FI88268B - Flotationsmaskin - Google Patents

Description

1 882.:3

VAAHDOTUSKONE

Tämä keksintö kohdistuu vaahdotuskoneeseen mineraalien tai vastaavien vaahdottamiseksi näitä partikkeleita sisältävistä lietteistä, jossa vaahdotuskoneessa ohjataan vaahdon nousua ja siirtymistä vaahdotuskoneessa olevasta lietteestä vaahto-patjaan .

Vaahdotuskoneissa halutut arvomineraalipartikkelit saatetaan kontaktiin ilmakuplien kanssa käyttäen hyväksi kemikaaleja. Ilmakuplat nousevat lietekerroksen pinnalle ja muodostavat vaahtokerroksen, jonka korkeus vapaassa tilassa on tavallisesti vain noin 5 % vaahdotuskoneen pohjan ja vaahdon poistumiskohdan välisestä korkeudesta. Vaahtokerroksessa oleva vaahto pyritään ottamaan talteen tavallisesti vaahdotuskoneen seinämään kiinnitettyihin poistoränneihin. Käytännön kannalta edullinen tulos vaahdon saamisessa ränneihin edellyttää vaahdotettavasta mineraalista ja vaahdotusprosessivaiheesta riippuvaa riittävän paksuista vaahtokerrosta. Tavallisesti hyvä tulos vaahdon saamisessa ränneihin edellyttää suhteellisen paksua vaahtokerrosta.

Erikoiskennoissa, joilla pyritään hyvään selektiivisyyteen ja joissa käytetään vaahdon pesua, on riittävän vaahto-kerroksen aikaansaaminen usein tavanomaisin keinoin mahdotonta. Syynä vaikeuksiin aikaansaada paksuja vaahtokerroksia on vaahdon hajoaminen. Vaahdon hajotessa osa mineraali-partikkeleista palaa takaisin lietteeseen. Tällöin tarvitaan uusi ilmakupla mineraalipartikkelin nostamiseksi uudelleen vaahtokerrokseen. Näin vaahdotuksen nopeus alenee, hyötysuhde ilman käytössä on alhainen ja ylimääräinen ilma nostaa mekaanisesti vaahtoon lisää arvottomia mineraaleja ja aineita.

Vaahdon syntymisnopeus ja hajoamisnopeus riippuvat mm. vaahdotuskoneen rakenteesta, käsiteltävästä materiaalista ja prosessivaiheesta. Edelleen vaahdon hajoamisprosessissa voidaan erottaa erilaisia tekijöitä. Aika on tärkeimpiä 2 88268 parametrejä useissa tapauksissa. Esimerkiksi eräissä tapauksissa vaahtokerros, jonka korkeus on 100-200 mm, hajoaa jopa alle kymmenessä sekunnissa. Hajoavasta vaahdosta jäljelle jäävät mineraalipartikkelit voivat palata suoraan lietteeseen esimerkiksi vaahdotuskoneen keskiosassa. Mikäli vaahto virtaa hyvin hitaasti poistoränneihin, mutta vaahdon syntymisnopeus on suuri, voi hajoavasta vaahdosta kerääntyä vähitellen niin painavia mineraalipartikkelikerrostumia, että nämä kerrostumat vajoavat alla olevan vaahdon läpi takaisin lietteeseen. Myös voimakkaat häiritsevät liete-virtaukset vaahtokerroksen alla voivat repiä vaahtokerroksen alapintaa. Nämä vaahtoa hajottavat prosessit voimistuvat vaahdotuskoneiden koon kasvaessa.

Keskimäärin vaahdotuskoneen koko vaahtopinnalla vaahdon talteensaantinopeus Kr on vaahdon keskimääräisen syntymisnopeuden Kg ja hajoamisnopeuden Kg erotus eli KR = KB - KD (1) kun nopeuksien yksikkönä on m/s.

Seuraavasta suuruusluokkatarkastelusta nähdään, että kaavassa (1) kuvatut suureet Kg ja Kg voivat olla samaa suuruusluokkaa, jolloin on todennäköistä, että merkittävä osa vaahdosta hajoaa ja mineraalipartikkelit palaavat takaisin lietteeseen. Esimerkiksi tilavuudeltaan yhden kuutiometrin vaahdotuskennossa, jonka vapaa lietepinta-ala on 1 m^ ja johon syötetään ilmaa 0,1-0,5 m^/min, vaahdon syntymisnopeus Kg on 0,1-0,5 m/min vastaten siten 10 sekunnissa 17-83 mm. Useilla mineraaleilla vaahdon hajoamisnopeus Kg, joka on vastakkainen vaahdon syntymisnopeudelle, voi olla olennaisesti samansuuruinen.

Suurissa vaahdotuskennoissa vaahdon syntymisnopeus Kg pinta-alayksikköä kohden kasvaa, koska esimerkiksi tilavuudeltaan 100 m^:n vaahdotuskennossa ilmasyötön ollessa 10-50 m^/min ja lietepinnan ollessa 25 m^ vaahdon syntymisnopeus Kg on 3 88268 0,4-2,0 m/min eli noin nelinkertainen verrattuna vertailussa olleeseen tilavuudeltaan yhden kuutiometrin vaahdotus-kennoon.

Suurennettaessa vaahdotuskoneen kokoa kasvaa kuitenkin vaahdotuskoneen lietepinta laajaksi, samoin kuin etäisyydet kasvavat vaahdotuskoneen keskiosasta vaahdon poisto-ränneihin. Tällöin siis vaahdon viipymäaika kasvaa vaahdotuskoneen keskiosassa suuremmaksi kuin reunoilla.

Vaahdon pintavirtauksen muuttamista on kuvattu US-patentista 2182442 tunnetussa ilmastuslaitteessa, jossa laitteen alaosassa synnytetyn vaahdon kulkua yläosaa kohti ohjataan laitteen sisäosiin asennetulla ohjauselimellä siten, että vaahto ohjautuu kohti ilmastuslaitteen niitä reunoja, joissa vaahdon poistoränni sijaitsee. Tämän US-patentin 2182442 mukaisen ilmastuslaitteen yläosaan olennaisesti poisto-rännien kohdalle on asennettu katkaistun kiilan muotoinen ohjauselin niin, että ohjauselimen vaakatasossa oleva pohja on ilmastuslaitteen vaahtopinnan alapuolella. Tämä ohjaus-elin ohjaa syntyneen vaahdon kohti ilmastuslaitteen kahdella seinämällä olevia poistorännejä, jolloin saadaan estettyä vaahdon kulkeutuminen ilmastuslaitteen roottorin pyörintä-akselin ympärille. Ohjauselimen tarkoituksena on siten suojata roottorin akselia vaahdon epäsuotuisilta vaikutuksilta .

FI-patentista 78628 tunnetaan vaahdotuskone, jossa synnytetyn vaahtopatjan sisään on asennettu alaspäin suppeneva kiilamainen tai kartiomainen vaahtopatjan tilavuuden ja/tai pinta-alan säätöelin. Säätöelimen avulla vaahtopatjasta tulee paksu ja samalla vaahto ohjautuu ylöspäin mennessään kohti vaahdotuskoneen seinämiä ja seinämiin liitettyjä poistorännejä.

Edellä kuvattujen patenttien vaahdon sisään ainakin osittain sijoitetut kartiomaiset tai kiilamaiset ohjauselimet pakottavat vaahdon kohti vaahdotuskennon poistorännejä, mutta ne , 88268 eivät olennaisesti muuta tai nopeuta vaahdon syntymistä ja siirtymistä lietteestä vaahtopatjaan. US-patentissa 4668382 kuvataan vaahdotusmenetelmä, jossa vaahdotuskoneessa olevan lietteen ja vaahtopatjan rajapinnalle on asennettu ilma-kuplien ohjauselin. Tämän elimen avulla ilmakuplat ohjataan vaahdotuskoneen lietepintaan nähden keskeisesti sijoitettuun vaahdon nousukuiluun. Vaahdon nousukuilun poikkileikkauspinta-ala on pienempi kuin vaahdotuskoneen vapaa pinta-ala. Pinta-alan pienentämisellä saadaan vaahdon syntymisnopeutta kasvatettua. Koska US-patentissa 4668382 oleva ilmakuplien ohjauselin on asennettu vain lietteen ja vaahtopatjan rajapinnalle, ei US-patentin 4668382 mukaisesti toimittaessa voida olennaisesti vaikuttaa vaahdotuskoneen lietetilassa tapahtuviin ilmiöihin.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin aikaansaada entistä parempi ja toimintavarmempi olennaisen suuren tilavuuden omaava vaahdotuskone, jossa tekniikan tason mukaisia haittoja on olennaisesti pienennetty muuttamalla ja kasvattamalla vaahdotuskoneessa synnytetyn vaahdon syntymisnopeutta ja siirtymistä vaahdotuskoneessa olevasta lietteestä vaahtopatjaan ja edelleen vaahtopatjassa olevan vaahdon saantia pois vaahdotuskoneesta. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit selviävät oheisista patenttivaatimuksista.

Keksinnön mukaisesti vaahdotuskoneen lietetilaan on asennettu ainakin yksi säädettävissä oleva ohjauselin niin, että lietteen ja vaahdon vapaana olevaa pinta-alaa saadaan pienennettyä vaahdotuskoneessa alhaalta ylöspäin mentäessä. Ohjauselin on edullisesti kiilamainen, kartiomainen, katkaistun kiilan tai katkaistun kartion muotoinen niin, että ohjauselin suppenee ylöspäin tai alaspäin. Ohjauselin on edullisesti asennettu siten, että ohjauselimen aiheuttama suppenevuusvaikutus vaahdotuskoneen lietetilassa alkaa korkeudelta, joka on vaahdotuskoneen pohjasta laskettuna 30-50 % vaahdotuskoneen pohjan ja vaahdotuskoneen vaahdon poistumiskohdan eli ylitereunan alimman kohdan välisestä etäisyydestä. Ohjauselin on edullisesti siten muotoiltu, 5 8 8 2 c' β että ohjauselimen suppenevuus muuttuu ainakin kerran, jolloin ohjauselin on muodostettu useasta toisiinsa liitetystä, olennaisesti samankaltaisesta osasta. Ohjauselimen moniosaisuus on edullista erityisesti silloin, kun ohjaus-elin jatkuu olennaisesti lietetilasta vaahtopatjan sisään.

Keksinnön mukaisella ohjauselimellä saadaan edullisesti nopeutettua vaahdotuskoneen lietetilasta vaahtopatjaan siirtyvien ilmakuplien eli vaahdon syntymisnopeutta, kun keksinnön mukaisella ohjauselimellä pienennetään vaahdotuskoneen vapaata lietepintaa niin, että vapaan lietepinnan ja vaahtokerroksen alapinnalla olevan vapaan nousupinnan pinta-alan suhde voi olla välillä 1:2 - 1:20. Keksinnön mukaisella ohjauselimellä saadaan siis ylöspäin nousevien ilmakuplien vapaana olevaa nousutilaa olennaisesti pienennettyä. Pinta-alan pienentyessä kasvaa myös saavutettavan vaahtopatjan korkeus niin, että vaahtopatjan alapinta on korkeudella, joka vastaa vaahdotuskoneen pohjasta laskettuna 80-90 % vaahdotuskoneen pohjan ja vaahdotuskoneen vaahdon poistumis-kohdan eli ylitereunan alimman kohdan välisestä korkeudesta.

Mineraalipartikkeleita sisältävien ilmakuplien tilavuusvirta pinta-alayksikköä kohti vapaana olevan tilan pienentyessä kasvaa ja vaahtopatjan paksuus kasvaa olennaisesti nopeammin kuin jos vapaana olevaa lietepintaa ei pienennettäisi. Käytettäessä keksinnön mukaista ohjauselintä saadaan mineraalipartikkeleita sisältävien ilmakuplien muodostaman vaahdon syntymisnopeutta kasvatettua edullisen olennaisesti pinta-alojen suhteessa eli syntymisnopeus vaahdotuskoneen lietetilassa, erityisesti lietepinnan ja vaahtopatjan välisellä rajapinnalla, voi kasvaa edullisimmillaan vaahdotettavasta mineraalista riippuen jopa 20-kertaiseksi.

Käytettäessä keksinnön mukaisesti vaahdotuskoneessa ohjaus-elintä pienentämään vapaana olevaa lietepintaa mineraalipartikkeleita sisältävien ilmakuplien muodostaman vaahdon syntymisnopeus kasvaa olennaisesti, jopa moninkertaiseksi β 88268 ilmakuplien hajoamisnopeuteen nähden. Näin myös ilmakuplien viipymäaika vaahtopatjassa lyhenee olennaisesti.

Keksinnön mukaisen vaahdotuskoneen ohjauselin on asennettavissa säädettävästä niin, että ohjauselimellä aikaansaatua pinta-alojen suppenevuutta eli vapaana olevan pinta-alan pienentämistä voidaan säätää erikseen lietetilassa olevan ohjauselimen osan ja vaahtopatjan sisässä olevan ohjaus-elimen osan kohdalta. Ohjauselimen säädettävyyttä voidaan edullisesti käyttää hyväksi esimerkiksi silloin kun vaahdotuskoneella käsiteltävän malmin laatu vaihtelee aika ajoin, jolloin vaaditaan erilaiset vaahdotusolosuhteet. Samoin esimerkiksi samassa vaahdotuspiirissä oleville vaahdotuskoneille voidaan käyttää eri ohjauselimen säätö-arvoja eri prosessivaiheissa.

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön periaatetta ja siitä johdettua yhteyttä vaahdon käyttäytymiselle vaahdotuskennossa kaavio-maisena sivuleikkauskuvantona, kuvio 2 esittää erästä keksinnön edullista sovellutusmuotoa kaaviomaisena sivuleikkauskuvantona, kuvio 3 esittää erästä edullista keksinnön mukaisen lietetilaan sijoitettavan ohjauselimen muotoa,

Kuviossa 1 on vaahdotuskennon 1 lietetilaan 2 asennettu keksinnön mukainen ohjauselin 3, joka ohjaa vaahdotuskennon alaosassa synnytetyn vaahdon lietetilasta 2 vaahtopatjaan 4 ja edelleen vaahtopatjan 4 ja vaahdotuskennon ylitereunan 24 kautta poistoränniin 5. Ohjauselimen 3 suppenevuutta voidaan edullisesti säätää siten, että ohjauselimen 3 lietetilassa olevaa osaa 6 ja vaahtopatjan 4 sisään ulottuvaa osaa 7 voidaan voidaan erikseen säätää säätöelimillä 8 ja 9. Samoin ohjauselimen korkeus vaahdotuskennon pohjaan 10 nähden on säädettävissä. Kuvioon 1 on edelleen merkitty koko vapaana olevaa lietepinta-alaa kuvaava kuvaava suure sekä ohjauselimen 3 avulla pienennettyä vaahtopatjan 4 alaosan 7 QO ·) o V-; * \ pinta-alaa kuvaava suure D2. Kun otetaan huomioon edellä tekniikan tasoa kuvattaessa esitetyt suureet eli vaahdon talteensaantinopeus Kr, vaahdon syntymisnopeus Kr ja vaahdon hajoamisnopeus K]}, voidaan näille nopeuksille johtaa kaavaa (1) vastaava yhteys. Keksinnön mukaisesti ohjauselimellä 3 vaahtopatjan pinta-alaa pienennetään suhteessa D2:Di· Koska kaikki vaahto poistuu nyt pienemmän eli D2 mukaisen pinta- alan kautta, tällöin kaava (1) muuttuu seuraavasti: »2 KR = KB “ --- KD (2)

Dl Tällöin keskimääräinen vaahdon poistumisnopeus nousee ja vaahdon hajoamiseen jää vastaavasti vähemmän aikaa. On selvää, että kaavat (1) ja (2) pitävät paikkansa vain suuruusluokaltaan, mutta ne kuvaavat kuitenkin olennaisen hyvin keksinnön mukaisella ohjauselimellä saavutettavaa etua vaahdon poistamisesta vaahdotuskoneesta.

Kuviossa 2 vaahdotuskoneen vaahdotuskennon 11 alaosaan on asennettu staattori 12 ja roottori 13. Roottorin pyörittämiseksi on vaahdotuskennon yläpuolelle asennettu moottori 14, joka on onton akselin 15 kautta yhdistetty roottoriin 13. Vaahdotettava materiaali syötetään vaahdotuskennoon 11 syöttöaukon 16 kautta. Materiaalin vaahdottamisessa tarvittava ilma syötetään yhteen 17 kautta onton akselin 15 keskiosaan ja siitä edelleen roottorille 13. Vaahdotettavan materiaalin muodostamaan lietetilaan 18 on keksinnön mukaisesti asennettu alaspäin suppenevia kartiomaisia osia sisältäviä ohjauselimiä 19 pienentämään lietetilan 18 vapaana olevaa pinta-alaa. Ohjauselimet 19 on asennettu niin, että ohjauselimien kartiokkuutta voidaan tarvittaessa säätää, joko pienentää tai suurentaa, jolloin vastaavasti kuviossa 2 esitettyä pinta-alojen suhdetta D2/D1 voidaan muuttaa esimerkiksi vaahdotettavan materiaalin mukaan. Roottorin 13 ja vaahdotuskennoon 11 syötetyn ilman avulla aikaansaadut ilmakuplat, jotka nostavat mukanaan halutun vaahdotettavan materiaalin partikkeleita, nousevat liete-tilassa 18 ylöspäin ja ohjauselimien 19 avulla nousevat 8 8 8 2 6 8 ohjauselimien 19 välissä olevan lietepinnan 20 kautta vaahtopatjaan 21. Keksinnön mukaisten ohjauselimien 19 aikaansaaman edullisen nopeusmuutoksen ansiosta arvomine-raaleja kannattavat yksittäiset ilmakuplat nousevat olennaisen nopeasti niin, että ne saavuttavat poistorännien 22 reunan 25 ja poistuvat vaahdotuskennosta 11 jatkokäsittelyyn. Vaahdotuskennoon 11 syötetyn materiaalin mukana tullut arvoton aines poistetaan vaahdotuskennosta 11 jäte-aukon 23 kautta.

Kuviossa 3 vaahdotuskennoon 31 on asennettu ohjauselin 32, jotka koostuu useasta toisiinsa olennaisen jatkuvasti liitetystä katkaistun kiilan muotoisesta osasta 33 ja 34. Alempana oleva katkaistun kiilan muotoinen osa 33 toimii vaahdotuskennossa 31 lietepinta-alaa pienentävänä osana. Ylempi katkaistun kiilan muotoinen osa 34 voidaan edullisesti asentaa vaahdotuskennossa 31 saaduista ilmakuplista muodostuvan vaahtopatjan 35 puristusvyöhykkeenä, johon vyöhykkeeseen voidaan tarvittaessa yhdistää esimerkiksi FI-patentista 78628 tunnettu vaahdotettavan materiaalin pesu. Osan 34 muodostamalta vaahdon puristusvyöhykkeeltä vaahto-patja 35 saadaan talteen osan 34 reunoille 37 sijoitettuihin poistoränneihin 36.

Claims (11)

1. Vaahdotuskone mineraalien tai vastaavien vaahdottamiseksi näitä partikkeleita sisältävistä lietteistä, joka vaahdotuskone käsittää vaahdotuskennon ja vaahdotuskennoon sijoitetun sekoitusmekanismin, laitteet ilman tuomiseksi kennoon sekä elimiä vaahdotettavan materiaalin syöttämiseksi kennoon ja poistamiseksi kennosta, tunnettu siitä, että vaahdotuskoneen lietetilaan (2,18), olennaisesti vaahdotus-koneessa muodostetun vaahtopatjan (4,21) alapuolelle, on asennettu ainakin yksi ohjauselin (3,19,32) niin, että vaahdotuskoneen vapaa pinta-ala olennaisesti ainakin vaahto-patjan (4,21) alapuolella olevassa lietetilassa (2,18) on pienennettävissä ylöspäin mentäessä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ohjauselimen (3,19,32) alaosa on asennettu korkeudelle, joka on vaahdotuskoneen pohjasta laskettuna 30-50 % vaahdotuskoneen pohjan (10) ja vaahdotuskoneen vaahdon poistumiskohdan (24,25,37) välisestä etäisyydestä.

3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ohjauselimellä (3,19,32) saatava pinta-alojen pienennyssuhde on välillä 1:2 - 1:20.

4. Patenttivaatimusten 1, 2 tai 3 mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ohjauselin (3,19,32) on asennettu säädettävästä niin, että ohjauselimella (3,19,32) aikaansaatua pinta-alojen pienentämistä voidaan säätää ainakin ohjauselimen (3,19,32) lietetilassa olevan osan kohdalta.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ohjauselin (3,19,32) on asennettu säädettävästä niin, että ohjauselimella (3,19,32) aikaansaatua pinta-alojen pienentämistä 10 ?i 8 2.:8 voidaan säätää ohjauselimen (3,19,32) vaahtopatjassa olevan osan kohdalta.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ohjauselimien (3.19.32) välinen lietepinta-ala on säädettävissä.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ohjauselin (3.19.32) on muodoltaan kartiomainen.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-6 mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ohjauselin (3.19.32) on muodoltaan kiilamainen.

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ohjauselin (3.19.32) on alaspäin suppeneva.

9. S 2 o 8

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ohjauselin (3,19,32) on ylöspäin suppeneva.

11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen vaahdotuskone, tunnettu siitä, että ohjauselin (3.19.32) on moniosainen. 11 88268