Máquina de flotação XJ (também conhecida como Tipo A ou XJK)

Essa máquina foi introduzida pela União Soviética na década de 1950. Trata-se de um projeto mais antigo e, embora tenha passado por algumas melhorias, sua estrutura básica permaneceu inalterada e há muito tempo foi padronizada como uma série. Por razões históricas, essa máquina de flotação tem sido a mais amplamente utilizada na China. Embora tenha sido substituída por alguns tipos mais novos de máquinas de flotação nos últimos anos, ela ainda é amplamente utilizada.

(1) Estrutura e princípio de funcionamento

A estrutura básica da máquina de flotação XJ é mostrada na Figura 12-1. Ela consiste em duas células de flotação que formam uma unidade. A primeira célula (equipada com o tubo de alimentação) é a célula de sucção, e a segunda célula é a célula de fluxo direto. Entre essas duas células há uma câmara intermediária. O impulsor está montado na extremidade inferior do eixo principal, e uma polia de correia está instalada na extremidade superior do eixo principal, que é acionado por um motor elétrico. O ar é aspirado através do tubo de admissão de ar. O nível da polpa em cada grupo de células de flotação é ajustado por uma comporta. Acima do impulsor, encontram-se um estator (placa de cobertura) e um tubo vertical de ar (também conhecido como tubo vertical). O tubo vertical de ar possui aberturas para a instalação do tubo de alimentação, do tubo de retorno de resíduos ou para a circulação da polpa. O tamanho das aberturas pode ser ajustado por meio de uma haste de ligação (haste de tração).

Figura 12-1 Estrutura do XJ máquina de flotação
1 — Eixo principal; 2 — Impulsor; 3 — Placa de cobertura (estator); 4 — Tubo de conexão; 5 — Haste do parafuso da válvula do orifício de areia; 6 — Tubo de entrada de ar; 7 — Tubo de ar; 8 — Placa de base; 9 — Rolamento; 10 — Polia de correia;
11 — Volante e haste roscada da comporta de transbordamento; 12 — Raspador; 13 — Borda de transbordamento de espuma; 14 — Tanque de células; 15 — Comporta de descarga de areia; 16 — Tubo de alimentação (tubo de sucção);
17 — Ato de transbordamento; 18 — Compuerta de transbordamento; 19 — Compartimento da comporta (parede externa da câmara intermediária); 20 — Compartimento de areia; 21 — Compuerta do compartimento de areia; 22 — Abertura de retorno do material intermediário;
23 — Ato de transbordamento frontal da célula de fluxo direto; 24 — Motor elétrico e polia da correia; 25 — Haste de ajuste do orifício de circulação.

O impulsor é geralmente um disco de ferro fundido com seis pás radiais. Uma placa de cobertura (estator) é instalada 5–6 mm acima do impulsor, conforme mostrado na Figura 12-2.

Funções da placa de cobertura do impulsor (estator):

1. Quando a polpa é ejetada pelo impulsor, forma-se uma pressão negativa sob a placa de cobertura, o que faz com que o ar seja aspirado;
2. Regular a quantidade de polpa que entra no impulsor;
3. Evitar que o impulsor seja pressionado para baixo pela areia depositada quando a máquina estiver parada, o que dificultaria o reinício;
4. Proporcionando alguma estabilização do fluxo.

Figura 12-2 XJ máquina de flotação
(a) Impulsor; (b) Placa de cobertura (estator)
1 — Base cônica do impulsor; 2 — Carcaça do impulsor (cubo); 3 — Pás radiais; 4 — Placa de cobertura (estator); 5 — Aletas-guia (pás do estator); 6 — Orifícios de circulação;
r₁ — Raio da entrada da polpa; r₂ — Raio da saída da polpa; h — Altura na extremidade externa da lâmina.

Princípio de funcionamento:
Durante o funcionamento da máquina de flotação, o tubo de alimentação conduz a polpa até o centro da placa de cobertura. A força centrífuga gerada pelo impulsor em rotação lança a polpa para fora, ao mesmo tempo em que cria uma pressão negativa entre o impulsor e a placa de cobertura. Essa pressão negativa aspira automaticamente o ar externo através do tubo de entrada de ar. A agitação vigorosa do impulsor mistura completamente a polpa com o ar e divide o fluxo de ar em muitas bolhas finas. Além disso, algumas bolhas também se precipitam da polpa atrás das pás do impulsor.

Figura 12-3 Aerador montado na íntegra

(2) Principais características

As principais características estruturais e operacionais desta máquina de flotação são as seguintes:

1. A placa de cobertura é equipada com 18 a 20 aletas-guia (também chamadas de aletas do estator). Essas aletas estão dispostas em um ângulo de inclinação de 55° a 65° em relação ao raio e guiam o fluxo de polpa ejetado pelo impulsor. Entre cada duas aletas-guia na placa de cobertura, há 18 a 20 orifícios de circulação para a recirculação da polpa, aumentando assim a capacidade de admissão de ar.
2. A folga entre o impulsor e as aletas-guia da placa de cobertura deve ser, em geral, de 5 a 8 mm. Se a folga for muito grande, isso afetará negativamente o volume de sucção de ar e o consumo de energia. Normalmente, os componentes de sucção de ar e agitação (impulsor, placa de cobertura, eixo principal, tubo de entrada de ar e tubo vertical de ar) são montados em uma única unidade integral (ver Figura 12-3). Isso garante a montagem concêntrica do impulsor e da placa de cobertura, mantém a folga necessária entre o impulsor e as aletas-guia da placa de cobertura e facilita a manutenção e a substituição.
3. Na parte inferior do tubo de ar, há um orifício de circulação para ajustar a taxa de recirculação da polpa, e uma placa de regulação é utilizada para controlar o fluxo de recirculação. Portanto, a quantidade de polpa que passa pelo centro do impulsor pode ser ajustada à medida que a taxa de alimentação externa varia. Na célula de fluxo direto, a recirculação interna da polpa também pode ser utilizada para atender à taxa de alimentação necessária no centro do impulsor em condições de entrada máxima de ar.

Como o XJ máquina de flotação por ser um projeto mais antigo, apresenta as seguintes desvantagens:

1. Dispersão de ar insuficiente, espuma instável, propensa a “surging” (turbulência superficial) e dificuldade em obter o controle automático do nível da polpa.
2. As células de flotação são do tipo intermitente (compartimentadas); a vazão da polpa é restringida pelas comportas, o que resulta em pressão de fluxo reduzida, velocidade de flotação mais lenta e fácil sedimentação de partículas grossas e pesadas.
3. O impulsor e a placa de cobertura se desgastam rapidamente, causando uma redução no volume de entrada de ar que é difícil de ajustar, o que dificulta a adaptação às mudanças nas características do minério e leva a um desempenho instável na separação.

A máquina de flotação com agitação mecânica XJ pode ser amplamente utilizada para flotação de desbaste, limpeza, purga e flotação reversa de minérios de metais ferrosos (por exemplo, ferro), minérios de metais não ferrosos (por exemplo, cobre, chumbo, zinco, níquel, molibdênio, ouro) e minerais não metálicos. No entanto, ela não é adequada para operações de flotação preliminar e de recuperação em instalações de flotação em grande escala.

Como essa máquina de flotação foi padronizada em uma série desde a década de 1950 e tem sido amplamente utilizada desde então, há muitos fabricantes. Suas especificações técnicas estão apresentadas na Tabela 12-2.

Tabela 12-2 Especificações técnicas das máquinas de flotação XJ e XJK

Exemplo do significado da designação do modelo:
XJ‑11
X – Máquina de flotação (Xuan – seleção)
J – Agitação mecânica, tipo impulsor
11 – Volume efetivo da célula: 1,1 m³