FI122471B - Menetelmä ja laitteisto vaahdotusta varten leijupetissä - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA LAITTEISTO VAAHDOTUSTA VARTEN LEIJUPETIS-SÄ

METOD OCH APPARATUR FÖR FLOTATION I FLUIDISERAD BÄDD

KEKSINNÖN ALA

5 Tämä keksintö koskee vaahdotusmenetelmää hiukkasten erottamiseksi. Erityisesti se koskee karkeiden hiukkasten talteenoton parantamista vaahdotus- koneissa.

10 KEKSINNÖN TAUSTA

Vaahdotus on eräs tunnettu menetelmä arvokkaiden mineraalien erottamiseksi jätemateriaalista tai hienojakoisten hiukkasten talteenottoa vedessä olevista suspensioista. Tyypillisesti malmi louhittuna si-15 sältää suhteellisen pienen osan arvokasta mineraalia, joka on levinnyt laajalle koko, kaupalliselta arvoltaan alhaiseen emokiveen (sivukiveen). Kivi murskataan tai jauhetaan hienoksi siten arvokkaiden hiukkasten (arvokkaan malmin) vapauttamiseksi. Hienoksi jauhetut 20 hiukkaset suspendoidaan veteen ja reagensseja voidaan lisätä arvokkaan malmin pintojen tekemiseksi kostumat-tomiksi eli hydrofobisiksi, jättäen ei-halutut sivuki-vihiukkaset kostutettuun tilaan. Ilmakuplia syötetään sen jälkeen suspensioon, johon viitataan myös massana 25 tai lietteenä. Vaahto voidaan lisätä hienojen kuplien muodostumisen edistämiseksi ja myös sen varmistamisek-o si, että stabiili vaahto muodostetaan, kun kuplat nou- Λ sevat ja irtoavat nesteestä.

Vaahdotuskennossa arvokas malmi tarttuu kup-° 30 liin, jotka kuljettavat ne pinnalle ja stabiiliin

X

dl vaahtokerrokseen. Vaahto purkautuu kennon reunan yli kuljettaen arvokasta malmia. Jätesivukivi jää kennossa 00 S olevaan nesteeseen ja poistetaan nesteen kanssa lou-

CD

§ hintajätteen käsittelylaitokseen. Vaahdotusprosessin

CM

35 ensisijainen tarkoitus on erottaa tai poistaa valitut 2 hiukkaset, jotka ovat joko luonnostaan hydrofobisia tai voidaan saada olemaan hydrofobisia reagenssien sopivan lisäyksen (ilmastuksen) avulla, hydrofobisten ja ei hydrofobisten hiukkasten seoksesta (seoshiukkasis-5 ta) vedessä olevassa suspensiossa.

Vaahtokerroksen muodostaminen on eräs tärkeä vaahdotusprosessin ominaispiirre. Stabiilissa vaahto-kerroksessa vaahto poistetaan vaahdotuskennon reunan yli se korvattaessa jatkuvasti hiukkasiin kiinnitty-10 neillä kuplilla ja mukana kulkeutuneilla hiukkasilla massasta tai lietteestä alla olevassa kennossa. Liikkuessaan ylivirtausreunaa kohti vaahto valuu yli ja mukana kulkeutuneet hiukkaset voivat virrata takaisin massaan parantaen vaahdotustuotteen puhtautta eli laa-15 tua.

On hyväksytty, että on olemassa raja hiukkasten koolle, jotka reagoivat hyvin vaahdotukseen. Tietyn koon yläpuolella, joka on luokkaa 100 mikronia pe-rusmetallisulfidien hiukkasille tai 350 mikronia hii-20 lihiukkasille, hiukkasten talteenotto vaahdotuskennos-sa vähenee hiukkaskoon kasvaessa. Tällaisiin hiukkasiin viitataan "karkeina" hiukkasina.

On hyvin selvitetty, että karkeat hiukkaset ovat vaikeita vaahdottaa turbulenssin vaikutuksen 25 vuoksi vaahdotuskoneissa jatkuvassa käytössä. Mekaanisissa kennoissa hiukkaset pidetään suspensiossa kennon pohjassa olevan pyörivän sekoittimen vaikutuksesta. ^ Sekoitinta käytetään myös ilmavirtauksen hajottamiseen ^ kupliksi, jotka ovat olennaisia vaahdotusprosessille.

V 30 Todellisen luonteensa mukaan sekoitin saa nesteen , , o liikkeen kennossa olemaan erittäin turbulentin luon- ir teeltaan, joka on tunnettu pyörteiden tai pyörrevirto-

CL

jen olemassaolosta halkaisijoiden ja pyörimisnopeuksi- § en laajalla alueella. Vaahdotuskolonneissa turbulentit tn § 35 liikkeet syntyvät konvektiovirroista, joita nesteen o cm läpi nousevat kuplat vahvistavat kennossa. Molemmissa näissä esimerkeissä kun kupla on jäänyt loukkuun pyör- 3

reliikkeen keskelle, se pyörii pyörrevirran pyörimis-taajuudella ja, jos suuri hiukkanen tietyn kriittisen koon yläpuolella on kiinnittynyt kuplaan, se singotaan pois keskipakovoiman avulla, joka murtaa kupla-5 hiukkasaggregaatin. On olemassa teoria hiukkasen mak-simikellumishalkaisijan laskemiseksi, jolla on tunnetut fysikaaliset ominaisuudet. (Schulze, HJ (1977). Uusia teoreettisia ja kokeellisia tutkimuksia kup-la/hiukkasaggregaattien stabiiliudesta vaahdotuksessa: 10 teoria vaahdotettavuuden ylähiukkaskoosta. Int. J. Miner. Process., 4, 241-259. Katso myös Schulze HJ

(1982.) Vaahdotettavuuden ylähiukkaskoon dimensioton lukumäärä ja likimääräinen laskeminen vaahdotuskoneis-sa. Int. J. Miner. Process., 9, 321-328.) 15 On selvää, että olemassa olevilla teknologi oilla on voimakas rajoitus niiden kyvyn suhteen ottaa talteen karkeita hiukkasia. On tarve keinolle hallita vaahdotusta, joka eliminoi olennaisesti turbulenssin ympäristöstä, jossa kuplien hiukkasten haltuunotto 20 suoritetaan. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on vähentää turbulenssia vaahdotuskennossa.

Joukko käsitteitä koskien fluidisaatioilmiötä määritetään nyt viitaten pystysuoraan sylinterin muotoiseen kolonniin, joka sisältää kiinteitä hiukkasia 25 ja nestettä, kuten vettä. Hiukkasia sisältävän nesteen virta suspensiossa virtaa ylöspäin kolonnissa ollen jakautunut tasaisesti pohjan sisääntulotason yli. Syö-£ tön virtausnopeus pidetään vakiona, kun taas kolonnin ^ halkaisijan tai poikkileikkauspinta-alan annetaan V 30 muuttua. Hiukkasten konsentraatio syöttövirrassa on o sellainen, että hiukkaset ovat vapaita liikkumaan suh-

Er teessä toisiinsa nähden ja hiukkasten tilavuusosuus

CL

syötössä on alhaisempi kuin kiinteiden aineiden tila-§ vuusosuus pakatussa petissä, joka on tyypillisesti

LO

§ 35 luokkaa 0,4. (Pakattu peti muodostuu, kun kiinteiden o cvj aineiden annetaan laskeutua paikallaan seisovaan nes- tekerrokseen kolonnissa, tarkemmin sanoen missä ei ole 4 tuoreen nesteen sisääntuloa.) Kun kolonnin pinta-ala on suuri, nesteen nopeus ylöspäin on hyvin alhainen ja hiukkaset laskeutuvat nousevaa nestettä vastaan. (Nopeus tässä on pintanopeus, joka on nesteen volymetri-5 nen (tai tarvittaessa veden tai kiinteiden aineiden) virtausnopeus jaettuna kolonnin vaakasuoralla poikkipinta-alalla.) Hiukkasten peti, jossa kutakin hiukkasta kannattavat vieressä olevat hiukkaset, joiden kanssa se on kosketuksessa, liikkuu hitaasti ylös kolonnia 10 pitkin. Tähän viitataan liikkuvana petinä. Jos kolonnin pinta-alaa edelleen vähennetään, petissä olevat hiukkaset pyrkivät laskeutumaan nesteen ylöspäin virtausta vastaan syöttövirrassa. Petin poikki pystysuorassa suunnassa kitkasta johtuva paineen alennus 15 muodostetaan hiukkasten ja nesteen välisestä suhteellisesta nopeudesta johtuen. Tietyllä nesteen nopeudella paineen alennuksesta tulee riittävä kaikkien hiukkasten efektiivisen massan kannattamiseksi niin, että kukin hiukkanen tuetaan nesteen liikkeen ylöspäin 20 avulla, pikemmin kuin vieressä olevien hiukkasten avulla. Pintanesteen nopeuteen, jolla tämä tapahtuu, viitataan minimi fluidisaationopeutena. Edelleen alennuksen mukana kolonnin alueella hiukkaset liikkuvat enemmän erilleen. Kiinteiden aineiden tilavuusosuus on 25 pienempi kuin tilavuusosuus pakatussa petissä ja muodostetaan laajennettu leijupeti eli laajennettu peti. Kun kolonnin aluetta pienennetään yhä edelleen, kiin-^ teiden aineiden tilavuusosuus vähenee edelleen, kunnes ^ se on yhtä suuri kuin tilavuusosuus syöttövirtaukses- V 30 sa. Siihen liittyvässä ilmiössä leijupetissä, missä ei o ole hiukkasten nettosisäänvirtausta, kun nesteen nopein us on pienempi kuin hiukkasten loppunopeus, ne jäävät

CL

sisäänsä sulkevaan säiliöön ja muodostetaan staattinen § peti, joka voi olla tai ei voi olla laajennetussa ti- m g 35 lassa. Kun nesteen nopeus ylöspäin ylittää hiukkasten cm loppunopeuden, ne viedään mukana virtaukseen, proses sin alaosaan, joka tunnetaan lietteen laskeuttamisena.

5

Eräs tärkeä käsite fluidisaatiotutkimuksissa on liukumisen käsite, jolla tarkoitetaan suspendoitu-van nesteen ja kiinteiden hiukkasten pintanopeuksien eroa. Tarkastellaan edellä mainittua järjestelmää, 5 jossa on kiinteiden aineiden ja veden jatkuva syöttö kolonniin. Syöttö on suhteellisen laimea, joten kiinteiden aineiden tilavuusosuus on paljon pienempi kuin tilavuusosuus, joka olisi olemassa samojen kiinteiden aineiden pakatussa petissä. Jos kiinteiden aineiden ja 10 nesteen välillä on suuri pintanopeusero, joka antaa korkean liukumisnopeuden, hiukkaset kerääntyvät petiin ja kiinteiden aineiden tilavuusosuus kasvaa laskun nesteosuudessa ollessa vastaava. Nesteosuus kuvaa petin poikkileikkauksen osuutta, joka on käytettävissä 15 nesteen läpivirtaukseen. Täten kiinteiden aineiden osuuden lisäys johtaa virtauspinta-alan pienenemiseen, joka on käytettävissä nesteelle, ja tämän vuoksi vastusvoiman kasvamiseen, joka on kohdistettu hiukkasiin, joka johtaa lopuksi leijupetin muodostamiseen. Tasa-20 painotilan toiminnassa kiinteiden aineiden osuus petissä, kun se on tehty juoksevaksi, tulee olemaan korkeampi kuin kiinteiden aineiden osuus syöttövirtauk-sessa. Jos hiukkaset ovat hyvin pieniä niin, että niiden lopullinen laskeutumisnopeus on paljon alhaisempi 25 kuin nesteen nopeus petissä, tulee olemaan hyvin vähän liukumista nesteen ja hiukkasten välillä, joten kiinteiden aineiden osuus kolonnissa tulee olemaan olen-^ naisesti sama kuin kiinteiden aineiden osuus syötössä.

Tällaiseen virtaukseen kolonnissa viitataan myötävir-V 30 tauksena. Myötävirtauksessa kaikki suspensiossa olevat o hiukkaset virtaavat ylöspäin nesteen kanssa.

Suihkupeti on hiukkasten peti, jonka läpi

CL

nesteen pystysuora nouseva suihku suihkutetaan keskiöt tetysti petin pohjan läpi. Suihkun muodostamiseksi tu in g 35 levän nesteen täytyy ylittää minimisuihkutusnopeus.

^ Tasapainotilan toiminnassa kierrätyskuvio vahvistetaan petissä, jossa nopeasti liikkuvan tulosuihkun mukana 6 kulkeutuneet kiinteät aineet nousevat ylöspäin. Jos peti on suhteellisen matala, suihku tunkeutuu todellisuudessa petin yläpinnan läpi ja hiukkaset nousevat tämän pinnan yläpuolelle ja putoavat takaisin suihkua 5 ympäröivälle renkaan muotoiselle alueelle. Jos hiukkasten peti on syvä, kiertävä suihkupeti saattaa muodostua petin pohjassa ja nousta tietylle korkeudelle (suihkun maksimikorkeuteen), ennen kun sen energia on kulutettu ja normaali leijupeti muodostuu suihku-10 vyöhykkeen yläpuolelle. Suihkupetejä voi muodostua yksinkertaisessa suorassa sylinterissä, jossa on tasainen pohja, suorassa sylinterissä, jossa on kartiomai-nen pohja, tai kartiossa.

Tämän keksinnön tarkoituksia varten nesteellä 15 on ainoastaan nesteen, kuten veden, merkitys tai se voi viitata satunnaisesti kiinteiden aineiden laimeaan suspensioon vedessä. Hiukkasten konsentroidulla suspensiolla kantonesteessä, kuten vedessä, viitataan lietteeseen tai massaan. Jos massa virtaa putkessa 20 tietyllä virtausnopeudella, on selvää, että tulee olemaan olennaisten komponenttien, nesteen ja kiinteiden aineiden, vastaavia virtausnopeuksia. Siellä, missä on tarpeellista tehdä ero nesteen ja kiinteiden aineiden välillä syötössä tai leijupetissä, lietteen nestekom-25 ponentti kuvataan vetenä. Virtaavalla aineella on minkä tahansa merkitys, joka virtaa, mukaan lukien kaasu, kuten ilma, neste, kuten vesi, ja hiukkasten suspensio ^ nesteessä, kuten hiukkasten syöttösuspensio, joka syö- tetään vaahdotuskennoon. Liukumisen vuoksi, joka on V 30 olemassa leijupetissä, petissä olevien hiukkasten pin- o tanopeus suhteessa vapaaseen tilaan on yleensä erilai- ^ nen kuin kantonesteen, joka on yleensä vesi, pintano- Q_ peus.

S On olemassa joukko aikaisempia keksintöjä,

LO

§ 35 jotka ovat yrittäneet parantaa karkeiden hiukkasten o cm talteenottoa vaahdotuksessa. McNeill (patentti U.S.

4,960,509) modifioi mekaanista vaahdotuskennoa yhdis- 7 tämällä kokonaisuuteen kohtisuoran välilevyn, joka jakoi kennon kahteen kerrokseen, syöttövyöhykkeeseen ja vaahdotusvyöhykkeeseen. Veteen suspendoidun murskatun malmin massa kulkee syöttövyöhykkeeltä sekoittimen lä-5 pi, missä se saatetaan kosketukseen ilmakuplien kanssa. Ilmastettu massa nousee sen jälkeen rei'itetyn levyn läpi kennon yläosaa kohti, missä kuplat irtoavat nesteestä ja kulkevat vaahtokerrokseen kuljettaen kaikki kiinnittyneet hiukkaset mukanaan. Kennossa ole-10 valla sekoittimella on kaksoistehtävä murtaa ilmavirta pieniksi kupliksi ja myös pitää syötössä olevat hiukkaset suspensiossa niin, että ne eivät laskeudu kennon pohjaan. Tämä laite kärsii eräästä tärkeästä puutteesta karkeiden hiukkasten vaahdotuksen suhteen, koska se 15 riippuu sekoittimen suspendoivasta toiminnasta, joka syöttää väistämättä korkeita energianhäviömääriä kauttaaltaan koko vaahdotuskennoon ja muodostaa korkeita turbulenssin tasoja, jotka saavat karkeat hiukkaset irtoamaan kuplista. Karkean hiukkasen talteenoton mak-20 simoimiseksi on edullista pysäyttää sekoittimien tai minkä tahansa laitteen pyöriminen, jotka kehittävät korkeita turbulenssin tasoja paikoissa, missä tällaiset hiukkaset voidaan irrottaa kuplista. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on luoda ympäristö, joka vai-25 kuttaa karkeiden hiukkasten haltuun ottamiseen ja pidättämiseen ja joka ei vaadi mekaanista sekoitusta.

Patentti U.S. 6,425,485 (Mankosa et ai.) se-^ lostaa erästä hydraulista erotuslaitetta, jossa yhden ^ tyyppisen hiukkasen tiheyttä alennetaan kiinnittämällä V 30 ilmakuplia siten helpottaen tällaisten hiukkasten o erottamista muista tiheydeltään korkeammista leijupe-

Er tierotuslaitteessa. Keksintö on itse asiassa erään D.

laitteen laajennus, joka on yleisessä käytössä painoon voimaerotusta varten, joka tunnetaan keinupetierotus-

LO

§ 35 laitteena. Hiukkasia suspensiossa sisältävä syöttö o tuodaan sisään lähellä suorakulmaisen kennon yläosaa. On järjestetty kiinteiden aineiden ja nesteen vetämi- 8 nen vedenpoistokartiosta takaisin kennon pohjalle ja myös keräyskouru kennon yläosaan. Leijupeti, joka on tunnettu keinupetinä, muodostuu kennossa niin, että hiukkaset, joiden tiheys on pienempi kuin petillä ole-5 vien hiukkasten keskimääräinen tiheys, kelluvat yläosaan. Keinupeti on tehty juoksevaksi tuoreella vedellä, johon suihkutetaan ilmakuplia. Kuplat kiinnittyvät kaikkiin hiukkasiin petissä, jotka ovat hydrofobisia, ja kuljettavat ne säiliön pinnalle ja keräyskouruun 10 minkä tahansa tiheydeltään alhaisempien materiaalien mukana, joita voi olla syötössä. Laitetta on selostettu sen kyvyn suhteen erottaa hiukkaset niiden tiheyden perusteella. Kuitenkin tällä keksinnöllä on vakavia rajoituksia, jos sitä käytetään vaahdotukseen. Kuten 15 on todettu, siinä on kaksi lietteen poistovirtaa, yksi kennon alaosasta ja toinen yläosasta. Siitä riippumatta onko syötössä kennoon olemassa hydrofobisia hiukkasia vai ei, kevyemmät hiukkaset poistetaan säiliön yläosassa. Jos syöttö sisältää hydrofobisia hiukkasia, 20 jotka kiinnittyvät kupliin, ne tulevat myös virtaamaan ulos säiliön yläosasta sekoittuneena tiheydeltään alhaisempiin hydrofiilisiin hiukkasiin. Vaahdotuksessa on suotavaa erottaa hydrofobiset hiukkaset hydrofiili-sista hiukkasista, eikä Mankosan laite voi tehdä tätä. 25 Kyvyttömyys tehdä eroa hiukkasten välillä, jotka saapuvat keräyskouruun, koska ne ovat tiheydeltään alhaisempia kuin hiukkaset pohjavirtauspoistossa ja hiukka-^ set, jotka ovat mukana, koska ne ovat hydrofobisia ja ^ ovat tulleet kiinnitetyksi ilmakupliin, on eräs hyvin V 30 voimakas rajoitus vaahdotusprosessin kannalta. Eräs o toinen tämän keksinnön heikkous on välttämättömyys käyttää puhdasta vettä f luidisaationesteenä. Monissa louhintapaikoissa vettä on niukasti ja se on kallista § ja on suotavaa minimoida minkä tahansa mineraalien kä in g 35 sittelytoiminnan puhtaan veden tarpeet, o

CM

9

KEKSINNÖN YHTEENVETO

Eräässä sovellutusmuodossa esillä oleva keksintö tuo esiin menetelmän valittujen hiukkasten erottamiseksi nesteessä olevasta hiukkasten seoksesta, jo-5 ka sisältää vaiheet: syötetään sekoitetut hiukkaset ja neste kuplia sisältävään leijupetiin; annetaan valittujen hiukkasten kiinnittyä kupliin leijupetin sisällä ja nousta leijupetin yläosaan; 10 annetaan kuplien valittujen kiinnittyneiden hiuk kasten kanssa nousta leijupetin yläpuolella laskeutus-kammioon poistaen samalla muita hiukkasia leijupetistä louhintaj ätteenä; muodostetaan vaahtokerros kuplista ja kiinnitty-15 neistä valituista hiukkasista laskeutuskammion yläosaan; ja poistetaan valitut hiukkaset kuplien kanssa vaah-tokerroksesta.

Edullisesti leijupeti on järjestetty ja oh-20 jattu siten, että kuplat valittujen kiinnittyneiden hiukkasten kanssa saavuttavat leijupetin yläosan pehmeällä ei-turbulentilla tavalla.

Edullisesti valitut hiukkaset ovat hydrofobisia tai käsitelty niiden saamiseksi olemaan hydrofobi-25 siä ja kiinnittymään kupliin.

Edullisesti kierrätysneste poistetaan laskeu- tuskammiosta ja pumpataan sekoitettujen hiukkasten ja o nesteen syöttöön kierrätyspumpun avulla.

.j- Eräässä keksinnön muodossa kuplat muodoste- ^ 30 taan ilmastuslaitteessa kierrätyspumpun myötävirran ° puolella, x £ Eräässä lisäsovellutusmuodossa esillä oleva tj- keksintö tuo esiin laitteiston valittujen hydrofobis- oo 2) ten hiukkasten erottamiseksi nesteessä olevasta hiuk- 05 o 35 kasten seoksesta, mainittuun laitteistoon kuuluessa:

CM

10 fluidisaatiokammio, joka on järjestetty hiukkasten ja nesteen seoksen syötön vastaanottamiseksi kammion alaosaan; fluidisaatiolaite, joka on järjestetty kuplien ja 5 syötön toimittamiseksi kammioon sellaisella nopeudella, että hiukkasten leijupeti muodostetaan fluidisaa- tiokammion sisään; laskeutuskammio, joka on sijoitettu suoraan flui-disaatiokammion yläpuolelle ja on yhteydessä sen kansio sa siten, että valitut hydrofobiset kupliin, jotka nousevat leijupetin yläosaan, kiinnittyneet hiukkaset kelluvat ylöspäin laskeutuskammion sisällä; louhintajätteiden erotuslaite, joka on järjestetty ei-hydrofobisten hiukkasten poistamiseksi leijupetis-15 tä; ja ylivirtauskouru laskeutuskammion yläosassa, joka on järjestetty valittujen hydrofobisten hiukkasten poistamiseksi vaahtokerroksesta, joka on muodostettu vaahdotuskennon yläosaan.

20 Edullisesti on järjestetty kierrätysputkiosa ja pumppu, jotka on järjestetty nesteen poistamiseksi laskeutuskammiosta ja sen kierrättämiseksi syötön kanssa fluidisaatiokammion alaosaan.

Edullisesti ilmastuslaite on järjestetty 25 kierrätysputkiosaan järjestäen kuplien lähteen syöttöön .

Eräässä keksinnön muodossa louhintajätteiden ^ erotuslaitteeseen kuuluu sisäinen kouru fluidisaatio- ^ kammion ja laskeutuskammion välissä.

T 30 Eräässä keksinnön vaihtoehtoisessa muodossa o louhintajätteen erotuslaitteeseen kuuluu paineilma- ϊε pumppuun yhdistyvä nostoputki, jonka alapää on sijoi-

CL

tettu fluidisaatiokammion yläosan ja laskeutuskammion § alaosan rajapintaan.

LO

g 35 Eräässä sovellutusmuodossa fluidisaatiokammi- cm on alapää on sisäänpäin kapeneva ja alaspäin käännetyn kartion muodossa ja fluidisaatiolaitteeseen kuuluu 11 laitteisto, joka on järjestetty syötön kuljettamiseksi ylöspäin käännetyn kartion kärjestä muodostaen suihkutetun suihkun fluidisaatiokammion alaosan sisällä.

Eräässä toisessa sovellutusmuodossa fluidi-5 saatiokammio on varustettu pystysuoraan ulottuvalla imuputkella, joka on sijoitettu aivan käännetyn kartion kärjen yläpuolelle ja järjestetty suihkutetun suihkun ohjaamiseksi ylöspäin ei-turbulentilla tavalla.

Eräässä muussa sovellutusmuodossa fluidisaa-10 tiokammion alapää on sisäänpäin kapeneva ja alaspäin käännetyn kartion muodossa ja fluidisaatiolaitteeseen kuuluu laitteisto, joka on järjestetty syötön toimittamiseksi fluidisaatiokammioon käännetyn kartion kärjessä ja missä kuplat viedään fluidisaatiokammion ala-15 osaan järjestämällä laskuputki, joka ulottuu alaspäin laskeutuskammion ja fluidisaatiokammion läpi pisteeseen, joka on käännetyn kartion kärjen yläpuolella, laskuputken yläpään yhdistäessä kokonaisuuteen suutti-men ja tuloilman, laitteistoon kuuluessa lisäksi put-20 kiosa, joka on järjestetty nesteen poistamiseksi las- keutuskammiosta, ja pumppu, joka on järjestetty nesteen pumppaamiseksi tuon putkiosan läpi paineen alaisena laskuputken yläpäähän, missä neste pakotetaan paineen alaisena suuttimen läpi muodostaen alaspäin 25 vajoavan suihkun, joka kuljettaa tuloilmasta tulevan ilman mukanaan ja syöttää tuloksena olevan kuplaisen seoksen alaspäin laskuputken läpi sen laskemiseksi ^ leijupetiin käännetyn kartion kärjen viereen, missä se ^ sekoittuu syötön kanssa.

V 30

o PIIRUSTUSTEN LYHYT KUVAUS

X

£ Keksintöä selostetaan nyt viitaten liitteenä oleviin piirustuksiin, joissa oo ^ kuva 1 esittää erään keksinnön mukaisen vaahdotus- σ> o 35 lartteen kaaviomaista poikkileikkausta, 0X1 kuva 2 esittää poikkileikkauspohjapiirosta kuvan 1 linjalla A-A, 12 kuva 3 esittää kuvaa 1 vastaavaa kaaviomaista poikkileikkausta, joka sisältää ilmastetun kierrätys-virran, kuva 4 esittää kuvaa 2 vastaavaa kuvan 3 poikki- 5 leikkauspohjapiirrosta, kuva 5 esittää kuvaa 1 vastaavaa kaaviomaista poikkileikkausta, mutta yhdistäen kokonaisuuteen kokonaisuuteen suihkutetun petin, kuva 6 esittää kuvaa 2 vastaavaa kuvan 5 poikki- 10 leikkauspohjapiirrosta, kuva 7 esittää kuvaa 5 vastaavaa kaaviomaista poikkileikkausta, mutta yhdistäen kokonaisuuteen suihkutetun petin, jossa on imuputki, kuva 8 esittää kuvaa 2 vastaavaa kuvan 7 poikki- 15 leikkauspohjapiirrosta, kuva 9 esittää kuvaa 5 vastaavaa kaaviomaista poikkileikkausta, mutta kuvaten erästä sovellutusmuo-toa, johon kuuluu laskuputki kierrätetyn nesteen vie miseksi suihkupetin alkuosaan, ja 20 kuva 10 esittää kuvaa 9 vastaavaa kaaviomaista poikkileikkausta kuvaten suihkutettua leijupetiä, joka koskettaa keksinnön mukaista laitetta yhdistäen kokonaisuuteen paineilmapumpun tason säätöä varten.

25 KEKSINNÖN EDULLISEN SOVELLUTUSMUODON YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS JA SEN MUUNNELMIA

Kuvat 1 ja 2 esittävät keksinnön mukaisen en- o simmäisen edullisen sovellutusmuodon poikkileikkausta J- ja pohjapiirrosta. Vaahdottamalla erotettavia hiuk- ^ 30 kasia sisältävän nesteen syöttö valmistetaan ja käsi- ° tellään sopivalla kokoojalla ja vaahdotusreagensseilla x £ ennen sisään tuloa säiliöön tai kolonniin 1. Tarkoi- tuksenmukaisesti oletetaan, että säiliö on pystyakse-oo 2) Iin ympäri pyörimissymmetrinen kolonni. Kolonnin ala- 05 g 35 osa on pystysuora sylinterin muotoinen osa 13, jonka ^ yläosaan on sijoitettu sisäinen kouru 14. Syöttö ko lonniin tulee sisääntuloon 2, missä se sekoittuu put- 13 kiosasta 11 tulevan kierrätysnesteen syötön kanssa. Nämä kaksi virtaa yhdistyvät ja tulevat jakojärjestelmään 3, joka syöttää useita tuloputkia 4 vaahdotusken-non alaosaan. Veden kokonaisvirtausnopeus on sellai-5 nen, että pintaveden nopeus kennossa ylittää minimiarvon, joka tarvitaan fluidisaatioon. Ilma tuodaan sisään kennoon putkiosan 5 kautta, josta se kulkee jako-tukkiin 6, josta se hajaantuu tullakseen leijupetiin useiden pienten pystysuorien putkien 7 kautta. Putkien 10 yläpäässä ilmavirta muodostaa pieniä kuplia, jotka irtoavat ja nousevat leijupetin läpi.

Leijupetissä hiukkaset erotetaan toisistaan ja kannatetaan nousevan nesteen avulla, vaikka veden tilavuusosuus ei ole korkea ollen luokkaa 0,5-0,6. 15 Hiukkasten väliset raot ovat itse asiassa yleensä pienempiä kuin kuplien halkaisijat, jotka on tuotu si-sääntuloputkien 7 kautta niin, että kuplien noustessa leijupetiin ne työntävät hiukkasia yhdelle sivulle ja viedään siten läheiseen kosketukseen niiden kanssa. 20 Jos hiukkaset ovat hydrofobisia, on korkea todennäköisyys kuplien haltuun otolle samalla, kun hydrofiilisiä hiukkasia ei kerätä. Kolonnin 13 yläosassa rajapinta 19 muodostetaan leijupetin ja yläpuolella olevan nesteen väliin. Hiukkaset 22, jotka eivät ole kiinnitty-25 neet kupliin, virtaavat sisäreunan 20 yli ja poistetaan säiliöstä louhintajätteiden poistoputken 21 kautta. Leijupetistä 18 pois nousevat kuplat kulkevat suh-^ teellisen tyynelle vyöhykkeelle 30 kuljettaen mukanaan ^ kaikki hydrofobiset hiukkaset, jotka ne ovat keränneet V 30 petissä. Vyöhyke 30 toimii laskeutusvyöhykkeenä, jolla o sivukiven hiukkaset, jotka on kuljetettu mukana leijuit petistä pois nousevien kuplien vanavedessä, voivat

CL

laskeutua takaisin petin 19 yläosaan painovoiman vai- ^1" en kutuksesta. Kuplat kiinnittyneiden hydrofobisten hiuk- g 35 kasten kanssa nousevat kolonnin yläosaan kulkien vaah- ^ tokerrokseen 31, joka on saatu muodostumaan tähän.

Vaahto virtaa vaahdotuskennon yläreunan 32 yli kouruun 14 33, josta se poistetaan putkiosan 34 kautta vaahdotus-tuotteena. Vaahtokerroksen 31 syvyys pidetään sopivalla tasolla säätämällä rajapintaa 35 tavalla, joita ei ole kuvattu.

5 Leijupetin 18 säilyttämiseksi on välttämätön tä, että jakoputkien 4 kautta tulevan veden virtausnopeus on aina riittävä veden pintanopeuden pitämiseksi petissä minimifluidisaationopeuden yläpuolella. Käytännön syistä tämä ei ehkä ole aina mahdollista pel-10 kästään luottaen tuoreeseen syöttöön, joka tulee sisään kohdassa 2, sisällytettyyn veteen. Esimerkiksi, jos laitoksen häiriö on vaahdotuskennon vastavirran puolella, uuden syötön virtaus voi lakata kokonaan tai veden osuus syötössä voi muuttua huomattavasti. Tämän 15 ongelman ratkaisemiseksi on järjestetty nesteen kier-rätysvirta. Nesteen virta laskeutusvyöhykkeeltä 30 leijupetin yläpuolella juoksutetaan säiliön seinässä olevan aukon 39 kautta ja putkeen 40 pumpun 41 avulla. Kierrätysvirta tulee sisään putken haaran 11 kautta, 20 missä se sekoittuu putkiosan 2 kautta tulevaan uuteen syöttöön ja etenee jakotukkiin 3 ja jakoputkiin 4. Koska kierrätysneste juoksutetaan laskeutusvyöhykkeeltä leijupetin yläpuolella, se on pääosin vettä.

On selvää, että ilmakuplat voidaan viedä 25 hiukkasten leijupetin sisään huokoisen puhallusputken kautta tai kuljettaa mukana syöttövirrassa ennen purkamista petiin. Kierrätysvirran käyttö lisää kuitenkin ^ ylimääräistä joustavuutta leijupetin toimintaan siinä ^ suhteessa, että juoksevaksi tehdyn nesteen virtausno- V 30 peus on olennaisesti riippumaton syöttönesteen vir- o tausnopeudesta kennoon.

ir Eräs pienten putkien 7 epäkohta, joita käyte- Q_ tään ilman jakamiseen leijupetiin, on, että pienten S kuplien muodostamiseksi näiden putkien sisähalkaisijan

LO

§ 35 täytyy olla hyvin pieni, luokkaa millimetri tai pie- o cvj nempi, pienten kuplien tekemiseksi. Tällaiset dimen sioiltaan pienet putket ovat alttiita hiukkasten tai 15 korroosiotuotteiden tukkimiselle ja olisi edullista, jos järjestettäisiin vaihtoehtoinen laite, joka ei ole niin altis tukkeutumiselle. Eräässä kuvassa 3 ja kuvassa 4 esitetyssä vaihtoehtoisessa sovellutusmuodossa 5 kierrätysvirta kulkee jonkin sopivan ilmastuslaitteen 42 läpi, missä se sekoittuu ilman hallitun syötön kanssa, joka tulee sisään kanavan 43 kautta. Ilmastus-laite 42 voi sisältää tarkoituksenmukaisesti puhallus-putken tai linjaan kytketyn sekoituslaitteen siten tu-10 loilman hajottamiseksi nesteeseen vaahdotukseen kooltaan sopivien pienten kuplien muodossa ennen suihkutusta kolonnin alaosaan putken haaran 11 läpi. Vaihtoehtoisesti ilmakuplat voitaisiin puhaltaa syöttövirtaan tai suoraan itse petiin, mutta on edullisempaa 15 viedä ilma sisään kierrätyslinjaan, jonka virtausnopeutta voidaan säätää olosuhteista leijupetissä riippumatta .

Eräässä vaihtoehtoisessa sovellutusmuodossa, kuten kuvissa 5 ja 6 on esitetty, nesteen syöttö käsi-20 teilaan sopivalla kokoojalla ja vaahdotusreagensseilla ennen sisääntuloa säiliöön tai kolonniin 1. Tarkoituksenmukaisuuden vuoksi oletetaan, että kolonni on pystyakselin ympäri pyörimissymmetrinen säiliö. Kolonnin alaosa on muodoltaan käännetty kartio 12, joka on yh-25 distetty pystysuoraan sylinterin muotoiseen osaan 13, jonka yläosaan on sijoitettu sisäinen kouru 14. Syöttö kolonniin tulee syöttökanavaan 10, missä se sekoittuu ^ putkiosasta 11 tulevan ilmastetun kierrätetyn nesteen syötön kanssa. Molemmat virrat tulevat olennaisesti V 30 pystysuorassa suunnassa kolonniin liikkuen yhdessä o riittävällä nopeudella suihkutetun leijupetin 15 muo- ir dostamiseksi käännetyssä kartiossa 12. Hiukkaset ja

CL

kuplat virtaavat ylöspäin petin keskiössä ja liikemää- § rä hajaantuu säteen suunnassa ulospäin. Kehittyy kier in § 35 tävä virtauskuvio, jossa hiukkaset leijupetistä kulje- o cm tetaan mukana syöttösuihkuun sisääntuloalueella 16 tai lähellä sitä. Ne nousevat suihkussa olevan energian 16 kuljettamina. Kun suihku nousee kartiossa, sen liikemäärä siirretään vähitellen ympäröiviin hiukkasiin ja nesteeseen ja hetkeen mennessä, jolloin suihku on saavuttanut kartion 17 yläosan, sisään tuleva energia on 5 jakautunut tasaisesti leijupetin poikkipinnan yli ja tämän kohdan yläpuolelle muodostuu tasainen leijupeti 18. Suihkutetun petin alaosaan mukana kulkeutuneet hiukkaset korvataan kohdassa 16 muilla hiukkasilla kennossa olevista yläkerroksista, jotka liukuvat alas 10 kartion 12 sisäseinää pitkin sisääntuloalueelle 15.

Stabilointivyöhykkeellä kartion yläpuolella kaikki turbulentit purkaukset, jotka voi olla yhdistetty suihkutettuun petiin, hajotetaan ja petillä on rauhoittava vaikutus virtaukseen. Sivuiltaan yhden-15 suuntaisen kolonnin 13 yläosassa rajapinta 19 muodostetaan leijupetin ja yläpuolella olevan nesteen väliin. Hiukkaset, jotka eivät ole kiinnittyneet kupliin, virtaavat sisäreunan 20 yli ja poistetaan säiliöstä luohintajätteiden poistoputken 21 kautta. Leiju-20 petistä 18 pois nousevat kuplat kulkevat suhteellisen tyynelle vyöhykkeelle 30 kuljettaen mukanaan kaikki hydrofobiset hiukkaset, jotka ne ovat keränneet petissä. Tällä vyöhykkeellä sivukiven hiukkaset, jotka on kuljetettu mukana leijupetistä pois nousevien kuplien 25 vanavedessä, voivat laskeutua takaisin petin 19 yläosaan painovoiman vaikutuksesta. Kuplat kiinnittyneiden hydrofobisten hiukkasten kanssa nousevat kolonnin ^ yläosaan kulkien vaahtokerrokseen 31, joka on saatu ^ muodostumaan tähän. Vaahto virtaa vaahdotuskennon ylä- V 30 reunan 32 yli kouruun 33, josta se poistetaan put- o kiosan 34 kautta vaahdotustuotteena. Vaahtokerroksen

Ee 31 syvyys pidetään sopivalla tasolla säätämällä raja- D.

pintaa 35 keinoilla, joita ei ole kuvattu.

§ Leijupetin 18 säilyttämiseksi minimifluidi-

LO

§ 35 saationopeuden yläpuolella nesteen virta laskeutus- o c\i vyöhykkeeltä 30 leijupetin yläpuolella imetään säiliön seinässä olevan aukon 39 kautta ja putkeen 40 pumpun 17 41 avulla sopivan ilmastuslaitteen 42 läpi kulkien, missä se sekoittuu paineilman ohjatun syötön kanssa, joka tulee sisään kanavan 43 kautta. Ilmastuslaite 42 voi sisältää tarkoituksenmukaisesti puhallusputken tai 5 linjaan kytketyn sekoituslaitteen siten ilman syötön hajottamiseksi nesteeseen pienten, kooltaan sopivien kuplien muodossa vaahdotusta varten ennen suihkuttamista kolonnin alaosaan putken haaran 11 kautta. Vaihtoehtoisesti ilmakuplat voitaisiin puhaltaa syöttövir-10 taan tai suoraan itse petiin, mutta on edullisempaa viedä ilma kierrätyslinjaan, jonka virtausnopeutta voidaan säätää riippumatta olosuhteista leijupetissä.

Eräs keksinnön toinen sovellutusmuoto on esitetty poikkileikkauksena kuvassa 7 ja poikkileikkaus-15 pohjapiirroksena kuvassa 8. Tässä sovellutusmuodossa imuputki 50 on asennettu kuvassa 5 esitetyn vaahdotus-kolonnin kartiomaiseen osaan suuntavakauden järjestämiseksi suihkuavalle suihkulle. Joissakin tapauksissa on havaittu, että suihku on epävakaa ja voi siirtyä 20 jommallekummalle sivulle kolonnin sisällä. Imuputken järjestäminen varmistaa, että liikemäärän tulevassa suihkussa ja myös virtauksen mukana nousevien kuplien nosteen ohjaama nousuvirtaus on hallittu ja saadaan nousemaan kolonnin akselia pitkin.

25 Eräs keksinnön muu sovellutusmuoto on esitet ty kuvassa 9. Suihkutettu leijupeti muodostetaan kolonniin 1, kuten aikaisemmin on kuvattu kuvassa 5. ^ Kierrätysvirta laskeutusvyöhykkeeltä 30 leijupetin ^ yläpuolella imetään säiliön seinässä olevan aukon 39 V 30 kautta ja putkeen 40 pumpun 41 avulla kulkien lasku- o putken 60 päähän. Kuvassa 9 esitetty laskuputki koos- ir tuu putkiosasta, joka on olennaisen pystysuora, sijoi-

CL

. tettuna samankeskisesti vaahdotuskolonnin 1 kanssa.

'T

o) Laskuputken yläosassa syöttö pakotetaan suuttimen 61 m § 35 läpi nesteen nopeudeltaan korkean pystysuoran suihkun o cm 62 muodostamiseksi, joka tulee kammion 63 sisään, mis sä se kohtaa ja sekoittuu ilman tai muun sopivan kaa- 18 sun virtaukseen, joka tulee kanavan 64 kautta. Lasku-putkessa kelluvat hiukkaset kierrätysvirrassa viedään läheiseen kosketukseen hienojen ilmakuplien kanssa, jotka on muodostanut vajoavan suihkun leikkausvaiku-5 tus, ja hydrofobiset hiukkaset kiinnittyvät kupliin. Kuplien ja syöttölietteen seos liikkuu alaspäin lasku-putken 60 läpi tulleen sen alapäässä 64 suihkutetun petin 16 alaosaan, missä se sekoittuu sisääntulokana-van 10 kautta tulevan syöttölietteen kanssa. Lietteen 10 ja ilmakuplien yhdistetty virtaus nousee sen jälkeen ylöspäin muodostaen ja säilyttäen suihkutetun petin 15. Ilman volymetrisen virtausnopeuden suhde kierrä-tyslietteen virtausnopeuteen on tyypillisesti alueella 0,1-5 ja tarkemmin sanoen 0,5-2 laskettuna ilmakehän 15 paineessa.

Eräs pystysuoran laskuputken 60 etu on, että on vähemmän todennäköistä, että malmin karkeat hiukkaset kykenevät laskeutumaan ja kerääntymään sen sisään. Jos neste sisältää suuria hiukkasia, jotka laskeutuvat 20 nopeasti, ilmastuslaitteet, kuten kuvassa 5 esitetyt, voivat altistua tukkeutumiselle tai laskeutumiselle vaahdotetun petin 16 alaosaan johtavassa vaakasuorassa putkiosassa 11, vaikutukseen, joka on häiritsevä ilma-kuplien läsnä ollessa. On selvää, että ilmastusputken 25 laskuputken muita muotoja tunnetaan ja voitaisiin käyttää tässä kuvatun laskuputken asemesta, edellyttäen että putkiosa, joka toimittaa ilmastetun nestevir- ^ ran vaahdotetun petin alaosaan, on olennaisen pys- c\j , , tysuora.

V 30 Kuvissa 1, 3, 5, 7 ja 9 esitetyissä sovellu- o tusmuodoissa juoksevaksi tehdyt louhintajätteet vir- j£ taavat sisäreunan 20 yli ja kouruun 14. Reunan 20 ase-

CL

ma määrittää olennaisesti leijupetin ylemmän ulottuen vuuden. Kuitenkin, kuten kuvissa on esitetty, reunan

LO

g 35 20 asema on kiinteä, eikä voida muuttaa helposti. Eräs ^ vaihtoehtoinen menetelmä louhintajätteiden palauttami seksi ja petin pitämiseksi kiinteällä korkeudella, jo- 19 ka on käyttökelpoinen kaikille edellä mainituissa kuvissa esitetyistä sovellutusmuodoista, on esitetty kuvassa 10 esimerkin tapaan. Paineilmapumppua käytetään juoksevaksi tehtyjen louhintajätteiden poistamiseen 5 petistä. Se koostuu pystysuorasta putkiosasta 70, johon matalapaineisen ilman virta puhalletaan sopivan kanavan 71 kautta. Kun ilma tulee putkiosaan 70, se hajaantuu kupliksi 77, jotka nousevat ylöspäin painovoiman alaisena. Lietteen laskeutusvyöhykkeellä 30 ja 10 ilmastetun virran nousuputkiosan 70 sisällä välisen tiheyden eron vuoksi vahvistetaan virtausta, joka pakottaa louhintajätteet ylöspäin nousuputkessa. Leiju-petin, jossa on korkea kiintoainepitoisuus, keskimääräinen tiheys on suurempi kuin nesteen tiheys laskeu-15 tusvyöhykkeellä 30. Rajapinnalla 19 on yhtäläisyyksiä ilmakehälle paljastetun veden kokoontuman pinnan kanssa. Täten juoksevaksi tehty liete virtaa nousuputkiosan 70 alaosaa 72 kohti, säilyttäen siten leijupe-tin korkeuden tietyllä tasolla. Ilmakuplien mukanaan 20 kuljettama liete nousuputkessa 70 virtaa reunan 73 yli ja ulos säiliöstä louhintajätevirtana 74. Ilmakuplat irtoavat lietevirrasta ja pääsevät ulos ylähaaran 75 kautta. Paineilmapumpulla on useita etuja ollen yksinkertainen rakentaa ja käyttää, eikä ole altis tukkeu-25 tumiselle louhintajätteissä olevien suurten hiukkasten vuoksi. Ilman virtausta säädetään suhteessa putkiosan pinta-alaan nähden louhintajätteen virtauksen pitämi-^ seksi siten määrätyssä nopeudessa. Virtauksen säädin ^ (jota ei ole esitetty), joka reagoi signaaliin sopi- V 30 vasta laitteesta, joka mittaa leijupetin yläpinnan o aseman, voidaan asentaa ilman syöttölinjaan 76. Täten voidaan asentaa automaattinen ohjausjärjestelmä, joka

CL

pitää leijupetin korkeuden määrätyllä tasolla muutta-O) maila ilman virtausnopeutta tarvittaessa. On selvää,

LO

g 35 että muita laitteita kuin paineilmapumppua voitaisiin ^ käyttää louhintajätelietteen poistamiseen leijupetis- tä. Kuitenkin laitteilla, kuten lietepumpuilla, ei ole 20 paineilmapumpun luontaisia ominaisuuksia, kuten toiminnan ja kunnossapidon yksinkertaisuus ja tukkimisen karkeiden hiukkasten vuoksi vastustuskyky.

Eräs keksinnön kaikkien sovellutusmuotojen 5 tärkeä piirre on stabilointivyöhykkeen 18 muodostami nen, joka toimii turbulenssin eliminoimiseksi, joka voisi muuten aiheuttaa kupla-hiukkasagglomeraattien hajoamisen niiden noustessa laskeutusvyöhykkeeseen 30. Käyttämällä petiä fluidisaationopeuksilla, jotka ovat 10 ainoastaan hieman minimitluidisaationopeuden yläpuo lella, petissä olevat kanavat ovat melko pieniä, samaa suuruusluokkaa kuin petissä olevien hiukkasten halkaisija. Näin ollen Reynoldsin luku, joka on eräs tur-bulenssitasojen ilmaisin nesteessä, on hyvin pieni. 15 Turbulenssiltaan alhainen ympäristö leijupetin yläpuolella on hyvin edullinen karkeiden hiukkasten kuljettamiselle petistä ja vaahdotusvyöhykkeelle 31.

Kierrätysnesteen käyttö leijutusveden lähteenä on eräs keksinnön tärkeä etu. Jos ainoa kiinteiden 20 hiukkasten juoksevaksi tekemiseen käyttökelpoinen nes te on syötössä oleva vesi, ei olisi mahdollista järjestää kolonnin vakaata toimintaa, ellei sekä syötön virtausnopeus että kiintoaineiden konsentraatio syötössä olisi vakio. Kierrätysvirran käyttö katkaisee 25 yhteyden syöttönesteen kanssa. Kierrätysvirran vir tausnopeus on riippumaton syötön virtausnopeudesta, joten jos virtaus kolonniin olisi katkaistava esimer- H kiksi laitoksen virheellisen toiminnan vuoksi, kiinte en , ät aineet petissä voitaisiin silti pitää juoksevaksi V 30 tehdyssä tilassa laitoksen uudelleen käynnistämiseen o ollessa käynnissä säilyttämällä virtaus kierrätysvir- rassa.

CL

Piirustuksissa esitetyissä keksinnön sovellu- § tusmuodoissa louhintajätevirta, joka sisältää ei- m g 35 hydrofobisia eli hydrofiilisiä hiukkasia, imetään Ιβί ο cm jupetin yläosasta. Tämä on tehty tarkoituksenmukai suutta ajatellen, koska laite louhintajätteen poista- 21 miseksi - ylivirtausreuna 20 tai paineilmapumpun alempi ääriraja 70 - palvelee myös leijupetin korkeuden määrittämistä. On kuitenkin mahdollista poistaa lou-hintajätteet tietystä paikasta leijupetin sisällä jär-5 jestämällä kojeistettu ohjausjärjestelmä, joka koostuu laitteesta, kuten uimurista, rajapinnan 19 aseman ilmaisemiseksi leijupetin ja laskeutusvyöhykkeen välissä; ja laitteesta louhintajätteen säätämiseksi tai ohjaamiseksi vaahdotuskennosta signaalien rajapinnan talo son ilmaisinlaitteesta vasteena siten leijupetin yläosan pitämiseksi halutulla tasolla.

Sillä seikalla, että kytkeminen tehdään lei-jupetissä, on tärkeitä seurauksia kiinteiden aineiden konsentraatiota syötössä ajatellen. Alkavan fluidisaa-15 tion kohdalla kiinteiden aineiden tilavuusosuus rakeisten hiukkasten petissä on tyypillisesti 0,6 niin, että, jos kiinteiden aineiden tiheyden oletettiin olevan 2800 kg/m3, joka on malmeissa usein tavattujen piipitoisten sivukivimineraalien tiheys, kiinteiden 20 aineiden konsentraatio painon perusteella olisi 80 prosenttia p/p ja veden massan kiinteiden aineiden massayksikköä kohti voidaan laskea olevan 4,2 tonnia kiinteitä aineita tonnia vettä kohti. Veden nopeutta lisättäessä fluidisaatioon tarvittavan minimin yläpuo-25 lelle kiinteiden aineiden tilavuusosuus vähenee, mutta tyypillinen arvo leijupetissä olisi 0,5, joka vastaa 2,8 tonnia kiinteitä aineita tonnia vettä kohti. Vaah- dotusta varten tavanomaisissa koneissa syöttö valmis-o ^ tetaan tavallisesti kiintoaineosuuden ollessa 35 pro- V 30 senttiä p/p, jota varten tilavuusosuus on 0,54, ja o kiinteiden aineiden massa veden massayksikköä kohti on 0,538 tonnia kiinteitä aineita tonnia vettä kohti.

CL

Tällaisia alhaisia kiintoaineosuuksia tarvitaan tila-

vuusosuudeltaan korkeiden käsittelysyöttöjen vaikeuden LO

g 35 vuoksi tunnetuissa vaahdotusmenetelmissä. Kuitenkin ^ leijupedillä ei ole mitään mieltä valmistaa syöttöä matalaprosenttisilla kiinteillä aineilla, koska itse 22 petin ominaisuudet varmistavat, että kiinteiden aineiden osuus kasvaa hiukkasten ja nesteen välisen liukumisen vuoksi. Täten kiintoainepitoisuus syötössä vaah-dotuskennoon voitaisiin lisätä samaan arvoon kuin 5 kiinteiden aineiden osuus itse petissä. Tässä tapauksessa syöttöön tarvittava vesi olisi vähäisempi kertoimella 2800/0,538 eli 5,2. Täten vaahdotukseen tarvittava vesi vähennettäisiin ainoastaan suunnilleen yhteen viidennekseen vedestä, joka tarvitaan tavan-10 omaisissa vaahdotuskoneissa. Tämä on hyvin merkittävä säästö, erityisesti maantieteellisillä alueilla, missä vettä on niukasti.

Tällä tavalla esillä oleva keksintö voi järjestää parannetun vaahdotusprosessin, jossa vaahdotus 15 suoritetaan leijupetissä. Hiukkasten kokoaluetta, jotka voidaan ottaa haltuun vaahdotuksessa, voidaan laajentaa suuruusluokalla verrattuna nykyisiin menetelmiin säilyttäen samalla korkeat haltuunottotehot syötössä olevien hiukkaskokojen koko alueella. Keksintö 20 kykenee myös järjestämään vaahdotusprosessin, joka johtaa veden kulutuksen vähentämiseen vaahdotuksessa.

Keksintö on peräisin arviosta, että aikaisemmissa vaahdotusmenetelmissä muodostetut turbulenssin korkeat tasot johtavat karkeiden hiukkasten hyötysuh-25 teen alenemiseen vaahdottamalla. Turbulenssin tasojen alentamiseksi on järjestetty vaahdotusympäristö, jossa hiukkaset otetaan haltuun kuplien avulla laminaarivir- £ taukseen leijupetissä. Vaahdotussyöttö kulkee ylöspäin c\i ...

, petin läpi, joka on riittävän syvä vaimentamaan kaikki V 30 turbulentit pyörrevirrat, jotka voidaan tuoda sisään o vaahdotuskennoon tulevan syöttölietteen mukana.

a. Eräs keksinnön tunnusmerkki on, että virtaus- 0.

^ kenttä leijupetissä on hyvin tyyni ja turbulenssi, joen ka on esillä kaikissa aikaisemmissa menetelmissä, eli-

LO

o 35 minoidaan. Virtausolosuhteet leijupetissä ovat erit en cm täin vakaiden, kuplien ja karkeiden hiukkasten välis ten aggregaattien muodostukseen johtavia. Erotettavia 23 hiukkasia kuljettavat kuplat nousevat laskeutusvyöhyk-keen läpi, missä ei-toivotut ja mukana kulkeutuneet hiukkaset voivat erottua ja vetäytyä takaisin leijupe-tiin. Syöttö prosessiin voi olla kiintoainepitoisuu-5 deltaan paljon korkeampi kuin aikaisemmin tunnetut prosessit.

Eräs keksinnön lisätunnusmerkki on, että kierrätysvirta otetaan laskeutusvyöhykkeeltä vaahdo-tuskennossa leijupetin yläpuolella ja palautetaan lei-10 jupetin alaosaan pitämällä veden pintanopeus petissä fluidisaatioon tarvittavan minimin yläpuolella.

Esillä olevan keksinnön menetelmä ja laitteisto tuovat esiin lukuisia etuja, mukaan lukien kyky parantaa keskikokoisten hiukkasten ja kooltaan suh-15 teellisen suurten hiukkasten vaahdotustalteenottoa verrattuna tunnetun tekniikan menetelmiin ja laitteistoon. Lisäksi prosessi voi toimia paljon suuremmilla kiinteiden aineiden konsentraatioilla kuin aikaisemmat teknologiat, mikä johtaa merkittäviin syötön valmista-20 miseen vaahdotusta varten tarvittavan veden säästöi hin .

δ

(M

O

x cc

CL

00

CD

LO

CD

O

O

(M

Claims (11)

24

1. Menetelmä nesteessä olevien valittujen hydrofobisten hiukkasten erottamiseksi hiukkasten seoksesta, tunnettu siitä, että menetelmään kuu- 5 luu vaiheet: syötetään hiukkasten ja nesteen seos leijupedik- si; annetaan valittujen hydrofobisten hiukkasten kiinnittyä kupliin leijupedissä ja nousta leijupedin ylä-10 osaan; annetaan valittuja kiinnittyneitä hiukkasia sisältävien kuplien nousta leijupedin yläpuolelle laskeu-tuskammioon; poistetaan ei-hydrofobisia hiukkasia leijupedin 15 yläosasta; muodostetaan valittuja kiinnittyneitä hiukkasia sisältävistä kuplista vaahtokerros laskeutuskammion yläosaan; ja poistetaan valitut hydrofobiset hiukkaset kuplien 20 kanssa vaahtokerroksesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kierrätysnestettä poistetaan laskeutuskammiosta ja pumpataan hiukkasten ja nesteen seokseen kierrätyspumpun avulla.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuplat muodostetaan ilmas-tuslaitteella kierrätyspumpun jälkeen, o

4. Laitteisto nesteessä olevien valittujen tL hydrofobisten hiukkasten erottamiseksi hiukkasten ' 30 seoksesta, tunnettu siitä, että laitteistoon •'sT kuuluu: x £ fluidisaatiokammio (18), joka on järjestetty vas- taanottamaan hiukkasten ja nesteen seoksen syötön oo 2. fluidisaatiokammion (18) alaosaan; CD g 35 fluidisaatiovälineet, joka on järjestetty syöttä- 0X1 mään hiukkasten ja nesteen seoksen fluidisaatiokammi- 25 oon (18) sellaisella nopeudella, että leijupeti muodostuu fluidisaatiokammion (18) sisään; laskeutuskammio (30), joka on sijoitettu suoraan fluidisaatiokammion (18) yläpuolelle ja joka on yhtey-5 dessä sen kanssa siten, että valitut hydrofobiset hiukkaset on järjestetty kiinnittymään kupliin leiju-pedissä, nousemaan leijupedin yläosaan, ja nousemaan leijupedin yläpuolelle laskeutuskammioon (30); jätteiden erotusvälineet (21), jotka on järjestet-10 ty poistamaan ei-hydrofobisia hiukkasia leijupedin yläosasta; ja ylivirtauskouru (34) laskeutuskammion (30) yläosassa, joka on järjestetty poistamaan valitut hydrofobiset hiukkaset kuplien kanssa laskeutuskammion (30) 15 yläosaan muodostuneesta vaahtokerroksesta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kierrätysputki (40) ja pumppu (41) on järjestetty poistamaan nestettä laskeutus-kammiosta (30) ja kierrättämään sen syötön kanssa 20 fluidisaatiokammion (18) alaosaan.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ilmastuslaite (42) on järjestetty kierrätysputken (40) yhteyteen tarjoten kuplien lähteen syöttöön.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen laitteisto, jossa jätteiden erotusvälineisiin (21) kuuluu sisäinen kouru (14) fluidisaatiokammion (18) ja ^ laskeutuskammion (30) välissä.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen V 30 laitteisto, tunnettu siitä, että jätteiden ero- o tusvälineet (21) käsittävät paineilmapumpun ja siihen ir liittyvän nostoputken (70), jonka alapää on sijoitettu CL f luidisaatiokammion (18) yläosan ja laskeutuskammion 'T S (30) alaosan rajapintaan (19). m g 35

9. Jonkin patenttivaatimuksen 4-8 mukainen ^ laitteisto, tunnettu siitä, että fluidisaatiokam mion (18) alapää on sisäänpäin kapeneva ja alaspäin 26 käännetyn kartion muotoinen ja fluidisaatiovälineisiin kuuluu laitteisto, joka on järjestetty kuljettamaan syötön käännetyn kartion kärjestä ylöspäin, muodostaen ruiskutetun suihkun fluidisaatiokammion (18) alaosas- 5 sa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että fluidisaatiokammio (18) on varustettu pystysuoralla imuputkella (50), joka on sijoitettu aivan käännetyn kartion kärjen yläpuolelle 10 ja joka on järjestetty ohjaamaan ruiskutettu suihku ylöspäin ei-turbulentilla tavalla.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 4-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että fluidisaatiokammion (18) alapää on sisäänpäin kapeneva ja alaspäin 15 käännetyn kartion muotoinen ja fluidisaatiovälineisiin kuuluu laitteisto, joka on järjestetty toimittamaan syötön fluidisaatiokammioon (18) käännetyn kartion kärjen kohdalla, ja jossa kuplat viedään fluidisaatiokammion (18) alaosaan järjestämällä laskuputki (60), 20 joka ulottuu alaspäin laskeutuskammion (30) ja fluidi-saatiokammion (18) läpi pisteeseen, joka on käännetyn kartion kärjen yläpuolella, laskuputken (60) yläpään sisältäessä suuttimen (61) ja ilmasyötön (64), ja laitteisto lisäksi sisältää putken, joka on järjestet-25 ty poistamaan nestettä laskeutuskammiosta (30), ja pumpun, joka on järjestetty pumppaamaan nestettä mainitun putken läpi paineen alaisena laskuputken (60) q yläpäähän, missä neste pakotetaan paineen alaisena ^ suuttimen (61) läpi muodostaen alaspäin vajoavan suih- V 30 kun kuljettaen ilmasyötöstä (64) saatavan ilman muka- ..... o naan ja syöttäen tuloksena saatavan kuplaisen seoksen c alaspäin laskuputken (60) läpi tullen ulos leijupetiin ^ käännetyn kartion kärjen viereen, missä se sekoittuu § syötön kanssa, tn § 35 o (M 27