EA040183B1

EA040183B1 - DEVICE AND METHOD FOR SEPARATING PARTICLES WITH LOW DENSITY FROM LOADED SUSPENSIONS

Info

Publication number: EA040183B1
Application number: EA202190283
Authority: EA
Inventors: Кевин Патрик Гэлвин
Original assignee: Ньюкасл Инновейшн Лимитед
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2022-04-28

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к способу отделения частиц с низкой плотностью из загружаемых суспензий, содержащих такие частицы, и разработано, в частности, не только как улучшенный процесс пенной флотации, применительно к мелкому углю или мелким минералам применяемых в концентрированных гидрофобных частицах.The present invention relates to a process for separating low density particles from feed slurries containing such particles and is specifically designed not only as an improved froth flotation process for fine coals or fine minerals used in concentrated hydrophobic particles.

В настоящем раскрытии термин частицы с низкой плотностью используется для обозначения частиц, которые могут быть твердыми, жидкоподобными или газообразными, и во всех случаях менее плотными чем окружающая среда, которой может быть, например, вода. Более конкретные примеры частиц с низкой плотностью могут содержать капли масла или даже пузырьки газа.In the present disclosure, the term low density particles is used to refer to particles that may be solid, liquid-like or gaseous, and in all cases less dense than the environment, which may be, for example, water. More specific examples of low density particles may contain oil droplets or even gas bubbles.

Предпосылки изобретенияBackground of the invention

Ранее был предложен способ разделения частиц с низкой плотностью из загружаемой суспензии посредством введения подающего вещества над набором наклонных каналов, расположенных параллельно, где значительное большинство суспензии оптимально переносится вниз по наклонным каналам. Частицы с низкой плотностью затем покидают поток, поднимаются к нижней части наклонных поверхностей каналов, собираются в виде инвертированного осадка и затем скользят вверх по наклонным каналам. Посредством этого частицы с низкой плотностью концентрируются в верхней части устройства и в свою очередь выводятся к сливу. Настоящий способ и устройство описаны в Международной патентной заявке номер PCT/AU 2007/001817, озаглавленной Способ работы наклонного пластинчатого классификатора, с конкретной ссылкой на фиг. 5 данного раскрытия. Там описано, как частицы с низкой плотностью и часть суспензии выводятся к сливу посредством сливного желоба, в то время как промывочная вода прибывает в верхней части и обеспечивает поток вниз с целью удаления возможных загрязнений. Расположенные в определенном порядке параллельные пластины формируют наклонные каналы в наклонном пластинчатом разделителе, часто именуемом как разделитель оттока.A method has previously been proposed for separating low density particles from a feed slurry by introducing a feed agent over a set of inclined channels arranged in parallel, where the great majority of the slurry is optimally transferred down the inclined channels. The low density particles then leave the flow, rise to the bottom of the sloped channel surfaces, collect as an inverted sediment, and then slide up the sloped channels. By this, particles with low density are concentrated in the upper part of the device and in turn are discharged to the drain. The present method and apparatus are described in International Patent Application No. PCT/AU 2007/001817 entitled Method of Operation of an Inclined Plate Classifier, with specific reference to FIG. 5 of this disclosure. It describes how the low density particles and part of the slurry are discharged to the drain via a drain chute, while the wash water arrives at the top and provides a downward flow to remove possible contaminants. Arranged parallel plates form inclined channels in an inclined plate separator, often referred to as an outflow separator.

Настоящее изобретение направленно на улучшение функционирования разделителя оттока для разделения частиц с низкой плотностью посредством полного инвертирования разделителя оттока и обеспечения ожижения вверху флюидизационной рабочей камеры в верхней части устройства.The present invention aims to improve the performance of the outflow separator for separating low density particles by fully inverting the outflow separator and allowing fluidization at the top of the fluidization working chamber at the top of the device.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

Таким образом, в одном аспекте настоящее изобретение относится к способу разделения частиц с низкой плотностью из загружаемых суспензий, содержащих такие частицы, указанный способ содержит следующие этапы:Thus, in one aspect, the present invention relates to a method for separating low density particles from feed slurries containing such particles, said method comprising the following steps:

помещение загружаемой суспензии в рабочую камеру, содержащую в основном закрытую верхнюю часть и множество наклонных поверхностей в нижней части;placing the loaded suspension in a working chamber containing a generally closed upper part and a plurality of inclined surfaces in the lower part;

обеспечение возможности суспензии течь вниз между наклонными поверхностями так, что частицы с низкой плотностью покидают поток посредством скольжения вверх от нижней части наклонных поверхностей, причем частицы с большой плотностью в суспензии скользят вниз по верхней части наклонных поверхностей;allowing the slurry to flow downward between the slopes such that the low density particles leave the stream by sliding upward from the bottom of the slopes, with the high density particles in suspension sliding down the top of the slopes;

удаление частиц с большой плотностью из нижней части рабочей камеры;removal of particles with high density from the lower part of the working chamber;

формирование инвертированного псевдоожиженого слоя в рабочей камере над множеством наклонных поверхностей;forming an inverted fluidized bed in the working chamber over a plurality of inclined surfaces;

обеспечение возможности частицам с низкой плотностью формироваться в концентрированную суспензию в верхней части рабочей камеры; и удаление концентрированной суспензии частиц с низкой плотностью с регулируемой скоростью из верхней части рабочей камеры.allowing low density particles to form into a concentrated suspension at the top of the working chamber; and removing the concentrated suspension of low density particles at a controlled rate from the top of the working chamber.

Предпочтительно множество наклонных поверхностей расположены таким образом, что формируют набор наклонных каналов, расположенных параллельно.Preferably, a plurality of inclined surfaces are arranged in such a way that a set of inclined channels are formed in parallel.

Предпочтительно промывочная вода вводится под давлением в верхнюю часть рабочей камеры.Preferably, the wash water is injected under pressure into the top of the working chamber.

Предпочтительно промывочная вода вводится равномерно по всей закрытой верхней части рабочей камеры.Preferably, the wash water is introduced evenly over the entire closed upper part of the working chamber.

Предпочтительно концентрированная суспензия частиц с низкой плотностью направляется в точку выхода в верхней части рабочей камеры, где она удаляется с регулируемой скоростью посредством работы верхнего клапана.Preferably, the concentrated low density particle slurry is directed to an exit point at the top of the process chamber where it is removed at a controlled rate by operation of the top valve.

Предпочтительно частицы с большой плотностью удаляются из нижней части рабочей камеры с регулируемой скоростью посредством работы нижнего клапана или насоса.Preferably, high density particles are removed from the bottom of the process chamber at a controlled rate by operation of a bottom valve or pump.

Предпочтительно работа верхнего клапана и нижнего клапана или насоса контролируется посредством определения плотности суспензии в верхней части рабочей камеры и использования клапанов и/или насоса, находящихся на глубине частиц с низкой плотностью в заданном диапазоне в верхней части рабочей камеры.Preferably, operation of the top valve and bottom valve or pump is controlled by detecting the density of the slurry at the top of the process chamber and using the valves and/or pump at a low density particle depth within a predetermined range at the top of the process chamber.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения дополнительное псевдоожижение приводится ниже наклонных каналов.In one of the embodiments of the present invention, additional fluidization is provided below the inclined channels.

В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает устройство для разделения частиц с низкой плотностью из загружаемых суспензий, указанное устройство содержит рабочую камеру, содержащую в основном закрытую верхнюю частью и множество наклонных по- 1 040183 верхностей в нижней части;In another aspect, the present invention provides an apparatus for separating low density particles from feed slurries, said apparatus comprising a working chamber comprising a generally closed top and a plurality of sloped surfaces at the bottom;

способ упорядоченной подачи загружаемой суспензии в рабочую камеру;a method for orderly feeding the loaded suspension into the working chamber;

верхнее устройство управления, расположенное с возможностью концентрированным суспензиям частиц с низкой плотностью удаляться из верхней части рабочей камеры с контролируемой скоростью; и нижнее устройство управления, расположенное с возможностью частицам с большой плотностью удаляться из нижней части рабочей камеры ниже наклонных поверхностей с регулируемой скоростью.an upper control device disposed to allow concentrated low density particle suspensions to be removed from the top of the working chamber at a controlled rate; and a bottom control device disposed to allow high-density particles to be removed from the bottom of the working chamber below the inclined surfaces at a controlled rate.

Предпочтительно в основном закрытая верхняя часть рабочей камеры определенной формы направляет концентрированные суспензии частиц с низкой плотностью к верхней части устройства управления.Preferably, the generally closed upper part of the shaped working chamber directs concentrated suspensions of low density particles towards the upper part of the control device.

Более предпочтительно, чтобы верхняя часть рабочей камеры была выполнена в форме конуса с верхней частью устройства управления, представленного в форме верхнего клапана, расположенного в вершине конуса.More preferably, the top of the working chamber is in the form of a cone with the top of the control device in the form of a top valve located at the top of the cone.

Предпочтительно нижнее устройство управления представлено в виде нижнего клапана или насоса.Preferably the bottom control device is in the form of a bottom valve or pump.

Предпочтительно устройство управления выполнено с возможностью измерения глубины частиц с низкой плотностью в верхней части рабочей камеры и открытия или закрытия верхних и нижних клапанов и/или эксплуатации насоса, находящегося на глубине частиц с низкой плотностью в заданном диапазоне.Preferably, the control device is configured to measure the depth of low density particles in the upper part of the working chamber and open or close the upper and lower valves and/or operate a pump located at a depth of low density particles in a predetermined range.

Предпочтительно верхнюю часть рабочей камеры перфорируют и устройство подачи промывочной воды обеспечивают расположением так, что промывочная вода вводится под давлением в рабочую камеру через перфорационные отверстия.Preferably, the top of the work chamber is perforated and the wash water supply device is positioned such that the wash water is injected under pressure into the work chamber through the perforations.

Предпочтительно множество наклонных поверхностей расположены для формирования набора наклонных каналов, расположенных параллельно.Preferably, a plurality of inclined surfaces are arranged to form a set of inclined channels arranged in parallel.

Предпочтительно набор параллельных наклонных каналов сформирован посредством совокупности наклонных пластин, расположенных параллельно.Preferably, the set of parallel inclined channels is formed by a plurality of inclined plates arranged in parallel.

Еще один аспект настоящего изобретения относится к способу разделения частиц с низкой плотностью из загружаемых суспензий, содержащих такие частицы, указанный способ содержит следующие этапы:Another aspect of the present invention relates to a method for separating low density particles from feed slurries containing such particles, said method comprising the following steps:

помещение загружаемой суспензии вниз через коробку подачи в рабочую камеру, содержащую множество наклонных поверхностей в нижней части;placing the loaded suspension down through the supply box into the working chamber containing a plurality of inclined surfaces in the lower part;

обеспечение возможности суспензии течь вниз через наклонные каналы так, что частицы с низкой плотностью покидают поток посредством скольжения вверх по наклонным каналам, в то время как частицы с большой плотностью в суспензии скользят вниз по каналам;allowing the slurry to flow downward through the inclined channels so that the low density particles leave the stream by sliding up the inclined channels while the high density particles in the slurry slide down the channels;

формирование инвертированного псевдоожиженного слоя в рабочей камере над набором наклонных каналов, расположенных параллельно; и обеспечение возможности частицам с низкой плотностью двигаться вверх с регулируемой скоростью через один или более ограничивающих проходов между внешними стенками коробки подачи и стенками рабочей камеры к сливному желобу.forming an inverted fluidized bed in the working chamber above a set of inclined channels arranged in parallel; and allowing the low density particles to move upward at a controlled rate through one or more restrictive passages between the outer walls of the feed box and the walls of the working chamber to the downcomer.

Предпочтительно коробка подач содержит множество близко расположенных параллельных пластин, между которыми подается загружаемая суспензия, причем каждая пластина имеет пористую рассекающую поверхность, через которую частицы с низкой плотностью попадают в каналы между пластинами, формируя пузырьковые смеси или эмульсии, которые выводятся из нижней части коробки подач. В одном предпочтительном варианте осуществления распылитель генерирует или формирует частицы с низкой плотностью из жидкости, такие как газ для производства воздушных пузырьков. В другом предпочтительном варианте осуществления структурный вид распылителя, такого как мембрана, может быть использован для формирования капель из жидкости низкой плотности. В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления структурный вид распылителя может содержать пастообразное твердое вещество, которое пропускают через пористый материал.Preferably, the feed box includes a plurality of closely spaced parallel plates between which the feed slurry is fed, each plate having a porous shear surface through which low density particles enter the channels between the plates, forming bubble mixtures or emulsions that are discharged from the bottom of the feed box. In one preferred embodiment, the nebulizer generates or forms low density particles from a liquid such as a gas to produce air bubbles. In another preferred embodiment, the structural form of an atomizer, such as a membrane, can be used to form droplets from a low density liquid. In a further preferred embodiment, the nebulizer structure may comprise a pasty solid that is passed through a porous material.

Предпочтительно пористые пластины в коробке подач располагаются достаточно близко для формирования профиля ламинарного потока между пластинами, вызывая высокую скорость сдвига в аэрированном потоке.Preferably, the porous plates in the feedbox are close enough to form a laminar flow profile between the plates, causing a high shear rate in the aerated flow.

Предпочтительно, что наружные поверхности коробки подачи располагают достаточно близко к верхнему корпусу рабочей камеры, с тем чтобы вызвать ограниченное движение вверх частиц с низкой плотностью к сливу, в результате чего обеспечивается быстрый захват частиц с низкой плотностью.Preferably, the outer surfaces of the feed box are positioned close enough to the upper body of the process chamber to cause limited upward movement of the low density particles towards the drain, resulting in rapid capture of the low density particles.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Несмотря на любые другие варианты осуществления, которые могут находиться в пределах данной области, один предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения будет описан сейчас в качестве примера только со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых на фиг. 1 схематически представлено поперечное сечение устройства для разделения частиц с низкой плотностью из загружаемых суспензий в соответствии с настоящим изобретением;Notwithstanding any other embodiments that may be within the scope of the art, one preferred embodiment of the present invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for separating low density particles from feed slurries in accordance with the present invention;

на фиг. 2 представлен увеличенный вид соответствующего генератора аэрированного потока для использования в устройстве, представленном на фиг. 1;in fig. 2 is an enlarged view of a suitable aerated flow generator for use in the apparatus of FIG. 1;

на фиг. 3 схематически представлено поперечное сечение альтернативного варианта осуществленияin fig. 3 is a schematic cross-sectional representation of an alternative embodiment.

- 2 040183 устройства для разделения частиц с низкой плотностью из загружаемых суспензий в соответствии с настоящим изобретением;- 2 040183 devices for separating low density particles from feed suspensions in accordance with the present invention;

на фиг. 4 представлен увеличенный вид генератора аэрированного потока, представленного на фиг. 3;in fig. 4 is an enlarged view of the aerated flow generator shown in FIG. 3;

на фиг. 5 схематически представлено вертикальное поперечное сечение через один из наклонных каналов расположенных параллельно устройства представленного на фиг. 1, демонстрируя движение частицы внутри канала;in fig. 5 is a schematic vertical cross-section through one of the parallel inclined channels of the device shown in FIG. 1 showing the motion of a particle inside a channel;

на фиг. 6 схематически представлено поперечное сечение устройства для разделения частиц с низкой плотностью из загружаемых суспензий в соответствии с настоящим изобретением, которое расположено в центрифугирующем устройстве для увеличения скорости разделения частиц с низкой плотностью;in fig. 6 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for separating low density particles from feed slurries in accordance with the present invention, which is located in a centrifuge to increase the rate of separation of low density particles;

на фиг. 7 схематически представлено поперечное сечение вида сверху на линии AA фиг. 6.in fig. 7 is a schematic cross-sectional top view on line AA of FIG. 6.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Предпочтительный вариант изобретения будет описан со способом и устройством используемых для пенной флотации, в основном применяемой для мелких частиц угля и минерального вещества и используемой в концентрированных гидрофобных частицах угля.The preferred embodiment of the invention will be described with a method and apparatus used for froth flotation, mainly applied to fine particles of coal and mineral matter and used in concentrated hydrophobic coal particles.

Эти гидрофобные частицы выборочно прилипают к поверхности воздушных пузырьков, оставляя гидрофильные частицы в суспензии между пузырьками. Таким образом, как только гидрофобные частицы начинают присоединяться к воздушным пузырькам, формируются новые комбинированные частицы, которые характеризуются общей плотностью, на много меньшей плотности воды. Присоединенная гидрофобная частица при этом характеризуется скоростью сегрегации направленной вверх, которая намного больше по сравнению с направленной вниз поверхностной скоростью суспензии частиц с большой плотностью.These hydrophobic particles adhere selectively to the surface of the air bubbles, leaving the hydrophilic particles in suspension between the bubbles. Thus, as soon as the hydrophobic particles begin to attach to the air bubbles, new combined particles are formed, which are characterized by an overall density much lower than the density of water. The attached hydrophobic particle is then characterized by an upward segregation velocity which is much greater than the downward surface velocity of the high-density particle suspension.

В большинстве случаев флотации определенные реагенты должны быть добавлены для способствования флотации. Устройство сбора может добавлять гидрофобные частицы угля для способствования гидрофобности. В частности, поверхностно-активное вещество (иногда называемое пенообразователем) добавляется для стабилизации пузырьков и, следовательно, пена, сформированная в виде пузырьков, стремится выйти из объема жидкости. Поверхностно-активное вещество адсорбируется на поверхности пузырька, способствуя предотвращению слипанию пузырька и, следовательно, сохранению частиц с низкой плотностью. Это особенно важно, когда пузырьки пробиваются через верхний клапан.In most flotation applications, certain reagents must be added to aid flotation. The collection device may add hydrophobic carbon particles to promote hydrophobicity. In particular, a surfactant (sometimes referred to as a foaming agent) is added to stabilize the bubbles and hence the bubble-formed foam tends to escape from the bulk of the liquid. The surfactant is adsorbed onto the surface of the bubble, helping to prevent the bubble from sticking together and hence keep the particles at a low density. This is especially important when bubbles break through the top valve.

Обычная пенная флотация является эффективной, поскольку скорость сегрегации гидрофобных частиц регулируется посредством скорости подьема пузырьков, и, следовательно, ультрамелкие частицы менее 100 мкм могут быть перенесенны при очень высоких скоростях, независимо от их размера. Второе главное влияние пенной флотации является удаление пены, что достигается, когда оставшейся суспензии позволяют вытисниться обратно через пену. Кроме того, посредством добавления промывочной воды в свободную поверхность пены в верхней части камеры, гидрофильные частицы суспензии могут быть смыты, создается более чистый пенный продукт.Conventional froth flotation is efficient because the rate of segregation of hydrophobic particles is controlled by the rate of rise of the bubbles, and therefore ultrafine particles less than 100 µm can be transferred at very high speeds, regardless of their size. The second major effect of froth flotation is the removal of froth, which is achieved when the remaining slurry is allowed to squeeze back through the froth. In addition, by adding wash water to the free surface of the foam at the top of the chamber, the hydrophilic particles of the suspension can be washed away, creating a cleaner foam product.

Но хорошо известно, что добавление промывочной воды в пенный продукт является неэффективным и неравномерным, и, следовательно, этот пенный продукт не такой уж и чистый, как мог быть представлен. Если используется скорость добавления воды, превышающая норму, в пене появится сильная тенденция к образованию просвета, в результате чего добавленная вода, проходящая вниз через этот просвет, приносит малый эффект. Таким образом, скорости добавления воды должны быть ограничены относительно низкими уровнями и должны быть равномерно распределены.But it is well known that the addition of wash water to a foam product is inefficient and uneven, and hence the foam product is not as clean as it might be. If a higher water addition rate is used, the foam will have a strong tendency to form a lumen, with the result that the added water passing down through the lumen has little effect. Thus, water addition rates should be limited to relatively low levels and should be uniformly distributed.

Более эффективный вариант пенной флотации может быть достигнут в соответствии с настоящим изобретением с использованием устройства, как описано ниже со ссылкой на фиг. 1. Устройство содержит рабочую камеру 1, имеющую в основном закрытую верхнюю частью 2 и нижнюю часть 3, в которой размещен набор наклонных каналов 4, расположенных параллельно. Наклонные каналы, расположенные параллельно, как правило, сформированы посредством наклонных граней 5 в нижней части 3 рабочей камеры 1 и множеством наклоненных пластин 6, расположенных параллельно к наклонным стенкам 5, для формирования наклонных каналов 4, расположенных параллельно.A more efficient froth flotation can be achieved in accordance with the present invention using the apparatus as described below with reference to FIG. 1. The device comprises a working chamber 1 having a generally closed upper part 2 and a lower part 3, which houses a set of inclined channels 4 arranged in parallel. Inclined channels arranged in parallel are generally formed by inclined edges 5 in the lower part 3 of the working chamber 1 and a plurality of inclined plates 6 arranged parallel to the inclined walls 5 to form inclined channels 4 arranged in parallel.

Таким образом, инвертированный разделитель оттока сформирован в рабочей камере и функционирует в соответствии с механизмом, приведенным на фиг. 5, где частицы с низкой плотностью 7 покидают общий поток 11, поднимаясь по направлению к нижней грани наклонной поверхности пластины 6А, собираясь в виде инвертированного осадка, и затем скользит вверх по наклонным каналам, как приведено в 9.Thus, an inverted outflow separator is formed in the working chamber and functions in accordance with the mechanism shown in FIG. 5, where the low density particles 7 leave the general flow 11, rising towards the bottom edge of the inclined surface of the plate 6A, collecting as an inverted sediment, and then sliding up the inclined channels as shown in 9.

Частицы с большой плотностью, такие как обычно приведены в 10, выпадают из нисходящего движения 8 осадка к обращенной вверх грани наклонной поверхности пластин 6В и скользят вниз по наклонным каналам.High density particles, such as those typically given in 10, fall out of the downward movement 8 of the sediment towards the upward facing edge of the sloping surface of the plates 6B and slide down the sloping channels.

Загружаемая суспензия вводится в рабочую камеру на или около средней части, как приведено на 12, и специалисту в данной области техники пенной флотации будет понятно, что подача данного устройства может осуществляться в различных направлениях. Одним из таких путей является приминение вертикальной выпускной трубки 14, которая будет описана более подробно со ссылкой на фиг. 2.The feed slurry is introduced into the process chamber at or near the middle portion, as shown in 12, and one skilled in the art of froth flotation will appreciate that this device can be fed in various directions. One such way is to use a vertical outlet tube 14, which will be described in more detail with reference to FIG. 2.

Вертикальная трубка содержит основную вертикальную трубку 15 с внутренней трубкой 22, которые могут быть установленными в верхней части рабочей камеры посредством фланца 23. Газ, такой какThe riser comprises a main riser 15 with an inner tube 22 which can be fitted to the top of the working chamber by means of a flange 23. A gas such as

- 3 040183 воздух, вводится в верхнюю часть трубки, как показано стрелкой 24, и проходит вниз по трубке к распылительной части 25, расположенной в нижней части трубки 15.- 3 040183 air is introduced into the upper part of the tube, as shown by arrow 24, and passes down the tube to the spray part 25 located at the bottom of the tube 15.

Суспензия частиц может вводиться через боковой впуск 26, как показано стрелкой 27, где она проходит вниз по трубке 15 до встречи с пузырьками газа, выходящими из распылительной части 25. Поскольку присутствует относительно узкое кольцо 26 между распылительной частью 25 и стенкой трубки 15, поток вводится с высокой скоростью сдвига в кольцо 26, в результате чего хорошо перемешанное течение с пузырьками газа выводится из нижней части вертикальной трубки на 28.The suspension of particles may be introduced through the side inlet 26 as shown by arrow 27 where it travels down the tube 15 to meet the gas bubbles exiting the spray portion 25. Since there is a relatively narrow ring 26 between the spray portion 25 and the wall of the tube 15, the flow is introduced at a high shear rate into ring 26, whereby a well-mixed flow with gas bubbles is discharged from the bottom of the vertical tube at 28.

Верхняя часть рабочей камеры 1 принимает определенную форму, направляя концентрированную суспензию 16 частиц с низкой плотностью в сторону верхнего вывода 13. Это обычно достигается посредством выбора определенной формы верхней части рабочей камеры в виде конуса 17 с верхним выводом 13, находящимся в вершине конуса, как можно увидеть на фиг. 1.The upper part of the working chamber 1 takes a certain shape, directing the concentrated suspension 16 of particles with low density towards the top outlet 13. This is usually achieved by choosing a certain shape of the upper part of the working chamber in the form of a cone 17 with the top outlet 13 located at the top of the cone, as possible see in fig. 1.

Конус предпочтительно перфорирован так, чтобы промывочная вода могла быть введена под давлением в верхнюю часть рабочей камеры 18 и выведена через перфорационные отверстия в конусе 17 универсальным способом в концентрированную суспензию 16 частиц с низкой плотностью. При этом верхняя часть пены заключена таким образом, который возникает при применении псевдоожиженной зоны, причем пена полностью укомплектована и не имеет степеней свободы для утекания из добавленной воды. Пена вынуждена взаимодействовать с промывочной водой и распределяет промывную воду более равномерно. Более того, только пена может свободно покидать систему посредством центральной стоковой трубки 19 маленького поперечного сечения, пена вынуждена ускорятся к выводу 13 независимо от текущей вниз добавки промывной воды.The cone is preferably perforated so that the wash water can be injected under pressure into the top of the working chamber 18 and discharged through the perforations in the cone 17 in a versatile manner into the concentrated low density particle slurry 16 . In this case, the upper part of the foam is enclosed in such a way that occurs when using a fluidized zone, and the foam is fully completed and does not have degrees of freedom for leakage from the added water. The foam is forced to interact with the wash water and distributes the wash water more evenly. Moreover, only the foam is free to leave the system through the small cross-section central drain pipe 19, the foam is forced to accelerate towards the outlet 13 regardless of the amount of washing water flowing down.

В настоящем изобретении нарастающая пена выводится через узкое отверстие в верхней части устройства. Когда пена выводится через сужение, она стремится к ускорению и также стабилизируется. Пена, выходящая из меньшего отверстия, иногда выглядят более тонкой, с меньшим размером пузырьков воздуха. Учитывая повышение скорости переноса пены, любые потери частиц с поверхности контакта газового пузырька немедленно компенсируются воздушными пузырьками, поднимающимися снизу вверх, следовательно, гидрофобные частицы не стремятся покинуть пенный продукт.In the present invention, the build-up foam is discharged through a narrow opening at the top of the device. When the foam is discharged through the constriction, it tends to accelerate and also stabilizes. Foam coming out of a smaller hole sometimes looks thinner, with smaller air bubbles. Given the increase in foam transfer rate, any loss of particles from the gas bubble contact surface is immediately compensated by air bubbles rising from the bottom up, therefore, hydrophobic particles do not tend to leave the foam product.

Более того, в настоящем изобретении существует возможность проталкивать как можно больше промывочной воды вниз через верхнюю часть сосуда, что характеризуется эффектом предотвращения формирования пены. Действительно, псевдоожиженый слой пузырьков имеет тенденцию к формированию, причем значительное количество чистой воды свободно движется вниз между увеличенными воздушными пузырьками. Следовательно, гидрофильные частицы могут быть полностью смыты. Это особенно важно в практическом применении, подразумевая большое количество тонкодисперсионных глин в пенной флотации угля. Удаление этих глин является большой проблемой в промышленности, в особенности на стыках, которые содержат большое количество глины. Если эти глины не могут быть удалены, становится невозможным произвести чистый продукт, который отвечает требованиям угольного рынка.Moreover, in the present invention, it is possible to push as much washing water down through the top of the vessel as possible, which has the effect of preventing foam formation. Indeed, a fluidized bed of bubbles tends to form, with a significant amount of pure water moving freely downward between the enlarged air bubbles. Therefore, the hydrophilic particles can be completely washed away. This is especially important in practical applications, considering the large amount of fine clays in coal froth flotation. The removal of these clays is a big problem in the industry, especially at joints that contain large amounts of clay. If these clays cannot be removed, it becomes impossible to produce a pure product that meets the requirements of the coal market.

Инвертированный псевдоожиженый слой является, вероятно, единственным способом достижения цели интенсивного удаления шламов в пенной флотации. В то время как инвертированные псевдоожиженные слои могли применяться в прошлом для псевдоожиженых частиц с меньшей плотностью, чем жидкость, они не применялись в контексте пенной флотации и не применялись для улучшения удаления шламов в процессе флотации.The inverted fluidized bed is probably the only way to achieve the goal of intensive sludge removal in froth flotation. While inverted fluidized beds may have been used in the past for fluidized particles with a lower density than liquid, they have not been applied in the context of froth flotation and have not been used to improve sludge removal in a flotation process.

Инвертированный псевдоожиженый слой, достигнутый в настоящем устройстве посредством удаления свободной поверхности, часто встречается в устройствах пенной флотации. Свободные поверхности такого типа затрудняют эффективно контактировать промывочной воде без формирования каналов или отверстий в пене.The inverted fluidized bed, achieved in the present device by removing the free surface, is often found in froth flotation devices. Loose surfaces of this type make it difficult to effectively contact the wash water without forming channels or holes in the foam.

В основе рабочей камеры 1 также возможно предусмотреть дополнительную камеру 20 псевдоожижения. Псевдоожижение вблизи основания обеспечивает способы для содействия частицам, которые в противном случае оседают на основании сосуда, для более легкого выпускания через вывод.At the base of the working chamber 1 it is also possible to provide an additional fluidization chamber 20 . Fluidization near the base provides methods for assisting particles that would otherwise settle on the base of the vessel to more easily be discharged through the outlet.

Также отмечено, что подавляющее большинство объемного потока обычно имеет тенденцию выводится через нижнюю часть сосуда. Следовательно, система работает эффективно в условиях разжижения, и, следовательно, имеется хорошее распределение этого потока вниз по всем наклонным каналам. Может использоваться система с более высокими концентрациями.It is also noted that the vast majority of the volume flow tends to exit through the bottom of the vessel. Therefore, the system operates efficiently under dilution conditions, and therefore there is a good distribution of this flow down all the inclined channels. A system with higher concentrations may be used.

Также отмечено, что устройство работает гораздо эффективней на подачу и расход газа, чем применяемое в обычном устройстве пенной флотации, и функционирует с более высокими скоростями промывочной воды. Эти высокие скорости стали возможными посредством сильного влияния наклонных каналов в нижней части системы. Эти каналы предназначены для увеличения эффективности поверхности сосуда, позволяющему пузырькам газа, которые могут быть увлечены вниз иным образом к нижнему сливу, подняться вверх до слива.It is also noted that the device operates much more efficiently in terms of gas supply and flow than that used in a conventional froth flotation device, and operates at higher wash water velocities. These high speeds are made possible by the strong influence of the inclined channels at the bottom of the system. These channels are designed to increase the efficiency of the vessel surface by allowing gas bubbles that may otherwise be entrained downward to the bottom overflow to rise up to the overflow.

В другом варианте осуществления возможно выполнить промежутки между наклонными каналами уже на выходе сужения наклонных каналов. Это характеризуется эффектом уменьшения давления через наклонные каналы и, следовательно, обеспечивает более равномерное течение через каждый из наклонных каналов. Это уменьшение промежутка образовано лучше посредством сужения так, чтобы не было резкого засорения осадка. Сужение расположено только в нижней части наклонных каналов.In another embodiment, it is possible to provide spaces between the inclined channels already at the outlet of the narrowing of the inclined channels. This has the effect of reducing the pressure through the inclined channels and therefore provides a more uniform flow through each of the inclined channels. This gap reduction is better formed by narrowing so that there is no abrupt fouling of the sludge. The narrowing is located only in the lower part of the inclined channels.

- 4 040183- 4 040183

Альтернативное устройство, представленное на фиг. 3, предназначено для высоких скоростей объемного дозирования и низких концентраций твердых частиц или низких уровней подачи. В этом устройстве загружаемая суспензия подается в рабочую камеру 1 через коробку подачи 30, которая будет описана более подробно ниже со ссылкой на фиг. 4. Течение с пузырьками исходит из нижнего края 31 коробки подачи 30 в рабочей камере 1, как описано ранее, и возрастающее газовые пузырьки с прикрепленными гидрофобными частицами поднимаются вверх с обеих сторон 32 коробки подач, до того как они перетекут в желоб 34 верхней части рабочей камеры 33 для разделения, как представлено в 35.The alternative device shown in Fig. 3 is designed for high volumetric dosing rates and low solids concentrations or low feed rates. In this device, the feed slurry is fed into the working chamber 1 through a supply box 30, which will be described in more detail below with reference to FIG. 4. The bubble flow originates from the lower edge 31 of the supply box 30 in the working chamber 1 as previously described, and the rising gas bubbles with attached hydrophobic particles rise upward on both sides 32 of the supply box before they flow into the chute 34 of the upper part of the working chamber. chamber 33 for separation, as shown in 35.

Рассмотрим теперь фиг. 4, на которой можно увидеть, что загружаемая суспензия вводится в 36, течет вниз через систему близко расположенных параллельных пластин 37, которые вертикально ориентированные, как представлено на фиг. 4, но которые могут быть наклонены при желании. Пластины 37 являются полыми и заключены в пористый материал. Подача газа, схематически представленная 38, подается на пластину определенным способом так, чтобы мелкие пузырьки диаметром порядка 0,3 мм могли выходить из пористых участков каждой пластины и взаимодействовать с гидрофобными частицами. Гидрофобные частицы, прикрепленные к воздушным пузырькам, уносятся вниз через вертикальные каналы 39 и затем уносятся вверх через узкие переходы 40 между коробкой подачи 30 и внешней стенкой сосуда 41. Пузырьки и прикрепленные частицы в этом случае перетекают к сливному желобу 34, как представлено на фиг. 3.Consider now FIG. 4, in which it can be seen that the feed slurry is introduced into 36 flows downward through a system of closely spaced parallel plates 37 which are vertically oriented as shown in FIG. 4, but which can be tilted if desired. The plates 37 are hollow and encased in a porous material. The gas supply, schematically represented at 38, is applied to the plate in a specific manner so that small bubbles of the order of 0.3 mm in diameter can exit the porous portions of each plate and interact with the hydrophobic particles. The hydrophobic particles attached to the air bubbles are carried down through the vertical channels 39 and then are carried up through the narrow passages 40 between the supply box 30 and the outer wall of the vessel 41. The bubbles and attached particles then flow to the downcomer 34 as shown in FIG. 3.

Следует иметь в виду, что варианты осуществления, представленные на фиг. 3 и 4, в равной степени применяются там, где частицы с низкой плотностью содержат капли масла в эмульсии вместо пузырьков газа в пузырьковой смеси.It should be noted that the embodiments shown in FIGS. 3 and 4 apply equally where the low density particles contain oil droplets in the emulsion instead of gas bubbles in the bubble mixture.

Преимуществом коробки подачи, как представлено на фиг. 4, является то, что область согласованного ламинарного потока формируется в каждом канале 39, как схематически представлено посредством профиля 42 ламинарного течения. Согласованный ламинарный поток характеризуется высокой скоростью сдвига в диапазоне от 10с^-1 до 1000с^-1. Такая высокая скорость сдвига достигается посредством ламинарного потока, как представлено на профиле 42, который обеспечивает высокую скорость потока пузырьковой смеси, достигаемой при выходе из коробки подачи 30.The advantage of the feed box as shown in FIG. 4 is that an area of consistent laminar flow is formed in each channel 39, as schematically represented by the laminar flow profile 42. Consistent laminar flow is characterized by high shear rates ranging from 10s ^-1 to 1000s ^-1 . This high shear rate is achieved by laminar flow, as shown in profile 42, which allows for the high flow rate of bubble mixture that is achieved as it exits feed box 30.

Целью настоящего изобретения является восстановление всех гидрофобных частиц и, в данном случае, некоторых захваченных гидрофильных частиц, ожидаемых в конечном продукте. В этом варианте осуществления она не является необходимой для формирования пены. Есть преимущества в ненадобности поддерживать или управлять пеной, поскольку пена может быть переменчивой в своем состоянии.The aim of the present invention is to recover all of the hydrophobic particles and, in this case, some of the trapped hydrophilic particles expected in the final product. In this embodiment, it is not necessary for foam formation. There are advantages to not having to maintain or manage the foam, as the foam can be variable in its state.

В дальнейшем улучшении изобретения скорость разделения частиц с низкой плотностью (капли масла, полые частицы, пузырьки и т.д.) может быть улучшена посредством внедрения инвертированного разделитель оттока типа представленного на любой из фиг. 1 или 3 к центрифугирующим силам. Такое расположение представлено на фиг. 6 и 7.In a further improvement of the invention, the separation rate of low density particles (oil droplets, hollow particles, bubbles, etc.) can be improved by introducing an inverted outflow separator of the type shown in any of FIGS. 1 or 3 to centrifugal forces. Such an arrangement is shown in Fig. 6 and 7.

Несколько рабочих камер такого типа, представленного 1 либо фиг. 1 или фиг. 3, могут быть расположены в основном плоской поверхностью, наклонным образом, как представлено на 43, поддерживаемой посредством стоек 43А, простирающихся радиально наружу от центрального узла 44. Любое подходящее число камер 43 может быть выбранным, но в расположении, как хорошо видно из фиг. 7, содержится 8 камер, выстроенных как спицы колеса и расширяющихся наружу от узла 44 восьмиугольника.Several working chambers of this type, represented by 1 or FIG. 1 or fig. 3 may be arranged in a generally flat surface, in an oblique manner as shown in 43, supported by struts 43A extending radially outward from the central assembly 44. Any suitable number of chambers 43 may be chosen, but in an arrangement, as is well seen from FIG. 7 contains 8 chambers arranged like the spokes of a wheel and extending outward from the octagon node 44.

Загружаемая суспензия подается через центральный полый вал 45, как показано стрелкой 46, откуда она подается по внешним радиальным трубкам 51 до точек 48 входа в камеры 43.The slurry to be loaded is fed through the central hollow shaft 45, as shown by arrow 46, from where it is fed through the outer radial tubes 51 to the points 48 of entry into the chambers 43.

Псевдоожиженая промывочная вода может аналогично быть подана через кольцевое пространство 49, как представлено стрелкой 50, и, следовательно, через трубки 47 в области вершины каждой коробки 43, и, следовательно, наружу через перфорированные конусы 17, расположенные аналогичным образом, как описано ранее со ссылкой на фиг. 1.The fluidized wash water can likewise be supplied through the annulus 49 as represented by arrow 50 and hence through the tubes 47 in the region of the apex of each box 43 and hence outwards through the perforated cones 17 similarly positioned as previously described with reference to in fig. 1.

Каждая наклонная камера 43 обеспечена наклонными каналами 52, которые действуют подобно каналам 4, представленным на фиг. 1.Each feeder house 43 is provided with inclined channels 52 which act like the channels 4 shown in FIG. 1.

На практике устройство вращают с надлежащей скоростью на опоре 53, обеспечивая повышения гравитационного поля в камерах 43, которые подвержены центробежным силам. Частицы с низкой плотностью находятся на внутренних краях 54 камер 43, где они могут быть выпушены через клапаны 55 и переполняются внизу, как представлено стрелками 56, собираются в нижней части окружности рабочей камеры 57, где они могут быть выпущены через выпускное отверстие 58, подобное сливу, как показано стрелкой 59.In practice, the device is rotated at the proper speed on the support 53, providing increases in the gravitational field in the chambers 43, which are subject to centrifugal forces. Low density particles are at the inner edges 54 of chambers 43 where they can be vented through valves 55 and overflow at the bottom as represented by arrows 56, collect at the bottom of the circumference of working chamber 57 where they can be vented through an overflow-like outlet 58 , as shown by arrow 59.

Нижний поток содержит гидрофильные частицы с большей плоскостью, чем жидкость, находящиеся на внешних краях 60 наклонных камер 43, где они высвобождаются посредством 61 и собираются через нижний желоб 62.The bottom stream contains hydrophilic particles with a larger plane than the liquid, located at the outer edges 60 of the feeder chambers 43, where they are released by 61 and collected through the bottom chute 62.

Псевдоожижения вода, вводимая как 50, применяется для содействия в чистке продуктов низкой плотности, так называемого шлама.Fluidized water, introduced as 50, is used to assist in the cleaning of low density products, the so-called sludge.

Параллельные пластины в камерах 43 обычно выравнивают под углом 70° к узлу 44 и, следовательно, 20° к центробежной силе и применяют для сохранения частиц с низкой плотностью в пределах внутренней части устройства, позволяя жидкости и другим загрязняющим веществам, например шламам, быть сброшенными в нижней части устройства.The parallel plates in chambers 43 are typically aligned at 70° to assembly 44 and therefore 20° to centrifugal force and are used to keep low density particles within the interior of the device, allowing liquid and other contaminants such as sludge to be vented into bottom of the device.

- 5 040183- 5 040183

Посредством этих способов настоящее изобретение обеспечивает новую технологию для восстановления и концентрации частиц с низкой плотностью, где плотность частицы является менее плотной, чем жидкости, например воды. Расположение представлено на фиг. 1. В результате разделитель оттока полностью инвертирован, тем самым обеспечивая псевдоожижение верхней рабочей камере 21, в верхней части устройства, соединенной с вертикальной секцией, и секцией, состоящей из наклонных каналов, расположенных параллельно. В основании существует дополнительна опция, также содержащая псевдоожиженую секцию, для того, чтобы содействовать при выделении суспензии у основания и предотвращать накопление частиц с большой плотностью, которые также могут быть представлены в подаче.Through these methods, the present invention provides a new technology for the recovery and concentration of low density particles, where the density of the particle is less dense than liquids, such as water. The location is shown in Fig. 1. As a result, the outflow separator is completely inverted, thereby fluidizing the upper working chamber 21, in the upper part of the device, connected to the vertical section, and the section consisting of inclined channels arranged in parallel. There is an additional option at the base, also containing a fluidized section, in order to assist in the separation of the slurry at the base and to prevent the accumulation of high density particles which may also be present in the feed.

Таким образом, то, что предложено здесь, является представлением о инвертированном псевдоожиженом слое для разделения частиц, в особенности частиц с меньшей плотностью, чем жидкость из более плотных частиц, чем жидкость. Инвертированное расположение позволяет промывочной воде добавляться под давлением, предполагающее большие поверхностные скорости промывочной воды, вынуждающие опускаться вниз зоны частиц с низкой плотностью, которые концентрируются в верхней вертикальной секции устройства. Концентрированная суспензия из частиц с низкой плотностью вынуждена двигаться внутри верхней части и, в свою очередь, проходить через центральную точку выхода. Клапан 13 в точке выхода контролирует скорость разделения по отношению к измеряемой плотности суспензии в верхней вертикальной секции.Thus, what is proposed here is the concept of an inverted fluidized bed for separating particles, especially particles with a lower density than a liquid from particles denser than a liquid. The inverted arrangement allows flush water to be added under pressure, suggesting high surface flush water velocities forcing down low density particle zones that are concentrated in the upper vertical section of the apparatus. The concentrated suspension of low density particles is forced to move inside the top and in turn pass through the central exit point. Valve 13 at the exit point controls the separation rate in relation to the measured slurry density in the upper vertical section.

Claims

CLAIM

1. A device for separating particles with low density from loaded suspensions, containing a working chamber containing a generally closed upper part and a plurality of inclined channels in the lower part;

a feeder configured to feed the suspension into the working chamber;

an upper control device configured to remove concentrated suspensions of low density particles from the top of the working chamber at a controlled rate; and a lower control device configured to ensure that higher density particles are removed from the bottom of the working chamber below the inclined channels at a controlled rate;

moreover, the upper part of the working chamber is perforated and a washing water supply device is provided, configured to supply washing water under pressure into the working chamber through the perforations.

2. The device according to claim 1, containing a vertical tube for introducing through it the loaded suspension into the working chamber, and the specified vertical tube passes down the working chamber to the area above the set of inclined channels arranged in parallel, and contains a sprayer configured to provide an aerated flow loaded suspension.

3. An apparatus according to claim 1 or 2, wherein a plurality of said working chambers are provided, arranged radially outward from the main assembly, which is rotatable in use, forming an increased gravitational field in each working chamber.

4. A method for separating low density particles from feed slurries containing such particles by means of a device according to any one of claims 1 to 3, said method comprising the following steps:

introduction of the feed slurry into the working chamber so that the slurry flows down through the inclined channels so that the low density particles leave the flow by sliding up the inclined channels, thus forming a concentrated suspension at the top of the working chamber, while the particles with a higher density in the suspension slide down the channels;

removal of particles with a higher density from the lower part of the working chamber;

introduction of washing water under pressure into the working chamber through the perforations in the upper part of the working chamber with the formation of an inverted fluidized bed in the working chamber above a set of inclined channels arranged in parallel; and removing the concentrated suspension of low density particles at a controlled rate from the top of the working chamber.