CN102802801B - 用于从浆液中提取有价值的物质的泡沫浮选方法及设备 - Google Patents
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Abstract
在泡沫浮选方法和设备中，在其外周上具有出口(5)的向上开口的圆形槽(4)水平地设置在泡沫相(F)的上面，从而使得所述槽与浮选容器(1)同轴，并且所述圆形槽绕着其中心轴线旋转。静止的水管(6)设置在所述槽(4)的上面。在该槽旋转的同时，新鲜的水(W)经由该水管(6)供应到该槽(4)内，并且水通过重力和离心力从该槽(4)经由所述出口(5)流入到泡沫相(F)内。
Description
技术领域
本发明涉及用于从浆液中提取有价值的物质的方法及设备。
背景技术
浮选是固体、水和空气的三相系统。有价值的矿物通常通过添加合适的试剂而使其疏水。发泡剂试剂添加到浆液中以稳定气泡并减小浆液表面的表面张力，从而使得泡沫群不聚合和破裂。称为捕集剂的试剂添加到浆液中以使得有价值的颗粒疏水，从而使得它们将附着到分散的气泡上，并缓慢地升起，以在单元表面形成稳定的泡沫区。
空气供应到在浮选容器中的浆液内，以将气泡注入和分散到浆液内。当有价值的物质的颗粒与气泡接触时，它们附着到气泡上并向上升起到浆液的表面，以在浆液(浆液相)的自由表面上面形成泡沫床(这里称为泡沫相)。然后该泡沫能够通过从溢流唇上溢流到泡沫槽内而从容器中移除，以用于进一步的处理。泡沫清洗装置设置用于在溢流前将清洗水分散到浮选容器中的泡沫相内，用于清洗掉从浆液相夹带到泡沫相的不想要的亲水细颗粒。
浮选方法例如在现有技术文献中描述：US7328806、US7163105、US6793069、US5601703、US5814210、US4804460、US2756877、US2182442、US2369401和US1952727。
现有技术文献US1952727公开了这样的方法和设备，其中水通过喷管提供到泡沫，所述喷管横着浮选单元延伸在泡沫上面。所述喷管穿孔，使得水细流或小水滴可以在从溢流唇移除的点处引导到泡沫的表面上。当通过喷管施加纯水的平缓的喷射时，水将向下通过泡沫的层，这样做时，水在与其接触的气泡的薄膜中替代最初形成所述膜的液体。被替代的液体和不想要地夹带的脉石颗粒以及包含在其中的其他材料一起，向下进入浆液体，从而增加流过槽唇的精矿的质量。
这样的技术已经在基础金属和煤炭工业中用了许多年，以提高产品质量。大多数清洗水装置将干净的水传送到浮选单元的泡沫区内，以移除夹带的没有商业价值的亲水脉石颗粒(尺寸＜10μm)。这些细的脉石颗粒的存在可能是降低来自浮选回路的精矿的等级的主要因素，即在镍精矿中的MgO矿物，或如在煤粉中的硅(灰含量)。
存在许多种清洗水装置，它们的范围从位于泡沫区内的细的喷射装置(例如US5814210、US5167798、US4981582)到一连串静止的穿孔的不锈钢水托盘，该水托盘位于泡沫上面并经由一连串3mm直径的孔将水传送到泡沫表面内。该清洗水穿透泡沫区并通过重力缓慢地向下通过泡沫层，并替代已经存在的夹带的水和精细的亲水脉石，从而提高泡沫精矿的整体质量。
已知技术中最普遍的问题是经常需要清洗阻塞的喷射装置和导管。清洗水的质量在工业中总是重要的问题，并且几乎不可能保证不发生过程干扰，其将导致处理的水变脏并被细固体污染。另外缺少到浮选单元的维护路径很长时间成为静止的清洗水托盘的一直存在的问题。因此存在对这样的装置的需要，其能够基本上改进或克服现有技术中存在的一些或所有这些问题。
发明内容
本发明的目的在于基本上改进或克服上述现有技术中存在的缺点。
相应地，本发明的目的在于有效地清洗掉泡沫相中夹带的精细的亲水脉石颗粒，而不阻碍有效进入单元。
本发明的另一个目的在于提供一种浮选方法和设备，其中比较于现有技术，可以避免或至少基本上减少清洗水供应装备的阻塞进而导致的过程中断。
本发明的还有的目的在于提高泡沫精矿的整体质量。
上述和其他目的根据本发明而实现，其通过提供一种新的改进的浮选方法，用于从包括固相、液相和有价值的物质的混合物的浆液中提取有价值的物质，该方法包括步骤：将气体递送到在浮选容器中的浆液内，以将气泡注入到浆液内；将气泡分散到浆液内，所述气泡从浆液中捕获所述有价值的物质并在浆液相上面形成稳定的泡沫相，所述泡沫相通过从溢流唇上溢流而从容器移除到泡沫槽内，并且将清洗水分散到泡沫相内，以清洗出从浆液相夹带到泡沫相的不想要的亲水细颗粒。
根据本发明，该方法包括步骤：在泡沫相的上方水平地设置向上开口的圆形槽，从而使得该槽与浮选容器同轴，并且所述圆形槽绕着其中心轴线旋转，该圆形槽在其外周上具有一系列分配出口；在该槽的上面设置静止的水管；在该槽旋转的同时，将新鲜水经由所述水管供应到所述槽内；和通过重力和离心力从所述槽经由所述分配出口分配清洗水到所述泡沫相内。
而且，本发明涉及用于从包括固相、液相和有价值的物质的混合物的浆液中提取有价值的物质的设备。该设备包括：具有入口的浮选容器，该入口用于将浆液供应到浮选容器内，所述容器具有溢流唇。而且，该设备包括气体分散机构，用于将气体传送到浆液内，以将气泡注入到浆液内，所述气泡用于从所述浆液中捕获所述物质，并在浆液相上面形成稳定的泡沫相。泡沫槽设置用于接收从溢流唇上面流出的泡沫，以从该浮选容器移除泡沫。而且，该设备包括泡沫清洗装置，用于将清洗水分散到泡沫相内，以清洗出从浆液相夹带到泡沫相的不想要的亲水细颗粒。
根据本发明，该泡沫清洗装置包括：在外周上具有分配出口的向上开口的圆形槽，该槽水平地设置在泡沫相的上面。而且，该设备包括用于使所述圆形槽绕其中心轴线旋转的旋转机构。静止的水管设置在所述槽上面，用于将新鲜水供应到所述槽内。通过重力和离心力，清洗水能够从所述槽经由分配出口流入到泡沫相内。
本发明的泡沫清洗装置可应用于所有类型的浮选单元中，包括机械地搅动的单元、浮选竖筒、MicrocelTM的微泡浮选竖筒(在US4981582和US5167798中描述)和Jameson Cells(在US5188726、US5332100和US4938865中描述)。
本发明具有这样的优点，其使得从泡沫相中有效地清洗出夹带的精细亲水脉石颗粒，从而当使用该旋转装置时，可以避免或至少基本上减少清洗水供应装备阻塞进而导致的过程中断。旋转槽允许清洗水通过重力到分配出口。还有离心力作用于水出口的作用，这有助于使得清洗水中的任何固体颗粒通过。该系统不采用喷射设备，从而将不会很快地阻塞。而且，本发明改进了泡沫精矿的整体质量。
在该方法的实施方式中，水恒定地供应到槽中，从而使得槽中的水位基本上恒定，以使出口中的静水压保持基本恒定。
在该方法的实施方式中，清洗水从所述槽经由沿着至少一个分配导管的长度设置的多个开口而供应到所述泡沫相内，所述分配导管连接到所述槽的出口。
在该方法的实施方式中，具有前表面和后表面的旋转的泡沫移除装置至少部分地浸入到泡沫相内，用于通过旋转的泡沫移除装置产生的离心力从浮选容器移除泡沫到泡沫槽。该泡沫移除装置以相同的速度随着分配导管在紧邻分配导管附近旋转，从而使得清洗水能够从分配导管的开口向下流到泡沫移除装置的后表面上并沿着泡沫移除装置的后表面流动，并进一步向下流入到泡沫相内。
在该方法的实施方式中，清洗水从沿着至少一个分配导管的长度设置的开口供应到向上开口的托盘内，该托盘在其长度方向上通过隔板分为分开的隔间，所述托盘具有底部，所述底部在每个隔间中具有一组通孔，清洗水能够通过所述孔注入到泡沫内。
在该设备的实施方式中，所述泡沫清洗装置包括至少一个分配导管，其连接到所述旋转的槽的出口上，该分配导管具有沿其长度设置的多个开口，以将清洗水从所述槽分配到泡沫相内。
在该设备的实施方式中，该设备包括：具有前表面和后表面的旋转的泡沫移除装置，所述泡沫移除装置设置为至少部分地浸入到泡沫相内，用于通过旋转的泡沫移除装置产生的离心力从浮选容器移除泡沫到泡沫槽。而且，该设备包括用于以相同的速度随着分配导管在紧邻分配导管处旋转该泡沫移除装置的机构，从而使得清洗水能够从分配导管的开口向下流到泡沫移除装置的后表面上并沿着泡沫移除装置的后表面流动，并进一步向下流入到泡沫相内。
在该设备的实施方式中，该设备包括：向上开口的托盘，其设置在所述分配导管的下面，用于从所述开口接收清洗水，所述托盘包括：底部，该底部具有一组通孔；和设置在该托盘里面的隔板，以在该托盘的长度方向上将所述托盘分为分开的隔间。
在该设备的实施方式中，所述设备包括在所述浮选容器上方延伸的桥。用于旋转该槽的旋转机构包括回转环，其具有固定地连接到该桥的下侧的第一环，和通过轴承安装到第一环上用于相对于第一环旋转的第二环，所述槽固定地连接到该第二环，所述第二环通过马达驱动。
在该设备的实施方式中，第二环包括嵌齿边缘，其与嵌齿轮啮合，所述嵌齿轮通过该马达驱动。
在该设备的实施方式中，所述泡沫移除装置相对于所述回转环的第二环固定地连接。
可以采用用于旋转该槽的任何合适的旋转机构。例如带传动或“锭带盘”(jockey pulley)系统可以用于实现槽的旋转。还可以从单元的侧面、在外周处采用轮箍和轨道而实现。
附图说明
所包含的附图提供了对本发明的进一步理解并构成本说明书的一部分，附图示例了本发明的实施方式，并和描述一起有助于解释本发明的原理。其中：
图1是本发明的泡沫浮选设备的第一实施方式在竖直剖面中的视图；
图2是图1的浮选设备的泡沫清洗装置的示意透视图；
图3是图1的细节A的放大剖视图；
图4是本发明的泡沫浮选设备的第二实施方式的上部在竖直剖面中的示图；
图5是图4的浮选设备的泡沫清洗装置的示意透视图；
图6是本发明的泡沫浮选设备的第三实施方式的上部在竖直剖面中的示图；
图7是图6的浮选设备的泡沫清洗装置的示意透视图；
图8表示本发明的泡沫浮选设备的第四实施方式的泡沫清洗装置的透视图；以及
图9是图8的泡沫清洗装置的示意剖面图。
具体实施方式
图1示出泡沫浮选设备，其构建用于处理浆液，以从浆液中提取有价值的物质，例如矿物。
该浮选设备包括由圆柱形侧壁22和底壁23形成的浮选容器1。入口12设置在侧壁22处，以将浆液供应到容器2内。该设备还包括出口24，该出口用于排出处理过的浆液和污泥。该设备还包括气体分散机构13，其设置用于供应气体(例如空气)到浆液内，以将气泡注入到浆液中。在图1中，浆液和浆液相S以竖直的剖面线示出。气泡从浆液相S的表面上面升起以形成泡沫相F。
在浮选设备的该例子中，气体分散机构13包括气体分散转子25，其具有气体管道26，用于将气体分散到浆液内。该气体分散转子25设置用于在邻近浮选容器1的底部23处旋转。该转子25经由竖直旋转轴27连接到动力机构28，例如电机，其设置用于旋转该旋转轴27。旋转轴27是空心的管道，用于引导浮选气体到转子25。转子25搅动浆液，同时供应气体以形成气泡。
需要注意的是，本发明不限于图1中所示的气体分散机构。该气体分散机构可以是任何已知的合适的气体分散机构，其能够在浆液中形成气泡。
在容器1的上部中，在泡沫相F形成的区域处，容器具有溢流唇2，泡沫能够从其上方流出到泡沫槽3，并从浮选容器运走，用于进一步的处理。
参见图1和2，该设备包括泡沫清洗装置14，用于在溢流之前将清洗水分散到浮选容器中的泡沫相F内，以清洗出从浆液相夹带到泡沫相的不想要的亲水细颗粒。该泡沫清洗装置14包括向上开口的圆形槽4。该槽4在其外周上具有分配出口5。出口5的数量可以是2-8个。槽4水平地位于泡沫相F的上方，并与浮选容器1同轴。该槽4连接到回转环16。如同在图3中更加详细地示出的那样。该回转环16包括第一环17，该第一环17螺栓连接到桥15的下侧，该桥15在浮选容器1的上方延伸并由容器1的上端支撑。第二环18通过轴承安装到第一环上，使其能够相对于第一环17旋转。该槽4螺栓连接到第二环18上。第二环18具有嵌齿边缘20，其与嵌齿轮21啮合。该嵌齿轮21由电机19经由减速齿轮29而驱动。这也可以通过带传动或者其它合适的机械装置实现。
静止的水管6设置在槽4的上面。在该槽是旋转时，新鲜的水W经由该水管6持续地供应到槽4内，从而槽中的水位保持基本恒定，以保持出口5中的静水压。从而当水通过重力和离心力从槽4经由出口5流入到泡沫相F内时，清洗水从在槽外周上的多个出口5流出的速率保持基本恒定。
在一些其他实施方式中，代替回转环，可以采用延伸的梁支撑该槽，并采用位于或附接到容器壁上的周边轮和轨道旋转该槽。
图4和5示出了清洗装置14的另一个发展，其包括分配导管8。每个分配导管8连接到槽4的各个出口5上。该分配导管8具有一排沿着其长度设置的开口7，以将清洗水从槽4供应到泡沫相内。
图6和7示出了该设备的优选实施方式。该设备包括旋转的泡沫移除装置9，例如泡沫切割器(froth cutter)，如在WO02/49768A1中所描述的。泡沫移除装置9设置为至少部分地浸入到泡沫相F内，以通过旋转的泡沫移除装置9产生的离心力将泡沫从浮选容器1移除到泡沫槽3。同样在该实施方式中，泡沫清洗装置14包括分配导管8，其连接到旋转的槽4的出口5。分配导管8具有沿着其长度设置的多个开口7，以将清洗水从槽4分配到泡沫相内。每个具有前表面10和后表面11的旋转泡沫移除装置9连接到槽4或者旋转的第二环18，从而以相同的速度并随着槽4在紧邻分配导管8处旋转，从而来自分配导管8的开口7的清洗水向下流到泡沫移除装置的后表面11上并沿着泡沫移除装置的后表面11流动，并进一步向下流入到泡沫相F内。如同在图7示出的例子中那样，该泡沫移除装置9可以是弯曲的，从而使得前表面10是凹进的，而后表面11是凸出的，或者在一些其他实施方式中(图中未示出)，两个面10、11都可以是平坦的，由此泡沫移除装置10是以合适的角度设置的直的叶片，或者其可以是弯曲的。该泡沫移除装置9通常可以与溢流唇2处于相同的水平上，或者可以在下面，和/或可以部分地在泡沫唇的上方延伸。
图8和9示出了该设备的另一个例子。在图8和9中可以看到，具有沿着其长度设置的多个开口7的分配导管8连接到旋转的槽4的出口5。向上开口的托盘30设置在分配导管8的下面，用于接收从分配导管8的开口7中流出的清洗水。该托盘30包括底部33，其具有一组通孔34。隔板31设置在托盘30的里面，以在托盘的长度方向上将托盘分为分开的隔间32。孔34具有大约3mm的直径，从而使得清洗水能够作为细流和/或小液滴的持续流动而落入到泡沫内。
本领域技术人员将显而易见的是，随着技术的进步，本发明的基本理念可以以不同方式实施。从而本发明及其实施方式不限于上面所述的例子，而是可以在权利要求的范围内变动。
在本发明后面的权利要求中和在前面的说明中，除了由明确的语言或必要的暗示而在上下文中另外地要求，词语“包括”或其变形，例如“包含”或“含有”，使用为包含在内的意思，也即用于具体明确所述特征的存在，但是不排除在本发明的不同实施方式中的其他特征的存在或附加。
需要理解的是，如果这里参考了任何现有技术的公开，这样的参考不构成这样的承认，即该公开形成本领域中公知常识的一部分，不管是在澳大利亚还是其他任何国家。
Claims (12)
1.一种用于从包括固相、液相和有价值的物质的混合物的浆液（S）中提取有价值的物质的泡沫浮选方法，该方法包括步骤：
将气体递送到在浮选容器（1）中的浆液（S）内，以将气泡注入到浆液内；
将气泡分散到浆液内，所述气泡从浆液中捕获所述有价值的物质并在浆液相上面形成泡沫相（F），所述泡沫相通过在溢流唇（2）上溢流而从浮选容器移除到泡沫槽（3）内，并且
将清洗水（W）分散到泡沫相（F）内，以清洗出从浆液相夹带到泡沫相的不想要的亲水细颗粒，
其特征在于这样的步骤：
在泡沫相（F）的上方水平地设置向上开口的圆形槽（4），使得该圆形槽与浮选容器（1）同轴，并且所述圆形槽绕着其中心轴线旋转，该圆形槽在其外周上具有一系列分配出口（5），
在该圆形槽（4）的上面设置静止的水管（6），
在该圆形槽旋转的同时，将清洗水（W）经由所述水管（6）供应到所述圆形槽（4）内，和
通过重力和离心力从该圆形槽（4）经由所述分配出口（5）分配清洗水到所述泡沫相（F）内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：水（W）被恒定地供应到该圆形槽（4）内，从而使得圆形槽中的水位基本上恒定，以使所述分配出口（5）中的静水压保持基本恒定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：清洗水从该圆形槽（4）经由沿着至少一个分配导管（8）的长度设置的多个开口（7）而供应到所述泡沫相（F）内，所述分配导管连接到该圆形槽（4）的分配出口（5）。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：具有前表面（10）和后表面（11）的旋转的泡沫移除装置（9）连接到圆形槽（4）并至少部分地浸入到泡沫相（F）内，用于通过旋转的泡沫移除装置（9）产生的离心力从浮选容器（1）移除泡沫到泡沫槽，并且该泡沫移除装置（9）以相同的速度随着分配导管（8）在紧邻分配导管处旋转，从而使得清洗水能够从分配导管的开口（7）向下流到泡沫移除装置的后表面（11）上并沿着泡沫移除装置的后表面流动，并进一步向下流入到泡沫相（F）内。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述清洗水从沿着至少一个分配导管（8）的长度设置的开口（7）供应到设置在分配导管（8）下面的向上开口的托盘（30）内，该托盘在其长度方向上通过隔板（31）分为分开的隔间（32），所述托盘具有底部（33），所述底部在每个隔间中具有一组通孔（34），清洗水能够通过所述通孔注入到泡沫内。
6.一种用于从包括固相、液相和有价值的物质的混合物的浆液（S）中提取有价值的物质的设备，该设备包括：
具有入口（12）的浮选容器（1），该入口用于将浆液供应到浮选容器内，所述浮选容器具有溢流唇（2）；
气体分散机构（13），邻近浮选容器（1）的底部，用于将气体传送到浆液内，以将气泡注入到浆液内，所述气泡用于从所述浆液中捕获所述物质，并在浆液相（S）上面形成泡沫相（F）；
泡沫槽（3），靠近溢流唇（2），用于接收在溢流唇（2）上面流出的泡沫，以从该浮选容器移除泡沫，和
泡沫清洗装置（14），在浮选容器（1）内泡沫相（F）上方，用于将清洗水分散到泡沫相（F）内，以清洗出从浆液相夹带到泡沫相的不想要的亲水细颗粒，
其特征在于该泡沫清洗装置（14）包括：
具有分配出口（5）的向上开口的圆形槽（4），该圆形槽水平地设置在泡沫相（F）的上面，
用于使所述圆形槽（4）绕其中心轴线旋转的旋转机构，该圆形槽（4）连接到该旋转机构，和
在该圆形槽（4）上面的静止的水管（6），用于将清洗水（W）供应到该圆形槽内，从而清洗水能够通过重力和离心力从该圆形槽经由分配出口流入到泡沫相内。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于：所述泡沫清洗装置（14）包括至少一个分配导管（8），所述至少一个分配导管连接到旋转的圆形槽（4）的分配出口（5）上，该分配导管（8）具有沿其长度设置的多个开口（7），以将清洗水从该圆形槽（4）分配到泡沫相内。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：该设备包括：
具有前表面（10）和后表面（11）的旋转的泡沫移除装置（9），所述泡沫移除装置设置为至少部分地浸入到泡沫相（F）内，用于通过旋转的泡沫移除装置（9）产生的离心力从浮选容器（1）移除泡沫到泡沫槽（3），该泡沫移除装置（9）连接到圆形槽（4），用于以相同的速度随着分配导管（8）在紧邻分配导管处旋转该泡沫移除装置（9），使得清洗水能够从分配导管的开口（7）向下流到泡沫移除装置的后表面（11）上并沿着泡沫移除装置的后表面流动，并进一步向下流入到泡沫相（F）内。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于该设备包括：
向上开口的托盘（30），该托盘设置在所述分配导管（8）的下面，用于从所述开口（7）接收清洗水，所述托盘包括底部（33），该底部具有一组通孔（34），和
设置在该托盘（30）里面的隔板（31），用于在该托盘的长度方向上将所述托盘分为分开的隔间（32）。
10.根据权利要求6所述的设备，其特征在于：所述设备包括在所述浮选容器（1）上方延伸的桥（15）；并且用于旋转该圆形槽（4）的旋转机构包括回转环（16），该回转环具有固定地连接到该桥（15）的下侧的第一环（17），和通过轴承安装到第一环上用于相对于第一环旋转的第二环（18），该圆形槽（4）固定地连接到该第二环，所述第二环通过马达（19）驱动。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于：第二环（18）包 括嵌齿边缘（20），该嵌齿边缘与嵌齿轮（21）啮合，所述嵌齿轮由该马达（19）驱动。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其特征在于：所述泡沫移除装置（9）相对于所述回转环（16）的第二环（18）固定地连接。
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