FI79953B - Apparatur foer flotationsanrikning. - Google Patents

Description

1 79953

Vaahdotusrikastuslaitteisto

Keksinnön kohteena on vaahdotusrikastuslaitteisto, joka käsittää kennon rikastettavan malmin ja siihen li-5 sättyjen aineiden, ts. syötteen käsittelemiseksi, kennoon johtavan syöttöputken syötteen syöttämiseksi kennoon, kennon yläosaan sovitetun vaahdotuskourun kennossa ylöspäin nousevan rikasteen keräämiseksi ja alaosaan sovitetun pois-toputken jätteen ohjaamiseksi pois kennosta.

10 Nykyisten vaahdotusrikastuslaitteistojen kennoissa ilma johdetaan ilmastuslaitteen avulla kennon alaosaan. Usein ilmastuslaitteena toimii erityinen roottori tai vastaava, joka samanaikaisesti sekoittaa syötettä. Syöte johdetaan kennoon sekoituslaitteen tasolta. Mekanismilla py-15 ritään saamaan kennossa oleva seos mahdollisimman homogeeniseksi suspensiotilassa. Syötteessä oleva rikaste tarttuu ilmakupliin ja nousee ilman mukana. Rikaste kerätään talteen kennon yläosassa olevassa rikasteosassa. Jä-temateriaalit vajoavat alaspäin ja ne poistetaan kennosta 20 poistoputken tai vastaavan avulla. Tälläisen mekanismin avulla malmia rikastettaessa jää jätteeseen suhteellisen suuri määrä rikastetta. Lisäksi laitteistot tarvitsevat paljon energiaa ja ovat rakenteeltaan ja käyttökustannuksiltaan kalliita.

25 US-patentista 2 922 521 tunnetaan laitteisto mine raalien ja muiden aineiden luokittamiseksi vaahdottamalla, jossa laitteistossa syöte pumpataan kennoon pohjassa olevan putken kautta ja aikaansaadaan tällä tavoin "sienimäinen" virtausliike kammion sisälle. Vaahdotuksessa tarvittava 30 ilma lisätään syötteeseen siirtopumpun imupuolelle. Ilma sekoitetaan syötteeseen jo ennen rikastettavan seoksen tuloa vaahdotuskammioon. Sekoitustapahtuma on pitkälti mekaaninen ja vaatii runsaasti energiaa sekä kuluttaa mekaanisia rakenteita. Käytännössä on todettu, että jos 35 suspensiotilassa oleva seos joudutaan siirtämään esimerkiksi putkistoa myöten, lyhyenkin matkan alkaa kuplakoko kas- 2 79953 vaa ja vaahdotustulos oleellisesti heiketä. Kuplakoon pitäminen mahdollisimman pienenä vaatii energiaa kuluttavan, turbulenttisen virtauksen putkistossa.

US-patentissa 4 639 313 on kuvattu vaahdotuslait-5 teisto mineraalien rikastamiseksi vesipitoisista lietteistä. Tämä tunnettu laitteisto käsittää erilliset, erittäin monimutkaiset laitteet edullisen ilma/vesi-seoksen aikaansaamiseksi. Seoksen edullisen kuplakoon ylläpitämiseksi törmätään samoihin teknisiin vaikeuksiin kuin US-10 patentissa 2 922 521 esitetyssä laitteessa.

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin vaahdotus-rikastuslaitteisto, jonka avulla saadaan talteen suurempi osa rikasteesta kuin aikaisemmilla laitteistoilla. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin vaahdotusrikastus-15 laitteisto, joka on yksinkertainen rakenteeltaan, varma-toiminen ja joka kuluttaa suhteellisen vähän energiaa.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan vaahdotusrikastus-laitteistolla, jolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

20 Keksinnön mukaisessa vaahdotusrikastuslaitteistossa kammion pohjaan on sijoitettu säätölaite, jonka kautta kammioon on järjestetty syötettäväksi paineilmaa ja vettä erikseen hienojakoisena. Sijoittamalla erillinen paineilman ja veden säätölaite kammion pohjaan saadaan paineilma ja 25 vesi leviämään tasaisesti syötteeseen ilman mekaanisia laitteita. Säätölaitteen avulla saadaan vesi ja paineilma syötettyä hyvin hienojakoisena vesi/ilma-seoksena kammioon, jolloin seoksessa on ilman kuplakoko pieni. Tällöin ilma-kuplat kuljettavat tehokkaasti rikastetta ylöspäin.

30 Keksinnön edullisessa sovelluksessa säätölaitteeseen kuuluu paineilmakanava, johon on järjestetty säätöelin paineilman säätämiseksi, sekä vesikanava veden ohjaamiseksi kammioon paineilmakanavan välittömässä läheisyydessä. Sijoittamalla paineilmakanava erilleen vesikanavasta voidaan 35 näiden aineiden määrää ja painetta säätää toisistaan riippumatta. Vesikanavan suun ollessa paineilmakanavan suun 3 79953 välittömässä läheisyydessä sekoittuvat paineilma ja vesi tehokkaasti toisiinsa. Vesikanavan suulla on edullisesti ns. kuristuselin, jolloin paineilma vapautuu suoraan kuris-tuselimen jälkeen, jolloin syntyy ejektori-ilmiö.

5 Eräässä keksinnön sovelluksessa syöttöputki on si joitettu kammion pohjan läheisyyteen. Tälläistä ratkaisua käytetään rikastettaessa syötettä, jonka rikastepitoisuus on suuri. Vesi/paineilma-seos vaikuttaa heti kammioon tulevaan syötteeseen ja syötteessä olevat rikasteet tarttuvat 10 ilmakupliin ja kohoavat ylöspäin. Jätemateriaali jää joko osittain kammion pohjalle tai se tulee alaspäin jonkin matkaa ylöspäin kuljettuaan. Rikaste kohoaa ylöspäin ja se poistetaan kammiosta rikasteosan kautta. Jätemateriaali poistetaan poistoputken kautta.

15 Keksinnön toisessa sovelluksessa syöttöputki on sijoitettu välimatkan päähän kammion pohjasta. Osa syötteen rikasteista tarttuu ilmakupliin välittömästi syöttöputken jälkeen, mutta osa rikasteista tarttuu vasta kuljettuaan jonkin matkaa alaspäin. Jätemateriaalit painuvat joko 20 suoraan pohjaan tai kulkevat jonkin matkaa ylöspäin virtauksen mukana ja painuvat sitten alaspäin.

Seuraavaksi keksintöä selvitetään tarkemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää yksikennosovellusta keksinnön mukaisesta 25 vaahdotusrikastuslaitteistosta sivulta katsottuna, kuvio 2 esittää erästä monikennosovellusta keksinnön mukaisesta vaahdotusrikastuslaitteistosta sivulta katsottuna, kuvio 3 esittää edullista monikennosovellusta keksinnön mukaisesta vaahdotusrikastuslaitteesta sivulta katsottuna, 30 kuvio 4 esittää kuvion 3 kennostoa ylhäältä katsottuna, kuvio 5 esittää kuvion 3 kennostoa suunnasta N katsottuna, kuviossa 6 on esitetty tulokset esivaahdotuskokeista, joissa keksinnön mukaisen pneumaattisen vaahdotusrikastuslait-teiston tehokkuutta verrattiin perinteisen mekaanisen ken-35 non tehokkuuteen, ja kuviossa 7 on esitetty tulokset kertausvaahdotuskokeista.

4 79953 joissa keksinnön mukaisen pneumaattisen vaahdotusrikastus-laitteiston tehokkuutta verrattiin perinteisen mekaanisen kennon tehokkuuteen.

Kuvion 1 mukaisessa sovelluksessa vaahdotusrikastus-5 laitteisto käsittää kennon 1, kennoon johtavan syöttöputken 2, kennosta johtavat vaahtokourun 3 ja poistoputken 4 sekä säätölaitteen 5. Syöttöputki 2 on sovitettu välimatkan päähän kennon pohjasta ja syöttöputken kautta syötetään kennoon rikastettava malmi ja siihen lisätyt aineet, ts.

10 ns. syöte.

Kennon pohjalle sovitettu säätölaite 5 käsittää paineilmakanavan 6 paineilman johtamiseksi kennoon ja vesikanavan 8 veden johtamiseksi kennoon. Vesikanavaan on sovitettu säätöelin 7 veden virtauksen säätämiseksi ja 15 paineilmakanavaan on sovitettu vastaavasti säätöelin (ei esitetty kuviossa) paineilman säätämiseksi. Veden säätöelin on tässä sovelluksessa ns. kuristuselin. Vesikanavan suu-aukko on aivan paineilmakanavan suuaukon vieressä.

Laitteistoa käytettäessä syötetään syöttöputken 20 kautta syötettä kennoon. Samanaikaisesti säätölaitteella syötetään kennon pohjalta vesi/ilma-seos. Vesi ja ilma sekoittuvat hyvin toisiinsa muodostaen hienojakoisen, pienikuplaisen seoksen, joka leviää tehokkaasti kennoon. Syötteessä olevat rikastepartikkelit tarttuvat ilmakupliin 25 ja nousevat ylöspäin kennossa. Syntynyt vaahto otetaan talteen kammion yläosassa olevassa rikasteosassa 3, josta rikaste johdetaan eteenpäin. Jätemateriaali painuu alaspäin ja se johdetaan poistoputken kautta pois kennosta.

Kuvion 2 esittämässä sovelluksessa vaahdotusrikas-30 tuslaitteisto käsittää useita vierekkäin asetettuja kennoja, jotka muodostavat kennoston. Kennojen alaosat on yhdistetty toisiinsa aukoilla 9. Kennosto käsittää syöttöputken 2 ja poistoputken 4. Syöttöputki 2 on yhdistetty ensimmäiseen kennoon ja poistoputki 4 on yhdistetty vii-35 meiseen kennoon. Jokaisen kennon pohjalle on sovitettu säätölaite 5 paineilman ja veden johtamiseksi kammioon.

5 79953

Kennojen yläosaan on sovitettu vaahtokouru 3 rikasteen keräämiseksi kennosta.

Laitteistoa käytettäessä syötetään syötettä syöt-töputkea pitkin ensimmäiseen kennoon. Osa rikasteesta 5 saadaan talteen tässä kennossa ja loppuosa rikasteesta sekä jäte poistuvat aukon kautta toiseen kennoon. Kennoston toiminta vastaa aikaisemmin esitetyssä sovelluksessa esitettyä. Ensimmäisestä kennosta tuleva jätemateriaali toimii toisen kennon syötemateriaalina ja toisessa kennossa ote-10 taan talteen osa rikasteesta. Pohjalle jäänyt materiaali johdetaan seuraavaan kennoon jne. kunnes jätemateriaali poistetaan laitteistosta poistoputken 4 kautta.

Kuvion 3 esittämässä edullisessa sovellutusmuodossa vaahdotusrikastuslaitteistoon kuuluu useita vierekkäin 15 asetettuja kennoja, jotka muodostavat kennoston. Laitteisto käsittää syöttöputken 2, johon on sovitettu ilmastin 10 vaahdotustapahtumalle haitallisten ylisuurten ilmakuplien poistamiseksi syötteestä ja poistoputki 4. Syöttöputki 2 on yhdistetty ensimmäiseen kennoon ja jäte poistuu kennos-20 tosta peräventtiilin 12 välityksellä. Jokaisen kennon pohjalle on sijoitettu säätölaite paineilman ja veden johtamiseksi jokaiseen kennoon. Kennojen yläosaan on sovitettu vaahtokouru 3 rikasteen keräämiseksi kennoista.

Laitteistoa käytettäessä syötetään syötettä syöt-25 töputkea pitkin ensimmäiseen kennoon, jossa osa syötteestä vaahdottuu ja loppuosa syötteestä siirtyy seuraavaan kennoon ejektoriputken 11 välityksellä. Kennoston toiminta vastaa edellä esitetyn kuvion 1 mukaisessa sovellutuksessa esitettyä. Ensimmäisestä kennosta tuleva jätemateriaali 30 toimii toisen kennon syötemateriaalina ja toisessa kennossa otetaan talteen osa rikasteesta. Pohjalle jäänyt materiaali johdetaan seuraavaan kennoon jne. kunnes jätemateriaali poistetaan laitteistosta poistoputken 4 kautta. Kennojen välisissä seinämissä on aukot 14 paineen ja pinnan tasaa-35 miseksi kennostossa.

Kennon pohja on konstruoitu kaltevaksi siten, että 6 79953 kennon pohjalle laskeutunut jäte kulkeutuu suuttimien ohitse kennon toiseen alanurkkaan. Laskeutunut jäte saatetaan uudelleen vaahdotukseen ejektoriputkirakenteella. Rakenne parantaa saantoprosenttia. Käytetty ejektorirat-5 kaisu on todettu koeajoissa erittäin käyttökelpoiseksi lähinnä siksi, että sillä saadaan kennon pohjalle laskeutunut jäte uudelleen vaahdotukseen ja erittäin pienellä energiankäytöllä (ilman erillisiä suuria ja kalliita pumppausyksiköitä) ja täten vältetään voimakkaan pumppauk-10 sen aikaansaamien pyörteiden aiheuttamat häiriöt vaahdotuk-sen onnistumisen kannalta tärkeässä suspensiotilassa.

Ejektoriputki on sovitettu kennon siihen reunaan, jonne kulkeutuu se osa syötteestä (lietteestä), joka ei nouse vaahdotuksessa. Ejektori-ilmiö saadaan aikaan johta-15 maila putkeen edullisella paineella pienehkö määrä vettä. Ejektoriputki nostaa jätteen ylös ja siirtää sen seuraavaan kennoon syötteeksi.

Viimeisessä kennossa jäte poistuu peräventtiilin 12 avulla poistoputken 4 kautta. Laitteisto on lisäksi 20 varustettu pinnankorkeuden säätölaitteella 13, joka ohjaa poistoputkessa olevaa peräventtiiliä 12.

Keksinnön kolmannessa sovelluksessa vaahdotusrikas-tuslaitteistoon kuuluu useita kennostoja, jotka on sijoitettu portaittain toisiinsa nähden. Tällöin yksittäisen 25 kammion rakenne vastaa kuviossa 1 esitettyä rakennetta ja koko laitteistossa toisen kennoston poistoputki on viereisen kennoston syöttöputki.

Keksinnön mukaisissa laitteistoissa säätölaitteesta syötettävään veteen voidaan lisätä vaahdotuskemikaaleja, 30 jolloin niitä ei tarvitse lisätä aikaisemmin.

Seuraavassa esitetään uutta vaahdotusrikastuslait-teistoa käyttämällä saatuja koetuloksia.

Keksinnön mukaisen vaahdotuslaitteiston prototyypillä on tehty n. 1/2 vuoden ajan koevaahdotuksia Kemira 35 Oy Siilinjärven apatiittikaivoksilla. Saatuja tuloksia verrattiin ko. kaivoksilla käytettäviin mekaanisiin vaah- 7 79953 dotuslaitteistoihin ja vertailussa ilmeni seuraavaa: - laitteiston pienestä koosta huolimatta voitiin syötteen sisöänvirtaus pitää samalla tasolla kuin mekaanisissa kennoissa, 5 - energian kulutus on mekaanisiin kennoihin verrattuna alle 10 %, - saantiprosentit ovat jo ensimmäisistä kokeista lähtien olleet käytetyillä syötteillä mekaanisien kennojen tasolla tai eräissä raekokoluokissa jopa selvästi parempia, 10 alustavissa kokeissa kiilteen erottamiseksi nk. käänteis-vaahdotuksella saatiin hämmästyttävän hyviä tuloksia.

Saadut koetulokset ovatkin johtaneet siihen, että Kemira Oy on tilannut tutkimusosastolleen laajemman koevaahdotuk-sen kiilteenerotuskyvyn tarkempaa selvitystä varten, 15 - saadut kokemukset laitteen tehokkuudesta ja toisaalta laitteiston vaatimista minimaalisista rakennus- ym. inves-tointikuluista antavat viitteitä siitä, että kehitetyllä uudentyyppisellä pneumaattisella vaahdotuslaitteistolla tulee olemaan lähiaikoina erittäin keskeinen merkitys mi-20 neraalien rikastuksen kokonaiskannattavuutta ajatellen.

Vertailukokeiden suhteen viitataan erikoisesti kuvioihin 6 ja 7, jotka koskevat esivaahdotuksesta vastaavasti kertausvaahdotuksesta saatuja tuloksia. Käyrä 17 vastaavasti 15 on saatu uutta pneumaattista kennoa käyttämällä 25 ja käyrä 16 vastaavasti 14 on saatu perinteistä mekaanista kennoa käyttämällä. Kokeet suoritettiin syöttämällä samanaikaisesti molempiin kennovaihtoehtoihin samaa syötettä. Mittaukset tehtiin samanaikaisesti otetuista näytteistä (rikaste-, syöte-, jäte- ja P205-pitoisuudet).

30 Esivaahdotusvertailukokeiden tuloksista ilmenee, että uutta pneumaattista kennoa käyttämällä saadaan oleellisesti parempi saanti (noin 10 %) kuin tunnettua mekaanista kennoa käyttämällä, mikä käytännössä vähentää jätteeseen jäävän apatiitin (P205) määrää.

35 Kertausvaahdotusvertailukokeissa saadun rikasteen pitoisuus uutta pneumaattista kennoa käyttämällä on edel- 8 79953 leen erittäin korkea, so. vähintään samalla tasolla kuin tunnettua kennoa käyttämällä, mutta saanti on keskimäärin yli 10 % korkeampi.

Uutta laitteistoa on edellä kuvattu lähinnä mine-5 raalien rikastukseen liittyen, mutta on selvää, että laitteistoa voidaan myös käyttää syötteellä, joka halutaan hapettaa tai jonka sisältämät ainepartikkelit halutaan luokittaa.

Claims (12)

1. Vaahdotusrikastuslaitteisto, joka käsittää kennon (1) rikastettavan malmin ja malmiin lisättyjen aineiden, 5 ts. syötteen käsittelemiseksi, kennoon johtavan syöttöput-ken (2) syötteen johtamiseksi kennoon (1), kennon yläosaan sijoitetun vaahtokourun (3) rikasteen keräämiseksi ja alaosaan sijoitetun poistoputken (4) jätteen ohjaamiseksi pois kennosta, tunnettu siitä, että kennon pohjaan on 10 sovitettu säätölaite (5), jonka kautta kennoon johdetaan paineilmaa ja vettä hienojakoisena seoksena, jolloin säätölaite (5) käsittää säädettävän vesikanavan (8), johon on sovitettu säätöelin (7) veden virtauksen säätämiseksi, sekä säädettävän paineilmakanavan (6) ilman säätämiseksi 15 ja sen ohjaamiseksi kennoon (1) vesikanavan (8) välittömässä läheisyydessä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusrikastuslaitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää useita vierekkäin sovitettuja kennoja (1), jolloin 20 syöte johdetaan syöttöputken (2) kautta ensimmäiseen kennoon, jossa osa syötteestä vaahdottuu ja loppuosa syötteestä siirtyy seuraavaan kennoon ja että lopullinen jäte poistetaan viimeisestä kennosta poistoputken (4) kautta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen vaahdotusrikastus-25 laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää useita vierekkäin sovitettuja kennoja (1), syöttöput-keen (2) sovitetun ilmastimen (10) vaahdotustapahtumalle haitallisten ylisuurten ilmakuplien poistamiseksi, jokaisen kennon alaosaan sovitetun säätölaitteen (5) paineilman ja 30 veden johtamiseksi samanaikaisesti hienojakoisena seoksena laitteistoon sekä ejektoriputken (11), joka on sovitettu kennon siihen reunaan jonne osa syötteestä laskeutuu, tämän syötteen osan nostamiseksi ylös ja siirtämiseksi seuraavaan kennoon uudelleen vaahdotusta varten.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen vaahdotusrikastus laitteisto, tunnettu siitä, että kennot on yhdis- 10 79953 tetty toisiinsa kennojen välisillä säädettävillä aukoilla (9).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen vaah-dotusrikastuslaitteisto, tunnettu siitä, että 5 syöttöputki (2) on sijoitettu kennon pohjan läheisyyteen.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen vaah-dotusrikastuslaitteisto, tunnettu siitä, että syöttöputki (2) on sijoitettu välimatkan päähän kennon pohjasta.

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen vaahdotusrikastus- laitteisto, tunnettu siitä, että ejektoriputkien (11) pumppausteho on säädettävissä säätämällä ejektoriput-keen johdettavan lisäveden määrää.

8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen vaahdotusrikastus-15 laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää useita portaittain toisiinsa nähden sijoitettuja ken-nostoja, jolloin toisen kennoston poistoputki muodostaa vierekkäisen kennoston syöttöputken.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen vaah-20 dotusrikastuslaitteisto, tunnettu siitä, että säätölaitteeseen (5) on sovitettu annostelulaite vaahdotus-kemikaalien syöttämiseksi veden mukana kennoon.

9 79953

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukaisen laitteiston käyttö mineraalien rikastukseen.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukaisen lait teiston käyttö syötteen hapettamiseen.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukaisen laitteiston käyttö syötteen partikkelien luokittamiseen. 11 79953