BR112020000928A2

BR112020000928A2 - aparelho para alimentar uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo, aparelho e método para separar partículas de baixa densidade de uma pasta fluida de alimentação, e, método para alimentar gás e uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo.

Info

Publication number: BR112020000928A2
Application number: BR112020000928-8A
Authority: BR
Inventors: Kevin Patrick Galvin; James Edward Dickinson; Taavi Orupold; Michael James Gardiner
Original assignee: Tunra Ltd.
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2020-07-21
Also published as: EP3655145A1; AU2018303328A1; CN111163856B; EA202090280A1; AU2018303328B2; MX2020000585A; CA3069340A1; MA49647A; EP3655145A4; AU2018303328B9; CL2020000128A1; PE20201268A1; WO2019014700A1; US20200206750A1; CN111163856A; EA039415B1

Abstract

A presente invenção provê um aparelho (1) e método para alimentar uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo para separar partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação. O aparelho (1) compreende um conduto (4, 6, 8) com uma entrada de pasta fluida (3), uma entrada de alimentação de gás (5), uma pluralidade de tubos ocos (10) e uma saída (7). Os tubos ocos (10) são configurados para combinar a pasta fluida de alimentação a partir da entrada da pasta fluida (3) e o gás a partir da entrada de alimentação de gás (5). Os tubos ocos (10) compreendem uma seção porosa (16) para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida para adesão às partículas de baixa densidade. A pasta fluida flui em tubos ocos alinhados axialmente à medida que o gás é introduzido através das seções porosas na pasta fluida. Alternativamente, a pasta fluida flui em torno dos tubos ocos dispostos perpendicularmente ao eixo longitudinal do conduto à medida que o gás é descarregado através das seções porosas para a pasta fluida.

Description

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APARELHO PARA ALIMENTAR UMA PASTA FLUIDA DE ALIMENTAÇÃO EM UM DISPOSITIVO, APARELHO E MÉTODO PARA SEPARAR PARTÍCULAS DE BAIXA DENSIDADE DE UMA PASTA FLUIDA DE ALIMENTAÇÃO, E, MÉTODO PARA ALIMENTAR GÁS E UMA PASTA FLUIDA DE ALIMENTAÇÃO EM UM

DISPOSITIVO Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a um método e aparelho para alimentar uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo de separação, bem como um método e aparelho para separar partículas de baixa densidade de uma pasta fluida de alimentação. A invenção foi concebida particularmente, embora não apenas como um processo aprimorado de flotação de espuma aplicada ao carvão fino ou aos minerais finos usados para concentrar partículas hidrofóbicas.

[002] Ao longo desta especificação, o termo “partículas de baixa densidade” é usado para se referir a partículas que podem ser do tipo sólido, do tipo líquido ou do tipo gasoso e, em todos os casos, menos densas que o fluido circundante, que pode ser, por exemplo, água. Exemplos mais específicos de partículas de baixa densidade podem incluir gotas de óleo ou até bolhas de gás. Em toda esta especificação, o termo “gás” é usado para se referir a uma solução que pode ser semelhante a gás, semelhante a líquido ou semelhante a sólido. Exemplos mais específicos de uma solução podem incluir água, ar ou até emulsões.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[003] A discussão a seguir da técnica anterior pretende apresentar a invenção em um contexto técnico apropriado e permitir que suas vantagens sejam adequadamente apreciadas. A menos que seja claramente indicado o contrário, no entanto, a referência a qualquer técnica anterior nesta especificação não deve ser construída como uma expressão ou admissão

2 / 29 implícita de que essa técnica é amplamente conhecida ou faz parte do conhecimento geral comum no campo.

[004] Foi proposto no passado separar partículas de baixa densidade de uma pasta fluida de alimentação, introduzindo a pasta fluida de alimentação acima de um conjunto de canais inclinados paralelos onde a grande maioria da pasta fluida é transportada para baixo através dos canais inclinados. As partículas de baixa densidade escapam do fluxo, subindo em direção às superfícies inclinadas dos canais voltadas para baixo, coletando como um sedimento invertido e depois deslizando pelos canais inclinados. Dessa maneira, as partículas de baixa densidade concentram-se na metade superior do dispositivo e, por sua vez, relatam o transbordamento, normalmente por meio de uma lavagem do transbordamento. A água de lavagem pode ser adicionada ao topo e deixada fluir para baixo, a fim de remover possíveis contaminantes. Os canais inclinados são tipicamente formados por um arranjo de chapas paralelas inclinadas. Esse classificador de chapa inclinada é geralmente chamado de “classificador de refluxo”. O método e o aparelho relacionados ao classificador de refluxo são descritos no Pedido de Patente Internacional Número PCT/AU2007/001817, cuja especificação é aqui incorporada por referência na sua totalidade e com referência específica à Figura 5 dessa especificação.

[005] Em uma configuração, as partículas de baixa densidade escapam do fluxo descendente da pasta fluida com a ajuda de um fluxo de fluidificação ascendente a partir de baixo dos canais. Esta configuração é descrita no Pedido de Patente Internacional Número PCT/AU2007/001817. Em uma outra configuração, as partículas de baixa densidade escapam do fluxo descendente da pasta fluida contra um fluxo de fluidificação descendente a partir de cima dos canais. Nesta configuração, o classificador de refluxo é totalmente invertido e em uma modalidade provê uma câmara de fluidificação superior na extremidade superior do dispositivo. Portanto, esta

3 / 29 configuração alternativa é chamada de “classificador de refluxo invertido” é descrita no Pedido de Patente Internacional Número PCT/AU2011/000682, cuja especificação é aqui incorporada por referência na sua totalidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] A presente invenção foi desenvolvida para aprimorar adicionalmente ou prover uma alternativa ao aparelho e métodos de alimentar um classificador de refluxo ou um classificador de refluxo invertido e seus respectivos modos de operação.

[007] Consequentemente, em um primeiro aspecto, a presente invenção provê um aparelho para alimentar uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo para separar partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação, o aparelho distinguido por compreender: um conduto tendo uma entrada de pasta fluida para receber a pasta fluida de alimentação, uma entrada de alimentação de gás para receber um gás e uma saída para descarregar o gás e a pasta fluida de alimentação; e uma pluralidade de tubos ocos dentro do conduto para combinar a pasta fluida de alimentação e o gás das entradas de alimentação de pasta fluida e gás; em que um ou mais dos tubos ocos compreendem uma seção não porosa para direcionar o fluxo da pasta fluida de alimentação e gás e uma seção porosa para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

[008] De preferência, a seção porosa compreende uma superfície porosa.

[009] De preferência, a seção ou superfície porosa é formada em uma porção inferior de um ou mais tubos ocos. Em configurações alternativas, a seção ou superfície porosa é formada na porção média ou na porção superior de um ou mais tubos ocos, ou a seção ou superfície porosa forma a totalidade dos um ou mais tubos ocos. Em uma outra alternativa, a

4 / 29 seção ou superfície porosa é formada em uma ou mais porções dos um ou mais tubos ocos. Em uma modalidade, o gás é transportado da entrada de alimentação de gás para os tubos ocos através da superfície porosa.

[0010] De preferência, os um ou mais tubos ocos compreendem uma seção mais esparsa que forma a seção ou superfície porosa. Em algumas modalidades, os um ou mais tubos ocos compreendem uma seção aberta coberta por material poroso ou uma membrana.

[0011] De preferência, a seção porosa é formada na parede lateral dos um ou mais tubos ocos. Também é preferido que a seção porosa esteja em comunicação fluídica com a entrada de alimentação de gás para receber gás da entrada de alimentação de gás nos um ou mais tubos ocos.

[0012] De preferência, a seção porosa compreende poros ou perfurações com um diâmetro médio inferior a 1 mm. Mais preferencialmente, o diâmetro médio dos poros é inferior a 0,1 mm. Em algumas modalidades, o diâmetro médio dos poros pode ser de 0,1 mícrons, 0,2 mícrons, 2 mícrons, 10 mícrons ou 100 mícrons. Em outras modalidades, o diâmetro médio dos poros pode estar dentro de uma faixa entre os tamanhos acima.

[0013] De preferência, a seção porosa tem uma porosidade entre 1% e 90%, preferencialmente entre 10% e 80%. Será entendido pelos versados na técnica que o termo “porosidade” se refere à fração da parede que contém furos conectados dentro da seção porosa. Também será entendido que a permeabilidade está associada à queda de pressão necessária para produzir um determinado fluxo, que por sua vez é influenciado pelo tamanho do poro, a tortuosidade dos poros através do material (comprimento do trajeto) e a porosidade.

[0014] De preferência, os um ou mais tubos ocos são posicionados axialmente dentro do conduto. Alternativamente, os um ou mais tubos ocos são posicionados substancialmente perpendiculares a um eixo longitudinal do

5 / 29 conduto.

[0015] De preferência, os um ou mais tubos ocos têm uma ou mais primeiras aberturas para receber a pasta fluida de alimentação da entrada da pasta fluida. Mais preferencialmente, as primeiras aberturas compreendem, cada, uma primeira extremidade aberta dos tubos ocos.

[0016] De preferência, os um ou mais tubos ocos têm uma ou mais segundas aberturas para receber gás da entrada de alimentação de gás. Em algumas modalidades, as segundas aberturas são formadas em uma parede lateral dos um ou mais tubos ocos. Mais preferencialmente, as segundas aberturas compreendem a seção porosa. Dessa forma, a seção porosa de cada um dos um ou mais tubos ocos está em comunicação fluídica com a entrada de alimentação de gás para receber gás da entrada de alimentação de gás e gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida que flui nos um ou mais tubos ocos. Em outras modalidades, as segundas aberturas compreendem, cada, uma extremidade aberta dos tubos ocos. Nesse caso, cada um dos tubos ocos possui uma extremidade aberta em comunicação fluídica com a entrada de alimentação de gás.

[0017] De preferência, os um ou mais tubos ocos têm uma ou mais terceiras aberturas para descarregar a pasta fluida de alimentação e gás no conduto. Mais preferencialmente, as terceiras aberturas compreendem, cada, uma segunda extremidade aberta dos tubos ocos. Em uma modalidade, a segunda extremidade aberta é oposta à primeira extremidade aberta.

[0018] Em algumas modalidades, um ou mais tubos ocos têm uma ou mais quartas aberturas para descarregar o gás na pasta fluida de alimentação dentro do conduto. De preferência, as quartas aberturas são formadas em uma parede lateral dos um ou mais tubos ocos. Mais preferencialmente, as segundas aberturas compreendem a seção porosa. Dessa forma, a seção porosa de cada um dos tubos ocos descarrega o gás de um ou mais tubos ocos na forma de bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de

6 / 29 alimentação que flui dentro do conduto.

[0019] De preferência, os um ou mais tubos ocos compreendem, cada um, um conduto, tubo ou tubulação interna. Mais preferencialmente, existe uma pluralidade de condutos, tubos ou tubulações internas. É adicionalmente preferencial que um ou mais condutos, tubos ou tubulações internas também tenham uma seção porosa para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação. Portanto, as bolhas de tamanho substancialmente uniforme são capazes de aderir às partículas de baixa densidade na pasta fluida. Em algumas modalidades, a seção porosa é formada em uma parede lateral dos um ou mais condutos, tubos ou tubulações internas. Em outras modalidades, os condutos, tubos ou tubulações internas compreendem uma extremidade aberta para receber o gás da entrada de alimentação de gás. Em outras modalidades, as seções porosas dos condutos, tubos ou tubulações internas compreendem estruturas do tipo borrifador.

[0020] De preferência, os um ou mais tubos ocos são simétricos. Em algumas modalidades, os um ou mais tubos ocos compreendem uma porção expandida com uma área de seção transversal maior que a área de seção transversal do restante dos um ou mais tubos ocos. Em uma modalidade preferencial, a porção expandida compreende uma extremidade aberta aumentada de um ou mais tubos ocos. Em uma outra alternativa, os um ou mais tubos ocos compreendem uma porção contraída com uma área de seção transversal menor que a área de seção transversal do restante dos um ou mais tubos ocos. Em uma modalidade preferencial, a porção contraída compreende uma extremidade aberta contraída de um ou mais tubos ocos.

[0021] De preferência, o conduto pode ter uma primeira porção com uma área de seção transversal maior que a área de seção transversal de uma segunda porção do conduto. Alternativamente, o conduto pode ter uma primeira porção com uma área de seção transversal menor que a área de seção transversal de uma segunda porção do conduto.

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[0022] Um segundo aspecto da presente invenção provê um aparelho para alimentar uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo para separar partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação, o aparelho compreendendo: um conduto tendo uma entrada de pasta fluida para receber a pasta fluida de alimentação, uma entrada de alimentação de gás para receber um gás e uma saída para descarregar o gás e a pasta fluida de alimentação; uma pluralidade de tubos ocos dentro do conduto para combinar a pasta fluida de alimentação e o gás das entradas de alimentação de pasta fluida e gás, em que os tubos ocos são posicionados substancialmente perpendiculares a um eixo longitudinal do conduto e dispostos em uma ou mais filas; e uma pluralidade de canais localizados acima e abaixo dos tubos ocos, os canais sendo posicionados dentro do conduto; em que os tubos ocos compreendem cada uma seção porosa para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

[0023] Preferencialmente, um ou mais tubos ocos, cada, têm uma extremidade aberta em comunicação fluídica com a entrada de alimentação de gás, a extremidade aberta recebendo o gás da entrada de alimentação de gás. Mais preferencialmente, a seção porosa de cada um dos tubos ocos recebe o gás de um ou mais tubos ocos e gera bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

[0024] Preferencialmente, os canais são definidos por uma pluralidade de chapas paralelas.

[0025] Preferencialmente, os tubos ocos têm as características preferidas dos tubos ocos de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

[0026] Em um terceiro aspecto, a presente invenção provê um aparelho para separar partículas de baixa densidade de uma pasta fluida de

8 / 29 alimentação, compreendendo: uma câmara com uma pluralidade de canais inclinados; um alimentador de pasta fluida disposto para alimentar a pasta fluida de alimentação no aparelho de alimentação do primeiro ou segundo aspecto da invenção; e um alimentador de gás disposto para alimentar o gás no aparelho de alimentação; em que a saída do aparelho de alimentação está disposta para alimentar o gás e a pasta fluida na câmara.

[0027] De preferência, a pluralidade de canais inclinados está localizada em direção ou em uma extremidade inferior da câmara. Em configurações alternativas, a pluralidade de canais inclinados está localizada em outros locais da câmara, incluindo uma extremidade superior ou uma porção média.

[0028] De preferência, a pluralidade de canais inclinados é formada por um conjunto de superfícies inclinadas. Mais preferencialmente, o conjunto de superfícies inclinadas compreende uma matriz de chapas inclinadas paralelas.

[0029] De preferência, o gás e a pasta fluida formam um fluxo de fluidificação descendente em direção aos canais inclinados. Mais preferencialmente, uma extremidade superior da câmara é substancialmente fechada para facilitar a formação do fluxo de fluidificação descendente.

[0030] De preferência, o gás e a pasta fluida formam um leito fluidizado invertido na câmara acima dos canais inclinados.

[0031] De preferência, a descarga de gás e a pasta fluida da saída do aparelho de alimentação para a câmara acima dos canais inclinados. Mais preferencialmente, a descarga de gás e de pasta fluida do aparelho de alimentação para uma extremidade superior da câmara. Em outras modalidades, o gás e a pasta fluida podem descarregar em outras partes da

9 / 29 câmara, incluindo uma porção média ou mesmo uma extremidade inferior da câmara.

[0032] De preferência, o aparelho compreende pelo menos uma saída para remover as partículas de baixa densidade da câmara. Em uma modalidade, a pelo menos uma saída compreende um dispositivo de controle superior disposto para permitir que suspensões concentradas de partículas de baixa densidade sejam removidas de uma extremidade superior da câmara a uma taxa controlada.

[0033] De preferência, a extremidade superior substancialmente fechada da câmara é moldada para direcionar suspensões concentradas de partículas de baixa densidade em direção a pelo menos uma saída. Mais preferencialmente, a extremidade superior da câmara é modelada como um cone com a pelo menos uma saída compreendendo uma válvula localizada no ápice do cone.

[0034] De preferência, a extremidade superior da câmara é perfurada e um alimentador de água de lavagem é disposto para introduzir água de lavagem sob pressão na câmara através das perfurações.

[0035] De preferência, o aparelho compreende pelo menos uma saída para remover as partículas mais densas da câmara. Em uma modalidade, a pelo menos uma saída compreende um dispositivo de controle inferior disposto para permitir que partículas mais densas sejam removidas de uma extremidade inferior da câmara abaixo dos canais inclinados a uma taxa controlada. Mais preferencialmente, o dispositivo de controle inferior compreende uma válvula ou uma bomba.

[0036] De preferência, os dispositivos de controle superior e inferior são cada um operável medindo a profundidade das partículas de baixa densidade na extremidade superior da câmara e abrindo ou fechando as válvulas e/ou operando a bomba para manter a profundidade das partículas de baixa densidade dentro de uma faixa predeterminada.

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[0037] Um quarto aspecto da presente invenção provê um método para alimentar gás e uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo para separar partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação, distinguido por compreender: introduzir a pasta fluida de alimentação em uma entrada de pasta fluida de um conduto; introduzir gás em uma entrada de alimentação de gás do conduto; misturar a pasta fluida e o gás de alimentação usando uma pluralidade de tubos ocos, de modo que a pasta fluida e o gás de alimentação sejam descarregados de uma saída do conduto para o dispositivo de separação; e prover um ou mais dos tubos ocos com uma seção porosa para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

[0038] De preferência, o método compreende adicionalmente prover a seção porosa com uma superfície porosa. Com mais preferência, o método compreende a formação da superfície porosa em uma porção inferior de um ou mais tubos ocos. Em outras modalidades, a superfície porosa pode ser formada na porção média ou superior de um ou mais tubos ocos. Em uma modalidade, o método compreende adicionalmente introduzir gás da entrada de alimentação de gás para a pluralidade de tubos ocos através da superfície porosa.

[0039] De preferência, o método compreende adicionalmente o posicionamento axial de um ou mais tubos ocos dentro do conduto. Alternativamente, o método compreende adicionalmente o posicionamento de um ou mais tubos ocos substancialmente perpendiculares a um eixo longitudinal do conduto.

[0040] De preferência, o método compreende adicionalmente a

11 / 29 introdução da pasta fluida de alimentação da entrada da pasta fluida na pluralidade de tubos ocos através de uma ou mais primeiras aberturas. Com mais preferência, o método compreende adicionalmente a introdução da pasta fluida de alimentação da entrada da pasta fluida na pluralidade de tubos ocos através de uma primeira abertura dos um ou mais tubos ocos. Em uma modalidade, o método compreende introduzir o gás da entrada de alimentação de gás em um ou mais tubos ocos através da seção ou superfície porosa para gerar as bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida que flui ao longo de um ou mais tubos ocos.

[0041] De preferência, o método compreende adicionalmente a introdução do gás a partir da entrada de alimentação de gás para a pluralidade de tubos ocos através de uma ou mais segundas aberturas dos um ou mais tubos ocos. Com mais preferência, o método compreende adicionalmente a introdução do gás a partir da entrada de alimentação de gás para a pluralidade de tubos ocos através de uma parede lateral dos um ou mais tubos ocos. Em outras modalidades, o método compreende adicionalmente a introdução do gás a partir da entrada de alimentação de gás para a pluralidade de tubos ocos através de uma ou mais extremidades abertas dos um ou mais tubos ocos. Em algumas modalidades, o método compreende introduzir o gás da entrada de alimentação de gás para os um ou mais tubos ocos e descarregar o gás através da seção ou superfície porosa na forma de bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

[0042] De preferência, o método compreende adicionalmente descarregar a pasta fluida e o gás de alimentação de uma ou mais terceiras aberturas dos um ou mais tubos ocos. Com mais preferência, o método compreende adicionalmente descarregar a pasta fluida e o gás de alimentação de uma segunda extremidade aberta dos um ou mais tubos ocos.

[0043] De preferência, o método compreende adicionalmente a

12 / 29 introdução do gás a partir da entrada de alimentação de gás para o conduto usando a pluralidade de tubos ocos. Em algumas modalidades, o método compreende adicionalmente descarregar o gás na pasta fluida de alimentação através de uma parede lateral de um ou mais tubos ocos.

[0044] Um quinto aspecto da invenção provê um método para alimentar gás e uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo para separar partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação, compreendendo: introduzir a pasta fluida de alimentação em uma entrada de pasta fluida de um conduto; introduzir gás em uma entrada de alimentação de gás do conduto; posicionar uma pluralidade de tubos ocos substancialmente perpendicular a um eixo longitudinal do conduto e disposta em uma ou mais filas; posicionar uma pluralidade de canais localizados acima e abaixo dos tubos ocos, os canais sendo posicionados axialmente dentro do conduto; transportar a pasta fluida e o gás de alimentação em uma pluralidade de tubos ocos, de modo que a pasta fluida e o gás de alimentação sejam descarregados de uma saída do conduto para o dispositivo de separação; e prover os tubos ocos com uma seção ou superfície porosa para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

[0045] De preferência, o método compreende adicionalmente quaisquer das características preferidas do quarto aspecto da invenção.

[0046] Um sexto aspecto da presente invenção provê um método para separar partículas de baixa densidade de uma pasta fluida de alimentação,

13 / 29 compreendendo: introduzir a pasta fluida de alimentação e um gás em um dispositivo para separar as partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação de acordo com o método do quarto ou quinto aspecto da invenção, sendo que o dispositivo de separação compreende uma câmara com uma pluralidade de canais inclinados; permitir que a pasta fluida flua para baixo através dos canais inclinados, de modo que as partículas de baixa densidade escapem do fluxo deslizando pelos canais inclinados enquanto as partículas mais densas na pasta fluida deslizam pelos canais; e remover as partículas de baixa densidade da câmara.

[0047] De preferência, o método compreende adicionalmente permitir que as partículas de baixa densidade se movam para cima a uma taxa controlada através de uma ou mais passagens confinadas entre as paredes externas do aparelho de alimentação e as paredes da câmara para uma lavagem de transbordamento.

[0048] De preferência, o método compreende adicionalmente remover as partículas mais densas da extremidade inferior da câmara.

[0049] De preferência, o método compreende adicionalmente formar um leito fluidizado invertido na câmara acima da pluralidade de canais inclinados.

[0050] De preferência, os métodos acima também compreendem substancialmente o fechamento de uma extremidade superior da câmara para facilitar a formação de um fluxo de fluidificação descendente.

[0051] De preferência, o método compreende adicionalmente localizar a pluralidade de canais inclinados em direção ou na extremidade inferior da câmara. Em algumas modalidades, o método compreende adicionalmente localizar a pluralidade de canais inclinados em direção ou em uma porção média ou extremidade superior da câmara.

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[0052] É adicionalmente preferido que os métodos acima compreendam também a provisão de uma pluralidade de superfícies inclinadas para formar a pluralidade de canais inclinados. Mais preferencialmente, a pluralidade de superfícies inclinadas é formada por uma matriz de chapas inclinadas paralelas.

[0053] De preferência, o método compreende adicionalmente permitir que as partículas de baixa densidade se formem em uma suspensão concentrada na extremidade superior da câmara.

[0054] De preferência, o método compreende adicionalmente remover as partículas de baixa densidade a uma taxa controlada a partir de uma extremidade superior da câmara.

[0055] De preferência, o método compreende adicionalmente introduzir a água de lavagem sob pressão na extremidade superior da câmara. Com mais preferência, o método compreende adicionalmente introduzir a água de lavagem uniformemente através da extremidade superior fechada da câmara.

[0056] Em algumas modalidades, as partículas de baixa densidade são guiadas para um ponto de saída na extremidade superior da câmara, onde são removidas a taxa controlada pela operação de um dispositivo de controle superior, preferencialmente uma válvula.

[0057] Em algumas modalidades, as partículas mais densas são removidas de uma extremidade inferior da câmara a uma taxa controlada pela operação de um dispositivo de controle inferior, preferencialmente uma válvula ou bomba.

[0058] De preferência, a operação dos dispositivos de controle superior e inferior é controlada medindo a densidade da suspensão na parte superior da câmara e operando os dispositivos de controle superior e inferior para manter a profundidade das partículas de baixa densidade dentro de uma faixa predeterminada na extremidade superior da câmara. Alternativamente, a

15 / 29 operação dos dispositivos de controle superior e inferior é controlada medindo a densidade da suspensão na parte inferior da câmara.

[0059] A menos que o contexto exija claramente o contrário, ao longo da descrição e das reivindicações, os termos “compreende”, “compreendendo”, e afins, devem ser interpretados em um sentido inclusivo em oposição a um sentido exclusivo ou exaustivo; isto é, no sentido de “incluindo, mas não limitado a”.

[0060] Além disso, conforme usado aqui e a menos que seja especificado de outra forma, o uso dos adjetivos ordinais “primeiro”, “segundo”, “terceiro” etc., para descrever um objeto comum, indica apenas que diferentes instâncias de objetos semelhantes estão sendo referidas, e não pretendem sugerir que os objetos descritos devam estar em uma determinada sequência, temporal, espacial, na classificação ou de qualquer outra maneira.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0061] As modalidades preferidas da invenção serão agora descritas, a título de exemplo somente, com referência aos desenhos anexos nos quais: a Figura 1 é uma vista em perspectiva de um aparelho de acordo com uma modalidade da invenção; a Figura 2 é uma vista em recorte parcial do aparelho da Figura 1; a Figura 3 é uma vista de fundo do aparelho da Figura 1; e a Figura 4 é uma vista em recorte parcial do aparelho da Figura 1 montada ou encaixada em um dispositivo de separação. a Figura 5 são vistas de topo de outras modalidades da invenção; a Figura 6 são vistas de extremidade de outras modalidades dos tubos ocos empregados nas modalidades da invenção; a Figura 7 é uma vista de topo de uma modalidades adicional da invenção;

16 / 29 a Figura 8 é uma vista lateral da modalidade da Figura 7; a Figura 9 é uma vista de topo de ainda uma modalidades da invenção; e a Figura 10 é uma vista lateral da modalidade da Figura 9. Descrição Detalhada das Modalidades da Invenção

[0062] A presente invenção será agora descrita com referência aos seguintes exemplos que devem ser considerados em todos os aspectos como ilustrativos e não restritivos. Nas figuras, os recursos correspondentes dentro da mesma modalidade ou comuns a diferentes modalidades receberam os mesmos números de referência.

[0063] As formas preferidas da invenção, como descritas abaixo, referem-se ao método e ao aparelho usado para flotação da espuma, como normalmente aplicada às partículas finas de carvão e matéria mineral e usadas para concentrar partículas hidrofóbicas de carvão ou minerais.

[0064] Essas partículas hidrofóbicas aderem seletivamente à superfície das bolhas de ar, deixando as partículas hidrofílicas em suspensão entre as bolhas. Dessa forma, uma vez que as partículas hidrofóbicas ficam presas às bolhas de ar, forma-se uma nova partícula híbrida, cuja densidade total é muito menor que a densidade da água. A partícula hidrofóbica anexada possui então uma velocidade de segregação na direção ascendente que é muito alta em comparação com a velocidade superficial descendente da suspensão de partículas mais densas.

[0065] Na maioria das situações de flotação, certos reagentes precisam ser adicionados para promover a flotação. Um coletor pode ser adicionado para promover a hidrofobicidade das partículas de carvão hidrofóbicas. Em particular, um tensoativo (às vezes chamado de “formador de espuma”) é adicionado para estabilizar as bolhas e, portanto, a espuma formada quando as bolhas procuram sair do volume de líquido. O tensoativo adsorve na superfície da bolha, ajudando a evitar a coalescência da bolha e,

17 / 29 portanto, preservando as “partículas de baixa densidade”. Isso é especialmente importante quando as bolhas são forçadas através da válvula superior.

[0066] Na modalidade descrita nas Figuras 1 a 4, é provido um arranjo mais eficiente e conveniente para alimentar a pasta e o gás de alimentação em um dispositivo de separação para separar partículas de baixa densidade de uma pasta fluida de alimentação contendo as partículas de baixa densidade e as partículas e/ou matéria mais densas. Em particular, a modalidade descrita foi desenvolvida para alimentar a pasta fluida e o gás de alimentação em um classificador de refluxo ou classificador de refluxo invertido, conforme descrito nos Pedidos de Patente Internacional números PCT/AU2007/001817 e PCT/AU2011/000682, respectivamente.

[0067] Com referência à Figura 1, o aparelho de alimentação 1 de acordo com a modalidade da invenção compreendendo um conduto ou câmara 2 tendo uma entrada de pasta fluida 3 localizada em uma porção superior 4 do aparelho 1, uma entrada de alimentação de gás 5 localizada em uma porção média 6 da aparelho e uma saída de descarga 7 localizada em uma extremidade de uma porção inferior 8 do aparelho.

[0068] O conduto 2 também compreende uma pluralidade de tubos ocos 10, mostrados na Figura 2, com extremidades de entrada abertas 12 para receber a pasta fluida de alimentação da entrada de pasta fluida 3 e extremidades de saída abertas 14 para descarregar a pasta fluida e o gás do conduto. Os tubos ocos 10 também compreendem uma seção porosa 16 para permitir que o gás da entrada de alimentação de gás 5 entre os tubos ocos e gere bolhas de tamanho substancialmente uniforme que fluem com a pasta fluida de alimentação de entrada das extremidades de entrada 12. Os furos de montagem 18 são providos para montar o aparelho de alimentação 1 em um dispositivo 30 para separar partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação (como melhor mostrado nas Figuras 3 e 4), como um

18 / 29 classificador de refluxo ou refluxo invertido.

[0069] A porção superior 4 do conduto tem uma forma troncocônica para facilitar a distribuição da pasta fluida de alimentação nas extremidades de entrada 12 dos tubos ocos 10. Da mesma forma, a porção inferior 8 do conduto tem uma seção troncocônica 31 para direcionar e concentrar o gás e a pasta fluida em uma seção cilíndrica 32 antes de descarregar pela saída 7. A seção cilíndrica 32 atua efetivamente como um tubo de descida para prover o fluxo borbulhante para uma câmara do dispositivo de separação 30.

[0070] A pasta fluida de alimentação é introduzida através da entrada de alimentação de pasta fluida 3 e passa através da extremidade de entrada 12 de cada tubo oco 10 e flui para baixo ao longo do comprimento dos tubos ocos nos canais verticais formados pelas paredes do tubo oco. O gás (normalmente na forma de ar) é introduzido através da entrada de gás 5 e passa através da seção porosa 16 de cada tubo oco 10, gerando bolhas de tamanho substancialmente uniforme que fluem com a pasta fluida de alimentação e aderem às partículas hidrofóbicas de baixa densidade na pasta fluida de alimentação. Geralmente, o gás é alimentado através da entrada de gás 5 de maneira controlada, de modo que bolhas finas, de preferência da ordem de 0,3 mm de diâmetro, emergem das seções porosas 16 de cada tubo oco 10 e interagem com as partículas hidrofóbicas (que tendem a ser as partículas de baixa densidade) na pasta fluida de alimentação passam pelo comprimento dos tubos ocos. As partículas hidrofóbicas ligadas às bolhas de ar são arrastadas para baixo através dos canais verticais e depois descarregam das extremidades de saída 14 dos tubos ocos 10.

[0071] A seção porosa 16 garante a formação de bolhas de tamanho relativamente uniforme que fluem como parte da suspensão da pasta fluida e colidem com as partículas sólidas, produzindo adesão entre as partículas hidrofóbicas e as bolhas de ar para obter a separação. A uniformidade na geometria da seção porosa 16 garante que a taxa de cisalhamento forte e

19 / 29 consistente na suspensão da pasta fluida fluente faça com que o fluxo de ar através dos poros da seção porosa 16 se quebre e forme bolhas de tamanho substancialmente uniforme. Geralmente, o diâmetro médio dos poros ou perfurações na seção porosa pode variar de 1 mm a 0,2 mícrons, dependendo do tipo de material escolhido para a aplicação. Em algumas modalidades, os poros ou perfurações têm um diâmetro médio de poro inferior a 0,1 mm. Em outras modalidades, o diâmetro de poro médio é de 10 mícrons. Em outra modalidade, o diâmetro de poro médio é de 2 mícrons. Em uma outra modalidade, o diâmetro de poro médio é de 100 mícrons.

[0072] A pasta fluida de alimentação da entrada de pasta fluida 3 e o ar através da entrada de gás 5 para os tubos ocos 10 saem juntos pelas extremidades de saída 14 para o conduto 2 para descarga da saída de descarga 7 como um fluxo borbulhante. Como melhor mostrado na Figura 4, esse fluxo borbulhante entra na câmara 33 do dispositivo de separação 30 na extremidade superior 35 e acima de uma pluralidade de canais inclinados 37, de preferência formados por um conjunto de superfícies inclinadas ou, idealmente, por uma matriz de chapas inclinadas paralelas. O fluxo borbulhante se separa em componentes de gás/bolha e pasta fluida e as bolhas de gás crescentes com partículas hidrofóbicas de baixa densidade anexadas sobem em ambos os lados do aparelho de alimentação 1 até que fluam para uma saída 40 para recuperação. A matéria mais densa e as partículas descem através dos canais inclinados em direção a uma saída de descarga (não mostrada) para remover a matéria mais densa da câmara 33.

[0073] O dispositivo de separação 30 opera assim substancialmente da mesma maneira descrita nos números de pedidos de patentes internacionais acima citados, em que o dispositivo de separação 30 está na forma de um classificador de refluxo ou um classificador de refluxo invertido. No entanto, será apreciado que o aparelho de alimentação 1 pode ser utilizado com outros tipos de dispositivos de separação usando flotação de espuma.

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[0074] O aparelho de alimentação 1 provê assim uma configuração alternativa à caixa de alimentação descrita no Pedido de Patente Internacional Número PCT/AU2011/000682. Portanto, o aparelho de alimentação 1 também tem a vantagem principal de produzir um campo de fluxo laminar preciso em cada canal dos tubos ocos 10. Esse campo de fluxo laminar tem uma alta taxa de variação na faixa de 10s-1 a 1000s-1. Essa alta taxa de cisalhamento é alcançada pelo fluxo laminar criado pelo conjunto de tubos ocos 10, o que permite que uma alta taxa de fluxo de fluxo borbulhante seja alcançada na saída 7 do aparelho de alimentação 1. É apreciado que em operações práticas, o fluxo de suspensão de alimentação pode variar de transitório a turbulento, conforme necessário.

[0075] O aparelho de alimentação 1 também provê os benefícios de: • prover uma área de superfície aumentada para o gás entrar nos tubos 10 através das seções porosas 16 - isto, com efeito, maximiza a área de superfície da interface permeável nas seções porosas 16 entre a fase aérea e a suspensão da pasta fluida sobre uma dada altura vertical (para os tubos ocos dispostos verticalmente 10), além de apresentar essa interface permeável à suspensão fluente com uma geometria uniforme; • prover uma área confinada para que as bolhas de gás e a pasta fluida interajam, melhorando a probabilidade de adesão do gás e das partículas de baixa densidade; • permitir escalabilidade (para cima ou para baixo) na área total da superfície através da adição de mais tubos 10 ou da subtração dos tubos existentes 10; • criar um único ponto de entrada de gás ou vários pontos de entrada de gás com um volume e pressão controlados de gás em todos os tubos ocos 10; • prover um alto cisalhamento e um campo de fluxo laminar preciso sendo aplicado ao gás e à pasta fluida, resultando em uma alta taxa de

21 / 29 fluxo do fluxo borbulhante no dispositivo de separação; e • garantir que a pasta fluida tenha um fluxo laminar antes que o gás seja adicionado à suspensão da pasta fluida.

[0076] O conduto 2, compreendendo uma pluralidade de tubos ocos, também tem escalabilidade aprimorada através do arranjo invertido de ar que é provido no exterior do aparelho de alimentação 1 através da entrada de gás

5. Portanto, um único aparelho de alimentação 1 é necessário apenas no dispositivo de separação 30 para acomodar taxas de fluxo mais altas, e o número de tubos ocos 10 pode ser facilmente dimensionado com a área de seção transversal do dispositivo de separação 30 sem perda de desempenho. Em algumas modalidades, pode haver razões para incluir mais de um aparelho de alimentação 1. Por exemplo, em outros tipos de dispositivos de separação usando flotação de espuma.

[0077] Embora a modalidade tenha sido descrita como tendo tubos ocos 10 de seção circular, será apreciado que em outras modalidades, os tubos podem ter uma seção transversal retangular, quadrada, oval ou qualquer outra seção poligonal. Além disso, os tubos ocos 10 podem cada um ter uma ou mais porções que têm uma área de seção transversal maior ou menor que outras porções, em vez de serem uniformes em áreas de seção transversal, como mostrado nas modalidades ilustradas. Por exemplo, um tubo oco 10 pode ter uma extremidade aberta aumentada (isto é, a extremidade aberta tem uma área de seção transversal maior do que o restante do tubo oco). Alternativamente, o tubo oco 10 pode ter uma extremidade aberta contraída (isto é, a extremidade aberta tem uma área de seção transversal menor do que o restante do tubo oco). Uma mudança no diâmetro de saída (isto é, a extremidade aberta) no aparelho de alimentação 1 pode alterar a hidrodinâmica subjacente à taxa cinética de flotação dentro do aparelho de separação, melhorando a combinação local do gás na pasta fluida de alimentação sob uma variação na taxa de cisalhamento. Da mesma forma,

22 / 29 uma mudança no diâmetro de entrada no aparelho de alimentação 1 também pode melhorar a combinação local do gás com a pasta fluida de alimentação pelo mesmo motivo.

[0078] Da mesma forma, o conduto na forma do tubo de descida 2 tem uma seção transversal circular, mas em outras modalidades, o conduto pode ter uma seção transversal retangular, quadrada, oval ou qualquer outra seção poligonal. A Figura 5 ilustra as vistas superiores de diferentes modalidades empregando combinações de tubos ocos 10 e condutos 2. Na Figura 5(i), o conduto 2 e os tubos ocos 10 têm seções transversais circulares. Na Figura 5(ii), o conduto 50 tem uma seção transversal retangular ou quadrada, enquanto os tubos ocos 10 estão dispostos substancialmente perpendiculares ao eixo longitudinal do conduto. Na maioria dos casos, os tubos ocos 10 ficarão geralmente na direção horizontal em relação à orientação vertical do conduto 50. Na Figura 5(iii), há uma pluralidade de condutos 50 com tubos ocos substancialmente perpendiculares 10 dispostos em um invólucro ou conjunto de condutos 55. A seção transversal retangular do conduto 50, matriz 55, em combinação com canais paralelos acima e/ou abaixo dos tubos ocos 10 (como descrito em mais detalhes abaixo em relação às Figuras 7 a 10) tem as vantagens de prover um campo de fluxo bem definido dentro dos canais e reduzir o risco de bloqueios de partículas, provendo uma segunda dimensão, perpendicular à direção do fluxo, para o movimento das partículas. Portanto, o risco reduzido de bloqueio dentro de um canal provê proteção adicional de bloqueio de partículas superdimensionadas, permitindo que partículas de tamanho maior sejam processadas e aumentando o diâmetro máximo efetivo de partículas em até um fator de 2 em comparação com o tamanho máximo de partícula permitido em tubos ocos 10. No entanto, será apreciado que em outras modalidades, o conduto 50 e a matriz 55 podem ser providos sem canais paralelos. Além disso, o conduto 2, 50 e a matriz 55 também podem ter uma ou mais porções

23 / 29 que variam na área da seção transversal, como discutido em relação aos tubos ocos 10 acima.

[0079] Em algumas modalidades, a seção porosa 16 pode compreender uma seção perfurada do tubo oco 10, uma superfície porosa, uma seção aberta coberta por um material poroso ou uma membrana.

[0080] Em algumas modalidades, a seção porosa 16 pode compreender condutos, tubos ou tubulações 60 localizados internamente, como melhor mostrado na Figura 6, para formar um espaço anular 63 (com uma seção transversal anular correspondente) ou outras geometrias semelhantes. Geralmente, os condutos internos 60 são coaxiais aos tubos ocos 10, mas podem simplesmente ficar paralelos ao eixo longitudinal 65 do tubo oco 10. A Figura 6 mostra vistas de extremidade de combinações de tubos ocos 10 com condutos internos 60. A Figura 6(i) ilustra um tubo oco poroso 10 e um tubo interno poroso 60a; a Figura 6(ii) ilustra um tubo oco poroso 10 e um tubo interno não poroso 60b; e a Figura 6(iii) ilustra um tubo oco não poroso 10 e um tubo interno poroso 60c. Em cada configuração ilustrada, o espaço anular 63 que é formado permite que o gás e a pasta fluida de alimentação se combinem e fluam através do tubo oco 10. Os benefícios do espaço anular 63 incluem a provisão de uma segunda dimensão perpendicular à direção do fluxo e um fator adicional de 2 no tamanho das partículas, reduzindo assim a probabilidade de bloqueios de partículas. O espaço anular 63 provê uma taxa de cisalhamento aumentada significativa alterando o diâmetro hidráulico ao custo de uma pequena perda de área de fluxo. Por exemplo, uma perda de 10% na área de fluxo através da seção porosa 16 proverá um fator de aumento de 2 na taxa de cisalhamento. Além disso, em outras modalidades, o tubo interno 60 pode compreender uma seção perfurada do tubo interno, uma superfície porosa, uma seção aberta coberta por um material poroso ou uma membrana.

[0081] Com referência às Figuras 7 e 8, é mostrada uma outra

24 / 29 modalidade da invenção. Nesta modalidade, o conduto na forma de um tubo de descida 70 compreende uma seção superior 72, uma seção de provisão de gás 75 e uma seção inferior 77 que é mais longa que a seção superior 72. Cada seção possui flanges 78 para montagem uma na outra e um conjunto de entrada da pasta fluida de alimentação (não mostrado). Uma primeira matriz 80 de canais geralmente paralelos 82 definidos por chapas paralelas 85 está localizada na seção superior 72 acima da seção de entrega de gás 75. Uma segunda matriz 88 de canais geralmente paralelos 82 definidos por chapas paralelas 85 está localizada na seção inferior abaixo da seção de entrega de gás 75.

[0082] A seção de entrega de gás 75 compreende uma pluralidade de tubos ocos na forma de borrifadores tubulares 90 dispostos substancialmente perpendiculares a um eixo longitudinal 92 do tubo de descida 70. De preferência, existe um borrifador 90 para cada um ou dois canais paralelos 82. Uma pluralidade de entradas de gás 95 está disposta para distribuir um gás na forma de ar ao longo de uma câmara de ar 96 em uma extremidade 97 dos borrifadores 90. O ar flui para fora da outra extremidade 98 para outra câmara de ar 96 e sai através das saídas de gás 99. O ar pode ser alimentado aos borrifadores 90 através de um coletor comum (não mostrado) conectado a uma das extremidades 97, 98 dos borrifadores.

[0083] Na operação desta modalidade, a pasta fluida de alimentação entra através da seção superior 72 do tubo de descida 70 para fluir para baixo através dos canais 82, como indicado pelas setas 100, e ao redor dos borrifadores 90. O ar é entregue aos borrifadores 90 pelas entradas de gás 95 e pela câmara de ar 96. À medida que o ar viaja ao longo do comprimento dos borrifadores 90, uma porção das descargas de ar através das paredes laterais dos borrifadores para formar bolhas de ar que fluem com o fluxo descendente da pasta fluida de alimentação e iniciam a adesão às partículas hidrofóbicas de baixa densidade na suspensão. A disposição substancialmente perpendicular

25 / 29 dos borrifadores 90 significa que a pasta fluida de alimentação é capaz de fluir sobre as superfícies externas dos borrifadores (em vez de através dos tubos ocos 10 como nas modalidades anteriores) a altas taxas de cisalhamento para alcançar colisões eficazes de partículas de bolha. Geralmente, existe uma zona de alto cisalhamento e gradientes de cisalhamento em torno do raio do borrifador.

[0084] Com referência às Figuras 9 e 10, é ilustrada uma outra modalidade da invenção. Nesta modalidade, o conduto 105 é substancialmente o mesmo que o conduto 70 das Figuras 7 e 8. No entanto, a seção de entrega de gás 75 compreende borrifadores tubulares 90 dispostos em várias linhas 110 que estão alinhadas verticalmente. Em algumas modalidades, os borrifadores 90 podem ser dispostos em pilhas.

[0085] É contemplado que o uso de canais paralelos 82 proporciona melhores opções de aumento de escala em relação ao uso de tubos ocos 10 nas modalidades anteriores e pode diminuir a queda de pressão e/ou os requisitos de energia para o aparelho. Uma outra vantagem do uso de canais paralelos 82 é que eles proveem um campo de fluxo bem definido dentro dos canais e reduzem o risco de bloqueio de partículas dentro do canal, provendo uma segunda dimensão, perpendicular à direção do fluxo, para o movimento das partículas. Isto proporciona proteção adicional de bloqueio de partículas superdimensionadas, permitindo que partículas de tamanho maior sejam processadas e aumentando o diâmetro máximo efetivo de partículas em até um fator de 2 em comparação com o tamanho máximo de partícula permitido em tubos ocos 10.

[0086] Em algumas modalidades, as chapas paralelas 85 não se estendem ao longo de todo o comprimento da seção inferior 77. No entanto, é preferido que as chapas paralelas 85 se estendam ao longo de todo o comprimento da seção inferior 77 para melhorar as colisões de partículas de bolha.

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[0087] Em algumas modalidades, os tubos de descida 70, 105 podem ser embainhados em um tubo circular. Embora as modalidades mostradas nas Figuras 7 a 10 tenham tubos de descida 70, 105 com seções transversais quadradas (ou seja, os tubos de descida são simétricos), será apreciado que os tubos de descida 70, 105 em outras modalidades possam ter seções transversais retangulares, circulares, ovais, hexagonais ou qualquer outra seção transversal poligonal.

[0088] A modalidade das Figuras 7 a 10 tem as mesmas vantagens técnicas da modalidade das Figuras 1 a 4, como discutido acima. Além disso, a conectividade entre todos os elementos do fluxo de suspensão da pasta fluida pode ser mantida subdividindo o fluxo de ar através dos tubos ocos e seções porosas associadas (como exemplificado nas Figuras 1 a 4), ou a conectividade entre todos os elementos de nosso fluxo de ar/gás pode ser mantida subdividindo o fluxo de suspensão da pasta fluida através dos tubos ocos e seções porosas associadas (como exemplificado nas Figuras 7 a 10). Além disso, é alcançada uma grande área de superfície permeável entre as fases gasosa e de pasta fluida com seções porosas 16 de uma maneira que alcança uniformidade geométrica. A escala geométrica de comprimento é melhor medida através do chamado diâmetro hidráulico definido como 4 x área de fluxo da suspensão no total dividido pelo perímetro úmido, sendo o perímetro úmido o perímetro da superfície porosa/seção 16. Esse diâmetro hidráulico e a velocidade do fluxo da suspensão controlam a taxa de cisalhamento. Assim, com efeito, a subdivisão do fluxo de ar/gás ou do fluxo de suspensão da pasta fluida resulta na criação de uma área de interface maior entre as fases gasosa e líquida, através da qual a fase gasosa entra na fase líquida com a finalidade de formar bolhas na interface (a seção porosa 16), por cisalhamento a partir da suspensão da pasta fluida de alimentação. O tamanho da bolha substancialmente uniforme das bolhas de ar relativamente finas é eficaz na recuperação de partículas hidrofóbicas (baixa densidade) de

27 / 29 tamanho relativamente fino por flotação. Além disso, a geometria uniforme da seção porosa auxilia na produção de uma taxa de cisalhamento distinta para promover colisões e fixação de partículas de bolhas.

[0089] Em outras modalidades, a saída de descarga 7 do aparelho de alimentação 1 não precisa se estender para a extremidade superior 35 da câmara 33, mas pode, em vez disso, estar localizada na parte superior da câmara 33 ou se estender ainda mais na direção ou em um ponto médio ou porção média da câmara 33. Idealmente, a saída de descarga 7 está localizada acima da pluralidade dos canais inclinados 37. Portanto, pode haver uma configuração em que a saída de descarga 7 esteja localizada na direção ou na extremidade inferior da câmara 33. Além disso, a pluralidade de canais inclinados 37 pode estar localizada em qualquer lugar da câmara 33, onde desejado, incluindo a extremidade superior 35, a porção média ou a extremidade inferior da câmara 33.

[0090] Em algumas modalidades, os tubos ocos 10 podem ser inclinados, se desejado, dentro do conduto 2 em vez de serem dispostos para se estender verticalmente. Além disso, os tubos ocos 10 podem simplesmente se estender axialmente dentro do conduto substancialmente paralelo às paredes do conduto (e, portanto, o aparelho de alimentação 1 pode ter um conduto inclinado 2 com tubos ocos inclinados 10).

[0091] Em outras modalidades, os tubos ocos 10 se estendem ainda mais ao longo do comprimento do conduto 2, passando pela porção central 6 e para a porção inferior 8 para descarregar a pasta fluida de alimentação e o gás de suas respectivas extremidades de saída 14 mais próximas da saída do conduto 7. Em outra modalidade, a extremidade de saída 14 de cada tubo oco 10 é adjacente à saída do conduto 7.

[0092] Em algumas modalidades, o formato do conduto 2 pode variar como desejado. Portanto, a porção superior 4 e a seção 31 da porção inferior 8 não precisam ter uma forma troncocônica.

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[0093] Também é contemplado que o aparelho de alimentação 1 é particularmente adequado para altas taxas de alimentação volumétrica e baixas concentrações de sólidos ou baixos graus de alimentação, e pode ser usado com água de lavagem sendo adicionada ao fluxo borbulhante na câmara 33 do dispositivo de separação 30 a partir de cima. A este respeito, deve-se observar que o dispositivo de separação 30 ilustrado na Figura 4 não utiliza água de lavagem.

[0094] O objetivo desta modalidade é recuperar todas as partículas hidrofóbicas e, neste caso, algumas partículas hidrofílicas arrastadas no produto final podem ser antecipadas. Neste arranjo, não é essencial que a espuma se forme. Há benefícios em não ter que manter ou controlar a espuma porque as espumas podem ser altamente variáveis em sua estabilidade.

[0095] Observa-se adicionalmente que a grande maioria do fluxo volumétrico normalmente tenderia a descarregar para fora do fundo do vaso. Portanto, o sistema operaria efetivamente sob condições diluídas e, portanto, haveria uma boa distribuição desse fluxo em todos os canais inclinados. Concentrações mais altas do sistema ainda podem ser usadas.

[0096] Observa-se adicionalmente que o dispositivo operaria efetivamente a taxas de alimentação e gás mais altas do que as usadas em um dispositivo de flotação de espuma convencional e operaria com taxas mais altas de água de lavagem. Essas taxas mais altas são possíveis pelo poderoso efeito dos canais inclinados na parte inferior do sistema. Esses canais proporcionam um aumento na área efetiva do vaso, permitindo que as bolhas de gás que poderiam ser arrastadas para baixo até o subfluxo subam em direção ao transbordamento.

[0097] Será adicionalmente apreciado que qualquer uma das características nas modalidades preferidas da invenção possa ser combinada e não seja necessariamente aplicada isoladamente uma da outra. Por exemplo, o recurso de tubos ocos inclinados 10 e o recurso de uma porção superior

29 / 29 retangular podem ser combinados no mesmo aparelho de alimentação 1. Combinações semelhantes de duas ou mais características das modalidades descritas acima da invenção podem ser prontamente feitas por um versado na técnica.

[0098] Ao prover ao aparelho de alimentação tubos ocos, cada um com uma seção porosa, é provida uma configuração alternativa útil para alimentar a pasta fluida em um dispositivo de separação que possui os mesmos benefícios de alto cisalhamento e um campo de fluxo laminar preciso sendo aplicado, resultando em uma alta vazão do fluxo borbulhante no dispositivo de separação. Consequentemente, a pasta fluida de alimentação é entregue de forma rápida e eficiente e é condicionada (devido a ser combinada com as bolhas geradas por gás) para a separação das partículas de baixa densidade. Além disso, a seção porosa maximiza a área de superfície da interface permeável entre a fase aérea e a suspensão da pasta fluida fluente, aumentando a quantidade de geração de bolhas substancialmente uniforme. A seção porosa também garante que a interface permeável tenha uma geometria uniforme. Em todos esses aspectos, a invenção representa uma melhoria prática e comercialmente significativa em relação à técnica anterior.

[0099] Embora a invenção tenha sido descrita com referência aos exemplos específicos, será apreciado pelos versados na técnica que a invenção pode ser realizada de várias outras formas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho para alimentar uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo para separar partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um conduto tendo uma entrada de pasta fluida para receber a pasta fluida de alimentação, uma entrada de alimentação de gás para receber um gás e uma saída para descarregar o gás e a pasta fluida de alimentação; e uma pluralidade de tubos ocos dentro do conduto para combinar a pasta fluida de alimentação e o gás das entradas de alimentação de pasta fluida e gás; em que um ou mais dos tubos ocos compreendem uma seção não porosa para direcionar o fluxo da pasta fluida de alimentação e gás e uma seção porosa para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ou mais tubos ocos compreendem uma superfície porosa.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a seção porosa é formada em uma porção inferior de um ou mais tubos ocos.

4. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a seção porosa é formada nas paredes laterais de um ou mais tubos ocos.

5. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a seção porosa compreende poros ou perfurações com um diâmetro médio inferior a 1 mm a 0,1 mícrons.

6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a seção porosa tem uma porosidade entre 1% a 90%, preferencialmente 10% e 80%.

7. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a seção porosa está em comunicação fluídica com a entrada de alimentação de gás para receber gás da entrada de alimentação de gás e gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida que flui nos um ou mais tubos ocos.

8. Aparelho para alimentar uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo para separar partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um conduto tendo uma entrada de pasta fluida para receber a pasta fluida de alimentação, uma entrada de alimentação de gás para receber um gás e uma saída para descarregar o gás e a pasta fluida de alimentação; uma pluralidade de tubos ocos dentro do conduto para combinar a pasta fluida de alimentação e o gás das entradas de alimentação de pasta fluida e gás, em que os tubos ocos são posicionados substancialmente perpendiculares a um eixo longitudinal do conduto e dispostos em uma ou mais filas; e uma pluralidade de canais localizados acima e abaixo dos tubos ocos, os canais sendo posicionados dentro do conduto; em que os tubos ocos compreendem cada uma seção porosa para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um ou mais tubos ocos, cada, têm uma extremidade aberta em comunicação fluídica com a entrada de alimentação de gás, a extremidade aberta recebendo o gás da entrada de alimentação de gás, de modo que a seção porosa de cada um dos tubos ocos recebe o gás de um ou mais tubos ocos e gera bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que canais são definidos por uma pluralidade de chapas paralelas.

11. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que os tubos ocos compreendem uma superfície porosa.

12. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que a seção porosa é formada nas paredes laterais do um ou mais tubos ocos.

13. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que a seção porosa compreende poros ou perfurações com um diâmetro médio de menos do que 1 mm a 0,1 mícrons.

14. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado pelo fato de que a seção porosa tem uma porosidade de entre 1% a 90%, preferencialmente 10% e 80%.

15. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os um ou mais tubos ocos compreendem um conduto, tubo ou tubulação interna para definir um espaço anular entre o tubo oco e o conduto, tubo ou tubulação interna.

16. Aparelho de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o conduto, tubo ou tubulação interna compreende uma seção porosa para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação.

17. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os um ou mais tubos ocos compreendem pelo menos um de (a) uma porção expandida com uma área de seção transversal maior que a área de seção transversal do restante dos um ou mais tubos ocos; e (b) uma porção contraída com uma área de seção transversal menor que a área de seção transversal do restante dos um ou mais tubos ocos.

18. Aparelho para separar partículas de baixa densidade de uma pasta fluida de alimentação, caracterizado pelo fato de que compreende: uma câmara com uma pluralidade de canais inclinados; um alimentador de pasta fluida disposto para alimentar a pasta fluida de alimentação no aparelho de alimentação como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores; e um alimentador de gás disposto para alimentar o gás no aparelho de alimentação; em que a saída do aparelho de alimentação está disposta para alimentar o gás e a pasta fluida na câmara.

19. Método para alimentar gás e uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo para separar partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação, caracterizado pelo fato de que compreende: introduzir a pasta fluida de alimentação em uma entrada de pasta fluida de um conduto; introduzir gás em uma entrada de alimentação de gás do conduto; transportar a pasta fluida e o gás de alimentação em uma pluralidade de tubos ocos, de modo que a pasta fluida e o gás de alimentação sejam descarregados de uma saída do conduto para o dispositivo de separação; e prover um ou mais dos tubos ocos com uma seção não porosa para direcionar o fluxo da pasta fluida de alimentação e gás e uma seção ou superfície porosa para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende a formação da seção ou superfície porosa em uma porção inferior de um ou mais tubos ocos.

21. Método de acordo com a reivindicação 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que compreende a introdução do gás da entrada de alimentação de gás em um ou mais tubos ocos através da seção ou superfície porosa para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui a pasta fluida ao longo de um ou mais tubos ocos.

22. Método para alimentar gás e uma pasta fluida de alimentação em um dispositivo para separar partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação, caracterizado pelo fato de que compreende: introduzir a pasta fluida de alimentação em uma entrada de pasta fluida de um conduto; introduzir gás em uma entrada de alimentação de gás do conduto; posicionar uma pluralidade de tubos ocos substancialmente perpendicular a um eixo longitudinal do conduto e disposta em uma ou mais filas; posicionar uma pluralidade de canais localizados acima e abaixo dos tubos ocos, os canais sendo posicionados axialmente dentro do conduto; transportar a pasta fluida e o gás de alimentação em uma pluralidade de tubos ocos, de modo que a pasta fluida e o gás de alimentação sejam descarregados de uma saída do conduto para o dispositivo de separação; e prover os tubos ocos com uma seção ou superfície porosa para gerar bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende introduzir o gás da entrada de alimentação de gás para os tubos ocos e descarregar o gás através da seção ou superfície porosa na forma de bolhas de tamanho substancialmente uniforme na pasta fluida de alimentação que flui dentro do conduto.

24. Método para separar partículas de baixa densidade de uma pasta fluida de alimentação contendo essas partículas, caracterizado pelo fato de que compreende: introduzir a pasta fluida de alimentação e um gás em um dispositivo para separar as partículas de baixa densidade da pasta fluida de alimentação conforme o método como definido em qualquer uma das reivindicações 19 a 23, em que o dispositivo de separação compreende uma câmara com uma pluralidade de canais inclinados; permitir que a pasta fluida flua para baixo através dos canais inclinados, de modo que as partículas de baixa densidade escapem do fluxo deslizando pelos canais inclinados enquanto as partículas mais densas na pasta fluida deslizam pelos canais; e remover as partículas de baixa densidade da câmara.