EA029754B1

EA029754B1 - Способ и установка для обработки сырьевого потока для флотационного устройства

Info

Publication number: EA029754B1
Application number: EA201690257A
Authority: EA
Inventors: Питер Джерард Бурк
Original assignee: Оутотек (Финлэнд) Ой
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2018-05-31
Also published as: FI20135868L; CA2922218C; CA2922218A1; EA201690257A1; EP3038757B1; AU2014313771B2; ZA201601439B; EP3038757A1; PE20160233A1; AU2014313771A1; CL2016000418A1; NZ717343A; US20160214036A1; WO2015028958A1; US10569196B2

Abstract

Изобретение предлагает способ и установку (1) для обработки сырьевого потока (2) для флотационного устройства (3), содержащего механическую мешалку (30, 50), расположенную в резервуаре (7), при этом сырьевой поток (2) содержит твердые частицы (10). Способ включает создание микропузырьков (8) в потоке (9) текучей среды, смешивание потока текучей среды с сырьевым потоком для содействия прикреплению микропузырьков к твердым частицам в сырьевом потоке и создания пузырьков (22) для прикрепления к твердым частицам, прикрепленным к микропузырькам, и проточное соединение сырьевого потока с флотационным устройством. Установка содержит трубопровод (4) для сырьевого потока, проточно соединенный с флотационным устройством, трубопровод (5) для потока текучей среды, проточно соединенный с трубопроводом для сырьевого потока для проведения потока текучей среды к сырьевому потоку, и генератор (6) микропузырьков, присоединенный к трубопроводу для потока текучей среды для создания микропузырьков в потоке текучей среды.

Description

изобретение относится к типу флотационных устройств, используемых для отделения минералов, в частности к флотационным процессам для отделения мелких частиц минералов из жидких суспензий или пульпы. Предложенное изобретение было разработано, главным образом, для использования в камере пенной аэрофлотации в цикле измельчения и будет рассмотрено в настоящем документе со ссылкой на это применение. Однако следует понимать, что предложенное изобретение не ограничивается этим конкретным флотационным устройством и может быть выполнено с возможностью использования в других камерах механической флотации и подобных им.

Предпосылки изобретения

Нижеследующее обсуждение предшествующего уровня техники предназначено для представления предложенного изобретения в соответствующем техническом контексте и для должного понимания его значимости. Ссылки в описании на любой предшествующий уровень техники не следует трактовать как признание того, что такой уровень техники является широко известным или является частью известного уровня техники в данной области, если явно не указано противоположное.

Обычные флотационные устройства в типичном случае содержат резервуар для приема и содержания пульпы, поступающей из мельницы, циклонного сепаратора или подобным им. Пульпа в типичном случае состоит из минеральных и других частиц, содержащихся в жидкой суспензии. Пульпу обычно размешивают внутри резервуара флотационного устройства, при этом используют аэрационную систему для создания в резервуаре воздушных пузырьков. Кроме того, добавляют соответствующие реагенты, известные как "реагенты-собиратели", покрывающие поверхности частиц ценных минералов, находящихся внутри пульпы, для придания им гидрофобных свойств и способствующие тем самым, предпочтительно, прикреплению пузырька к частице. Также для содействия образованию мелких пузырьков и поддержанию устойчивой пенной зоны в верхней части резервуара добавляют другие химические вещества, известные как "пенообразующие реагенты".

По мере подъема пузырьков к поверхности резервуара, они переносят с собой частицы полезного минерала, способные держаться на плаву, которые образуют на данной поверхности обогащенную минералами пену. Затем пена проходит через горловину в лоток, в результате чего частицы полезных минералов, находящиеся во взвешенном состоянии в пене, извлекают из резервуара в виде минерального концентрата. Частицы породной примеси, остающиеся во взвешенном состоянии в пульпе вместе с теми частицами минерала, которые не были извлечены посредством флотации, непрерывно выпускаются из резервуара через нижнее выпускное отверстие или через другие выпускные отверстия для хвостов.

Одним типом флотационного устройства, разработанным настоящим заявителем для цикла измельчения, является устройство или камера пенной аэрофлотации, принимающая слив нижнего продукта из циклонного устройства и извлекающая высвобожденные полезные минералы из рециркулирующего или сырьевого потока. Камера пенной аэрофлотации использует механическую мешалку в виде ротора, размещенного внутри статора, обычно расположенную внутри резервуара и приводимую в действие двигателем и приводным валом для перемешивания пульпы. Кроме того, выполнена система аэрации для направления воздуха под давлением в мешалку через центральный трубопровод, образованный внутри приводного вала. В типичном случае в камере пенной аэрофлотации твердые вещества приводят во взвешенное состояние с использованием мешалки, которая также обеспечивает диспергирование воздуха на мелкие пузырьки в пределах резервуара камеры. Эти пузырьки в типичном случае имеют размер в диапазоне 1-2 мм. Твердые вещества подают под углом наклона в нижнюю секцию флотационного устройства так, что верхняя половина флотационного устройства остается сравнительно неподвижной при значительно меньшей плотности пульпы по сравнению с нижней половиной флотационной камеры.

В цикле измельчения гидроциклоны отделяют частицы минералов под действием центробежной силы, а не по размеру. Соответственно, в цикле измельчения более тяжелые минералы стремятся накапливаться, при этом они будут измельчены до значительно более тонкого состояния, если не будут извлечены камерой пенной аэрофлотации. В настоящее время камера пенной аэрофлотации ограничена извлечением высвобожденных частиц полезных минералов в нормальном диапазоне флотации, обычно в диапазоне скоростной флотации, равном 38-106 мкм. Это означает, что извлечение частиц полезных минералов уменьшается по мере увеличения размера частиц до величины свыше 106 мкм.

Основным назначением камеры пенной аэрофлотации является извлечение этих полезных частиц скоростной флотации и создание концентрата, который может быть очищен до "конечной степени". Это часто достигается с помощью использования предназначенной для этого камеры быстрой очистки, которая обеспечивает повторную обработку более грубого концентрата, полученного из камеры пенной аэрофлотации, для создания конечного концентрата. Цикл скоростной флотации может обрабатывать около 40-50% рециркулирующей нагрузки, поэтому он принимает значительно большее количество полезного материала в рециркулирующем потоке нагрузки, по сравнению с гравитационным устройством или гидроциклоном-флотатором, работающим с потоком, выходящим из разгрузочной воронки мельницы, который должен быть изначально просеян. Таким образом, объем частиц полезных минералов, извлеченный в камере пенной аэрофлотации, может быть значительно выше. Время пребывания в камере пенной аэрофлотации является относительно коротким, обычно не превышающим 2-4 мин, что, как правило,

- 1 029754

является достаточным, так как камера пенной аэрофлотации очень быстро извлекает высвобожденные полезные частицы в диапазоне 38-106 мкм.

Другой тип флотационного устройства, называемый "гидрофлотационным" также может использоваться для цикла измельчения для извлечения из пульпы крупных полезных частиц. Гидрофлотацию в типичном случае используют для извлечения промышленных минералов, таких как фосфаты, поташ, графит, уголь, кварцевый песок и песок с высоким содержанием частиц железной руды, имеющих крупный размер в диапазоне 2 -3 мм. Гидрофлотационное устройство не имеет подвижных частей или мешалки, в отличие от камеры пенной аэрофлотации или других механических флотационных устройств. Вместо этого гидрофлотационное устройство работает главным образом посредством образования псевдоожиженного слоя или подвижного слоя. Насос, подающий технологическую воду к гидрофлотационному устройству, использует устройство, создающее кавитацию и мелкие микропузырьки с диаметром в диапазоне 0,2-0,5 мм, которые прикрепляются к твердым частицам в гидрофлотационном устройстве. Псевдоожиженный слой поддерживается с помощью наличия добавляемых воздушных пузырьков с размером в диапазоне 1-2 мм, которые могут прикрепляться к микропузырькам уже имеющимся на поверхностях полезных минералов. Затем пузырьки, микропузырьки и прикрепленные к ним твердые частицы медленно всплывают вверх через подвижный слой вследствие их дополнительно полученной плавучести и переливаются через гидрофлотационное устройство в сливной лоток. Хвосты или отходы выгружаются из конусообразного днища данного устройства.

Для типичного гидрофлотационного устройства с диаметром 3 м и расходом воды 150 м³/ч требуется насос с мощностью всасывания 150 кВт (то есть 1 кВт/м³). Соответственно, одним недостатком гидрофлотационного устройства является то, что оно для работы использует значительное количество энергии и является работоспособным в типичном диапазоне энергии, используемом механическими флотационными устройствами, хотя оно работает без механической мешалки. Гидрофлотационное устройство также ограничивается возможностью приема лишь в узком диапазоне частиц, так что загружаемый материал или пульпа должны быть заранее просеяны для получения частиц с размерами только в диапазоне 0,3 3,0 мм. В противоположность этому, камера пенной аэрофлотации может принимать загружаемый материал или пульпу с размером частиц вплоть до 25 мм, поэтому загружаемый материал не требует операции просеивания до его обработки.

Целью предложенного изобретения является устранение или уменьшение по меньшей мере некоторых недостатков предшествующего уровня техники или обеспечение полезной альтернативы. Кроме того, целью предложенного изобретения в одном предпочтительном варианте является обеспечение способа и установки для обработки сырьевого потока флотационного устройства с возможностью обработки загружаемого материала с размером частиц до 25 мм и извлечения полезных твердых частиц с большим размером, чем диапазон размеров частиц при скоростной флотации.

Сущность изобретения

Первый аспект предложенного изобретения обеспечивает способ обработки сырьевого потока для флотационного устройства, содержащего механическую мешалку, расположенную в резервуаре, при этом указанный сырьевой поток содержит твердые частицы, включающий

создание микропузырьков в потоке текучей среды,

перемешивание указанного потока текучей среды с указанным сырьевым потоком для содействия прикреплению указанных микропузырьков к указанным твердым частицам в указанном сырьевом потоке и создания пузырьков для прикрепления к твердым частицам, прикрепленным к микропузырькам, и

проточное соединение указанного сырьевого потока с указанным флотационным устройством.

Если контекст явно не требует иного, то на протяжении настоящего описания и формулы изобретения термины "содержит", "содержащий" и подобные им не следует трактовать в смысле включающий в противоположность исключающему или исчерпывающему смыслу, то есть в смысле "включающий, но без ограничения этим".

В настоящем описании, если однозначно не указано иное, под термином "микропузырьки" понимаются пузырьки газа или воздуха с диаметром <0,5 мм (500 мкм). Кроме того, в настоящем описании, если однозначно не указано иное, под термином "пена" понимаются пузырьки или пена, включая любое скопление пузырьков, а под формулировкой "вспенивающий реагент" понимается любое химическое вещество, способствующее пенообразованию или образованию пузырьков, включая любое их скопление в текучей среде или жидкости. Подобным образом, в настоящем описании, если однозначно не указано иное, под формулировкой "реагент-собиратель" понимается любое химическое вещество, содействующее проявлению гидрофобных свойств у минеральной частицы.

Предпочтительно указанный этап создания микропузырьков включает направление указанных микропузырьков в указанный поток текучей среды. Предпочтительнее указанный этап создания микропузырьков включает направление указанных микропузырьков в направлении по существу параллельном направлению прохождения указанной текучей среды в указанном потоке текучей среды.

Предпочтительно указанный этап создания микропузырьков включает введение указанных микропузырьков в указанный поток текучей среды.

Предпочтительно указанный этап создания микропузырьков включает создание указанных микро- 2 029754

пузырьков с использованием воздуха или химически инертного газа. В одном предпочтительном варианте указанный химически инертный газ содержит азот или обогащенный азотом газ. В другом предпочтительном варианте указанный химически инертный газ содержит лишенный кислорода газ.

Предпочтительно указанный этап перемешивания включает направление указанного потока текучей среды в направлении по существу перпендикулярном направлению прохождения указанного сырьевого потока. Предпочтительнее указанный этап перемешивания включает создание турбулентной области для перемешивания указанного потока текучей среды и указанного сырьевого потока для содействия тем самым прикреплению указанных микропузырьков к указанным твердым частицам и создания указанных пузырьков для прикрепления к твердым частицам, прикрепленным к микропузырькам.

Предпочтительно указанный способ дополнительно включает направление прохождения указанного сырьевого потока под действием силы тяжести для вовлечения газа в указанный сырьевой поток для содействия созданию указанных пузырьков на этапе перемешивания. Предпочтительнее указанный газ содержит воздух или химически инертный газ. В одном предпочтительном варианте указанный химически инертный газ содержит азот или обогащенный азотом газ. В еще одном предпочтительном варианте указанный химически инертный газ содержит гелий. В другом предпочтительном варианте указанный химически инертный газ содержит лишенный кислорода газ.

Предпочтительно указанный способ также включает добавление реагентов в указанный сырьевой поток перед соединением указанного потока текучей среды с сырьевым потоком. Предпочтительнее этап добавления реагентов включает добавление пенообразующих реагентов к указанному потоку текучей среды. В одном предпочтительном варианте указанный этап добавления реагентов включает добавление пенообразующих реагентов выше по потоку от указанного этапа создания микропузырьков.

Как вариант, или дополнительно, указанный этап добавления реагентов включает добавление реагентов-собирателей к указанному потоку текучей среды. В одном предпочтительном варианте указанный этап добавления реагентов включает добавление реагентов-собирателей ниже по потоку от указанного этапа создания микропузырьков.

Предпочтительно указанное флотационное устройство содержит камеру пенной аэрофлотации или камеру резервуара.

Второй аспект предложенного изобретения обеспечивает установку для обработки сырьевого потока для флотационного устройства, содержащего механическую мешалку, расположенную в резервуаре, при этом указанный сырьевой поток включает твердые частицы, содержащую

трубопровод для сырьевого потока, проточно соединенный с указанным флотационным устройством для доставки указанного сырьевого потока к указанному флотационному устройству,

трубопровод для потока текучей среды, предназначенный для проведения потока текучей среды к указанному сырьевому потоку, и

генератор микропузырьков, соединенный с указанным трубопроводом для потока текучей среды для создания микропузырьков в указанном потоке текучей среды,

причем указанный трубопровод для потока текучей среды проточно соединен с указанным трубопроводом для сырьевого потока для перемешивания указанного сырьевого потока и указанного потока текучей среды для содействия прикреплению указанных микропузырьков к указанным твердым частицам в указанном сырьевом потоке, а также созданию пузырьков для прикрепления к твердым частицам, прикрепленным к микропузырькам.

Предпочтительно указанный генератор микропузырьков проходит по меньшей мере частично внутри указанного трубопровода для текучей среды для направления указанных микропузырьков в указанный поток текучей среды. Предпочтительнее указанный генератор микропузырьков направляет указанные микропузырьки в направлении по существу параллельном направлению прохождения указанного потока текучей среды в указанном трубопроводе для потока текучей среды. В одном предпочтительном варианте указанный генератор микропузырьков содержит трубчатый корпус, имеющий продольную ось и выпускное отверстие, причем указанная продольная ось указанного трубчатого корпуса является по существу параллельной продольной оси указанного трубопровода для текучей среды.

Предпочтительно указанный генератор микропузырьков соединен посредством текучей среды с источником воздуха или источником газа для создания указанных микропузырьков. Предпочтительнее указанный источник газа обеспечивает химически инертный газ для указанного генератора микропузырьков. В одном предпочтительном варианте указанный химически инертный газ содержит азот или обогащенный азотом газ. В еще одном предпочтительном варианте указанный химически инертный газ содержит гелий. В другом предпочтительном варианте указанный химически инертный газ содержит лишенный кислорода газ.

Предпочтительно указанный трубопровод для потока текучей среды направляет указанный поток текучей среды в указанный трубопровод сырьевого потока в направлении по существу перпендикулярном направлению прохождения указанного сырьевого потока в указанном трубопроводе для сырьевого потока с обеспечением создания турбулентной области для перемешивания указанного потока текучей среды и указанного сырьевого потока, содействия тем самым указанному прикреплению указанных микропузырьков к указанным твердым частицам и указанному созданию указанных пузырьков для прикреп- 3 029754

ления к твердым частицам, прикрепленным к микропузырькам.

Предпочтительно указанный трубопровод для сырьевого потока частично проводит указанный сырьевой поток под действием силы тяжести для вовлечения газа в указанный сырьевой поток для содействия созданию указанных пузырьков. Предпочтительнее указанный газ содержит воздух или химически инертный газ. В одном предпочтительном варианте указанный химически инертный газ содержит азот или обогащенный азотом газ. В еще одном предпочтительном варианте указанный химически инертный газ содержит гелий. В другом предпочтительном варианте указанный химически инертный газ содержит лишенный кислорода газ.

Предпочтительно указанный трубопровод для потока текучей среды также содержит одно или более впускных отверстий для добавления реагентов в указанный поток текучей среды. Предпочтительнее по меньшей мере одно из впускных отверстий для реагентов является впускным отверстием для добавления пенообразующих реагентов к указанному потоку текучей среды. В одном предпочтительном варианте указанное впускное отверстие для пенообразующих реагентов расположено выше по потоку от указанного генератора микропузырьков.

Как вариант или дополнительно по меньшей мере одно из указанных впускных отверстий для реагентов является предпочтительно впускным отверстием для добавления реагентов-собирателей к указанному потоку текучей среды. Предпочтительнее указанное впускное отверстие для реагентов-собирателей расположено ниже по потоку от указанного генератора микропузырьков.

Предпочтительно указанный генератор микропузырьков содержит воздушный барботер, инжектор текучей среды или узел кавитационной трубы и насоса. В одном предпочтительном варианте указанный генератор микропузырьков содержит множество указанных воздушных барботеров, указанных инжекторов текучей среды или указанных узлов кавитационной трубы и насоса.

Третий аспект предложенного изобретения обеспечивает флотационное устройство, содержащее установку по первому аспекту предложенного изобретения, резервуар для приема указанного сырьевого потока из указанного трубопровода для сырьевого потока и механическую мешалку для перемешивания указанного сырьевого потока в указанном резервуаре. Предпочтительнее указанная механическая мешалка содержит ротор и статор. Как вариант, указанная механическая мешалка содержит смеситель ламинарных потоков.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем исключительно для примера приведено описание предпочтительных вариантов выполнения предложенного изобретения со ссылкой на нижеследующие чертежи.

На фиг. 1 представлен схематический вид сбоку установки в соответствии с одним вариантом предложенного изобретения, присоединенной к флотационному устройству.

На фиг. 2 представлена схематическая иллюстрация прикрепления микропузырьков к твердым частицам и последующее прикрепление пузырьков к твердым частицам, прикрепленным к микропузырькам.

На фиг. 3 представлен схематический вид сбоку установки, показанной на фиг. 1, присоединенной к флотационному устройству другого типа.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 проиллюстрирован предпочтительный вариант выполнения предложенного изобретения. Установка 1 для обработки сырьевого потока 2 для флотационного устройства в виде камеры 3 пенной аэрофлотации содержит трубопровод для сырьевого потока в виде питающей трубы 4, трубопровод для потока текучей среды в виде трубы 5 для разбавляющей воды и генератор микропузырьков в виде воздушного барботера 6, соединенного с трубой для разбавляющей воды. Питающая труба 4 проточно соединена с флотационной камерой 3 для доставки сырьевого потока 2 к резервуару 7 флотационной камеры. Воздушный барботер 6 создает микропузырьки 8 (показано на фиг. 1 не в масштабе) в потоке 9 разбавляющей воды, проводимом посредством трубы 5. Труба 5 для разбавляющей воды проточно соединена с питающей трубой 4 для содействия прикрепления микропузырьков 8 к твердым частицам 10 (показано на фиг. 1 не в масштабе) в сырьевом потоке 2, который в основном содержит пульпу или смесь твердых частиц, взвешенных в текучей среде, такой как вода. Твердые частицы 10, являющиеся целью для микропузырьков, представляют собой сравнительно крупные твердые частицы (> 106 мкм) полезных минералов, таких как золото, медь и молибден. Создание микропузырьков 8 в потоке 9 разбавляющей воды гарантирует достаточное количество микропузырьков, входящих в контакт с твердыми частицами 10, при проведении потока 9 разбавляющей воды к сырьевому потоку 2.

В предпочтительном варианте выполнения воздушный барботер 6 проходит частично внутри трубы 5 для разбавляющей воды для направления микропузырьков 8 в конкретном направлении в поток 9 разбавляющей воды. В других вариантах выполнения необходим воздушный борботер 6 или другой генератор микропузырьков, имеющий только соединения, расположенные на боковой стенки трубы 5 для разбавляющей воды. То есть, отсутствует необходимость в прохождении генератора микропузырьков в трубе 5 для разбавляющей воды.

Кроме того, воздушный барботер 6, предпочтительно, вводит микропузырьки в поток 9 разбавляющей воды, что способствует вовлечению микропузырьков 8 в поток 9 разбавляющей воды. Помимо этого, воздушный барботер 6 вводит микропузырьки 8 в направлении по существу параллельном направле- 4 029754

нию 11 прохождения потока 9 разбавляющей воды. В настоящем варианте выполнения это достигается посредством выравнивания воздушного барботера 6 с трубой 5 для разбавляющей воды. То есть воздушный барботер 6 имеет трубчатый корпус 12 и выпускное отверстие 13, при этом трубчатый корпус имеет продольную ось, по существу параллельную продольной оси трубы 5 для разбавляющей воды в месте расположения воздушного барботера 6. Воздушный барботер 6 создает микропузырьки 8, используя сжатый воздух из трубы 14 для подачи воздуха.

Установка 1 также содержит впускные отверстия 15, 16 для реагентов, расположенные в выбранных местах трубы 5 для разбавляющей воды Впускное отверстие для реагентов, выполненное в виде трубки 15 Вентури, доставляет пенообразующие реагенты в поток 9 разбавляющей воды из магистрали 17 для пенообразующих реагентов. Пенообразующие реагенты в разбавляющей воде способствуют образованию микропузырьков, а также уменьшают поверхностное натяжение микропузырьков, создаваемое воздушным барботером 6, предотвращая тем самым слияние или объединение микропузырьков 8 в более крупные пузырьки сразу после их поступления в загрузочную трубу 4. Для максимизации воздействия пенообразующих реагентов, в настоящем варианте выполнения, трубка 15 Вентури доставляет пенообразующие реагенты выше по потоку от воздушного барботера 6 для насыщения ими потока разбавляющей воды для создания микропузырьков.

Впускные отверстия для реагентов, выполненные в виде трубок 16 Вентури, доставляют посредством силы тяжести реагенты-собиратели в поток 9 разбавляющей воды из соответствующих магистралей 18 для реагентов-собирателей. Кроме того, трубки 16 Вентури будут вводить некоторое количество воздуха в поток 9 разбавляющей воды в результате отрицательного давления, создаваемого трубкой Вентури, так что этот воздух будет диспергироваться на мелкие пузырьки с размером в нормальном диапазоне 1 -2 мм флотации. Реагенты-собиратели способствуют приданию гидрофобных свойств твердым частицам 10 при вхождении разбавляющей воды, содержащей реагенты-собиратели, в контакт с сырьевым потоком. В настоящем варианте выполнения трубки Вентури 16 расположены ниже по потоку от воздушного барботера 6. Соответственно, реагенты-собиратели будут полностью размешаны в потоке 9 разбавляющей воды при его вхождении в загрузочную трубу 4.

Затем поток 9 разбавляющей воды, содержащий микропузырьки 8, по трубе 5 подается в сырьевой поток 2 через соединение с загрузочной трубой 4. В настоящем варианте выполнения труба 5 для разбавляющей воды присоединена к загрузочной трубе 4 для проведения потока 9 разбавляющей воды в направлении, по существу перпендикулярном направлению прохождения сырьевого потока 2 в загрузочной трубе 4. Такое решение обеспечивает создание турбулентной области или зоны 19, как лучше всего видно на фиг. 1. Турбулентная зона 19 обеспечивает область для перемешивания потока 9 разбавляющей воды (содержащего микропузырьки 8, пенообразующие реагенты и реагенты-собиратели) с сырьевым потоком 2, способствуя тем самым прикреплению микропузырьков 8 к твердым частицам 10 в сырьевом потоке. То есть, когда микропузырьки 8 достигают загрузочной трубы 4, то они выпускаются вместе с потоком 9 разбавляющей воды со значительной скоростью, интенсивно смешиваясь с поступающим сырьевым потоком 2, который выходит из выпускного отверстия, выполненного в виде загрузочной расходомерной диафрагмы 20 загрузочного бункера 21, проточно соединенной с загрузочной трубой 4. Сырьевой поток 2 содержит некоторое количество воздуха, вовлеченного вместе с пульпой в результате ее загрузки из выпускного отверстия 20 в загрузочную трубу 4 под действием силы тяжести. В этой турбулентной зоне 19 возникает сильная турбулентность, обеспечивающая разбавление водой пульпы высокой плотности и смешивание вместе твердых частиц, воды и воздуха. В пределах этого короткого времени в пульпе присутствуют как микропузырьки 8, так и более крупные пузырьки 22, по мере прохождения пульпы свободно вниз в загрузочную трубу 4 под действием силы тяжести, а также в камеру 3 пенной аэрофлотации. Соответственно, в связи с полным затуханием начальной сильной турбулентности в этой области низкой турбулентности происходит естественный контакт между микропузырьками 8, твердыми частицами 10 и пузырьками 22. В эти несколько секунд, перед поступлением твердых частиц и разбавляющей воды в камеру 3 пенной аэрофлотации, микропузырьки 8 прикрепляются к твердым частицам 10 полезных минералов, а затем более крупные пузырьки 22 также прикрепляются к микропузырькам 8, как лучше всего видно на фиг. 2. Благодаря улучшенной плавучести вследствие прикрепленных микропузырьков 8 и пузырьков 22 твердые частицы 10 с прикрепленными микропузырьками и пузырьками начинают всплывать вверх к поверхности резервуара 7 и переливаются в сливной лоток для концентрата.

После прохождения через зону 19 турбулентности сырьевой поток 2 (теперь содержащий микропузырьки 8, прикрепленные к твердым частицам 10, а также к более крупным прикрепленным пузырькам 22) поступает в резервуар 7 флотационной камеры через загрузочное впускное отверстие 23, где он подвергается процессу флотации. Загрузочная труба 4 имеет наклонную часть 24, способствующую отделению сравнительно крупных или плотных твердых частиц 25 (показано на фиг. 1 не в масштабе) от твердых частиц 10, прикрепленных к микропузырькам, по мере поступления сырьевого потока 2 во флотационную камеру 3. Соответственно, так как твердые частицы продолжают оседать во флотационной камере 3, то сравнительно крупный материал 25 отделяется и падает на нижнюю часть загрузочной трубы 4 входящую в камеру.

Резервуар 7 имеет, по существу, плоский нижний сбросный короб 26 и, по существу, цилиндриче- 5 029754

скую боковую стенку 27, проходящую вверх от наклонной стенки 28 идущей от основания. Периферический переливной лоток 29 проходит вокруг внутренней верхней части боковой стенки для извлечения пены, обогащенной минералами по мере ее всплывания на поверхность.

Мешалка 30 расположена с обеспечением перемешивания пульпы внутри резервуара 7 посредством расположенного по центру приводного вала 31, проходящего в осевом направлении вниз в резервуаре и приводимого во вращение двигателем (не показано). Мешалка 30 в типичном случае содержит ротор 30а и статор 30Ь вместе со вспомогательной мешалкой 30с, расположенной на валу 31 выше ротора 30а. Мешалка 30, используемая в предпочтительном варианте выполнения, более подробно описана в патентном документе № νθ 2004/082831 заявителя, при этом содержание указанного документа включено в настоящий документ посредством ссылки. Статор 30Ь поддерживается основанием 30ά, присоединенным к наклонной стенке 28 резервуара. Преимущественно, вспомогательная мешалка 30с используется для подъема крупных твердых частиц 10, прикрепленных к микропузырьками и пузырькам, вверх до поверхности резервуара 7, где они затем могут быть извлечены в лоток 29. Поскольку сравнительно более крупный или более плотный материал 25 отделяется в направлении нижней части загрузочной трубы 4, то основная часть этого сравнительно более крупного материала обходит мешалку 30 и направляется к потоку 32 хвостов, удаляемому через выпускное отверстие 33 и клапан 34.

Процесс прикрепления пузырьков и микропузырьков к твердым частицам продолжается после того как загружаемая пульпа поступает во флотационную камеру 3. Таким образом, твердые частицы 10 полезных минералов, прикрепленные к микропузырькам 8, которые еще не прикреплены к более крупным пузырькам в загрузочной трубе 4, могут быть прикреплены к более крупным воздушным пузырькам 22 в резервуаре 7. При прикреплении более крупных пузырьков 22 к микропузырькам 8, которые уже прикреплены к твердым частицам 10, либо сразу перед поступлением в резервуар 7, либо внутри резервуара, добавленная или улучшенная плавучесть твердых частиц минералов заставляет их всплывать вверх в направлении верхней части флотационной камеры 3, как показано стрелками Р на фиг. 1. Камера 3 пенной аэрофлотации работает почти при нулевой глубине пены, в отличие от флотационных устройств, использующих механическую мешалку, так что целевые твердые частицы 10 могут быть извлечены непосредственно в лоток 29, а не, потенциально, потеряны, если сформирована глубокая пенная зона, в которой крупные частицы будут легко отделяться. В действительности, пенная поверхность имеет глубину в диапазоне около 0-25 мм, но при небольшой глубине некоторое количество пульпы будет периодически переливаться в лоток 29, поэтому более крупные твердые частицы не будут падать обратно в зону пульпы вследствие их поддержания за счет добавленной плавучести, создаваемой воздушными пузырьками, вместе с направленной вверх скоростью движения пульпы, создаваемой вспомогательной мешалкой 30с. Это означает, что некоторое количество мелкодисперсной пульпы будет периодически переливаться в сливной лоток 29 вместе с твердыми частицами 10 полезных минералов, действуя, таким образом, наподобие пеноснимателя, при этом как пена, так и некоторое количество пульпы будут переливаться в сливной лоток. Соответственно, созданный концентрат будет нуждаться в дополнительной обработке ниже по потоку.

Труба 5 для разбавляющей воды, соединена с источником разбавляющей воды 35 и подает разбавляющую воду под давлением. Кроме того, имеется клапан 36 автоматического регулирования с измерителем расхода (не показано) для регулирования потока разбавляющей воды с обеспечением достаточной скорости и турбулентности потока разбавляющей воды для смешивания пенообразующего реагента, прежде чем разбавляющая вода достигнет воздушного барботера 6.

Несмотря на то, что предпочтительный вариант выполнения предложенного изобретения использует разбавляющую воду из загустителя, очистителя или другого разделительного устройства в качестве потока 9 текучей среды, добавляемого к сырьевому потоку 2, тем не менее, следует понимать, что в настоящем изобретении можно использовать любой другой тип текучей среды. Например, текучая среда может быть технологической водой, чистой водой, водой, поставляемой из отстойного пруда, и другими жидкостями, содержащими частицы или другие включения.

В другом предпочтительном варианте выполнения поток 9 разбавляющей воды может быть подан под углом к направлению прохождения сырьевого потока 2, так что соединение трубы 5 с разбавляющей водой расположено под углом к загрузочной трубе 4, при этом оно также создает турбулентную зону 19 для перемешивания.

Кроме того, в другом предпочтительном варианте выполнения выполнено более одного впускного отверстия для пенообразующих реагентов. Подобным образом, может быть выполнено одно впускное отверстие для реагентов-собирателей вместо множества впускных отверстий, показанных на фиг. 1 и 3. Следует понимать, что, хотя проиллюстрированы соответствующие впускные отверстия для пенообразующего реагента и реагентов-собирателей в их оптимальных местоположениях на трубопроводе для потока текучей среды, показанном на фиг. 1 и 3, тем не менее, они могут быть расположены в каком-то другом месте на трубопроводе для потока текучей среды, но до смешивания потока 9 текучей среды с сырьевым потоком 2.

В еще одном предпочтительном варианте выполнения флотационная камера 3 использует другой тип механической мешалки для мешалки 3. Например, мешалка может иметь ротор 30а и статор 30Ь без

- 6 029754

вспомогательной мешалки 30й. В другом примере, проиллюстрированном на фиг. 3, на котором соответствующим деталям присвоены одинаковые ссылочные позиции, мешалка 50 является смесителем ламинарных потоков, таким как крыльчатка с аэродинамическими поверхностями. За исключением этого отличия и типа генератора микропузырьков, рассмотренного более подробно в дальнейшем, во всех других отношениях этот вариант выполнения является аналогичным варианту выполнения, показанному на фиг. 1, и, соответственно, он работает по существу таким же образом.

В других предпочтительных вариантах выполнения генератор микропузырьков является инжектором текучей среды, а не воздушным барботером. Например, генератор микропузырьков содержит узел кавитационной трубы и насоса, создающий кавитацию в текучей среде для создания микропузырьков. В соответствии с фиг. 3 в этом варианте выполнения генератор микропузырьков представляет собой узел 55 кавитационной трубы и насоса, содержащий кавитационную трубу 56 и насос 57, принимающий разбавляющую воду из патрубка 58, проточно соединенного с трубой 5 для разбавляющей воды. Клапан 59 автоматического регулирования с измерителем расхода (не показано) регулирует поток разбавляющей воды в патрубке 58 к узлу 59 кавитационной трубы и насоса. Воздух или газ под давлением добавляют к выпускному отверстию насоса 57 с помощью трубы 14 для подачи воздуха. Смесь разбавляющей воды с воздухом подают насосом в кавитационную трубу 56, создающую и выпускающую микропузырьки 8 через выпускное отверстие 13 в трубу 5 для разбавляющей воды. В этом варианте выполнения выпускное отверстие 13 расположено в боковой стенке трубы 5 и не проходит в эту трубу.

В другой модификации этого варианта выполнения патрубок 58а расположен ниже по потоку от регулирующего клапана 36 и, предпочтительно, ниже по потоку от впускного отверстия 15 для пенообразующего реагента, как показано пунктирной линией на фиг. З. Предполагается, что использование патрубка 58а делает узел 55 кавитационной трубы и насоса более пригодным для совершенствования работы имеющейся в наличии трубы, соединенной с флотационной камерой 3. Преимущество также заключается в менее дорогостоящей реализации.

Кроме того, в других вариантах выполнено множество генераторов микропузырьков. Генераторы микропузырьков могут быть отделены друг от друга или проточно соединены друг с другом пригодной для этого системой труб и/или коллектором.

Несмотря на то, что предпочтительные варианты выполнения предложенного изобретения описаны как использующие воздух для создания микропузырьков 8 и воздушных пузырьков 22, тем не менее, следует понимать, что вместо воздуха может быть использован газ. Например, химически инертный газ может быть подан к воздушному барботеру 5 или к узлу 55 кавитационной трубы и насоса, показанным, соответственно, на фиг. 1 и фиг. 3. Подобным образом, загрузочный бункер 21 может быть герметизирован для исключения воздуха и может проточно сообщаться с источником газа для приема химически инертного газа вместе с подаваемой пульпой. Использование химически инертного газа является преимущественным в том случае, когда целевые твердые частицы допускают химическую реакцию с воздухом, например, частицы золота и молибдена. Что касается частиц золота и молибдена, то кислород, содержащийся в воздухе может вызывать окисление их соответствующих наружных поверхностей и в результате препятствовать приданию гидрофобных свойств твердым частицам и прикреплению к пузырьку (или микропузырьку). Вместо этого на их поверхностях часто осаждаются ионы, придающие им гидрофильные свойства с отталкиванием пузырьков. По существу, использование химически инертного газа такого, как азот, гелий или обогащенный азотом газ, будет решать эту проблему, которая может создавать препятствие для прикрепления микропузырьков к твердым частицами и прикрепления пузырьков к твердым частицам, прикрепленным к микропузырькам. Химически инертный газ также может быть лишенным кислорода газом, то есть любым газом, из которого был удален кислород или удален большей частью. Таким образом, интенсивность флотирования твердых частиц, допускающих реакцию с воздухом, таких как частицы золота и молибдена, может быть значительно увеличена с помощью применения химически инертного газа для создания микропузырьков и/или пузырьков.

Кроме того, следует понимать, что любые из признаков в предпочтительных вариантах выполнения предложенного изобретения могут быть объединены вместе и не обязательно применены отдельно друг от друга. Например, генератор микропузырьков, являющийся узлом кавитационной трубы и насоса, и наклонная питающая труба могут быть объединены в одной установке. Подобным образом, комбинации двух или более признаков из вышеописанных вариантов выполнения или предпочтительных вариантов предложенного изобретения могут быть легко выполнены специалистом в данной области техники.

С помощью насыщения потока текучей среды микропузырьками перед его добавлением в сырьевой поток предложенное изобретение повышает вероятность прикрепления пузырьков к частицам ценных минералов и, соответственно, значительно повышает эффективность флотационного процесса. Как следствие, в предложенном флотационном устройстве могут быть извлечены минеральные частицы в большей пропорции, а также более крупные, но ценные, частицы минералов, которые не могут быть извлечены обычным способом при обычной флотации, являющиеся частицами с диаметром большим, чем 106 мкм.

Улучшенное извлечение этих более крупных частиц также касается более крупных частиц минералов, которые не полностью высвобождены (то есть полностью высвобожденными частицами являются

- 7 029754

частицы минералов, которые не содержат породных примесей) и рассматриваются как композиционные частицы (то есть, частицы полезных минералов, которые не полностью освободились от породы с включениями руды в точке разделения в гидроциклоне, поэтому они содержат другие породные минералы, которые могут составлять от 5% высвобожденных частиц/95% породных примесей до 95% высвобожденных частиц/5% породных примесей - величина доступной высвобожденной поверхностной площади композиционной частицы полезных минералов будет определять условие возможности удачного прикрепления воздушного пузырька).

Поскольку в верхней части флотационного устройства практически не имеется пенной зоны, то предложенное изобретение преимущественно уменьшает обратное падение или выпадение крупных частиц обратно в резервуар флотационного устройства. Дополнительно, крупный концентрат, полученный из сливного лотка, может быть обработан в цикле повторного измельчения и повторно обработан для увеличенитя общей скорости извлечения полезных минералов из цикла измельчения и, соответственно, из данной установки. Помимо этого, предложенное изобретение преимущественно использует относительно мало энергии по сравнению с гидро-флотационным устройством. Предложенное изобретение также потенциально может обеспечить возможность для увеличения точки разделения частиц по размеру в гидроциклонах (Р80) для обеспечения возможности снижения потребления энергии в цикле измельчения.

Таким образом, при использовании установки и способа в соответствии с предложенным изобретением для флотационного устройства, такого как камера пенной флотации, обеспечивается возможность извлечения более крупных полезных частиц, таких как свободные частицы золота, никеля и меди, а также и полезные композитные частицы. Предложенные установка и способ также обеспечивает возможность улучшения степени извлечения листообразных или тонких по форме полезных минералов, например, молибдена, обнаруженного в двусернистом молибдените. Помимо этого, предложенное изобретение обеспечивает более эффективный с точки зрения потребления энергии и менее дорогостоящий способ добавления микропузырьков к твердым частицам, так как создание микропузырьков в потоке текучей среды для последующего смешивания с сырьевым потоком исключает необходимость в соответствующем оборудовании для флотационного резервуара. Соответственно, такое решение обусловливает меньший износ, меньшее техническое обслуживание и время простоя при одновременном сохранении преимуществ улучшенного извлечения как мелких, так и крупных частиц минералов во флотационном устройстве, не достигаемых прежде. Кроме того, флотационное устройство относится к типу, использующему механическую мешалку, и поэтому не требует операции просеивания сырьевого потока до меньшего диапазона размера частиц перед его поступлением во флотационное устройство, в отличие от гидрофлотационного устройства. Предложенное изобретение также обеспечивает более простое конструктивное решение для его реализации во флотационном устройстве и позволяет модернизировать существующие флотационные устройства. Во всех отношениях предложенное изобретение обеспечивает значительное улучшение с практической и коммерческой точек зрения по сравнению с предшествующим уровнем техники.

Несмотря на то, что предложенное изобретение было описано мом мылкой на камеру пенной флотации, тем не менее, следует понимать, что эти же принципы могут быть применены к другим флотационным устройствам, таким как устройства скоростной флотации, камеры резервуара, флотационные камеры, использующие механические мешалки, и подобным им. Помимо этого, несмотря на то, что предложенное изобретение было описано в отношении конкретных примеров, специалистам в данной области техники следует понимать, что предложенное изобретение может быть реализовано в различных других формах.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ обработки сырьевого потока (2) для флотационного устройства (3), содержащего механическую мешалку (30, 50), расположенную в резервуаре (7), при этом упомянутый сырьевой поток содержит твердые частицы (10), причем способ включает подачу потока (9) разбавляющей воды в трубопровод подачи сырьевого потока, причем трубопровод подачи сырьевого потока проточно соединен с флотационным устройством, отличающийся тем, что создают микропузырьки (8) в указанном потоке (9) разбавляющей воды и смешивают поток разбавляющей воды с сырьевым потоком для содействия прикреплению микропузырьков к твердым частицам в сырьевом потоке и создания пузырьков (22) для прикрепления к твердым частицам, прикрепленным к микропузырькам.
2. Способ по п.1, в котором при создании микропузырьков направляют микропузырьки в поток разбавляющей воды.
3. Способ по п.1, в котором при создании микропузырьков вводят микропузырьки в поток разбавляющей воды.
4. Способ по п.2 или 3, в котором при создании микропузырьков направляют или вводят микропузырьки в направлении, по существу, параллельном направлению протекания потока разбавляющей воды.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором при создании микропузырьков создают

- 8 029754

микропузырьки с использованием воздуха или химически инертного газа.
6. Способ по п.5, в котором указанный химически инертный газ содержит по меньшей мере одно из азота, гелия, обогащенного азотом газа или лишенного кислорода газа.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором при указанном смешивании направляют упомянутый поток разбавляющей воды в направлении, по существу, перпендикулярном направлению протекания упомянутого сырьевого потока.
8. Способ по п.7, в котором при указанном смешивании создают турбулентную область для смешивания упомянутого потока разбавляющей воды и упомянутого сырьевого потока для содействия тем самым прикреплению микропузырьков к твердым частицам и создания пузырьков для прикрепления к твердым частицам, прикрепленным к микропузырькам.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором направляют прохождение сырьевого потока под действием силы тяжести для вовлечения газа в указанный сырьевой поток для содействия созданию пузырьков на упомянутом этапе смешивания.
10. Способ по п.9, в котором газ содержит воздух или химически инертный газ.
11. Способ по п.10, в котором химически инертный газ содержит по меньшей мере одно из азота, гелия, обогащенного азотом газа или лишенного кислорода газа.
12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором добавляют пенообразующий реагент в поток разбавляющей воды выше по потоку от упомянутого этапа создания микропузырьков перед проточным соединением упомянутого потока разбавляющей воды с упомянутым сырьевым потоком.
13. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором добавляют реагенты-собиратели в поток разбавляющей воды ниже по потоку от упомянутого этапа создания микропузырьков перед проточным соединением упомянутого потока разбавляющей воды с упомянутым сырьевым потоком.
14. Установка (1) для осуществления способа по п.1, включающая флотационное устройство (3), содержащее механическую мешалку (30, 50), расположенную в резервуаре (7), трубопровод (4) для сырьевого потока, проточно соединенный с флотационным устройством для доставки сырьевого потока к флотационному устройству, и трубопровод (5) для потока разбавляющей воды, предназначенный для проведения потока (9) разбавляющей воды к указанному сырьевому потоку, отличающаяся тем, что она также содержит генератор (6) микропузырьков, присоединенный к указанному трубопроводу для потока разбавляющей воды для создания микропузырьков (8) в указанном потоке разбавляющей воды, при этом трубопровод для потока разбавляющей воды проточно соединен с упомянутым трубопроводом для сырьевого потока для смешивания сырьевого потока и потока разбавляющей воды для содействия прикреплению микропузырьков к твердым частицам в сырьевом потоке и создания пузырьков (22) для прикрепления к твердым частицам, прикрепленным к микропузырькам.
15. Установка по п.14, в которой генератор микропузырьков проходит, по меньшей мере частично, внутри трубопровода для разбавляющей воды для направления микропузырьков в поток разбавляющей воды.
16. Установка по п.14 или 15, в которой генератор микропузырьков выполнен с возможностью направления микропузырьков в направлении, по существу, параллельном направлению прохождения потока разбавляющей воды в трубопроводе для потока разбавляющей воды.
17. Установка по п.16, в которой генератор микропузырьков содержит трубчатый корпус (12), имеющий продольную ось и выпускное отверстие (13), причем упомянутая продольная ось трубчатого корпуса является, по существу, параллельной продольной оси упомянутого трубопровода для разбавляющей воды.
18. Установка по любому из пп.14-17, в которой генератор микропузырьков проточно соединен с источником воздуха или источником газа для создания микропузырьков, при этом упомянутый источник газа обеспечивает химически инертный газ для генератора микропузырьков.
19. Установка по любому из пп.14-18, в которой трубопровод для потока разбавляющей воды расположен так, что он направляет поток разбавляющей воды в трубопровод для сырьевого потока в направлении, по существу, перпендикулярном направлению прохождения сырьевого потока в трубопроводе для сырьевого потока для создания турбулентной области для смешивания упомянутого потока разбавляющей воды и упомянутого сырьевого потока для содействия тем самым прикреплению микропузырьков к твердым частицам и создания пузырьков для прикрепления к твердым частицам, прикрепленным к микропузырькам.
20. Установка по любому из пп.14-19, в которой трубопровод для потока разбавляющей воды дополнительно содержит одно или более впускных отверстий (15) для добавления пенообразующих реагентов в упомянутый поток разбавляющей воды, причем указанное одно или более впускных отверстий для пенообразующих реагентов расположены выше по потоку от генератора микропузырьков.
21. Установка по любому из пп.14-20, в которой трубопровод для потока разбавляющей воды дополнительно содержит одно или более впускных отверстий (16) для добавления реагентов-собирателей в упомянутый поток разбавляющей воды, причем упомянутое одно или более впускных отверстий для реагентов-собирателей расположены ниже по потоку от генератора микропузырьков.
22. Установка по любому из пп.14-21, в которой генератор микропузырьков содержит один или бо- 9 029754

лее воздушных барботеров.
23. Установка по любому из пп.14-21, в которой генератор микропузырьков содержит один или более инжекторов текучей среды.
24. Установка по любому из пп.14-21, в которой генератор микропузырьков содержит один или более узлов (55, 56, 57) из кавитационной трубы и насоса.
25. Флотационное устройство, содержащее установку по любому из пп.14-24, резервуар для приема сырьевого потока из трубопровода для сырьевого потока и механическую мешалку для перемешивания упомянутого сырьевого потока в упомянутом резервуаре.
26. Устройство по п.25, в котором механическая мешалка содержит ротор (30а) и статор (30Ь).
27. Устройство по п.25, в котором механическая мешалка содержит смеситель (50) ламинарных потоков.

- 10 029754