Máquina de flotación XJ (también conocida como Tipo A o XJK)

Esta máquina se importó de la Unión Soviética en la década de 1950. Se trata de un diseño antiguo y, aunque se le han introducido algunas mejoras, su estructura básica se ha mantenido sin cambios y hace tiempo que se ha estandarizado en una serie. Por razones históricas, esta máquina de flotación ha sido la más utilizada en China. Aunque en los últimos años ha sido sustituida por algunos tipos más modernos de máquinas de flotación, sigue utilizándose ampliamente.

(1) Estructura y principio de funcionamiento

La estructura básica de la máquina de flotación XJ se muestra en la figura 12-1. Consta de dos celdas de flotación que forman una unidad. La primera celda (equipada con el tubo de alimentación) es la celda de succión, y la segunda es la celda de flujo directo. Entre estas dos celdas hay una cámara intermedia. El impulsor está montado en el extremo inferior del eje principal, y en el extremo superior del eje principal hay instalada una polea de correa, que es accionada por un motor eléctrico. El aire se aspira a través del tubo de entrada de aire. El nivel de pulpa en cada grupo de celdas de flotación se ajusta mediante una compuerta. Por encima del impulsor se encuentran un estator (placa de cubierta) y un tubo de aire vertical (también conocido como tubo vertical). El tubo de aire vertical tiene aberturas para instalar el tubo de alimentación, el tubo de retorno de los middlings o para la circulación de la pulpa. El tamaño de las aberturas se puede ajustar mediante una varilla de unión (varilla de tracción).

Figura 12-1 Estructura del XJ máquina de flotación
1—Eje principal; 2—Impulsor; 3—Placa de cubierta (estator); 4—Tubo de conexión; 5—Varilla del tornillo de la compuerta del orificio de arena; 6—Tubo de entrada de aire; 7—Tubo de aire; 8—Placa de base; 9—Cojinete; 10—Polea;
11—Volante y varilla roscada de la compuerta de rebose; 12—Rascador; 13—Borde de rebose de espuma; 14—Depósito de células; 15—Compuerta de descarga de arena; 16—Tubo de alimentación (tubo de succión);
17—Aliviadero; 18—Compuerta de desagüe; 19—Caja de la compuerta (pared exterior de la cámara intermedia); 20—Cámara de arena; 21—Compuerta de la cámara de arena; 22—Abertura de retorno de los residuos;
23—Aliviadero de desbordamiento delantero de la celda de flujo directo; 24—Motor eléctrico y polea de correa; 25—Varilla de ajuste del orificio de circulación.

El impulsor suele ser un disco de hierro fundido con seis álabes radiales. Se instala una placa de cubierta (estator) a una distancia de entre 5 y 6 mm por encima del impulsor, tal y como se muestra en la figura 12-2.

Funciones de la placa de cubierta del impulsor (estator):

1. Cuando el impulsor expulsa la pulpa, se genera una presión negativa debajo de la placa de cubierta que aspira aire;
2. Regular la cantidad de pulpa que entra en el impulsor;
3. Evitar que la arena depositada empuje hacia abajo el impulsor cuando la máquina está parada, lo que dificultaría su puesta en marcha;
4. Proporciona cierta estabilización del flujo.

Figura 12-2 XJ máquina de flotación
(a) Impulsor; (b) Placa de cubierta (estator)
1—Base cónica del impulsor; 2—Carcasa del impulsor (cubo); 3—Álabes radiales; 4—Placa de cubierta (estator); 5—Álabes guía (álabes del estator); 6—Orificios de circulación;
r₁ — Radio de entrada de la pulpa; r₂ — Radio de salida de la pulpa; h — Altura en el extremo exterior de la pala.

Principio de funcionamiento:
Durante el funcionamiento de la máquina de flotación, el tubo de alimentación conduce la pulpa hacia el centro de la placa de cubierta. La fuerza centrífuga generada por el impulsor giratorio impulsa la pulpa hacia fuera, al tiempo que crea una presión negativa entre el impulsor y la placa de cubierta. Esta presión negativa aspira automáticamente aire exterior a través del tubo de entrada de aire. La agitación vigorosa del impulsor mezcla a fondo la pulpa con el aire y divide el flujo de aire en numerosas burbujas finas. Además, algunas burbujas también se precipitan desde la pulpa situada detrás de las palas del impulsor.

Figura 12-3: Aerador completamente montado

(2) Características principales

Las principales características estructurales y operativas de esta máquina de flotación son las siguientes:

1. La placa de cubierta está equipada con entre 18 y 20 álabes guía (también denominados álabes del estator). Estos álabes están dispuestos con un ángulo de inclinación de entre 55° y 65° respecto al radio, y guían el flujo de pulpa expulsado por el impulsor. Entre cada dos álabes guía de la placa de cubierta hay entre 18 y 20 orificios de circulación para la recirculación de la pulpa, lo que aumenta la capacidad de admisión de aire.
2. La holgura entre el impulsor y los álabes guía de la placa de cubierta debe ser, por lo general, de 5 a 8 mm. Si la holgura es excesiva, afectará negativamente al volumen de succión de aire y al consumo de energía. Normalmente, los componentes de aspiración de aire y agitación (impulsor, placa de cubierta, eje principal, tubo de entrada de aire y tubo vertical de aire) se montan en una sola unidad integral (véase la Figura 12-3). Esto garantiza el montaje concéntrico del impulsor y la placa de cubierta, mantiene la holgura necesaria entre el impulsor y los álabes guía de la placa de cubierta, y facilita el mantenimiento y la sustitución.
3. En la parte inferior del tubo de aire hay un orificio de circulación para ajustar el caudal de recirculación de la pasta, y se utiliza una compuerta para controlar dicho caudal. Por lo tanto, la cantidad de pulpa que pasa por el centro del impulsor puede ajustarse a medida que cambia la velocidad de alimentación externa. En la celda de flujo directo, también se puede utilizar la recirculación interna de pulpa para alcanzar la velocidad de alimentación requerida hacia el centro del impulsor en condiciones de máxima entrada de aire.

Porque el XJ máquina de flotación es un diseño antiguo, presenta las siguientes desventajas:

1. Mala dispersión del aire, espuma inestable, propensa a la formación de “picos” (turbulencias en la superficie) y difícil de controlar automáticamente el nivel de la pulpa.
2. Las celdas de flotación son de tipo intermitente (compartimentadas); el caudal de la pulpa queda limitado por las compuertas, lo que da lugar a una presión de flujo reducida, una velocidad de flotación más lenta y una fácil sedimentación de las partículas gruesas y pesadas.
3. El impulsor y la placa de cubierta se desgastan rápidamente, lo que provoca una disminución del volumen de entrada de aire difícil de ajustar, lo que dificulta la adaptación a los cambios en las características del mineral y da lugar a un rendimiento de separación inestable.

La máquina de flotación con agitación mecánica XJ puede utilizarse ampliamente para la flotación de desbaste, limpieza, purga y flotación inversa de minerales de metales ferrosos (por ejemplo, hierro), minerales de metales no ferrosos (por ejemplo, cobre, plomo, zinc, níquel, molibdeno, oro) y minerales no metálicos. Sin embargo, no es adecuada para operaciones de desbaste y depuración en plantas de flotación a gran escala.

Dado que esta máquina de flotación se ha estandarizado en una serie desde la década de 1950 y se ha utilizado ampliamente desde entonces, existen numerosos fabricantes. Sus especificaciones técnicas se recogen en la tabla 12-2.

Tabla 12-2: Especificaciones técnicas de las máquinas de flotación XJ y XJK

Ejemplo del significado de la denominación del modelo:
XJ-11
X – Máquina de flotación (Xuan – selección)
J – Agitación mecánica, tipo impulsor
11 – Volumen efectivo de la celda: 1,1 m³