Понитков Д.А., ведущий конструктор ЗАО «ТИГОМ» , г. Новосибирск
Известны различные конструкции лабораторных флотационных флотомашин, как монокамерных, так и многокамерных, для непрерывного процесса флотации. Среди них, например: МФЛ-025 (ЗАО ТИГОМ), копирующая своими основными конструктивными элементами флотомашину промышленного исполнения (см. рис. 1); ФМЛ-25 производства TopMining (Казахстан) – то же, но многокамерная (см. рис. 2):
Рис.1. МФЛ-025 Рис. 2. ФМЛ-25
ФМ-3 производства НПЦ «Геоцентр-Москва» - монокамерная, с металлической камерой и прямым присоединением импеллера к двигателю (см. рис. 3);
Рис. 3. ФМ-3 Рис.4. ФМЛ-12
ФМЛ-12 (Механобр), являющаяся наиболее типичным представителем своего вида: прозрачная монокамера, импеллер «классического» вида, вращающийся на валу внутри обсадной трубы, на которой установлен статор, привод импеллера, состоящий из двигателя и ременной передачи, спрятанной внутри корпуса, и вторая ременная передача, приводящая во вращение пеногон (см. рис. 4).
Наиболее известные разработчики флотомашин – Механобр, НПО РИВС, Усольмаш, Outotec, XFD (Китай), и другие.
В целом конструкции лабораторных машин различных производителей однотипны, отличие состоит лишь в некоторых особенностях. Сам процесс проведения исследований на обогатимость изучаемых проб материала проводится методом пенной флотации. Мы постарались сделать лабораторные флотационные установки более универсальными и лёгкими в обращении.
ЗАО ТИГОМ разработаны лабораторные машины ФМЛУ со съёмными камерами ёмкостью от 0,5 до 5 л, конструкция которых предназначена для проведения исследований методом пенной флотации в режиме флокулярной (рис. 5).
Рис. 5. ФМЛУ-1(л)
Учитывая запросы заказчиков, нами разработана универсальная конструкция флотомашины, позволяющая использовать без доработок различные типы флотокамер и рабочих органов (импеллер, статор), не изменяя флотомашину в целом. Привод блока импеллера, блок импеллера, корпус флотомашины, взаимное положение составных частей остаётся прежним.
Универсальная флотомашина ФМЛУ позволяет выполнить следующие необходимые требования режима проведения исследовательских работ по флотации:
- регулирование частоты вращения импеллера;
- наличие пеногона со своим приводом;
- быстрая смена камер;
- подача или всасывание воздуха для флотации;
- удобство обслуживания флотомашины;
- наличие пульта управления со шкалой показаний необходимых параметров;
- в качестве опции – нагрев раствора в камере. Опция реализуется при помощи специальной камеры с подогревателем и доработки электрической схемы в части пульта и панели управления.
В июне 2019 года ЗАО ТИГОМ подана заявка на принципиально новую разработку флотомашины с магнитным приводом, в котором вращательное движение передаётся импеллеру через вращающееся магнитное поле (рис. 6).
Рис. 6. Флотомашина с магнитным приводом.
Такое решение значительно упрощает конструкцию флотомашины, делая её ещё более универсальной и простой в изготовлении и в обслуживании.
Конструкция данной машины поясняется рис. 6. Она содержит камеру 1, выполненную из немагнитного материала, магнитную мешалку 2, на которую установлена камера 1, блок импеллера 3, установленный в камере 1 посредством фиксирующей планки 4, которая связана с кромкой камеры 1 и определяет положение блока импеллера 3 в камере 1. Блок импеллера включает корпус подшипников 5, вал 6, на конце которого закреплен импеллер 7, надимпеллерный колпак 8 с отводом для подачи воздуха, расположенным выше уровня жидкости (пульпы) в камере 1, статор 9, который установлен на надимпеллерном колпаке 8 соосно с импеллером 7. В лабораторной флотационной машине статор устанавливается по необходимости в зависимости от типа импеллера, так если используется эжектирующий импеллер, то статор отсутствует. Надимпеллерный колпак 8 установлен с зазором соосно вала 6. Камера 1, вал 6 и надимпеллерный колпак 8 выполнены из немагнитного материала, например, стекло, керамика, сплавы алюминия, титана, а импеллер 7 выполнен из магнитного материала, например, сталь. Камера 1 крепится при помощи зажимов 10 на платформу 11 магнитной мешалки 2. Магнитная мешалка представляет собой серийно выпускаемое изделие, создающее вращающееся магнитное поле, посредством которого при установки на рабочую платформу мешалки емкости с жидкостью и размещения в емкости магнитного перемешивателя (в лабораторной флотационной машине роль перемешивателя выполняет импеллер) происходит его вращение. Конструкция магнитной мешалки позволяет регулировать скорость вращения импеллера. Конструкция камеры 1 выполнена таким образом, что при установки ее на платформу 11 магнитной мешалки 2 вертикальная ось импеллера 7 является продолжением вертикальной оси центра платформы 11 магнитной мешалки 2. При необходимости устанавливается пеногон 12, который, в свою очередь, крепится на край камеры 1 и приводится в движение от двигателя пеногона (не показан). При отсутствии пеногона пена убирается вручную.
Покупное изделие – магнитная мешалка – может иметь устройства нагрева и/или изменения числа оборотов импеллера.
В 2019 году ЗАО ТИГОМ разработана конструкция флотомашины, по которой подана заявка на патент (рис. 7).
Рис. 7. Флотомашина с нижним приводом.
Нововведение относится к общей компоновке. 1 – флотационная камера, совмещённая с каналом для отвода пены; 2 – подставка, внутри которой располагаются двигатель 3 и электромагнит 4, в исходном положении закрывающий отверстие в полом вале двигателя; 5 – вращающе-пропускной узел, состоящий из подшипника 6, установленного в корпусе 1 и закреплённого распорным кольцом 7; вращающегося вала 8, соединённого с двигателем через торцовое соединение 9. В верхней части вала 8 имеется конусное отверстие, в котором находится сделанный из нержавеющего материала шар 10, соприкасающийся с полиуретановым уплотнением 11, подпружиненный нержавеющей пружиной 12. На резьбу, расположенную в средней части вала 8, устанавливается колпачок 13, к которому приварены лопасти импеллера 14. Геометрия вала 8 и колпачка 13 образуют свободное воздушное сообщение с конусным отверстием вала 8. Колпачок 13 вместе с приваренными к нему втулками, совместно с прикреплёнными к корпусу трубками 15, образуют лабиринтное уплотнение, необходимое для создания воздушной пробки, не дающей пульпе просочиться наружу. Уплотнительное кольцо 16, установленное между корпусом 1 и валом 8, также служит для создания воздушной пробки в лабиринтном уплотнении.
Лабораторная флотационная машина работает следующим образом. Во флотационную ёмкость 1 наливается пульпа. Шар 10, соприкасаясь с уплотнением 11, перекрывает выход воздуха наружу, и уровень пульпы находится в воздушном зазоре между валом 8 и колпачком 13. Снизу, аналогично, уровень пульпы останавливается в лабиринтном уплотнении между колпачком 13 и трубками 15. Флотационная ёмкость устанавливается на подставку, при этом вал двигателя входит в зацепление с валом 8 через соединение 9. Оператор включает двигатель, и он начинает вращаться. При необходимости провести агитацию, двигатель вращается в таком режиме положенное время, и импеллер работает в режиме мешалки. Далее при вращающемся двигателе срабатывает электромагнит 4, воздушный клапан открывается, обеспечивая доступ воздуха во флотокамеру. Вращающиеся лопасти импеллера 14 за счёт гидравлического взаимодействия с пульпой создают между колпачком 13 и валом 8 разрежение, которое открывает приподнимает шарик 10, и воздух снаружи через полый вал двигателя поступает в пульпу. Начинается флотация. В процессе вращения воздушная пробка, образующаяся между колпачком 13 и трубками 15, предотвращает контакт пульпы с уплотняющим кольцом 16, обеспечивая её долговечность независимо от степени абразивности пульпы. Образующаяся в процессе флотации пена , перетекая самотёком через край ёмкости, попадает в установленный под углом пеноотводящий жёлоб, по которому через отверстие, расположенное в нижней части жёлоба, поступает в подставленную для сбора пены камеру. При отключении двигателя вращение импеллера прекращается, шарик 10 возвращается в исходное положение, перекрывая воздушное сообщение с внешним пространством, электромагнит отключается, возвращаясь в исходное положение.
Флотационная камера полностью открыта для осмотра и добавления флотореагентов, и присутствует возможность оснащения агрегата любыми возможными опциями: нагревом камеры, автоматическим поддержанием уровня пульпы, автоматическим впрыском флотореагентов, и многим другим. Изменение объёма флотируемых камер становится возможным без каких-либо подготовительно-заключительных операций, простой перестановкой.
Флотационные машины являются классическим для ЗАО «ТИГОМ» оборудованием, в котором наша фирма обладает как традиционными наработками, так и новаторскими решениями, создаваемыми для удовлетворения нужд заказчика. В подаваемом нам запросе заказчик может указать любые пожелания, и быть уверенным, что они будут рассмотрены самым тщательным образом.
