DE69020149T2 - Vorrichtung und verfahren zur zentrifugalflotation. - Google Patents

Description

Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Ausrüstungen und Verfahren, welche für die Abscheidung mineralischer oder metallischer Teilchen durch Flotation benutzt werden.
• Die Seltenheit von hochprozentigem Erz hat zu einer Verlagerung eines größeren Schwerpunkts auf die Rückgewinnung von kleinen Teilchen während der Verarbeitung geführt, welche als pulverförmiges Erz bezeichnet werden. In gewissen Fällen in der Vergangenheit waren derartige Bemühungen ökonomisch nicht gerechtfertigt. Gegenwärtig werden Rückstände aus vergangenen und gegenwärtigen Verarbeitungen von Mineralien als eine wertvolle Hilfsquelle angesehen, unter der Voraussetzung, daß solche Rückstände in wirtschaftlicher Weise verarbeitet werden können.
Allgemeiner Stand der Technik
• Im Stand der Technik gibt es Flotationssysteme, bei denen ein Aufschlämmungsstrom in die Flotationseinheit oberhalb eines eingeblasenen Luftstroms eingespeist wird. Kurz gesagt, die mineralischen Teilchen hängen an den Blasen des Luftstroms an und führen zu einem Konzentrat, das sich an der Oberseite der Flotationseinheit ausbildet. Soweit bekannt ist, stützen sich derartige Systeme vollständig auf die Wirkung von unterschiedlicher Schwere in einem derartigen Flotationsverfahren. Das Flotationsverfahren wird in großem Umfang zur Verarbeitung von Material verwendet, welches feine Teilchen enthält, die in vielen Fällen nicht zurückgewonnen werden.
Offenbarung der Erfindung
• Ein erster Gegenstand der Erfindung ist eine Zentrifugenvorrichtung zum Abscheiden von mineralischen oder metallischen Teilchen aus einer Aufschlämmung durch Flotation, mit:
• - einer Basis;
• - einer Laufradeinrichtung zum Verteilen von eintretender Aufschlämmung, die durch eine Eintrittseinrichtung eintritt, um eine Laufradachse herum;
• - einer Schalenanordnung, die um die Laufradeinrichtung herum angeordnet ist und in die die Aufschlämmung von der Laufradeinrichtung abgegeben wird, wobei die Schalenanordnung einen ersten Schalenauslaß und einen von dem ersten Auslaß versetzten, zweiten Schalenauslaß aufweist;
• - einer Antriebseinrichtung für die Schalenanordnung und die Laufradeinrichtung;
• - einer Gasblasen-Erzeugungseinrichtung zum Abgeben von Gasblasenströmen und zum Einbringen der abgegebenen Gasblasenströme in die Aufschlämmung;
• - einer Kanaleinrichtung zum Liefern einer Gasströmung an die Gasblasen-Erzeugungseinrichtung; und mit
• - einer Sammeleinrichtung, die um die Schalenanordnung angeordnet ist und Kammern zum separaten Sammeln von Material von dem ersten und dem zweiten Auslaß definiert, dadurch gekennzeichnet,
• daß die Gasblasen-Erzeugungseinrichtung umfangsmäßig beabstandet um die Laufradeinrichtung herum angeordnet ist, um den abgegebenen Gasblasenstrom in die Aufschlämmung beim Verteilen derselben durch die Laufradeinrichtung einzubringen; und daß die Kanaleinrichtung getrennt von der Eintrittseinrichtung ausgebildet ist und mit einer Druckquelle zum Liefern der Gasströmung an die Gasblasen-Erzeugungseinrichtung kommuniziert.
• Ein zweiter Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abscheiden mineralischer oder metallischer Teilchen aus einer Aufschlämmung durch Flotation, mit folgenden Schritten:
• - Verteilen von Aufschlämmung um eine Laufradachse herum;
• - Rotieren der Gasblasenströme enthaltenden Aufschlämmung um die Laufradachse herum, um sie einer Zentrifugalkraft auszusetzen; und
• - Abscheiden des resultierenden Schaums von der übrigen Aufschlämmung; gekennzeichnet durch
• - separates Abgeben von Gas von einer Druckquelle in Form von umfangsmäßig im Abstand voneinander um die Laufradachse herum angeordneten Gasblasenströmen; und
• - Einbringen der abgegebenen Gasblasenströme in die verteilte Aufschlämmung.
• Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abscheiden von Verunreinigungen aus einer Ausschlämmung aus Cellulosefasern mit den Merkmalen, die in den allgemeinen Teilen der zwei vorhergehenden Abschnitte angegeben sind, sind aus dem Dokument FR-A-2 539 772 bekannt. Dieses Dokument lehrt die Einleitung von Luftblasenströmen in die Aufschlämmung, bevor die letztere in die Schalenanordnung abgegeben wird. Die Luft wird in den Aufschlämmungsstrom durch Venturi-Effekt eingesaugt.
• Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gewinnt pulverförmiges Erz aus der Aufschlämmung unter Nutzung sowohl der Flotation als auch der Zentrifugalkraft zurück. Der Aufschlämmungsstrom wird einer Zentrifugalkraft unterworfen, wobei der Strom zwangsweise zu den Blasenströmen hin gelenkt wird. Die Laufradeinrichtung verteilt den Aufschlämmungsstrom zum Zusammenführen mit den Strömen aus sehr kleine oder feine Größen aufweisenden Blasen. Die Aufschlämmung wird einem Vorhang aus Blasen unterworfen, um das Flotationsverfahren einzuleiten. Der erste Auslaß der Schale gibt ein schweres Material ab, während der zweite Auslaß einen mit Mineralien angereicherten Schaum abgibt. Die Auslässe münden in getrennte Sammler.
• Zu wichtigen Zielen gehört: Das Vorsehen einer Flotationszelle vom Zentrifugentyp für eine effiziente Behandlung eines Aufschlämmungsstroms zum Zweck der Wiedergewinnung von pulverförmigem Erz, welches bis jetzt so gut wie nicht wiedergewinnbar war; das Vorsehen einer Flotationszelle unter Anwendung von Zentrifugalkraft und Blasenströmen, um auf einen Aufschlämmungsstrom einzuwirken, um eine Flotation mit einer erhöhten Geschwindigkeit zu bewirken, um eine Behandlung von Rückständen zur Rückgewinnung von pulverförmigem Erz zu erlauben, welches klein wie bis hinab zu ungefähr 20 Mikrometer oder geringer ist; das Vorsehen einer Zentrifugen-Flotationszelle mit einfach abgeänderten oder austauschbaren Komponenten, um eine Zellenmodifikation zu erlauben, um das zu verarbeitende Material am besten zu behandeln; das Vorsehen einer Flotationszelle, welche einen hohen Mischungsgrad beim Mischen von Luft und Teilchen Teilchen durch die Ausbreitung von fein bemessenen Blasen erreicht, um die Flotation zu steigern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, welche wie folgt kurz beschrieben werden.
• Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch die vorliegende Vorrichtung;
• Fig. 2 ist eine gemäß der Linie 2-2 von Fig. 1 genommene, bruchstückhafte Horizontalansicht;
• Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die gemäß der Linie 3-3 von Fig. 2 genommen ist;
• Fig. 4 ist eine vergrößerte Detailansicht desjenigen Teils der Vorrichtung, die in der Fig. 1 bei 4 eingekreist ist; und
• Fig. 5 ist eine vertikale Schnittansicht eines modifizierten Laufrads.
Beste Art und Weise zur Ausführung der Erfindung
• Wenn nunmehr den Zeichnungen Aufmerksamkeit gewidmet wird, in welchen die eingetragenen Bezugsziffern Teile bezeichnen, die im nachfolgenden ebenso identifiziert werden, so ergibt sich daraus, daß die Bezugsziffer 1 einen Abschnitt der Basiskomponente der vorliegenden Maschine bezeichnet. Die dazugehörige Basiskonstruktion ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
• Die Basis 1 dient als ein Lagergehäuse, welches geeignete Lager 2 und 3 aufnimmt, in welchen eine rohrförmige Luftkanal-Welle 4 gelagert ist, wobei ein Luftstrom von einer Druckquelle durch Pfeile angedeutet ist.
• Eine Schalenanordnung weist eine Vorkammer 5 auf, die durch den Kanal beschickt wird und durch eine auf der Welle angeordnete Platte 6 und einen Verschluß hierfür von entsprechender kreisförmiger Gestalt in der Draufsicht begrenzt wird. Ein Ring aus Befestigungselementen 8 verbindet die Platte und den Verschluß. Aeratoren oder Gasblasen- Erzeugungseinrichtungen 10 sind in einer versenkten Art und Weise um eine ringförmige Schulter 9 des Verschlusses 7 herum umfangsmäßig im Abstand angeordnet. Die Aeratoren 10 können von einer porösen Keramikart sein, wobei jeder durch einen Gasdurchgang oder eine Gas- Kanaleinrichtung 12 beschickt wird und in geeigneter Weise an Ort und Stelle, wie z.B. durch ein Verbindungsmittel, gesichert wird. Das Gas, das zu den Aeratoren hin geliefert wird, wird normalerweise Luft sein, jedoch können auch andere Gase verwendet werden, falls erwünscht.
• Ein Laufrad 13 nimmt einen Aufschlämmungsstrom auf und weist Flügel 14 auf, die zwischen eine kreisförmige Platte 15 und den Vorkammer- Verschluß 7 gesetzt sind. Eine Aufschlämmungs-Eintrittsleitung 16 des Laufrads nimmt einen gesteuerten Aufschlämmungsstrom auf, der durch den Pfeil 17 dargestellt ist.
• Das von dem Laufrad abgegebene Material trifft auf eine nach aufwärts gekrümmte, geneigte Oberfläche 18 auf, die außen an die Laufradflügel 14 angrenzt. Die geneigte ringförmige Oberfläche 18 erlegt der durch das Laufrad abgegebenen Aufschlämmung eine Aufwärts-Komponente auf, um eine nach aufwärts gerichtete Zusammenführung und ein Mischen mit den verschiedenen Glasblasenströmen zu erzielen, die durch die Aeratoren 10 abgegeben werden. Um eine bequeme Veränderung des Laufrads zu ermöglichen, befestigen die Befestigungselemente 19 das Laufrad in lösbarer Weise an Ort und Stelle an dem Verschluß 7 der Vorkammer. Abstandselemente 19A-19B (Fig. 3) isolieren die Befestigungselemente 19 gegenüber der Luft und den Aufschlämmungsströmen.
• Wenn nunmehr der Schalenanordnung erneut Aufmerksamkeit gewidmet wird, so weist dieselbige zusätzlich eine Wandkonstruktion auf, die allgemein mit 21 bezeichnet ist und die durch die Schulter 9 des Verschlusses 7 der Vorkammer mit einem Ring von Befestigungselementen 22 getragen ist. Die Wandkonstruktion verwendet kegelstumpfförmige Elemente 23 und 24, welche nach auswärts konvergierende konische Wandoberflächen 23A-24A aufweisen, die zu einem ersten Auslaß oder einer ersten Abgabeöffnung 29 (Fig. 4) hin konvergieren, welche durch einander gegenüberliegende ringförmige Wandflansche 25 und 26 begrenzt ist. Abstandselemente 27 (Fig. 4) sind durch Sätze von Abstandselementen von unterschiedlicher Höhe austauschbar, um zu ermöglichen, daß die Größe des Auslasses variiert werden kann. Ein Rand 28 an einer ringförmigen Sperrplatte 30 bildet eine Sperre zu der belüfteten Aufschlämmung in der Schalenanordnung. Ein mit Teilchen beladener Schaum F wird während des Betriebes der Vorrichtung bis über den Rand 28 hinaus und nach auswärts entlang der Plattenoberfläche 31 wandern.
• Eine allgemein mit 32 bezeichnete Sammeleinrichtung wird durch ein kreisförmiges, aufgeteiltes Gehäuse 33 mit einer inneren Kammer 34 und einer äußeren Kammer 35 definiert, wobei die erstere das nichtschwimmende Gangmaterial von dem ersten Abgabeauslaß 29 aufnimmt. Eine Montageplatte 36 trägt den Sammler 32, welche ihrerseits durch die Basis 1 getragen ist. Eine untere Wand 37 des Sammlers ist geneigt, um das gesammelte Material zu den Auslässen 38 und 39 hin zu richten.
• Eine Antriebseinrichtung für die Schalenanordnung weist eine Riemenscheibe 40 auf, die durch einen (nicht gezeigten) Motor mit variabler Drehzahl angetrieben wird. Während ein einzelner Antrieb sowohl für die Schalenanordnung als auch die Laufradeinrichtung gezeigt ist, so versteht es sich, daß die Laufradeinrichtung in gleicher Weise durch einen getrennten Motor mit variabler Drehzahl gemäß Fig. 5 angetrieben werden kann, in welcher das Laufrad 13' von einer Verschlußplatte 7' getrennt und mit einer Platte 42 versehen ist, welche einer Platte 15' entspricht. Das Rohr 16 des Laufrads würde in einer zur Lagerung der Schalenanordnung ähnlichen Weise, jedoch unabhängig von der Schalenanordnung gelagert sein.
• Wenn die eintretende Aufschlämmung (Pfeil 17), welche durch die Einlaßleitung 16 aufgenommen wird, um die Achse des Laufrads 13 herum verteilt wird, werden die Gasblasenströme, die von den Aeratoren 10 ausgehen, mit der verteilten Aufschlämmung zusammengeführt. Die die Gasblasenströme enthaltende Aufschlämmung wird um die Laufradachse herum konstant in Umdrehung versetzt, um sie einer Zentrifugalkraft zu unterwerfen. Der resultierende Schaum und die mitgenommenen mineralischen Gehalte können sodann von dem Rest der Aufschlämmung dadurch getrennt werden, daß die Komponenten zu unterschiedlichen Auslässen 28 bzw. 26 gelenkt werden.
• Bei Betrieb tritt eine Schaumbildung F einwärts von dem Aufschlämmungs-Wirbel bei V auf. Der Eintritt der Aufschlämmung durch den Kanal 16 wird reguliert, um eine Abgabe von schwereren Materialien mit dem Schaum zu verhindern. Es wird anerkannt werden, daß sowohl die Strömungsgeschwindigkeiten von Aufschlämmung und Gas als auch die Drehzahl der Schalenanordnung variieren können, um dem zu verarbeitenden Material am besten angepaßt werden zu können.
• Dadurch, daß die Aufschlämmung, die aus Wasser und verschiedenen mineralischen Teilchen zusammen mit Flotationsreagenzien aufgebaut ist, einer Zentrifugalkraft und Glasblasen unterworfen wird, wird der auf diese Art und Weise in der Flotationszelle gebildete Schaum durch einen Faktor schwerer gemacht, der durch die G-Belastung bestimmt wird, die aus der Drehzahl der Zelle resultiert, d.h. je größer die Drehzahl der Zelle ist, desto größer ist die G-Last auf den Zellengehalt.
• Infolgedessen setzen sich die Teilchen in der Aufschlämmung mit einer größeren Geschwindigkeit als bei den bekannten Flotationsszellen ab; der Blasenstrom, entgegengesetzt zu der G-Belastung, befindet sich auf einer erhöhten Geschwindigkeit aufgrund des erhöhten unterschiedlichen Gewichts oder der erhöhten unterschiedlichen Masse zwischen der Aufschlämmung und den Blasen; und die Blasengröße wird aufgrund des erhöhten Gewichts der Aufschlämmung kleiner sein.
• Eine verstärkte Infusion von Blasen in die Aufschlämmung erhöht wesentlich den Blasen-Kontakt mit kleinen Teilchen von Mineralien, gegenüber einem derartigen Kontakt bei einer typischen Flotationszelle. Unerwünschte Teilchen oder Gang, welche oder welcher gewöhnlich durch einen Blasstrom nach aufwärts in den angereichterten Schaum einer typischen Flotationszelle getragen werden, werden bei der vorliegenden Vorrichtung zu einem getrennten Auslaß aufgrund ihrer erhöhten Absetzgeschwindigkeit gezogen.

Claims (7)

1. Zentrifugenvorrichtung zum Abscheiden mineralischer oder metallischer Teilchen aus einer Aufschlämmung durch Flotation, mit:

- einer Basis (1);

- einer Laufradeinrichtung (13) zum Verteilen von eintretender Aufschlämmung, die durch eine Eintrittseinrichtung (16) eintritt, um eine Laufradachse herum;

- einer Schalenanordnung (21), die um die Laufradeinrichtung (13) herum angeordnet ist und in die die Aufschlämmung von der Laufradeinrichtung (13) abgegeben wird, wobei die Schalenanordnung (21) einen ersten Schalenauslaß (29) und einem von dem ersten Auslaß (29) versetzten, zweiten Schalenauslaß (28) aufweist;

- einer Antriebseinrichtung (40) für die Schalenanordnung (21) und die Laufradeinrichtung (13);

- einer Gasblasen-Erzeugungseinrichtung (10) zum Abgeben von Gasblasenströmen und zum Einbringen der abgegebenen Gasblasenströme in die Aufschlämmung;

- einer Kanaleinrichtung zum Liefern einer Gasströmung an die Gasblasen-Erzeugungseinrichtung (10); und mit

- einer Sammeleinrichtung, die um die Schalenanordnung (21) angeordnet ist und Kammern (34, 35) zum separaten Sammeln von Material von dem ersten und dem zweiten Auslaß (29, 38) definiert,

dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasen-Erzeugungseinrichtung (10) umfangsmäßig beabstandet um die Laufradeinrichtung (13) herum angeordnet ist, um den abgegebenen Gasblasenstrom in die Aufschlämmung beim Verteilen derselben durch die Lauffradeinrichtung (13) einzubringen; und daß die Kanaleinrichtung (4) getrennt von der Eintrittseinrichtung (16) ausgebildet ist und mit einer Druckquelle zum Liefern der Gasströmung an die Gasblasen-Erzeugungseinrichtung kommuniziert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit:

einer kontinuierlichen geneigten Fläche (18), die außerhalb von der Laufradeinrichtung (13) positioniert ist und gegen die die Aufschlämmung auftrifft, bevor sie mit den Gasblasenströmen verreinigt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die geneigte Fläche (18) einen gekrümmten Querschnitt besitzt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei die Blasen-Erzeugungseinrichtung (10) Keramikeinsätze aufweist, die außen an die geneigte Fläche (18) angrenzend in die Schalenanordnung (21) eingesetzt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Einsätze in einer kreisförmigen Anordnung vorgesehen sind.

6. Verfahren zum Abscheiden mineralischer oder metallischer Teilchen aus einer Aufschlämmung durch Flotation, mit folgenden Schritten:

- Verteilen von Aufschlämmung um eine Laufradachse herum;

- Rotieren der Gasblasenströme enthaltenden Aufschlämmung um die Laufradachse herum, um sie einer Zentrifugalkraft auszusetzen; und

- Abscheiden des resultierenden Schaums von der übrigen Aufschlämmung,

gekennzeichnet durch

- separates Abgeben von Gas von einer Druckquelle in Form von umfangsmäßig im Abstand voneinander um die Laufradachse herum angeordneten Gasblasenströmen; und

- Einbringen der abgegebenen Gasblasenströme in die verteilte Aufschlämmung.

7. Verfahren nach Anspruch 6, das folgenden weiteren Schritt beinhaltet:

winkelmäßiges Umlenken der verteilten Aufschlämmung beim Einbringen der Gasblasenströme in die Aufschlämmung.