FI69573C - Foerfarande foer reglering av en flotationsprocess - Google Patents

Description

69573

MENETELMÄ VAAHDOTUSPROSESSIN SÄÄTÄMISEKSI

Keksinnön kohteena on menetelmä vaahdotusprosessin säätämiseksi, jossa vaahdotuspiiriin kuuluvien ma1 mi 1ietteen kä-5 sittely-yksiköiden lietemääriä ja niiden välisiä lietevir-toja säädetään sellaisten venttiilien avulla, jotka käsittävät toisiinsa koaksiaalisesti sovitetut hokit, tiivisteen ja käyttölaitteen toisen hoikin liikuttamiseksi.

10 Rikastamon vaahdotusprosessiin olennaisesti liittyvät m a 1 -milietteen käsittely-yksiköt ovat jako vaimentimet, liet-teenjakajat, vaahdotuskennot ja pumppukaivot. Jakovalmenti-melta 1ietteenjakajan kautta lietevirta ohjataan yhdelle vaahdotuskenno11 e tai usealle rinnakkain kytketylle vaahdo-15 tuskennolle.

Vaahdotuskennoja voi olla useita kytkettyinä sarjaan siten, että liete virtaa ensin ensimmäiseen kennoon ja tästä seu-raavaan ja siitä edelleen. Tämä edellyttää venttiileiden 20 tai vastaavien sijoittamista kahden peräkkäisen kennon väliin. Nesteen pinnan laskiessa jälkimmäisessä kennossa otetaan siihen lisää lietettä edellisestä kennosta tai jakoval mentimel ta. Venttiilinä käytetään yleisesti ns. letku-venttiiliä, joka on sijoitettu kennosta ulos johtavaan put-25 keen. Venttiilin toimintaa ohjataan erilaisilla mekaanisil la tai sähköisillä pinnan korkeuden tarkkailulaitteilla. Pyrkimyksenä on pitää pinnan korkeus likimain vakiona kussakin kennossa tai kennoyksikössä.

30 Vaahdotuskennoista välituote ohjataan pumppukaivoihin, jos ta se pumpataan uudelleen prosessiin tai seuraavan rikas-tusprosessin jakovalmentime 11e/1ietteen jakajalle. Kennoista saatava jäteliete vuorostaan ohjataan pumppukaivojen kautta kaatopaikalle tai sopivaan jälkikäsittelyyn.

35 69573 2

Lietteen pumppaus pumppukaivoi 1 ta tapahtuu yleensä ilman säätöä, Lietevirtaa voidaan kuitenkin säätää pumpun kierroslukua muuttamalla tai venttiilin avulla pumpun painepuo-len virtausta 1etkuventtiilil 1ä kuristamalla.

5

Rikastamon säätöön liittyvät vaikeudet johtuvat pääasiassa siitä, että 1iet evirtojen säätämiseen ja kemikaalien annosteluun ei ole tällä hetkellä olemassa tyydyttäviä venttii-1iratkaisuja. Näissä oloissa käytetään useimmiten letku-10 venttiiliä. Kun otetaan huomioon se, että lietteen kuiva-ainepitoisuus on useita kymmeniä prosentteja, jopa 70 S, on ymmärrettävää, että 1etkuventtii1 in kestoikä on hyvin lyhyt. Toisaalta se vaatii myös tilaa suhteellisen paljon. Tilaa tarvitaan myös siksi, että voitaisiin suorittaa vent-15 tiileiden vaihdot niiden mennessä käyttökelvottomiksi. Tämän vuoksi kennot on käytännössä ollut pakko sijoittaa toisistaan erilleen. Letkuventtii1 in vaikea säädettävyys aiheuttaa myös suuria vaikeuksia 1ietevirtojen käsittelyssä. Lisäksi on todettava, että sähköhäiriöiden aikana letku-20 venttiilit yleensä avautuvat ja tällöin saattaa suuriakin määriä kallista lietettä joutua hukkaan.

Ennestään tunnetaan suomalaisesta patenttijukaisusta n:o 59 154 uppoventtii1i, joka on sovitettu pumppukaivosta pum-25 pattavan lietevirran säätämiseen. Uppoventtii1i on asennettu lietepumpun imupuolelle säiliöstä lähtevän putken ja pumpun välille sen tu1 ovirtausta kuristamaan. Aikaisemmin tällaista pumpun imupuolella venttiilin avulla tapahtuvaa virtaussäätöä ei ole toteutettu. Uppoventtii1iratkaisun 30 tarkoituksena on korvata hyvä, mutta kallis pumpun kierros-luvun säätö.

Uppoventtii1i koostuu säiliön pohjalle asennetusta lähtöka-navaan liittyvästä uiko- ja sisäputkesta 1. -hoikista. Si-35 säputkeen on edul1sisimmin järjestetty virtausaukkoja.

11 3 69573 UJko- ja sisäputki ovat toisiinsa nähden liikutettavissa. Kun ulkoputki on vedetty ylös, venttiilin virtausaukot ovat täysin auki ja lietepumppu imee lietettä 1ietesäi1iösta täysitehoisesti. Vastaavasti, kun ulkoputki lasketaan alas, 5 se painuu tiiviisti 1 aippatiivistettä vasten ja sulkee sisäänsä sisäputken aukkoineen ja näin koko uppoventtii1 in,

Mainitussa patenttijulkaisussa uppovent tiili on sovitettu tiettyyn erikoissovellutukseen. Se on osoittautunut käyttö-10 kohteessaan kulutusta kestäväksi ja pumpun painepuolen letku vent t i i 1 i säät oä paremmaksi ratkaisuksi. Se tarvitsee kuitenkin huoltoa, vaikka se on esim. 1etkuventtii1iä huomattavasti kestävämpi. Huollon aikana lietesäilio joudutaan useimmiten tyhjentämään. Tämä on hankalaa ja aikaavievää.

1 5

Keksinnön mukaiselle menetelmälle voidaan edellä esitetyt rikastusprosessin säätämiseen ja valvontaan liittyvät ongelmat ratkaista. Tämän toteuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisessa patenttivaatimuk-20 sessa.

Keksinnöllä saavutetaan merkittäviä etuja tunnettuihin ri-kastuprosessin säätömenetelmiin verrattuna. Jakovalmenti- melle tulevan lietevirran vaihtelu voidaan tasata lietteen-25 jakajassa varaamalla tasaamiseen sopivasti "tankkiti1 aa".

Säätö tapahtuu esim. vakioimalla venttiilin asento neste pinnan korkeuteen. Tätä säätöä voidaan soveltaa myös kennoihin. Tällaisilla venttiileillä varustetulla lietteenja-kajalla voidaan lietettä syöttää eteenpäin halutulla taval-30 la venttiileitä sopivasta ohjaamalla. Näin rinnakkaisille riveille on mahdollista johtaa haluttu määrä lietettä. Lietteen ohjattu jako mahdollistaa myös eri suuruisten kennojen rinnakkaiskäytön.

35 Koko vaahdotuspiirin säätötoiminta perustuu mainitun 4 69573 kaltaisiin venttii1 eihin ja niiden eri variaatioihin, joita on lähemmin kuvattu suomalaisessa patenttijui kaiussa n:o 68 301 - "Venttiili erityisesti kuluttavien lietteiden, kemikaalien tai kaasujen virtauksen säätämiseksi" .

5

Venttiilejä voidaan käyttää virtauksen mittaukseen ja säätöön pumppukaivoi11 a, 1ietteenjakaja 11 a ja kennoilla. Erilaisia venttiilikokoja tarvitaan järjestelmässä vain 2-3. Venttiilin säätöholkkia vaihtamalla saadaan haluttu toteu-10 tus aikaan, myös koko venttiilin vaihtaminen pienempään käy helposti yhden lisälaipan avulla.

Huollon ja prosessin säädön kannalta saavutetaan seuraavia huomattavia etuja. Venttiilin kautta sen varsiosaa hyväksi-15 käyttäen voidaan kemikaalien syöttö suorittaa prosessiin sekoittumisen kannalta edulliseen virtauskohteeseen.

Prosessihäiriöiden yhteydessä venttiilin, mahdollisen vent-tiilipesän ja putkiston aukaisu ja huuhtelu paineilmaa tai 20 vettä käyttäen on mahdollista. Toiminta voi tapahtua täysin automaattisesti ohjattuna sopivan tietojenkäsittely-yksikön avulla tai valvomosta käsin manuaalisesti.

Kennoon asennettu venttiili ei tukkeudu ja kennon juoksutus 25 voi tapahtua kaikissa olosuhteissa silloin, kun venttiili rakennetaan ja asennetaan siten, että juoksutusaukkojen korkeus pohjasta on suurempi kuin lietepinnan paksuus kennojen ollessa pysähdyksissä.

30 Venttiilin vaahdotuskennoon asentamisen ansiosta sen tilantarve pienenee merkittävästi. Vastaavasti myös hinta laskee, koska yksi päätylevy ja yksi perälaatikko voidaan jättää pois kustakin sarjakytkennästä. Samoin saavutetaan tunnettuja ratkaisuja olennaisesti parempi säädettävyys. Poh-35 jaan asennetun venttiilin avulla voidaan kukin kenno tyh- 5 69573 jentää prosessiin ilman erillista tyhjennysputkistoa. Edelleen venttiilistä on etua mahdollisen sähkökatkoksen sattuessa, koska se tällöin sulkeutuu automaattisesti, eikä päästä lietettä hukkaan. Vaahdotuspiirin virtauksen mit-5 taukseen ei tiettävästi ole muuta mahdollisuutta kuin em. venttiilin hyväksikäyttö.

Seuraavassa keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamalla.

10 Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti vaahdotuspiiriä, jossa on käytetty keksinnön perustana olevaa säätöventtii-1 i ä;

Kuvio 2 esittää kuviota 1 vastaavaa vaahdotuspiiriä, jossa on käytetty erästä toista säätöventtii1 in suoritus-15 muotoa;

Kuvio 3 esittää tarkemmin erästä säätö venttii1iä osittain sivu- osittain 1eikkauskuvantona;

Kuvio 4 esittää sivukuvantojän pesällä varustettua säätö-venttiiliä, jota on käytetty kuvion 2 vaahdotuspii-20 rissa;

Kuvio 3 esittää osittain sivu- ja osittain leikkauskuvanto-na vaahdotuskennoi11 e tarkoitetun yhdistettyyn ylä-ja alaportin säätöön soveltuvaa venttiiliä;

Kuvio 6 esittää näytteenottoventtii1iä ylhäältä päin nähty-25 nä.

Kuvion 1 ja 2 vaahdotuspiirin malmilietteen käsittely-yksiköt ovat pumppukaivot 1, 2 ja 3, jakova1mennin/1ietteenjakaja 12 ja vaahdotuskennot 13, 14, 15 ja 16.

30

Kuhunkin käsittely-yksikköön on sijoitettu yksi tai useampi keksinnön perustana oleva venttiili, jonka rakennetta on yksityiskohtaisesti kuvattu suomalaisessa patenttijulkaisussa n:o 68 301 . Kuvion 1 venttiilit ovat uppoventtiil ejä 35 17a, 18a ja kuvion 2 pesällä varustettuja venttiileitä 17b ja 18b.

6 69573

Kuvion 1 mukaisesti on vaahdotuskennoja 13a, 14a, 13a 16a sijoitettu rinnakkain. Kennot voivat olla esimerkiksi sen tyyppisiä kuin suomalaisessa patenttijulkaisussa n:o 42 302 on esitetty. Kennot 13 ja 14 ja vastaavasti 13 ja 16 ovat 3 yhdistetyt toisiinsa siten, että niillä on yhteinen neste-tila ja pinnankorkeus. Kennon 14 sisään on sijoitettu venttiili 17a, joka saa viestejä kennon 15 pinnankorkeusantu-rilta. Vastaavasti on kennon 16 sisään sijoitettu samanlainen venttiili.

10

Sijoittamalla kennojen pinnan säätämistä varten tarkoitetut venttiilit ja muut laitteet kennojen sisään, voidaan kennot rakentaa kiinni toisiinsa. Täten esim. kennojen 14 ja 15 välillä on vain yksi osittain yhteinen väliseinä. Kuviossa 15 1 on esitetty ratkaisu, jossa kennot on sijoitettu eri ta soon .

Käytännössä rakenne voidaan toteuttaa myös samassa tasossa olevana ratkaisuna.

20

Kuviossa 2 on esitetty toinen suoritusmuoto, jossa kennot 13b, 14b , 15b ja 16b on sijoitettu kuviota 1 vastaavalla tavalla. Säätöventtii 1 i 17b on sijoitettu kennon 15b sisään. Venttiili 18b on kennon 15b ulkopuolella, mutta se 25 voisi yhtä hyvin olla myös seuraavan kennon sisällä, jossa kennosto vielä jatkuisi. Kennon pinnakorkeuden säätö on järjestetty esimerkiksi seuraavasti. Kennon lietepinnan säätölaitteistoon kuuluu uimuri, joka on sijoitettu kennoon 14. Uimurin liike muutetaan sähköiseksi viestiksi sinänsä 30 tunnettujen laitteiden avulla ja edelleen suoraan tai sopivan tietojenkäsittely-yksiön kautta muuttajan kautta säätö-venttilin 17b ohjausliikkeeksi.

Oakovalmentimen/1ietteenjakajan 4 pinnankorkeuden säätö 35 voidaan suorittaa periaatteessa samalla tavalla kuin kennoissa .

Il 7 69573

Kuvion 1 vaahdotuspiirin pumppukaivot 1, 2 ja 3 ja kuvioiden 1 ja 2 jakoval meritimet/1 ietteen jakajat 12 on varustettu kuvion 3 esittämällä ylivuoto- ja tyhjennysventtiiJiJJä 4. Olennaista venttiilissä on se, että venttiilin varsi 5 on 5 varustettu y1ivuotoaukoi11 a 5, joiden kautta häiriön sat tuessa liete valuu hallitusti ulos prosessista tai lietteen jakaja! ta 12 pumppukaivoon 1.

Kuviossa 4 on esitetty eräs sovellutusmuoto pesällä varus-10 tetusta säätöventtii1istä, joka sopii vaahdotuspiirin kä sittely-yksiköille. Venttiilin tulokanava on nuolen A osoittamalla sivulla ja lähtökanava venttii1ipesän pohja-laipassa nuolen B sivulla. Venttiili käsittää pystyssuun-nassa liikutettavan virtausaukoi11 a 12 varustetun juoksu-15 tusholkin 1 ja kiinteän säätöholkin 2. Rengasmainen tiiviste 3 on asennettu hoikin 1 ympärille laippaa vasten. Holkki 1 on kiinnitetty sopivasti ruuveilla 22 laippaan, joka vuorostaan on hitsattu varteen 16. Holkit 1, 2 on sijoitettu ventti1ipesään 4.

20

Venttii1ipesä 4 ja hoikkien 1, 2 kulutuspinnat on kumioi- tu. Säätöholkki on kiinnitetty ruuveilla 23 pesän 4 pohja-lippaan. Pesän 4 kanteen 24 on vuorostaan ruuveilla 25 tai vastaavasti kiinnitetty kannatinputki 15, jonka altaan 25 lietepinnan yläpuolelle nousevaan toiseen päähän on asennettu käyttölaitteen 17 kiinnityskappale 19. Tähän kiinnity skappal eeseen 19 on järjestetty lisäksi aukot ja yhteet huuhteluputki11 e 20 ja 21.

30 Yleisimmin määriteltynä venttiili käsittää toisiinsa koak-siaalisesti sovitetut holkit 1, 2, tiivisteen 3 ja käyttölaitteen 17 toisen hoikin liikuttamiseksi ja samalla ainakin toisessa hoikissa olevien aukkojen 12 tehollisen vir-tausalan ja laitteen virtauksen säätämiseksi, jossa vent-35 tiilissä toinen holkki on kiinnitetty irrotettavasti 69573 θ esimerkiksi ruuveilla 23 suoraan tai erillisen istukan välityksellä venttiilipesän 4 pöhja]aippaan tai altaan pohjaan ja toinen holkki on kiinnitetty irrotettavasti esimerkiksi ruuveilla 22 käyttölaitteen 17 varteen 16 ja tiiviste 5 3 on asennettu jomman kumman hoikin 1, 2 ympärille.

Huollon ja kunnossapidon kannalta kuvion 4 venttiilissä on huomattavaa se, että juoksutusholkki 1 tiivisteineen 3 voidaan varresta 16 nostaa kannatinputken läpi ylös lieteal-10 taasta. Ruuvit 22 avaamalla holkki 1 ja tiiviste 3 voidaan vaihtaa.

Venttiilipesän 4 pöhjalaippaan kiinnitetty säätöholkki 2 voidaan vaihtaa avaamalla ruuvit 23. Tällöin myös venttii-13 lipesä 4 olisi irrotettava tulokanavan A puolella olevasta altaan seinästä. Tämä voidaan tehdä sulkemalla tulokanava sopivasti ja irrottamalla pesän 4 a 11 askiinn itys, joka on edullisimmin kiilaluistikiinnitys.

20 Vaahdotuskennojen välille voidaan asentaa esim. kuvion 1 tai 2 venttiilin 17 tilalle kuvion 5 mukainen yhdistetyllä ylä- ja alaportin säädöllä varustettu venttiili. Tämä muodostuu kuvion 4 mukaisesti venttiilistä, jonka laajennetun varsiosan (vrt. kuvio 3) yläpäähän on järjestetty ylivuoto-25 aukot 6. Varsiosan ympärille on järjestetty säätöpu1tei11 a 7 tai vastaavilla säädettävä tiivistyse 1ementi11ä 8 varustettu yläportin säätöholkki 9. Lietteen pinta voidaan tämän avulla asettaa halutuksi eikä jätettä näin pääse rikasteen puolelle. Samanaikaisesti voidaan virtausta kennosta toi-30 seen säätää varsinasella säätöventtiili11ä eli alaportil-la. Alaportin säädön tärkein etu on se, ettei jäteliete nouse ylös. Kuvion 5 mukaisella venttii1iratkaisu 11 a voidaan toteuttaa 1 ietevirtauksen jatkuva ylä- ja alaportin säätö tai jompi kumpi näistä olosuhteiden mukaan.

35 9 69573

Kuvion 6 näytteenottoventtii1i koostuu poikkileikkaukseltaan pyöreästä venttiilipesästä 10, joka muodostuu ylhäältäpäin nähtynä pyöreäpohjäisen V-kirjaimen muotoisesta kappaleesta. Sen jyrkkään mutkaan on sijoitettu edellä esitet-5 ty venttiili, jonka holkkeja rengas 11 kuvaa. Keskellä holkkeja on lähtöaukko, josta 1 ietevirtanäyte siirtyy analysointilaitteeseen. Venttiili yhdistetään 1ieteputkistoon sopivaan kohtaan rikastusprosessia. Merkittävää on se, että tällaisessa venttiilipesässä liete joutuu pyörteiseen liik-10 keeseen ja näin näyte on tasalaatuista.

Lietteen virtaus esimerkiksi kennojen läpi voidaan suorittaa tallentamalla käytettyjen venttiilien ominaiskäyrien pohjalta laaditut virtauskäyrät mikroprosessorin tai vas-15 taavan tietojenkäsittely-yksikön muistiin. Kun venttiilin asento ja paine-ero sen yli mitataan ja viestitetään esim. jatkuvasti tietojenkäsittely-yksikölle ja em. virtauskäyriä käytetään hyväksi saadaan 1askeentalaitteelta edelleen virtauksen säätöä varten viesti hetkellisestä virtausmäärästä.

20 Käsittely-yksiköiden säätölaitteet voidaan yhdistää sopivaan yhteiseen tietojenkäsittely-yksikköön, jonka muistiin on tallennettu mm. prosessin kannalta tärkeät lietepinta-korkeudet ja niiden sallitut vaihtelualueet.

25

Kemikaalien syöttö voidaan suorittaa automaattisesti mikroprosessorin ohjaamana esim. jakova1mentime 11 a käytetyn venttiilin varren kautta prosessiin. Tätä voidaan valvoa paitsi tarkalla annostuksella myös ottamalla näytteitä 30 lietteestä kuvion 6 mukaisella venttiilillä ja analysoimalla ne vuorostaan automaattisesti.

Edellä on esitetty miten samaa venttii1iratkaisua hyväksi käyttäen voidaan sopivien anturien, käyttölaitteiden ja 35 tietojenkäsittely-yksiköiden avulla toteuttaa yhtenäinen 69573 10 vaahdotusprosessin säätöjarjestelma. On tietysti selvää, ettei venttiilin käyttö vaahdotusprosessia rajoitu pelkästään esitettyihin esimerkkeihin vaan sitä voidaan lisäksi soveltaa mm. paineena!aisissa putkissa käytettäväksi.

5