FI115699B - Vaahtoerotusmenetelmä ja -laitteisto sekä kierukkaroottorisekoittimen käyttö - Google Patents

Description

115699 VAAHTOEROTUSMENETELMÄ JA -LAITTEISTO SEKÄ KIERUKKAROOTTORISEKOITTIMEN KÄYTTÖ

KEKSINNÖN ALA

5 Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty menetelmä. Edelleen keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 9 johdanto-osassa määritelty laitteisto. Lisäksi keksinnön kohteena on patenttivaatimuksessa 19 määritelty kierukkarootto-10 risekoittimen käyttö.

KEKSINNÖN TAUSTA

Keksintö liittyy vaahtoerotusmenetelmään ja -järjestelmään, joka tunnetaan englanninkielisellä ni-15 mellä Separation In Froth (SIF) , ja joka on tarkoitettu karkeiden mineraalien rikastukseen sekä tyypillisiin kierrätystekniikan erotustehtäviin. SIF-menetelmää ja erästä edullista SIF- li, vaahtoerofcuslaitetta on selostettu mm. julkaisussa WO 20 00/51744.

Kirjallisuudesta tunnetaan, että ensimmäisen ; kerran lietteen johtamisen suoraan vaahtoon toi esiin : ; Malinovsky, V.A. (1961) "Selective recovery of the : : hydrophobic and hydrophobized particles and some sur-

\ 25 face active agents by separation in froth". DAN SSSR

141,420-423. Edelleen julkaisuista US 3,434,596, US 4,274,949, US 4,469,591 ja US 3,815,739 tunnetaan SIF-laitteita.

Separation In Froth -menetelmä (SIF) perustuu 30 materiaalien erotukseen vaahtofaasissa. Olennaista menetelmässä on jauhetun ja kemikaaleilla käsitellyn syötteen johtaminen SIF-vaahdotuslaitteessa suoraan . vaahtoon. Näin hydrofobiset partikkelit tarttuvat vaahtoon ja kulkeutuvat sen mukana pois vaahdotuslait-- “ 35 teestä, kun taas hydrofiiliset partikkelit kulkevat • ' vaahdon läpi sen alla olevaan lietekerrokseen. Tällöin 2 115699 saadaan vaahtofaasin mukana poistettava ylite ja alla olevasta liuoksesta alite. Erotus tapahtuu siis täysin vaahtofaasissa, jossa viipymäaika on yleensä vain suuruusluokkaa 10 s.

5 SIF-menetelmä poikkeaa oleellisesti tavan omaisista vaahdotusmenetelmistä, joissa partikkelien ja kuplien kontakti synnytetään lietteessä ja partikkelien nousu ilmakuplien mukana vaahtokerrokseen on raekoon kannalta kriittinen vaihe. SIF-menetelmällä 10 voidaan erottaa huomattavasti tavanomaista vaahdotus-hienoutta karkeampia partikkeleita riippuen materiaalin pintaominaisuuksista, partikkelimuodosta ja tiheydestä. Mineraalista riippuen rikastuksen maksimiraekoko on noin 3 mm. Mineraalien rikastuksessa SIF-15 menetelmä sopii edullisesti jauhatuspiirien luokituksen (seula, sykloni) karkeafraktion käsittelyyn ja yleensä tapauksiin, joissa materiaali on puhtaaksijau-hautunutta jo karkeassa raekoossa.

SIF-menetelmän etuna on, että prosesseja voi-20 daan olennaisesti yksinkertaistaa ja saavuttaa säästöjä jauhatusenergiassa, koska materiaalin raekoko voi olla suuri, ja kemikaalikulutuksessa, koska menetelmä ‘ ’ käyttää tavanomaisia prosesseja pienempiä määriä vaah- ,·’ dotuskemikaaleja. Edelleen lyhyen SIF-laitteessa vii- | : 25 pymäajan vuoksi prosessi on nopea.

SIF-menetelmässä on edullista käyttää korkeaa lietetiheyttä, joka on yleensä suuruusluokkaa 50-70%.

.Tämän vuoksi liete yleensä esisakeutetaan esimerkiksi spiraaliluokittimen avulla. Joissakin tapauksissa lie-30 tetiheys on luonnostaan riittävän korkea, jolloin esi-‘ sakeutusta ei tarvita.

'···' Ongelmat tunnetussa SIF-menetelmässä liitty- ;· vät sakean lietteen valmennukseen vaahdotuskemikaali- • i t · ; en kanssa. Valmennuksen tarkoituksena on saattaa kemi- 35 kaalit mineraalien pintaan. Entuudestaan tunnetaan • * rumpumallisen valmentimen käyttäminen SIF-prosessissa ' ‘ valmentimena. Rumpuvalmentimen käyttöön on päädytty

E

3 1 1 5699 siksi, että tavanomaisten vaimentimien sekoitusominai-suudet eivät yleensä sovellu käytettäväksi mainitussa korkeassa lietetiheydessä, koska suuren paikallisen sekoitusenergian vuoksi niissä pyrkii syntymään lie-5 jua, mikä haittaa monin tavoin SIF-prosessin toimintaa. Tämän vuoksi tähän asti ainoa kelvollinen tapa on ollut käyttää valmennukseen rumpumallista sekoitinta, jossa alhaisessa kierrosluvusta johtuen liejunmuodos-tus on vähäistä.

10 Rumpusekoittimen rumpu on tavallisesti sylin- terimäinen säiliö, joka on järjestetty pyöritettäväksi olennaisesti vaakasuuntaisen keskiakselinsa ympäri. Rummun sisäseinämään on järjestetty kiinteitä sekoi-tinlevyjä sekoituksen tehostamiseksi. Rumpusekoitin on 15 jatkuvatoiminen. Sekoitettava liete syötetään rumpuun yhdestä päästä ja poistetaan toisesta päästä. Lietteen virtauskuvio valmentimessa on ns. tulppavirtauskuvio.

Ongelmana on, että rumpusekoitin on paljon lattiapinta-alaa vaativa tilaa vievä laite. Tämä on 20 ongelma varsinkin olemassa olevan rikastamon tuotantotiloissa, joissa prosesseja uudistetaan käyttämään SIF-menetelmää mutta rakennuksia ei kuitenkaan haluta * laajentaa tätä varten. Lisäksi rumpuvalmentimen rumpu *.·.· on mahdollista täyttää vain osittain, koska tavalli- ;,· · 25 sesti sen sisätilasta noin kaksi kolmasosaa on jätet- : tävä tyhjäksi. Siten rummun noin 30% täyttöaste on huono. Edelleen ongelmana on, että valmennusaika on suhteellisen pitkä.

.. . 30 KEKSINNÖN TARKOITUS

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat.

··! Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin vaahtoerotusmenetelmä- ja laitteisto, jossa val-_ 35 mennin on mahdollisimman vähän tilaa vievä.

» » 4 115699

Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin vaahtoerotusmenetelmä- ja laitteisto, jossa lietteen valmennusaika on mahdollisimman lyhyt.

5 KEKSINNÖN YHTEENVETO

Keksinnön mukaiselle vaahtoerotusmenetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Edelleen keksinnön mukaiselle vaahtoero-tuslaitteistolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty 10 patenttivaatimuksessa 9. Kierukkaroottorisekoittimen käytölle on ominaista, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 19.

Keksinnön mukaisesti menetelmän valmennusvai-heessa liete saatetaan virtaukseen, jolla on aksiaali-15 nen pystysuuntainen kiertovirtauskuvio.

Keksinnön mukaisesti laitteistossa vaimennin on kierukkaroottorisekoitin.

Keksinnön etuna on, että mainitun virtausku-vion aikaansaava vaimennin, käytännössä kierukkarotto-20 risekoitin, on pystyasentoisena vain vähän tilaavievä. Olemassa olevat rikastamot voidaan soveltaa SIF- T. prosessille ilman lisärakentamista. Käytettävän val- V. mentimen täyttöaste on korkea, koska kierukkarootto risekoittimen säiliö edullisesti täytetään kokonaan !!.' 25 valmennettavalla lietteellä. Lietteen viipymäaika val- mentimessa on lyhyt, joten SIF-prosessin valmennusvai-hetta voidaan nopeuttaa olennaisesti.

Menetelmän eräässä sovellutuksessa muodostetaan aksiaalinen pystysuuntainen kiertovirtaus kieruk-30 karoottorisekoittimella, jossa on poikkileikkaukseltaan pyöreinä, pystysuuntaista pyörimiskeskiakselia vakiosäteen etäisyydellä kiertävillä kahdella kieruk-; ; kaputkella varustettu kaksoiskierukkaroottori.

'>** Menetelmän eräässä sovellutuksessa valitaan 35 kierukkaputkien kierteen nousukulmaksi 15° - 50°.

5 115699

Menetelmän eräässä sovellutuksessa valitaan karkearakeisen aineen partikkelikooksi enintään noin 3 mm.

Menetelmän eräässä sovellutuksessa muodoste-5 taan liete lietetiheyteen 50-70%.

Menetelmän eräässä sovellutuksessa sakeutetaan liete ennen valmennusta.

Menetelmän eräässä sovellutuksessa säädetään sekoituksen tehokkuutta muuttamalla kierukkaroottorin 10 pyörimisnopeutta, jolloin kiertovirtauksen virtausnopeus muuttuu.

Menetelmän eräässä sovellutuksessa säädetään kierukkaroottorin pyörimisnopeutta niin, että virtausnopeus on enintään 2,0 m/s, edullisesti enintään 1,0 15 m/s.

Laitteiston eräässä sovellutuksessa valmenti-meen kuuluu säiliö, jonka sisätilaa rajoittaa sivulle sylinterinmuotoinen pystysuuntainen sivuseinämä ja alaspäin tasomainen pohja. Kaksoiskierukkaroottori on 20 järjestetty keskeisesti säiliön sisätilaan. Voimalaite on järjestetty pyörittämään kaksoiskierukkaroottoria ennalta määrätyllä pyörimisnopeudella. Säiliön sisällä sivuseinämässä on joukko pitkänomaisia pystysuuntai-siä, säiliön keskiakselia kohden sivuseinämästä ulko-· 25 nevia virtaushaittoja.

: : Laitteiston eräässä sovellutuksessa kaksois- kierukkaroottoriin kuuluu pystysuuntainen akseli, joka on yhdistetty voimalaitteeseen. Kaksi identtistä kie-rukkaputkea, jotka ovat poikkileikkaukseltaan pyöreitä, ·· . 30 on kiinnitetty akseliin tukivarsilla toisiaan vastapää- tä keskenään symmetrisesti säteen etäisyydellä akselis-ta.

Laitteiston eräässä sovellutuksessa kierukka-putkien kierteen nousukulma on 15° - 50°.

3 5 Laitteiston eräässä sovellutuksessa roottorin halkaisija on 0,5 - 0,8, edullisesti 0,65 - 0,7, kertaa säiliön sisähalkaisija.

6 115699

Laitteiston eräässä sovellutuksessa kaksois-kierukkaroottorin halkaisija on 0,5 - 0,8, edullisesti 0,65 - 0,7, kertaa säiliön sisähalkaisija.

Laitteiston eräässä sovellutuksessa kierukka-5 putket kiertävät pystyakselia 1/2, 5/8, 2/3, 3/4, 7/8 tai 1 kierrosta.

Laitteiston eräässä sovellutuksessa kierukka-putkien halkaisija on 0,04 - 0,07 kertaa roottorin halkaisija.

10 Laitteiston eräässä sovellutuksessa virtaus- haitan leveys on 1/12 - 1/9 kertaa säiliön sisähal-kaisija.

Laitteiston eräässä sovellutuksessa virtaus-haitan ja säiliön seinämän välillä on kehärako, jonka 15 leveys on 0,01 - 0,04 kertaa säiliön sisähalkaisija.

Laitteiston eräässä sovellutuksessa virtaus-haittojen lukumäärä on 3 - 12 kpl, edullisesti 6-8 kpl.

2 0 KUVALUETTELO

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityis-;·, kohtaisesti sovellutusesimerkkien avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa * » · ! kuva 1 esittää entuudestaan tunnetun SIF- * * · * 25 prosessin periaatekaaviota, * » kuva 2 esittää keksinnön mukaisen SIF- i ’.· prosessin erään sovellutuksen mukaista SIF-prosessia, • · » ja kuva 3 esittää halkileikkausta kuvan 2 SIF-l’»'; 30 prosessin valmentimesta.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

Kuva 1 esittää entuudestaan tunnettua SIF-prosessia, jossa karkearakeisesta aineesta, jossa par-• t 35 tikkelikoko on suuruusluokkaa noin 0,1-3 mm, joka aluksi sakeutetaan sakeutuslaitteella 17, joka on esi- 7 115699 merkiksi spiraaliluokitin, lietetiheyteen 50 - 70%.

Sitten sakeutettu liete syötetään valmentimeen 1, jossa liete valmennetaan olennaisesti muodostamatta siihen liejua, ts. niin, etteivät partikkelit jauhaudu 5 hienommiksi jakeiksi. Kuten edellä on mainittu, tunnetussa tekniikassa käytetään valmentimena 1 rumpuval-menninta, jonka valmennusrumpu pyörii vaakasuuntaisen akselin ympäri. Valmennusrummusta liete johdetaan syöttimen 3 kautta vaahtoerotuslaitteeseen 2, jossa on 10 vaahtofaasi ja nestefaasi vaahtofaasin alla. Liete syötetään vaahtoerotuslaitteeseen 2 niin, että se joutuu suoraan vaahtofaasiin, jolloin hydrofobiset partikkelit tarttuvat vaahtoon ja voidaan poistaa laitteesta vaahtoylitteenä ensimmäisillä poistovälineillä 15 4. Hydrofiiliset partikkelit painuvat vaahdon läpi al la olevaan nestefaasiin ja voidaan poistaa alitteena toisilla poistovälineillä 5.

Kuvassa 2 esitetty keksinnön mukainen SIF-prosessi on samanlainen kuin kuvan 1 prosessi, jonka 20 selostukseen viitataan, mutta poikkeaa siitä vain val-mentimen 1 osalta. Tässä valmennus suoritetaan vähän tilaa vievällä, kierukkaroottoria käyttävällä valmen-timella, jossa kyseinen kierukkaroottori saattaa liet-; : teen pystysuuntaisen aksiaalivirtauksen alaiseksi.

* , : 25 Ominaista tälle sekoitusjärjestelylle on kierukkaroot- .torin valmentimeen nähden suhteellisen suuri koko. It-se roottori kattaa 25 - 55% koko valmentimen teholli-"... sesta tilavuudesta ja edullisesti 35 - 45% tästä tila vuudesta. Tehollisella tilavuudella tarkoitetaan vir-30 taushaittojen sisäpuolelle jäävää tilavuutta. Kyseinen : *' koko on niin suuri, että sekoitin tämän pyörimissuun- nan ollessa nostava, antaa kiertovirtauksen, joka val-mentimen kehällä kulkee ylöspäin ja keskustassa alas-päin. Kiertovirtaus kohdistuu voimakkaana suoraan koh- i i > 35 ti pohjaa ja kääntyy kierukkasekoittimen alatukien t « ·’ " myötävaikuttamana samalla hajaantuen joka suuntaan ’’ ’ kohti kehää kääntyäkseen täällä pohjan läheisyydessä 8 115699 ylöspäin. Vastaavasti pinnan läheisyyteen virrannut kiertovirtaus kääntyy kohti keskustaa ja tässä edelleen pinnan läheisyydestä alaspäin. Keksintömme mukaan käyttäen kookasta nostavaa sekoitinta, jolla on jäl-5 jempänä selostettu rakenne ja sekoittimen kokoon ja käyttötarkoitukseen sopeutettu vaimennin saavutetaan hyvin yhtenäinen, läpi koko valmentimen lietetilavuu-den ulottuva sekoitus.

Sekoituksen voimakkuutta säädetään muuttamalle) la kierukkaroottorisekoittimen pyörimisnopeutta, joka suoraan vaikuttaa kiertovirt^auksen virtausnopeuteen ja täten tässä esiintyvään turbulenssiin. Yhtenäisen se- i koituksen voimakkuutta voidaan säätää laajoissa rajoissa johtuen mm. juuri sekoittimen koosta ja raken-15 teestä. Virtauksen varsinaista alarajaa ei ole käytännön ylärajan asettuessa välille 1,5 - 2,0 m/s. Jäl- leensekoittumisaika on kuitenkin varsin lyhyt huomattavasti alhaisemmilla virtausnopeuksillakin. Useimmissa valmennustapauksissa on tarkoituksenmukaista alen-20 taa kiertovirtaus alle 1,0 m/s aina välille 0,2 m/s ja 0,6 m/s, mikä on todettu antavan riittävän sekoituksen. Sekoitusta parantaa se seikka, että kiertovirta- • f * '·' ‘ uksessa esiintyy oikovirtauksia, jotka ovat sekoitti- • * men akselista sekoittimen heliksputkiin ulottuvan tu- i f,· j 25 kivarsien aikaansaamat.

: : SIF-valmennuksessa on tärkeää välttyä lie- ; juuntumiselta eli kiintoaineen hienontumiselta paikal- lisesti voimakkaan sekoituksen seurauksesta. Kuten jäljempänä on selostettu, keksintömme mukainen sekoit-30 timena käytetty kierukkaroottori on rakenteeltaan juuri sellainen, millä jauhatusvaikutusta minimoidaan.

; ‘ Roottori on rakennettu pyöreistä putkista ja on muo toiltu symmetriseksi, kaksoisheliksiksi, jonka nousu-kulman valinnalla voidaan suoraan vaikuttaa liettee-35 seen kohdistuvaan sekoituskulmaan. Yllä mainitun li- ! » • _ säksi etenkin kierukkaroottorin suhteellisen suuri ko ko vähentää voimakkaasti lietteen jauhautumista juuri 9 115699 sen ansioista, ettei paikallisesti voimakasta sekoitusta esiinny. Sekoitus pysyy yhtenäisenä ja hillittynä myöskin valmentimen koon kasvaessa, mikä ei olisi mahdollista käytettäessä pienempää rajoitetussa val-5 mennintilavuudessa pyörivää sekoitinta. Esimerkinomaisesti voidaan tämä todeta tarkastelemalla, miten kie-rukkasekoittimen kehänopeus kasvaa valmentimen koon kasvaessa silloin, kun. kierukkasekoittimen halkaisija on 70 % valmentimen halkaisijasta. Kun kehänopeus 10 asettuu välille 2,2 m/s ja 4,0 m/s 10m3:n valmentimessa sekä 2,5 m/s ja 4,5 m/s 50 m3:n valmentimessa, väli 3,0 m/s ja 5,2 m/s vastaavasti riittää 300 m3 suuressa valmentimessa. Mainittakoon, että mainituissa valmennin-tilavuuksissa antavat, esimerkiksi kehänopeudet 3,0 15 m/s, 3,5 m/s ja 4,0 m/s saman keskimääräisen sekoi-tusintensiteetin, silloin kuin huomioidaan valmennin-tilavuudet kokonaisuudessaan.

Valmennuksessa on tärkeää, että valmentimen sisältö kauttaaltaan sekoittuu tasaisesti tavalla, mi- k 20 kä estää bsan syötöstä läpäisemään valmentimen vaillinaisesti sekoitettuna oikovirtauksena. Tällöin valmen-nus jää riittämättömäksi, mistä seuraa, etteivät vai- • · · ! . mennuskemikaalit ole kohdistuneet oikein tavoitetuille / mineraalipinnoille. Keksintömme mukaan tämän tilanteen : 25 syntymisen estäminen on varmistettu ottamalla käyttöön hallittu pintasyöttö tulevalle valmennettavalle liet-* *,*' teelle ja valmennuskemikaaleille. Suositeltavin tapa : : on syöttää kyseinen liete ja kemikaalit yläkautta val mentimen pintaan, liete toiselle puolelle ja kemikaa-30 lit toiselle puolelle syöttökohtien sijoittuessa symmetrisesti tai lähes symmetrisesti toisiinsa nähden. Parhaat syöttökohdat sijaitsevat pystysuuntaisten vir-taushaittojen läheisyydessä näitten sisäreunan lähellä ja edullisesti viistoon valmentimen säteensuuntaan :·. 35 nähden vasten kierukkasekoittimen pyörimissuuntaa.

' * » Näissä kohdissa pintavirtaus on erityisen voimakas ja suuntautuu spiraalimaisesti kohti keskustaa. Käyttäen 115699 ίο tätä syöttöjärjestelyä syötöt tapaavat keskellä val-menninta ja imeytyvät pinnasta alas samalla sekoittuen keskenään yhtenäiseksi kohti pohjaa suuntautuvassa virtauksessa. Itse asiassa tämä syöttötapa nostaa val-5 mentimen suoritusarvoja tavanomaisen "back-mixed" reaktorin suoritustehokkuudesta, koska mikään osa syötöistä ei pääse oikaisemaan suoraan tai lähes suoraan ulos valmentimesta. Todettakoon vielä, että pystysuuntaisten virtaushaittöjen lukumäärä on jo sekoitustek-10 nillisistä syistä lähinnä 6-8 kpl, mikä sallii useampien kemikaalien syöttämistä, mikäli tarpeen, vierekkäisten virtaushaittöjen läheisyyteen.

i

Oikeantyyppinen ja täysin kehittynyt pinta-virtaus aikaansaadaan, kun kierukkaroottori ei ulotu 15 pintaan saakka. On aiheellista, että roottorin yläpäät ulottuvat pintaetäisyydelle, joka on 30 - 90 cm säiliön kannesta valmentimen koosta riippuen. Mainittakoon, että kierukkaroottorin pohjavälys on samaa suuruusluokkaa kuin pintaetäisyys, kuitenkin monesti pienem-20 pi, ei kuitenkaan alle puolet kyseisestä pintaetäisyy-destä. Kierukkaroottorisekoittimen 1 rakenne on esi-tetty tarkemmin kuvassa 3.

; Kuvasta 3 näkyy kuvan 2 SIF-prosessin valmen- nin 1. Valmentimeen 1 kuuluu säiliö 6, jonka sisätilaa • « •M : 25 7 rajoittaa sivulle sylinterinmuotoinen pystysuuntai- nen sivuseinämä 8 ja alaspäin pohja 9. Kaksoiskieruk- • ' ·' karoottori 10 on järjestetty keskeisesti sisätilaan 7 : voimalaitteella 11 pyöritettäväksi. Säiliön 6 sivusei- nämästä 8 sisätilaan 7 päin ulottuu joukko pit- ,‘V, 30 känomaisia pystysuuntaisia virtaushaittoja 12.

Kaksoiskierukkaroottoriin 10 kuuluu pystyakse- Ί li 13, joka on yhdistetty voimalaitteeseen 11. Lisäksi roottoriin 10 kuuluu kaksi identtistä kierukkaputkea : 14, 15 eli em. heliksputkea, jotka ovat poikkileikkauk- 35 seitaan pyöreitä ja kiinnitetty pystyakseliin 13 tuki- » i » varsilla 16 toisiaan vastapäätä keskenään symmetrisesti -‘Ml säteen etäisyydellä akselista. Kaksoiskierukkaroottorin 11 115699 10 halkaisija on valmentimen halkaisijaan nähden suhteellisen iso, yleensä 0,5 - 0,8 kertaa valmentimen halkaisija ja edullisesti 0,65 - 0,70 kertaa valmentimen halkaisija.

5 Kuvan 3 esimerkkitapauksessa molemmat keskenään symmetriset heliksputket 14, 15 nousevat puoli kierrosta akselin 13 ympäri kyseisen nousukulman ollessa välillä 30° - 40°, mitä on edullinen käyttää leijutettaessa kiintoainetta. Valmenninta voidaan kuiten-10 kin korottaa suhteessa halkaisijaansa, jolloin kieruk-karoottorin korkeutta samalla lisätään edellä mainitun pintaetäisyyssuosituksen mukaisesti. On edullista pysyä yllä mainitussa nousukulmahaarukassa ja vastaavasti jatkaa molempien heliksputkien kiertoa akselinsa 15 ympäri. Riippuen valmentimen muodosta kyseiset heliksputket 14, 15 kiertävät akselia 13 esimerkiksi 5/8, 2/3, 3/4, 7/8 tai yhden kokonaisen kierroksen, jolloin valmentimen korkeus samalla kasvaa halkaisijaansa nähden lähes kaksinkertaiseksi kuvassa 3 esitettyyn esi-

Hl 2 0 merkkiin »(nähden. Valmentimen madaltamista voidaan myös tehdä vastaavalla tavalla ottamalla käyttöön kierukka-roottoreita, joiden heliksputket kiertävät esimerkiksi · 3/8 kierrosta akselinsa ympäri.

*,v Liejuuntumisvaaran ollessa pieni, voidaan k j 25 käyttää voimakasta sekoitusta, jolloin erääksi vaihto- ehdoksi tulee roottorin heliksputkien nousukulman jyr-kentäminen, esimerkiksi välille 40° - 50°. Esimerkiksi 3/8 kierrosta akselinsa ympäri tekevät heliksputket tuovat valmennuksen tähän kategoriaan. Tässä tapauk-, . 30 sessa valmennus tehostuu siitä, että pystysuuntaisten estolevyjen lukumäärä on suuri, esimerkiksi 8 kpl.

;* Roottorin heliksputkien 14, 15 halkaisija dh ’ ’ on edullisesti 0,04 - 0,07 kertaa itse roottorin hal- kaisija d. Sama koskee heliksputkien alimpia tukivar-35 siä, jotka seuraavat valmentimen pohjaprofiilia vakio-‘ I etäisyydellä. Muut tukivarret, joiden jako on tehty lujuustarkastelun pohjalta, ovat kohti akselia nouse- 12 115699 via, edullisesti kulmassa 60° akseliin nähden. Ylimmät tukivarret ovat vastaavasti akseliin nähden laskevat, edullisesti myöskin kulmassa 60°, jotta varret eivät nousisi heliksputkien yläpäitä korkeammalle. Mainitta-5 koon, että tukivarsia on yleensä 3-5 kpl heliksputkea kohden puolikierroksisessa kierukkasekoittimessa. Eräs käyttökelpoinen kulmajako alhaaltapäin katsottuna on esimerkiksi 0°, 30°, 70°, 110° ja 150°, jolloin tukia on viisi heliksputkea kohden.

10 Pystysuuntaisten virtaushaittojen 12 leveys on 1/12 - 1/9 valmentimen halkaisijasta, edullisesti luokkaa 1/10 kyseisestä halkaisijasta. Pystysuuntaiset virtaushaitat asennetaan lähelle säiliön 6 lieriömäisen sivuseinämän 8 sisäpintaa siten, että haitan 12 ja 15 sisäpinnan väliin jää kehärako, jonka leveys s on 0,01 - 0,04 kertaa valmentimen halkaisija D, edullisesti 0,02 kertaa valmentimen halkaisija. Virtaushaittojen 12 lukumäärä on 3 - 12 kpl, edullisesti 6-8 kpl.

Kuvan 3 sovelluksessa kierukkaputkiin 14, 15 20 kuuluu ensimmäinen kierukkaputki 14, jossa on yläpää 18 ja alapää 19, ja toinen kierukkaputki 15, jossa on yläpää 20 ja alapää 21. Ensimmäisen kierukkaputken 14 ylä-• ’ pää 18 ja toisen kierukkaputken 15 yläpää 20 ovat sa- ·’,· massa ensimmäisessä vaakatasossa Ti roottorin pystyak- : : 25 selin 13 vastakkaisilla puolilla. Ensimmäisen kierukka- putken 14 alapää 19 ja toisen kierukkaputken 15 alapää 21 ovat samassa toisessa vaakatasossa T2 roottorin pys-,···. tyakselin 13 vastakkaisilla puolilla. Ensimmäisen kie rukkaputken 14 yläpää 18 ja toisen kierukkaputken 15 . 30 alapää 21 ovat samalla ensimmäisellä pystylinjalla Lj.

Ensimmäisen kierukkaputken 14 alapää 19 ja toisen kie- * · * * ’ rukkaputken 15 yläpää 20 ovat samalla toisella pysty- linjalla L2, joka on roottorin pystyakselin vastakkai-;“ /· sella puolella suhteessa ensimmäiseen pystylinjaan Li.

35 * > · 13 115699

KOE-ESIMERKKI

1. SIF prosessin valmentimena rumpusekoitin Prosessin syötteenä oli fosfaattirikastamon jäte, jonka 5 karkea fraktio oli erotettu luokittamalla syklonin avulla. Lietteen kiintoainepitoisuus oli noin 60%. Sakea liete johdettiin syöttimelle ja sen avulla edelleen SIF-laitteeseen. Prosessin syöttö oli 29,5 t/m2h ilmaistuna SIF-kennon aktiivisen vaahtopinta-alan suh-10 teen. Viipymäaika valmennusrummussa oli 8 min.

Prosessin tulokset olivat seuraavat: _Massa %__P205-pitoisuus (%)

Syöte_ 100,0_ 1,02_

Rikaste__13,5__5,95_ Jäte__86,5__0,25___ 15 2. SIF prosessin valmentimena kierukkaroottorisekoitin Prosessin syötteenä oli fosfaattirikastamon jäte, jonka . karkea fraktio oli erotettu luokittamalla syklonin i avulla. Kiintoainepitoisuus oli 65%. Sakea liete joh- ·' 20 dettiin syöttimelle ja sen avulla edelleen SIF- : laitteeseen. Kiintoaineen syöttö oli 38,7 t/m2h. Tehol- ·.linen viipymäaika oli noin 4,5 min.

* * » ·

Tulokset olivat seuraavat: 25 ___ _Massa %__P205-pitoisuus (%)

Syöte_100,0_ 0,56_

Rikaste__13,0__2,88_ ··:’ [Jäte_87,0_0,21_ ·**,, Koe-esimerkit 1 ja 2 osoittavat, että kierukkarootto- risekoittimella varustetussa SIF-prosessissa P205-pitoisuus oli hieman alempi kuin rumpusekoittimella va- 14 115699 la varustetussa prosessissa (0,21% vs. 0,25%). Lopul liseen jätteeseen menevän tuotteen P205-pitoisuus on kuitenkin kokonaisprosessin kannalta tärkein arvo, joten pienikin muutos jätteen P205-pitoisuudessa on mer-5 kittävä. Lisäksi on huomattava, että kierukkarootto-risekoittimen esimerkissä syötteen P205-pitoisuus on vain noin puolet rumpusekoittimeen menevän syötteen pitoisuudesta.

Viipymäaika kierukkaroottorivalmentimessa oli 10 4,5 min vs. 8 min rumpuvalmentimessa. Tulos osoittaa, että kierukkaroottorivalmentj.men sekoitusteho on parempi tai vähintään yhtä hyvä kuin rumpuvalmentimessa.

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä koskevaksi, vaan monet 15 muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa .

Claims (19)

115699

1. Vaahtoerotusmenetelmä mineraalien rikastamiseksi karkearakeisesta aineesta, jossa menetelmässä 5. muodostetaan karkearakeisesta aineesta ja vaahdotuskemikaaleista sakea liete, - valmennetaan liete olennaisesti muodostamatta liejua, - järjestetään nestefaasi ja vaahtofaasi nes- 10 tefaasin pinnalle, ja - syötetään liete vaahtofaasiin, jolloin hydrofobiset partikkelit tarttuvat vaahtoon poistettavaksi vaahtoylitteenä, ja hydrofiiliset partikkelit painuvat vaahdon läpi alla olevaan nestefaasiin poistet- 15 tavaksi alitteena, tunnettu siitä, että valmen- nusvaiheessa liete saatetaan virtaukseen, jolla on aksiaalinen pystysuuntainen kiertovirtauskuvio.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan aksiaalinen 20 pystysuuntainen kiertovirtaus kierukkaroottorisekoit- timella, jossa on poikkileikkaukseltaan pyöreillä, pystysuuntaista pyörimiskeskiakselia vakiosäteen etäi-’ syydellä kiertävillä kahdella kierukkaputkella varus- '* >’ tettu kaksoiskierukkaroottori. : 25

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valitaan kierukkaputkien : kierteen nousukulmaksi 15° - 50°.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valitaan kar- :t 30 kearakeisen aineen partikkelikooksi enintään noin 3 mm.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukai- • * : nen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan liete lietetiheyteen 50-70%.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukai- ' nen menetelmä, tunnettu siitä, että sakeutetaan liete ennen valmennusta. 115699

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädetään sekoituksen tehokkuutta muuttamalla kierukkaroottorin pyörimisnopeutta, jolloin kiertovirtauksen virtausnope- 5 us muuttuu.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädetään kierukkaroottorin pyörimisnopeutta niin, että virtausnopeus on enintään 2,0 m/s, edullisesti enintään 1,0 m/s.

9. Vaahtoerotuslaitteisto mineraalien rikas tamiseksi karkearakeisesta aineesta, johon laitteistoon kuuluu vaimennin (1) karkearakeisen aineen ja vaahdotuskemikaalien muodostaman lietteen valmentamiseksi; vaahtoerotuslaite (2), jossa on vaahtofaasi ja 15 nestefaasi; syöttövälineet (3) lietteen syöttämiseksi vaahtofaasiin; ensimmäiset poistovälineet (4) vaahto-ylitteen poistamiseksi ja toiset poistovälineet (5) lietteen poistamiseksi alitteena nestefaasista, tunnettu siitä, että vaimennin (1) on kierukka-20 roottorisekoitin.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että valmentimeen (1) kuuluu v ' - säiliö (6) , jonka sisätilaa (7) rajoittaa ::: sivulle sylinterinmuotoinen pystysuuntainen sivuseinä- ·;; 25 mä (8) ja alaspäin pohja (9), - kaksoiskierukkaroottori (10) , joka on jär-y jestetty keskeisesti sisätilaan (7) , voimalaite (11) kaksoiskierukkaroottorin (10) pyörittämiseksi, ja 30. joukko pitkänomaisia pystysuuntaisia, säi- liön keskiakselia kohden sivuseinämästä (8) ulkonevia virtaushaittoja (12) . :v.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteis- to, tunnettu siitä, että kaksoiskierukkarootto-T 35 riin (10) kuuluu V.: - pystyakseli (13), joka on yhdistetty voima- laitteeseen (11), 115699 - kaksi identtistä kierukkaputkea (14, 15), jotka ovat poikkileikkaukseltaan pyöreitä ja kiinnitetty pystyakseliin (13) tukivarsilla (16) toisiaan vastapäätä keskenään symmetrisesti säteen etäisyydellä akse-5 lista.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kierukkaputkien (14, 15) kierteen nousukulma on 15° - 50°.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 10 - 12 mu-10 kainen laitteisto, tunnettu siitä, että kaksois- kierukkaroottorin (10) halkaisija (d) on 0,5 - 0,8, edullisesti 0,65 - 0,7, kertaa säiliön (6) sisähal- kaisija (D).

14. Jonkin patenttivaatimuksista 11 - 13 mu-15 kainen laitteisto, tunnettu siitä, että kierukka- putket (14, 15) kiertävät pystyakselia (13) 1/2, 5/8, 2/3, 3/4, 7/8 tai 1 kierrosta.

15. Jonkin patenttivaatimuksista 11 - 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kierukka- 20 putkien (14, 15) halkaisija (dh) on 0,04 - 0,07 kertaa roottorin (10) halkaisija (d).

16. Jonkin patenttivaatimuksista 11 - 15 mu- : : : kainen laitteisto, tunnettu siitä, että virtaus- ;Y: haitan (12) leveys (L) on 1/12 - 1/9 kertaa säiliön (6) : 25 sisähalkaisija (D) .

,···. 17. Jonkin patenttivaatimuksista 11 - 16 mu- ..'! kainen laitteisto, tunnettu siitä, että virtaus- haitan (12) ja säiliön (6) seinämän (8) välillä on ke-’··’ härako, jonka leveys (s) on 0,01 - 0,04 kertaa säiliön 30 (6) sisähalkaisija (D). ,!:1

18. Jonkin patenttivaatimuksista 11 - 17 mu- ,,,·' kainen laitteisto, tunnettu siitä, että virtaus- haittojen (12) lukumäärä on 3 - 12 kpl, edullisesti 6 -8 kpl.

19. Kierukkaroottorisekoittimen käyttö SIF- prosessin valmentimena, joka SIF-prosessi käsittää sa-J : kean lietteen muodostamisen karkearakeisesta aineesta 115699 ja vaahdotuskemikaaleista, lietteen valmentamisen kierukkaroottorisekoittimella olennaisesti muodostamatta liejua, nestefaasin ja vaahtofaasin järjestämisen nestefaasin pinnalle, ja lietteen syöttämisen 5 vaahtofaasiin, jolloin hydrofobiset partikkelit tarttuvat vaahtoon poistettavaksi vaahtoylitteenä, ja hyd-rofiiliset partikkelit painuvat vaahdon läpi alla olevaan nestefaasiin poistettavaksi alitteena. 1 I I I 115699