Флотаційна машина

Флотаційні машини — збагачувальні апарати для розділення корисних копалин методом флотації, в яких здійснюються операції: насичення флотаційної пульпи повітряними бульбашками (якщо пульпа не аерована до Ф.м.), їх диспергування та рівномірний розподіл в об'ємі пульпи, підтримання подрібненої корисної копалини у завислому стані (в механічних Ф.м.), мінералізація повітряних бульбашок — прикріплення зерен мінералу, який флотується, до бульбашок повітря (утворення флотаційних агрегатів), спливання мінералізованих агрегатів з формуванням шару мінералізованої піни, розвантаження піни, яка складається з мінералізованих бульбашок, вилучення та вивантаження залишкового (камерного) продукту, що містить у собі переважно завислі частинки нефлотованого продукту (відходи).

Флотаційний цех на збагачувальній фабриці

Флотаційна машина

Класифікація флотаційних машин

Флотаційні машини розрізняють за конструктивними ознаками, способом аерації і технологічним призначенням. У більшості випадків при класифікації за визначну ознаку приймають спосіб аерації (табл.).

Класифікація флотаційних машин

Тип флотомашини	Спосіб аерації пульпи	Спосіб диспергування пульпи
Механічний	Засмоктування повітря з атмосфери	Мішалки різних конструкцій
Пневмо-механічний	Подача стисненого повітря від вентилятора, компресора і ін.	Мішалки або вібраційні пристрої різних конструкцій
Пневмо-гідравлічний	Самоаерація, або примусова подача стисненого повітря	Різні гідравлічні пристрої
Пневматичний	Подача стисненого повітря від вентилятора, компресора і ін.	Пористі перегородки, перфоровані патрубки
Електро-флотаційний	Електроліз води у машині	―
Машини з змінним тиском	Виділення розчинених газів з пульпи при зміні тиску	―
Комбінований	Використання декількох способів	Використання декількох способів

Крім того, флотаційні машини підрозділяють за принципом переміщення пульпи на коритні, колонні і камерні.

Флотаційні машини коритного типу складаються з однієї камери витягнутої у довжину. Вихідна пульпа надходить з одного кінця камери і переміщується по ній до протилежного, де видаляються хвости. Піна видаляється по всій довжині камери самопливом через бокові борти у жолоби. Рівень пульпи у всій камері однаковий і регулюється швидкістю розвантаження хвостів.

Флотаційні машини колонного типу являють собою вертикальні пристрої круглого, прямокутного або еліпсоподібного перетину. Вихідна пульпа, як правило, надходить у середню частину колони, концентрат видаляється з верхньої, а хвости з нижньої частини колони.

Флотаційні машини камерного типу складаються з окремих камер, у кожної з яких встановлюється один або декілька аераторів. Залежно від способу переміщення пульпи із попередньої камери у наступну машини цього типу підрозділяються на камерні, прямотечійні камерні і камерно-прямотечійні.

Камерними звичайно бувають машини механічного і пневмомеханічного типу, коритними — машини усіх інших типів, колонними — машини пневматичного типу.

Технічні вимоги до флотаційних машин

До флотаційних машин висувають такі вимоги:

• безперервність процесу;
• перемішування пульпи, яке забезпечує підтримку в завислому стані найбільш крупних частинок і виключення відкладення грубих частинок біля стінок або в кутах камери (замулювання);
• рівномірна й достатня аерація пульпи в усьому об'ємі камери;
• створення спокійної зони піноутворення на поверхні пульпи;
• можливість регулювання висоти рівня пульпи і піни, циркулюючого навантаження і аерації пульпи;
• мінімальний знос вузлів аератора при заданій крупності й абразивності мінеральних частинок;
• найбільш повна автоматизація процесу флотації.

Крім того, флотаційна машина повинна задовольняти таким загальним технічним вимогам, як надійність у роботі, мале споживання електроенергії, простота конструкції, обслуговування і ремонту тощо. Також при виборі машини слід ураховувати ряд характерних особливостей, які впливають на технологічні показники:

• оптимальну крупність бульбашок, яка забезпечує найбільшу повноту вилучення з усіх класів руди, що надходять у процес;
• стабільність потоків пульпи, повітря, рівнів пульпи й піни, циркулюючих потоків у камері, а також можливість їх тонкого регулювання;
• можливість більш повного переводу мінералізованих бульбашок у пінний шар, швидкого і повного видалення мінералізованої піни з машини;
• зручне і просте розвантаження відходів;
• легкий пуск після зупинки.

Окремі різновиди флотаційних машин

При збагаченні корисних копалин в основному застосовуються флотаційні машини механічного, пневматичного і пневмомеханічного типів.

• Механічні флотаційні машини
  • Механічні флотаційні машини типу ФМ
  • Флотаційна машина з киплячим шаром
  • Флотаційна машина «Денвер Суб-А»
  • Флотаційна машина «Фагергрін»
  • Флотаційна машина «Мінемет»
  • Флотаційна машина «Гумбольдт»
  • Флотаційна машина «Бут»
  • Флотаційна машина «Вормен»

• Пневмомеханічні флотаційні машини
  • Флотаційна машина ФПМ-6,3
  • Флотаційна машина «Аджитейр»
  • Флотаційні машини типу ФПМ
  • Флотаційна машина типу ФПМУ-6,3
  • Флотаційна машина з вібраційним аератором
  • Флотаційна машина типу ОК
  • Флотаційна машина типу «Даві-2»
  • Флотаційна машина типу «Максвел»

• Пневмогідравлічні флотаційні машини
  • Флотаційна машина з циклонними аераторами
  • Ежекторна флотаційна машина
  • Флотаційна машина типу «Апатит»

• Пневматичні флотаційні машини
  • Аероліфтна флотаційна машина
  • Колонна флотаційна машина
  • Флотаційна машина пінної сепарації

• Флотаційні машини зі змінним тиском
  • Вакуумна флотаційна машина
  • Компресійна флотаційна машина
• Електрофлотаційні машини

• Лабораторна флотомашина

Вибір флотаційних машин і режимних параметрів

При виборі флотаційних машин для оснащення збагачувальних фабрик виходять головним чином з властивостей руди, можливостей отримання максимальних технологічних показників, мінімальних енергетичних витрат, простоти регулювання й експлуатації. Для широкого промислового використання можуть бути рекомендовані такі машини:

• механічні типу ФМ — у складних схемах флотації, які вимагають великої кількості всмоктувальних камер і ретельного покамерного регулювання виходу пінного продукту. Вони звичайно використовуються при флотації крупнозернистого матеріалу;
• пневмомеханічні типу ФПМ — у простих схемах флотації при крупності матеріалу не менше 40 % класу — 0,074 мм і максимальної крупності зерен до 1 мм;
• аероліфтні типу АФМ та механічні типу МФУ — у простих схемах флотації, які не вимагають високої селективності, і з великим виходом пінного продукту.

За кордоном при збагаченні руд за простими схемами застосовують механічні машини типу «Фагергрін», пневмомеханічні типу «Аджітейр» або аероліфтні; при збагаченні поліметалічних руд за складними схемами звичайно використовують механічні машини типів «Денвер», «Фагергрін» та ін.

Сучасною тенденцією є розробка нових конструкцій флотаційних машин з камерами великої місткості. Порівняно зі стандартними ці машини характеризуються більш низькими капітальними й експлуатаційними витратами і більш стабільним технологічним процесом при таких же технологічних показниках. Висока продуктивність нових флотаційних машин з камерами великої місткості дозволяє укрупнити секції, скоротити комунікації і допоміжне обладнання, зменшити кількість точок і пристроїв автоматичного контролю та управління технологічним процесом, підвищити продуктивність праці.

Великий інтерес становить застосування колонних флотаційних машин, які відрізняються малою енергоємністю і займають 5 — 10 % площі, необхідної для установки машин інших конструкцій з рівноцінною продуктивністю.

Для підвищення ефективності збагачення за рахунок флотації крупнозернистих частинок доцільно застосовувати флотаційні машини з киплячим шаром і машини пінної сепарації. Пінну сепарацію слід застосовувати, у першу чергу, для вилучення з руди і хвостів частинок крупніше 0,074 мм, наприклад, у міжцикловій флотації на крупнозернистих пульпах і для збагачення піскової фракції хвостів.

Необхідна кількість камер механічної або пневмомеханічної флотаційної машини розраховується для кожної окремої операції за формулою:

n = [k Q (1 + R δ) τ] / (60 k_З V δ),

де k — коефіцієнт нерівномірності навантаження (при збагаченні руд k = 1,10; при збагаченні вугілля k = 1,25); Q — продуктивність по твердому в операції флотації, т/год.; R — розрідженість живлення флотації, м³/т; δ — густина твердої фази живлення, т/м³; τ — тривалість флотації, хв.; k_З — коефіцієнт заповнення камери пульпою (k_З = 0,7 — 0,8); V — геометричний об'єм камери, м³.

Тривалість флотації в окремих операціях залежно від властивостей флотованих руд змінюється в широкому діапазоні: для легкофлотованих руд вона складає 5 — 15 хв., для середньофлотованих — 15 — 30 хв., для важкофлотованих — перевищує 30 хв.

Розрідженість пульпи в операції основної і контрольної флотації руд кольорових металів складає 1,5 — 4,5 м³/т, в операціях перечисної флотації — 2,5 — 9 м³/т.

Загальна довжина флотаційної машини коритного типу розраховується для кожної окремої операції за формулою:

L = [k Q (1 + R δ) τ] / (60 k_З S),

де k — коефіцієнт нерівномірності навантаження (при збагаченні руд k = 1,10); Q — живлення операції флотації, т/год.; R — розрідженість живлення флотації, м³/т; δ — густина твердої фази живлення, т/м³; τ — тривалість флотації, хв.; k_З — коефіцієнт заповнення камери пульпою (k_З = 0,7 — 0,8); S — площа поперечного перетину камери, м².

Максимальна довжина однієї ванни не повинна перевищувати 10 м.

При розподілі операцій флотації за флотаційними машинами повинні виконуватися дві основні умови:

• максимальний самоплив продуктів і можливо менша кількість перекачувань (особливо пінних продуктів) насосами;
• потік пульпи, що проходить через флотаційні машини, має бути оптимальним.

Допоміжне флотаційне обладнання

Докладніше: Флотаційне допоміжне обладнання

Контактний чан призначений для перемішування пульпи з флотаційними реагентами протягом необхідного часу і створення умов для їхнього закріплення на мінеральних частинках.

Див. також

• Флотація

Джерела

• Гірничий енциклопедичний словник : у 3 т / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2001—2004.

• Смирнов В. О., Білецький В. С. Флотаційні методи збагачення корисних копалин. — Донецьк : Східний видавничий дім, 2010. — 496 с. — ISBN 978-966-317-054-1.
• Білецький В. С., Олійник Т. А., Смирнов В. О., Скляр Л. В. Основи техніки та технології збагачення корисних копалин: навчальний посібник. — К.: Ліра-К 2020. — 634 с.