CN110280397B - 一种浮选设备及包含其的浮选系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种浮选设备及包含其的浮选系统，其中浮选设备包括上下连接的上柱体和下柱体，中间产品出口位于上柱体和下柱体之间，尾矿出口位于下柱体底部，上柱体顶部环形布置溢流槽，溢流槽为锥形结构，溢流槽底部设置有精矿出口；所述上柱体和所述下柱体内设置有充填管；入料管设置于所述下柱体下部中心位置。上柱体和下柱体可为上下等径型、上宽型、上渐扩变截面型、上渐缩变截面型、上窄型，浮选设备可自由组合为粗‑精选，粗‑扫选，粗‑精‑扫选流程。依据颗粒表面疏水性强弱、与气泡粘附牢固程度，浮选设备柱体从上到下依次排出精矿、中间产品、尾矿。本设备的开发对于提高资源利用率、降低能耗具有十分重要的意义。

Description

一种浮选设备及包含其的浮选系统
技术领域
本发明属于浮选技术领域，具体来说涉及一种浮选设备及包含其的浮选系统。
背景技术
浮选是实现细粒颗粒分离回收的有效方法。随着矿石的不断消耗，矿石的“低品位、难分选”的特征愈发突出，构建与矿石特性相匹配的浮选过程显得愈来愈重要。矿石粒度愈小愈难被捕获；矿石表面的疏水性越差，愈难被气泡粘附。为提高矿石的回收力度，开发一种适于不同可浮性颗粒的浮选设备显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的正是为了提供一种适于不同可浮性颗粒的浮选设备，以提高资源利用率。
本发明的目的可通过下述技术方案来实现：一种浮选设备，包括上下连接的上柱体和下柱体，其特征在于，中间产品出口位于上柱体和下柱体之间，尾矿出口位于下柱体底部，上柱体顶部环形布置溢流槽，溢流槽为锥形结构，溢流槽底部设置有精矿出口；所述上柱体和所述下柱体内设置有充填管；入料管设置于所述下柱体下部中心位置。
进一步地，所述上柱体和下柱体可为上下等径型、上宽型、上渐扩变截面型、上渐缩变截面型、上窄型；泡沫量大时，可选用上宽型、上渐扩变截面型浮选设备；泡沫量小时，可选用上渐缩变截面型、上窄型浮选设备；泡沫量中等时，可选用上下等径型浮选设备。
进一步地，所述充填管为管段或环形充填，分别均匀充填于上柱体和下柱体内；所述充填管内壁上开有微孔，通过充气能够产生微小气泡。
进一步地，气体入口对称分布于所述上柱体和所述下柱体外部，与充填管连接；当充填管为管段时，其设置方式为垂直布置或以一定的角度(优选为5°-10°)倾斜布置；当充填管为环形时，其设置方式为上下间隔布置。
进一步地，所述下柱体底部为锥形结构，且锥底设置有底流口，便于排料；所述尾矿出口处倾斜设置有尾矿挡板。
进一步地，所述入料管与给料泵相连，所述入料管上设置有药剂入口和气体入口。
进一步地，所述入料管上部设置有伞形结构的反射盘，高速入料矿浆在所述反射盘的作用下，呈伞状散开，能够提高气液固三相的混合效果。
进一步地，所述中间产品出料口处设置有环形筛网。
本发明还提供了一种浮选系统，用于一次选，其特征在于，包括上述的浮选设备、搅拌桶、浮选旋流器、给料泵、管道泵，将待浮入料给入所述搅拌桶中，所述搅拌桶底部通过阀门与所述给料泵入口相连，所述浮选设备的中间产品出口与所述浮选旋流器的旋流器入口通过管道泵相连，所述浮选旋流器的溢流给入所述搅拌桶，所述浮选旋流器的底流、浮选设备的尾矿出口均设置有阀门，并通过管道连接在一起。
本发明还提供了一种浮选系统，用于粗扫选，其特征在于，包括粗选浮选设备、扫选浮选设备、搅拌桶、浮选旋流器、给料泵I、给料泵II、管道泵，其中，粗选浮选设备和扫选浮选设备均为上述的浮选设备，将待浮入料给入所述搅拌桶中，所述搅拌桶底部通过阀门与所述给料泵I的入口相连，所述粗选浮选设备的中间产品出口与所述浮选旋流器的入口通过所述管道泵相连，所述浮选旋流器的溢流给入所述搅拌桶，所述旋流器底流、粗选浮选设备的尾矿出口连接在一起后，通过给料泵II给入所述扫选浮选设备，所述扫选浮选设备中间产品出口给入所述搅拌桶。
本发明还提供了一种浮选系统，用于粗精选，其特征在于，包括粗选浮选设备、精选浮选设备、搅拌桶I、搅拌桶II、浮选旋流器、给料泵I、给料泵II、管道泵，其中，所述粗选浮选设备和所述精选浮选设备均为上述的浮选设备，将待浮入料给入所述搅拌桶I中，所述搅拌桶Ⅰ底部通过阀门与所述粗选浮选设备的给料泵I的入口相连，粗选浮选设备的中间产品出口与浮选旋流器的旋流器入口通过管道泵相连，浮选旋流器的溢流给入搅拌桶Ⅰ，浮选旋流器的底流、粗选浮选设备的尾矿出口均设置有阀门，粗选浮选设备的精矿出口给入搅拌桶Ⅱ，搅拌桶Ⅱ的底流通过给料泵II给入精选浮选设备；精选浮选设备的中间产品可单独作为一个产品，也可返回搅拌桶Ⅰ继续回收有用矿物；精选浮选设备的尾矿可与浮选旋流器的底流、粗选浮选设备的尾矿出口合并作为最终尾矿，也可返回搅拌桶Ⅰ继续回收有用矿物。
本发明还提供了一种浮选系统，用于粗精扫选，其特征在于，包括粗选浮选设备、精选浮选设备、扫选浮选设备、搅拌桶I、搅拌桶II、浮选旋流器、给料泵I、给料泵II、给料泵III、管道泵，其中，所述粗选浮选设备、所述精选浮选设备、所述扫选浮选设备均为上述的浮选设备，将待浮入料给入搅拌桶I中，搅拌桶Ⅰ底部通过阀门与粗选浮选设备的给料泵I的入口相连，粗选浮选设备的中间产品出口与浮选旋流器的旋流器入口通过管道泵相连，浮选旋流器的溢流给入搅拌桶Ⅰ，浮选旋流器的底流、粗选浮选设备的尾矿出口连接在一起后，通过给料泵II给入扫选浮选设备，扫选浮选设备的精矿出口流入搅拌桶Ⅰ，粗选浮选设备的精矿出口给入搅拌桶Ⅱ，搅拌桶Ⅱ的底流通过给料泵III给入精选浮选设备；精选浮选设备的中间产品可单独作为一个产品，也可返回搅拌桶Ⅰ继续回收有用矿物；精选浮选设备的尾矿可与浮选旋流器的底流、粗选浮选设备的尾矿出口合并进入扫选浮选设备；扫选浮选设备的中间产品可返回搅拌桶Ⅰ继续回收有用矿物，也可单独作为一个产品。
进一步地，所述浮选旋流器为上柱下锥型，旋流器入口切向给入浮选旋流器。
进一步地，所述搅拌桶为上柱下锥型，搅拌桶由电机、搅拌轴、搅拌叶轮、搅拌桶溢流管组成；所述电机、搅拌轴与搅拌叶轮上下顺序相连，搅拌桶上外周设置有搅拌桶溢流槽，搅拌桶溢流槽底部为搅拌桶溢流管，搅拌桶底部通过阀门与给料泵入口相连，药剂管给入搅拌桶中。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、浮选设备内均匀布置上下两层管段或环形充填(垂直或倾斜式充填)，将大的柱体分割为若干个小的空间，颗粒与气泡在小空间内强制碰撞，提高了碰撞概率。
2、浮选设备采用复合成泡方式(射流成泡与微孔成泡)。入料管在高速射流作用下产生负压，吸入的空气粉碎成泡；充填管段或充填环内壁上开有微孔，产生的微小气泡进一步与疏水颗粒接触，进一步提高捕获概率。
3、本发明可通过改变截面积来调控矿浆停留时间，从而提高浮选效果。上部变径式设计，可针对分选要求进行选择。泡沫量大时，可选用上宽型、上渐扩变截面型浮选设备；泡沫量小时，可选用上渐缩变截面型、上窄型浮选设备；泡沫量中等时，可选用上下等径型浮选设备。上宽型、上渐扩变截面型浮选设备可提高泡沫排出速度，上渐缩变截面型、上窄型浮选设备提高泡沫层厚度，提高精矿品位。浮选设备之间可自由组合为粗-精选，粗-扫选，粗-精-扫选流程。
4、本发明将待浮物料从下柱体下部给入，可提高颗粒在水中停留时间，增强难浮颗粒与气泡的碰撞概率，提高浮选回收率；同时，在入料管上部设置有反射盘，高速入料矿浆在反射盘的作用下，呈伞状散开，提高了气液固三相的混合效果。
5、管段或环形充填为双层，疏水性最差的颗粒直接或从粘附的气泡上脱落从尾矿出口跑出成为尾矿，疏水性较差的颗粒从粘附的气泡上脱落后从中间出口排出成为中矿，疏水性好的颗粒在气泡的托举下继续上浮成为精矿。这样依据颗粒表面疏水性强弱、与气泡粘附牢固程度，柱体从上到下依次排出精矿、中间产品、尾矿。中间产品在浮选旋流力场作用下实现疏水矿物与亲水矿物之间的再次分离。
附图说明
图1为上下等径直管充填型浮选设备结构示意图。
图2为上下等径斜管充填型浮选设备结构示意图。
图3为上宽型浮选设备结构示意图。
图4为上渐扩变截面型浮选设备结构示意图。
图5为上渐缩变截面型浮选设备结构示意图。
图6为上窄型浮选设备结构示意图。
图7a为环形充填示意图，图7b为充填管充填示意图，图7c为直列型充填管气泡产生示意图；图7d为倾斜布置型充填管气泡产生示意图。
图8为一次选示意图。
图9为粗扫选浮选示意图。
图10为粗精选浮选示意图。
图11为粗精扫选浮选示意图。
图中序号：1-上柱体，2-下柱体，3-进气管，4-1-充填环，4-2-充填管，5-溢流槽，6-精矿出口，7-中间产品出口，7-1-环形筛网，8-尾矿出口，9-尾矿挡板，10-反射盘，11-入料管，12-药剂入口，13-气体入口，14-给料泵，15-给料泵入口，16-底流口，20-搅拌桶，21- 电机，22-搅拌轴，23-搅拌叶轮，24阀门，25-药剂管，26-搅拌桶溢流槽，27-搅拌桶溢流管，30-浮选旋流器，31-旋流器入口，32-旋流器溢流，33-旋流器底流，34-管道泵。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例(附图)作进一步描述：
如图1、2、3、4、5、6所示，本发明的浮选设备包括上下连接的上柱体1和下柱体2，中间产品出口7位于所述上柱体1和所述下柱体2之间，尾矿出口8位于所述下柱体2底部，所述上柱体1顶部环形布置溢流槽5，所述溢流槽5为锥形结构，所述溢流槽5底部设置有精矿出口6；所述上柱体1和所述下柱体2内设置有充填管4；入料管11设置于所述下柱体 2下部中心位置。
本发明中，所述上柱体1和下柱体2可为上下等径型(图1、2)、上宽型(图3)、上渐扩变截面型(图4)、上渐缩变截面型(图5)、上窄型(图6)，浮选设备之间可以相互组合。浮选设备中流体的平均滞留时间对浮选回收率影响很大，根据文献(“实验室规模高气泡表面积通量浮选柱的原理、研制及应用”，陈泉源，中南大学博士学位论文，第40 页，2002年)，液体平均滞留时间为
Figure BDA0002113832800000041
式中，Ac-浮选设备截面积；H-捕收区高度；εg-气体含量；Qt-尾矿体积流量。
由式(1)可知，液体滞留时间与浮选设备截面积有关，因此可通过改变截面积来调控矿浆停留时间，从而提高浮选效果。上部变径式设计，可针对分选要求进行选择。泡沫量大时，可选用上宽型、上渐扩变截面型浮选设备；泡沫量小时，可选用上渐缩变截面型、上窄型浮选设备；泡沫量中等时，可选用上下等径型浮选设备。上宽型、上渐扩变截面型浮选设备可提高泡沫排出速度；上渐缩变截面型、上窄型浮选设备提高泡沫层厚度，提高精矿品位。
本发明中，所述充填管4为圆状管段(图7b-7c)或环形管段(图7a)，分别均匀充填于所述上柱体1和所述下柱体2内；所述充填管4内部为微孔结构，通过充气能够产生微小气泡(微孔成泡)；当所述充填管4为圆状管段时，其可竖直布置(图7c)，也可以一定的角度倾斜布置(图7d，倾斜角度优选为5°-10°)；当所述充填管4为环形时，其采用上下间隔布置的方式进行设置；气体入口对称分布于所述上柱体1和所述下柱体2外部，并与充填管4连接。同时，所述入料管11与给料泵14相连，所述入料管11上设置有药剂入口 12和气体入口13。
充填管4以管段或环形充填方式设置为双层(当充填管为圆状管段时，充填管的数量可根据上柱体和下柱体高度进行调整)，疏水性最差的颗粒直接或从粘附的气泡上脱落从尾矿出口跑出成为尾矿，疏水性较差的颗粒从粘附的气泡上脱落后从中间出口排出成为中矿，疏水性好的颗粒在气泡的托举下继续上浮成为精矿。这样依据颗粒表面疏水性强弱、与气泡粘附牢固程度，柱体从上到下依次排出精矿、中间产品、尾矿。中间产品在浮选旋流力场作用下实现疏水矿物与亲水矿物之间的再次分离。
同时，采用上述结构，浮选设备能够复合成泡，即射流成泡与微孔成泡，提高了颗粒与气泡的碰撞概率。入料管11在高速射流作用下产生负压，吸入的空气粉碎成泡(即射流成泡)；充填管段或充填环内壁上开有微孔，产生的微小气泡进一步与疏水颗粒接触，从而进一步提高捕获概率(即微孔成泡)。
目前，浮选设备的常规给料方式为上部或中上部给料，由于颗粒的密度大于水的密度，当颗粒给入水中时，颗粒自由下落。而本发明中，待浮物料是从下柱体2下部给入的，可提高颗粒在水中停留时间，增强难浮颗粒与气泡的碰撞概率，提高浮选回收率。具体为：所述入料管11设置于所述下柱体2下部中心位置，所述入料管11上部设置有伞形结构的反射盘 10，在入料管上部设置有反射盘，高速入料矿浆在反射盘的作用下，呈伞状散开，提高了气液固三相的混合效果。
本发明中，所述下柱体2底部为锥形结构，且锥底设置有底流口16，便于排料；所述尾矿出口8处倾斜设置有尾矿挡板；所述浮选设备中间产品出料口处设置有环形筛网7-1，便于疏水性较差的颗粒排出。
利用上述浮选设备，本发明可灵活组合为一次选、粗扫选、粗精选、粗精扫选等浮选系统。
实施例1：一次选
当实现一次选时(如图8)，本发明的具体工作原理如下：待浮入料给入搅拌桶20中，搅拌桶20底部通过阀门24-2与给料泵入口15相连，浮选设备A的中间产品出口7与浮选旋流器30的旋流器入口31通过管道泵34相连，旋流器溢流32给入搅拌桶20，旋流器底流33、尾矿出口8设置有阀门24-1，并通过管道连接在一起。
实施例2：粗扫选
当实现粗扫选时(如图9)，本发明的具体工作原理如下：待浮入料给入搅拌桶20中，搅拌桶20底部通过阀门24-2与给料泵I14-1的入口15相连，粗选浮选设备B的中间产品出口7-A与浮选旋流器30的入口31通过管道泵34相连，浮选旋流器30的溢流32给入搅拌桶20，浮选旋流器的底流33、粗选浮选设备B尾矿出口8连接在一起后，通过给料泵II14-2 给入扫选浮选设备C，扫选浮选设备C的中间产品出口7-B给入搅拌桶20。
实施例3：粗精选
当实现粗精选时(如图10)，本发明的具体工作原理如下：待浮入料给入搅拌桶I20-1 中，搅拌桶Ⅰ20-1底部通过阀门24-1与粗选浮选设备B的给料泵I14-1的入口15相连，粗选浮选设备B的中间产品出口7与浮选旋流器30的旋流器入口31通过管道泵34相连，浮选旋流器的溢流32给入搅拌桶Ⅰ20-1，浮选旋流器的底流33、粗选浮选设备的尾矿出口8 分别设置有阀门24-4、阀门24-3，粗选浮选设备的精矿出口6给入搅拌桶Ⅱ20-2，搅拌桶Ⅱ20-2底流通过给料泵II14-2给入精选浮选设备D；精选浮选设备D的中间产品可单独作为一个产品，也可返回搅拌桶Ⅰ20-1继续回收有用矿物；精选浮选设备D的尾矿可与浮选旋流器的底流33、粗选浮选设备B的尾矿出口8合并作为最终尾矿，也可返回搅拌桶Ⅰ20-1 继续回收有用矿物。
实施例4：粗精扫选
当实现粗精扫选时(如图11)，本发明的具体工作原理如下：待浮入料给入搅拌桶I20-1 中，搅拌桶Ⅰ20-1底部通过阀门24-1与粗选浮选设备B的给料泵I14-1的入口相连，粗选浮选设备B的中间产品出口7与浮选旋流器30的旋流器入口31通过管道泵34相连，浮选旋流器的溢流32给入搅拌桶Ⅰ20-1，浮选旋流器的底流33、粗选浮选设备B尾矿出口8连接在一起后，通过给料泵II14-2给入扫选浮选设备E，扫选浮选设备E的精矿出口6-2流入搅拌桶Ⅰ20-1，粗选浮选设备B精矿出口6-1给入搅拌桶Ⅱ20-2，搅拌桶Ⅱ20-2的底流通过给料泵III14-3给入精选浮选设备D；精选浮选的中间产品可单独作为一个产品，也可返回搅拌桶Ⅰ20-1继续回收有用矿物；精选浮选设备D的尾矿可与浮选旋流器的底流33、粗选浮选设备B的尾矿出口8合并进入扫选浮选设备E；扫选浮选设备E的中间产品可返回搅拌桶Ⅰ20-1继续回收有用矿物，也可单独作为一个产品。
本发明中，所述浮选旋流器30为上柱下锥型，浮选设备的中间产品出口与浮选旋流器 30的旋流器入口31通过管道泵34相连，旋流器入口31切向给入浮选旋流器30。
本发明中，所述搅拌桶20为上柱下锥型，搅拌桶20由电机21、搅拌轴22、搅拌叶轮23、搅拌桶溢流管27组成，电机21、搅拌轴22与搅拌叶轮23上下顺序相连，搅拌桶20 上外周设置有搅拌桶溢流槽26，搅拌桶溢流槽26底部为搅拌桶溢流管27，搅拌桶20底部通过阀门24与给料泵入口15相连。

Claims (7)

1.一种浮选设备，包括上下连接的上柱体和下柱体，其特征在于，中间产品出口位于上柱体和下柱体的连接处，尾矿出口位于下柱体底部，上柱体顶部环形布置溢流槽，溢流槽为锥形结构，溢流槽底部设置有精矿出口；所述上柱体和所述下柱体内分别设置有充填管；入料管设置于所述下柱体下部中心位置；所述上柱体和下柱体为上下等径型或上宽型或上渐扩变截面型或上渐缩变截面型或上窄型；泡沫量大时，选用上宽型、上渐扩变截面型浮选设备；泡沫量小时，选用上渐缩变截面型、上窄型浮选设备；泡沫量中等时，选用上下等径型浮选设备；所述充填管为管段或环形充填，分别均匀充填于上柱体和下柱体内；所述充填管内壁上开有微孔，通过充气能够产生微小气泡；气体入口对称分布于所述上柱体和所述下柱体外部，与充填管连接；当充填管为管段时，其设置方式为垂直布置或以一定的角度倾斜布置；当充填管为环形时，其设置方式为上下间隔布置。
2.一种浮选系统，用于一次选，其特征在于，包括浮选设备、搅拌桶、浮选旋流器、给料泵、管道泵，其中，浮选设备为权利要求1所述的浮选设备，将待浮入料给入所述搅拌桶中，所述搅拌桶底部通过阀门与所述给料泵入口相连，所述浮选设备的中间产品出口与所述浮选旋流器的旋流器入口通过管道泵相连，所述浮选旋流器的溢流给入所述搅拌桶，所述浮选旋流器的底流、浮选设备的尾矿出口均设置有阀门，并通过管道连接在一起。
3.一种浮选系统，用于粗扫选，其特征在于，包括粗选浮选设备、扫选浮选设备、搅拌桶、浮选旋流器、给料泵I、给料泵II、管道泵，其中，粗选浮选设备和扫选浮选设备均为权利要求1所述的浮选设备，将待浮入料给入所述搅拌桶中，所述搅拌桶底部通过阀门与所述给料泵I的入口相连，所述粗选浮选设备的中间产品出口与所述浮选旋流器的入口通过所述管道泵相连，所述浮选旋流器的溢流给入所述搅拌桶，所述旋流器底流、粗选浮选设备的尾矿出口连接在一起后，通过给料泵II给入所述扫选浮选设备，所述扫选浮选设备中间产品出口给入所述搅拌桶。
4.根据权利要求2或3所述的浮选系统，其特征在于，所述搅拌桶为上柱下锥型，搅拌桶由电机、搅拌轴、搅拌叶轮、搅拌桶溢流管组成，所述电机、搅拌轴与搅拌叶轮上下顺序相连，搅拌桶上外周设置有搅拌桶溢流槽，搅拌桶溢流槽底部为搅拌桶溢流管，搅拌桶底部通过阀门与给料泵入口相连，药剂管给入搅拌桶中。
5.一种浮选系统，用于粗精选，其特征在于，包括粗选浮选设备、精选浮选设备、搅拌桶I、搅拌桶II、浮选旋流器、给料泵I、给料泵II、管道泵，其中，所述粗选浮选设备和所述精选浮选设备均为权利要求1所述的浮选设备，将待浮入料给入所述搅拌桶I中，所述搅拌桶Ⅰ底部通过阀门与所述粗选浮选设备的给料泵I的入口相连，粗选浮选设备的中间产品出口与浮选旋流器的旋流器入口通过管道泵相连，浮选旋流器的溢流给入搅拌桶Ⅰ，浮选旋流器的底流、粗选浮选设备的尾矿出口均设置有阀门，粗选浮选设备的精矿出口给入搅拌桶Ⅱ，搅拌桶Ⅱ的底流通过给料泵II给入精选浮选设备；精选浮选设备的中间产品可单独作为一个产品，也可返回搅拌桶Ⅰ继续回收有用矿物；精选浮选设备的尾矿可与浮选旋流器的底流、粗选浮选设备的尾矿出口合并作为最终尾矿，也可返回搅拌桶Ⅰ继续回收有用矿物。
6.一种浮选系统，用于粗精选，其特征在于，包括粗选浮选设备、精选浮选设备、扫选浮选设备、搅拌桶I、搅拌桶II、浮选旋流器、给料泵I、给料泵II、给料泵III、管道泵，其中，所述粗选浮选设备、所述精选浮选设备、所述扫选浮选设备均为权利要求1所述的浮选设备，将待浮入料给入搅拌桶I中，搅拌桶Ⅰ底部通过阀门与粗选浮选设备的给料泵I的入口相连，粗选浮选设备的中间产品出口与浮选旋流器的旋流器入口通过管道泵相连，浮选旋流器的溢流给入搅拌桶Ⅰ，浮选旋流器的底流、粗选浮选设备的尾矿出口连接在一起后，通过给料泵II给入扫选浮选设备，扫选浮选设备的精矿出口流入搅拌桶Ⅰ，粗选浮选设备的精矿出口给入搅拌桶Ⅱ，搅拌桶Ⅱ的底流通过给料泵III给入精选浮选设备；精选浮选设备的中间产品可单独作为一个产品，也可返回搅拌桶Ⅰ继续回收有用矿物；精选浮选设备的尾矿可与浮选旋流器的底流、粗选浮选设备的尾矿出口合并进入扫选浮选设备；扫选浮选设备的中间产品可返回搅拌桶Ⅰ继续回收有用矿物，也可单独作为一个产品。
7.根据权利要求2或3或5或6所述的浮选系统，其特征在于，所述浮选旋流器为上柱下锥型，旋流器入口切向给入浮选旋流器。
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