Устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспензию, преимущественно во флотационном аппарате

СОЮЗ СОВЕТСНИХОамииюичеВФРЕСПУБЛИН з(5 ОВ 03 й 1 14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,ГЗАТЕНТУ де 5 успензии кромки ро ГООУДЮфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) Кай Вертель Фаллениус(56) 1. Патент США Р 1984366,кл. 209-169, опублик. 1934.2. Патент США 9 1963122,кл. 209-169, опублик. 1934.3. Патент США Р 3327851,кл. 209"169, опублик1940.4. Авторское свидетельство СССРР 376122, кл. В 03 0 1/16, 1971.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГАЗА В ПОДВИЖНУЮ ЖИДКОСТЬ,ИЛИСУСПЕНЗИЮ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ВО ФЛОТАЦИОННОМ АППАРАТЕ, включающее полыйвал, укрепленный на нем ротор с полой осью для подачи газа и диспергирующими лопатками, статор с направленными радиально к оси вращения ротора на одинаковых угловых растояниях диспергируюшими пластинамиторцовые поверхности которых образуют с торцовыми поверхностями лопаток ротора кольцевую камеру диспергирования, расширянщуюся книзу,о т л и ч а,ю щ е е с я тем, что,8 ОА с целью повышения эФфективности диспергирования путем равномерного распределения газа по поверхности ротора, по всей высоте лопаток роторавыполнены щелевые отверстия для выхода газа, расстояние между торцовыми поверхностями лопаток ротора ипластин статора определяют по Формуле- диспергирующая щель,5=гзг 9 - радиус статора налюбой глубине г - радиус ротора на любой глубине 1 50 - диспергнрукцая щель на высоте верхней кромки ротора;) - вспомогательная Функция; Ц) " Функция, которая дает распределение угловой скорости в зависимости от глубины;- безразмерная кбордината глубины, равная а 2/Х, Д 2 " координата.глубийы от верхней кромки ротора вниз агг-г гс - постояйная величина, завися- "щая от г; иг )"с - определяется по уравнениюпри х(0) =1; со 0 - угловая скорость с на высоте ь 2 р от тора,) 20 .обращенные одна к другой в пропеллере и ограничителе, простираются ввертикальном направлении Г 13.Однако известное устройство характеризуется недостаточной эффективностью диспергирования воздуха.Кроме того, известно устройстводля диспергирования газа в подвижную жидкость .или сусиензию,во флотационном аппарате, представлякщее со" 0 бой вращающийся внутри неподвижногостатора .ротор, при этом ротор и статор состоят из расположенных поокружности стержней, закрепленныхмежду двумя кольцами, а оба кольцаротора имеют четыре радиальные лопатки .трапецеидального сечения. Ротори статор могут быть выполнены цельнолитными, В этом случае ротор представляет собой пустотелый цилиндрс 8 или 10 радиальными эластичнымилопастями, а статор выполнен в видегибкого цилиндра с овальными отверстиями, между которыми с внутреннейстороны расположены полуцилиндрические ребра 2).Указанное устройство характеризуется недостаточной эффективностьюдиспергирования воздуха.Известно также устройство длядиспергирования газа в подвижнуюжидкость или суспензию во флотационном аппарате, включающее ротор, свободно вращающийся в свободном пространстве в центре статора, приэтом ротор представляет собой дискс закрепленными на нем пальцами, астатор состоит из простирающихся врадиальном направлении прямоугольных пластин 3).При увеличении размеров камерыфлотационной машины объем ее увеличивается пропорционально третьей степени размеров камеры, свободная поверхность жидкости и необходимое количество воздуха - пропорциональновторой степени размеров, а в механических флотационных машинах периферия ротора, откуда начинается диспергирование воздуха, - пропорциональнопервой степени размеров, Если приувеличении размеров камеры флотомашины пропорционально увеличиватьразмеры устройства для диспергирования воздуха, то диспергирующая площадь ротора должна бы расти пропорционально второй степени размеровкамеры как и количество необходимого воздуха. На самом деле эффективная высота зоны диспергирования оп"ределяется скорее разницей в гидростатическом давлении независимо отразмера ротора. В устройствах 2) ,и 3 3 при увеличении подачи воздухаможет снижаться уровень жидкости вроторе, диспергирукщая эона находится внутри ротора и тем самым как быавтоматически увеличивается диспер 1072793Изобретение относится к устройствам для диспергирования газа вжидкость или суспенэию, в частностик устройствам для диспергированиягаза во Флотационных машинах и можетбыть применено в устройствах для 5экстракцми, выщелачивания или любогопроцесса, где необходима диспергациягаза в жидкость.При обогащении полезных ископаемых пенной флотацией различные типы 1отделяются друг от друга на поверхности раздела двух, текущих фаз, касающиХся между собой, при этом покрайней мере одна из них должнабыть жидкостью. Поверхность разделаможет быть образована двумя жидкостями или жидкостью и газом. Разделение частиц может происходить, например, эа счет соответствующих химических веществ, избирательного прилипания частиц к поверхности разделафаэ и т.п,Для бсуществления процесса флотации используют устройства, называемыефлотомашинами, которые служат дляполучения поверхности раздела фаз,например жидкой и газообразной, контактирования частиц с указанной поверхностью раздела, а также для переноса частиц, которые должны бытьвыделены, и частиц которые должныбыть удалены в отходы в различныхнаправлениях.Для эффективного разделения перерабатываемого материала необходимо,чтобы поверхность раздела фаз была 35как можно больше и чтобы сойрикосновение частиц с поверхностью разделабыло как.можно более полным. Этосправедливо и для случаев растворе,ния. твердых тел или жидкостей в других жидкостях.В устройствах для пенной флотации, количество потребляемой на диспергирование энергии не определяетполучения хорошего конечного результата, 45а решающее значение имеет эффективность диспергирования газа, перемещение частиц минералов и эффективность Формирования агрегатов из пузырьков воздуха и минеральных час"тиц.50Для диспергирования газа в жидкость используют устройства, представляющие собой комбинацию ротор -сюатор.Известно устройство для дисперги 55рования газа в подвижную жидкость.или суспенэию во флотационном аппа,рате, включающее вращающийся в горизонтальной плоскости дискообразныйимпеллер с лопастями на верхней и 60нижней поверхностях, ограничитель срадиальными неподвижными лопастями,установленными в нижней поверхности,защитную трубу, охватывакщую вал импеллера, при этом стороны лопастей, 65гирующая поверхнбсть. Воздух в роторе имеет давление, соответствующее нижнему уровню жидкости, и не выпускается равномерно по поверхности ротора, а главным образом в области наименьшего внешнего давления - в 5 верхней части устройства (праитически не выпускается и в нижней части) Этим и обусловлена недостаточная эффективность диспергирования.В .устройстве 1 свободная по верхность раздела между воздухом и жидкостью определяется конструкцией ротора, выпуск воздуха также происходит, главным образом, в местах наименьшего внешнего давления в ука ванной поверхности раздела, поэтоМу при увеличении подачи, воздуха возникают перегрузки преимущественно в этих местах.Поэтому при увеличении размера камеры флотомашины часто возникает необходимость изменения конструкции ротора и статора.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспензию преимущественно во флотационном аппарате, включающее полый вал, укрепленный на немротор с полой осью для подачи газа и диспергирующими лопатками, статор с направленными к оси вращения ротора на одинаковых угловых расстояниях диспергирующими пластинами, торцовые поверхности которых образуют с тор цовыми поверхностями лопаток ротора кольцевую камеру диспергирования, расширяющуюся книзу 4 3.Однако такое устройство обладает недостаточно высокой эффективностью 40 диспергирования. Это обусловлено тем, что отверстие для выхода воздуха расположено в данной части статора и диспергирование не может происходить равномерно по всей поверхности ротс ра, что снижает эффективность зоны диапергирования.Цель изобретения - повышение эф-, фективности диспергирования путем равномерного распределения газа по поверхности ротора.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для диспергирования газа в подвижную:жидкость " или суспензию преимущественно во флотационном аппарате, включающем полый вал, укрепленный на нем ротор с полой осью для подачи газа и диспергирующими лопатками, статор с направленными радиально к оси вращения ротора на одинаковых угловых60 расстояниях диспергирукщими пластинами, торцовые поверхности которых образуют с торцовыми поверхностями лопаток ротора кольцевую камеру диспергирования, расширяющуюся книзу, 65по всей высоте лопаток ротора выполнены щелевые отверстия для выхода газа, при этом расстояние между торцовыми поверхностями лопаток ротора и пластин статора определяют по Формуле .:5 1ь 2 "И 1- г 2 д ф "(дйр где 5 - диспергирующая щель,б=у -; г - радйус статора иа любой глубинеу- Радиус ротора на любой глубинеу 90- диспергирующая щель на высотеверхней кромки ротора хЯ) -. вспомогательная функция; Я - функция, которая дает распределение угловой скорости в зависимости от глубины; - безразмерная координата глубины, равная й 221 й 2 - координата глубины от верхней кромки ротора вниз лг:г-г,О гс - постоянная величина, зависящая от 11 и ; определяется по уравнению х(0) =1 р шр - угловая скорость суспензии на высоте д 2= 0 от кромки ротора, ге 2 ОСущность приведенной зависимости заключается в том, что дисперсный зазор механизма зависит от глубины и поэтому определяется формой противолежащих поверхностей статора и ротора таким образом, что.центробежная сила, возникающая в пульпе, находящейся во вращательном движении взазоре, ликвидирует на всех уровнях дисперсной зоны изменения в гидростатическом давлении, вызванные разницей в глубине, следовательно, по всей дисперсной поверхности давление практически постоянно. Кроме того, необхо . димо, чтобы, кроме воздуха, в зону диспергации поступала пульпа, поток которой должен равномерно распределяться по поверхности ротора и ее скорость должна быть в соответствующей пропорции к скорости потока воздуха.Указанная комбинация ротор - статор и дополнительные отверстия для выхода газа обеспечивают такое дина- мическое давление по всей высоте ро" тора, что общее давление, равное сумме динамического и гидростатического давления, остается по существу постоянным по всей высоте ротора, Это повышает эффективность зоны диспергирования так, что диспергирование происходит по всей поверхности ротора.На чертеже представлена схема устройства.Устройство для диспергирования газа в подвижную жидкость или суспен-.10727 И Составитель Л.АнтоноваРедактор Н.Везродная Техред И.Метелева Хорректорг;ечеееке е двеЕфю еЕВЧеффффевфцЮеевеещееЕЕеецееэащвффащЕЕеЕЕЕЧЗаказ 154/54 Тираж 535. ПодписноеВНИИПИ. Государствеииого комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5аф 4 ь аф а юЮЮФВЮЮВФВЭВЮЙЮФилиал ППП фПатент, г.ужгород, ул.Проектиая,В.Гирняк ЪаееГ зиа содержит полый вал 1, укрепленный на нем ротор 2 с полой осью 3 для подачи .газа, диспергирующими лопатками 4 и щелевюа отверстиями 5 по всей высоте ротора для выпуска воздуха, Диспергйрующие пластины 6 5 статора установлены радиально к оси вращения ротора 2 на одинаковых угловых расстояниях. Торцовые поверхности лопаток ротора и пластин статора образуют кольцевув.камеру 7 диспер гирования, расширяющуюся книзу.Устройство работает следующим образом.При вращении ротор всасывает пульпу из нижней части ячейки через уг лубления мавду лопатками 4 и под действием центробежной силы пулька выбрасываетса Из верхней части ротора, имеющей больщий диаметр. Таким образом, в мащине возникает только нижнее вращение пульпы, а ее угловая скорость резко увеличивается в направлении кверху. Воздух, подаваемый через вал 1, выпускается ак иэ нижнего отверстия полой оси 3, так и нз щелевых отверстий 5, что обеспечивает эффективное диспергирсвание воздуха.Использование предлагаемого устройства позволяет повысить эффективность диспергирования газа.