере отказываются), а №№ 535 и 610 ставятся только с индивидуальным мотором для каждой мешалки (по американским данным, номер машины обозначает диаметр мешалки в дюймах, т. е. 24 = 610 мм и т. д.).

Пример 163. Приведем в табл. 95 основные размеры и некоторые габариты для машин Фаренволда с двухсторонним сливом и числом ячеек 4, 6, 8, 10, 12 и 14, только для привода с индивидуальными моторами. Ns 457а имеет при той же мешалке увеличенные размеры ячейки и называется "специальным".

Пример 164. Разберем по табл. 96 некоторые данные о тех же машинах по номерам.

Подбор номера машины и числа ячеек. Фирма Денвер Экуипмент предложила способ подбора номера машины (57) на основании данных времени флотации, плотности пульпы и уд. веса руды, используя для подсчетов показатель А, определяемый по табл. 97, причем число ячеек для заданного размера машины определяется по формуле (57):

где Q — производительность в т/сутки, t — время флотации в минутах (первичной, очистной или перечистной или всех вместе),

А — показатель из табл. 97, определяемый в зависимости от плотности пульпы и уд. веса руды при флотации в 1 мин., n — число ячеек.

Если бы мы имели производительность т/час, то цифру для А из табл. 97 необходимо разделить на 24.

Часто берут число ячеек четным, причем на практике редко берут меньше 6 ячеек, чтобы обеспечить нормальный режим флотации с перечисткой промпродуктов. Чем руда медленнее флотируется, тем минимальное число ячеек больше (например для цинковой флотации минимум берут 10—12 ячеек).

Возвращением промпродукта компенсируется удаление конечных концентратов. Если для определенного номера машины получилось например 3,8 ячейки, то берут соответствующий меньший номер машины, а число ячеек увеличивают до 6.

Разберем несколько примеров на подбор машин и числа ячеек.

Пример 165. Сколько ячеек надо для машины Фаренволда № 380, чтобы профлотировать 50 т/сутки руды уд. веса 2,7 при плотности пульпы 3,5:1, если время флотации определено в 9 мин.?

По табл. 97 для № 380 и плотности пульпы 3,5:1 в столбце уд. веса 2,7 имеем цифру для А = 81; тогда по формуле (57):

Пример 166. Сколько ячеек необходимо для машины Фаренволда № 533 для флотации 250 т/сутци свинцово-цинковой руды, если время флотации для получения свинцового концентрата 10 мин., а для цинкового — 16 мин., причем процент твердого в свинцовой пульпе 28, а в цинковой 25, уд. вес 3,2, а тоннаж, поступающий в цинковую флотацию равняется 160 г в сутки?

Пользуясь табл. 97, подсчитываем число ячеек для свинцовой флотации:

Аналогично для цинковой флотации: число ячеек n = 160*16/407 = 6,3; берем 8 или 7 в зависимости от удобства общей компановки машин в цеху.

Пример 167. По данным лабораторного изучения имеем время флотации 8 мин.; разжижение пульпы 4*1, уд. вес руды 2,9.

Требуется подобрать № машины Фаренволда и число ячеек, пользуясь данными табл. 96—97, из расчета производительности 500 т/сутки.

По табл. 97 делаем выборку А для разных номеров машины:

тогда для № 305 число ячеек равно 500*8/42 = 95,2. Аналогичным путем получим округленно для всех номеров следующий ряд числа ячеек:

Чтобы выбрать номер машины, составим табл. 98, пользуясь табл. 96.

Таким образом необходимо остановиться на № 457а и взять две машины по 10 ячеек, что даст возможность легче отрегулировать процесс, хотя можно остановиться и на одной машине № 610 в 10 ячеек, имеющей несколько лучшие показатели по среднему расходу анергии и весу машины и вполне обеспечивающей заданную производительность, тогда как выбор Ne 533 в 14 ячеек может вызвать затруднение в смысле расположения аппаратуры и гибкости в части перечисленных операций.

На окончательный выбор машины в этом случае оказывает влияние: степень предварительной изученности схемы очистных и перечистных флотаций и времени флотации каждой стадии, а также габаритные размеры, компановка машин в цеху и число секций.

С другой стороны, зная объем ячеек различных номеров машин и объем пульпы по шламовой схеме, а также время флотации, можно, аналогично предыдущему, подсчитать число ячеек заданного номера машины или выбрать и номер машины, пользуясь формулой (58):

где n — число ячеек, Q — количество пульпы в м3/мин, t — время флотации в минутах, a v — объем ячейки данного номера машины.

Пример 168. Требуется подсчитать число ячеек машины Фаренволда №610 для первичной флотации пульпы коунрадской медной руды, если Q = 9,25 м3/мин и время флотации 8 мин.

Тогда взяв по табл. 96 объем ячейки 1,28 м3, получим (без учета емкости шпицкастена), что для флотации 9,25 м3 в течение 8 мин. число ячеек

Таким образом, возможно остановиться на 6 машинах по 10 ячеек; тогда проверкой получим фактическое время первичной флотации:

что дает возможность лучше использовать машину.

Пусть для первой очистной флотации объем пульпы 1197 л/мин, или округленно 1,2 м3/мин, а время флотации 8 мин. Тогда число ячеек:

Пусть для второй очистной флотации объем пульпы 722 л/мин, или 0,72 м3, и время флотации также 8 мин. Тогда число ячеек

берем 4 или 5 ячеек. Проверка на время флотации показывает, что

Таким образом, чтобы иметь запас по времени флотации, следует остановиться на 5 ячейках. Правильнее было бы взять машину с большим числом ячеек (номером выше), но из-за стандартизации аппаратуры и запасных частей обычно останавливаются на одном номере для всех машин секции.

Если подсчет вести из учета разжиженности пульпы по ее объему, то получим, что при t = 10 мин, уд. в. руды 3,5; т:ж = 1:3, будем иметь производительность по твердому 0 = 250 т/сутки и производительность по жидкому W = 750 т/сутки.

Объем пульпы, протекающий через машину в течение 10 мин., будет

Тогда в зависимости от полезного объема ячейки разных номеров нетрудно подсчитать и число ячеек. Например, взяв полезный объем ячейки № 533 в 1 м3, получим необходимое число этой машины 6:1 = 6 ячеек.

Подбор по обоим способам дает примерно одинаковые конечные цифры.

Так как благодаря конструктивным особенностям машина Фаренволда может обрабатывать крупнозернистые пульпы, то область применения машины расширилась и в настоящее время ее начали устанавливать как одноячейковую машину (фиг. 107) непосредственно в цикл тонкого измельчения после шаровой мельницы перед классификатором.

Особенно такая установка оказалась целесообразной для объектов флотирующихся в крупных классах (например золотые руды), так как в противном случае крупные частицы будут возвращаться классификатором в виде песков в мельницу и передрабливаться. Вследствие того, что такое использование в цикле тонкого измельчения (фиг. 108) заслуживает большого внимания и с успехом может быть применено на некоторых наших фабриках (например на Риддерской для улавливания золота), приведем ниже некоторые данные о таких одноячейковых машинах.

Пример 169. Разберем по табл. 99 данные типовых размеров одноячейковых машин, где знаком обозначены номера машин, специально применяемые для обработки золотых руд.

Обычно в днище машин устанавливается солидный дренирующий кран, для которого должна быть обеспечена соответствующая глубина выгрузки материала (табл. 99) и подведена вода под напором по особой трубке, чтобы быстро прочищать выпускное отверстие от осевших более крупных частиц.

Сравнивая возможные преимущества флотации крупнозернистой пульпы с тонкошламистой, видим, что тонкошламистая пульпа обеспечивает максимальное разъединение минералов и наиболее прочное соединение пузырьков воздуха с частицами во время флотации, тогда как при флотации крупнозернистой пульпы частицы легче пристают к пузырькам (отсутствие шлама) и концентрат становится чище, не унося с собой механически тонко раздробленных шламов пустой породы. В результате производительность машины увеличивается, расход энергии на флотацию и дробление снижается, иногда понижается расход реагентов и улучшаются условия обезвоживания и фильтрования.

На некоторых фабриках одноячейковые машины принимали без разжижения пульпу из мельницы, флотируя таким образом при 50—70% твердого.

Учитывая условия работы, рабочие части, футеровочный материал, мешалки и предохранительные покрышки делают из литой резины, что значительно увеличивает срок их износа, понижая эксплуатационные расходы.