JPS63283769A - 浮選機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １１上辺五皿玉１ 本発明は、鉱工業のための、特に、鉱石から浮選工程に
より鉱物を分離回収するための浮選機構に関する。

の　　　　　び　　　が　　゛　しよ　　と　　るロ　
　占　−採鉱・粉砕工業においては、浮選法は、現在で
も、銅、ニッケル、鉄、モリブデン、鉛硫化物、亜鉛硫
化物、燐酸塩等の鉱物、及びその他の鉱物を、銅浮選、
微細石炭浮選、卑金属硫化物浮選。

及び貴金属硫化物浮選等を用いて濃縮し回収するための
主たる方法である。

浮選法は、基本的には、微細に粉砕した粒体と、液−と
、空気との３相を緊密に混合し、浮遊分離によって脈石
から所望の鉱物を濃縮させる工程を含む３相系力式であ
る。浮選法を実施するに当たっては、鉱石を微細粒体に
粉砕して液体と混合し、スラリー又はバルブを生成する
０次いで、このスラリーに浮選機を用いて外部空気源か
ら又は自動吸弓ｊ式浮選機を用いて空気を吹込み１粒体
と液体の混合体、を更に撹拌混合するとともに、その混
合体に空気を分散させる。

米国特許第４．４２５．２３２号は、スラリー内に浸漬
させる回転子・固定子型ポンプ組立体を備えた浮選機か
ら成る浮選機構及び方法を開示している。この装置では
、ポンプの回転子羽根がスラリ−を十分に撹拌して粒体
と液体を混合し、その混合体に空気を導入して浮選セル
（浮選タンクの中に受容された混合体即ちスラリー又は
バルブ）の表面に泡沫を創生ずる。鉱物の粒子は、浮揚
性のキャリア空気泡（キャリア即ち担体の役割を果たす
空気泡）に付着し泡沫を形成する。これが鉱物を回収す
るための効率的な仕組みである０通常。

湿潤剤を用いて鉱物粒子の湿潤を促進して鉱物粒子を疎
水性とし、空気泡への鉱物粒子の付着を促進して泡沫を
形成する。その泡沫をそれに捕捉されている混合物粒子
と共にスラリーの頂部から液体力学的に取出し、その泡
沫を蓄積し乾燥、させることによって鉱物粒子を回収す
る。

ここで用いられる「浮選セル」という用語は、通常は、
浮選タンクと、その中に受容された混合体即ちスラリー
又はバルブと、スラリーに空気を吹込むための機構と、
スラリーを撹拌するポンプを含む系を意味するが、便宜
上、単に、浮選タンクによって画定される内部領域を意
味し、従って「タンク」とほぼ同義に使用される場合も
あり、又、タンクとその中に収容されたスラリー又はパ
ルプを含む系を意味する場合もある。

米国特許第４．４２５．２３２号に開示されている°よ
うに、浮選機構は、回転子と固定子を有するポンプから
成り、半径方向に噴出するパルプの空気入りジェット（
空気を吹込まれた噴流）を浮選機構から液体力学的に発
出させるように設計されている０回転子は、強力なポン
プ作用を発揮し、スラリー粒子を懸濁させ、浮選タンク
内へ導入される空気をスラリー内へ分散させ、極めて効
率的な空気分散法を提供する。浮選セルの下方部分内で
回転子は沈降した粒体を吸引し、それらの粒体な半径方
向の扇形ジェットの形に噴出させる。浮選セルの固定子
は１回転子からの流れの回転成分をなく６１回転子から
のジェットを所望の半径方向即ち放射状にする作用をす
る。かくして、セル内でスラリーを、渦巻流を排除した
形で再循環させる。スラリーの渦巻流は、スラリー表面
に安定した泡沫層を形成するのを阻害するので望ましく
ない、更に、固定子は、回転子の周縁と固定子羽根との
間に微細な空気泡の形成を助成する高剪断帯域を創生す
る０回転子からの空気入り（空気を吹込まれた）パルプ
又はスラリーの流れは、当然に浮揚性であり、セル内へ
導入される空気の量が多ければ多、いぼと、回転子から
の流出物即ち空気入りバルブ又はスラリーの浮揚性が増
大し、又、セルの上方帯域において望ましくない乱流撹
乱が生じる可能性も大きくなる０反対に、吹込み空気量
のレベルが過度に低いと、セルの隅に乱流が生じ、その
乱流がセル（タンク内のスラリー）の上面に上昇し、泡
沫帯域を乱す。

浮選機構においては、泡沫帯域の表面乱流が、鉱物をそ
のキャリア空気泡から離脱させ、泡沫帯域から下のスラ
リー内へ落下させてしまうので性能劣化の主要な原因と
なる０表面乱流は、浮選セル（タンク内のスラリー）の
表面における空気の不均一な分布から、又、吹込み空気
量の過少又は過多から生じる。吹込み空気量が過少であ
るときは、セルの４隅に隅乱流が生じ、吹込み空気量が
過多であるときは、回転子の軸のところに乱流が生じ、
いずれの場合にも、泡沫の撹乱を惹起する。更に、タン
ク内のスラリーの帯域分離が画然と行われない状態でセ
ル（浮選機構）が作動されると、セルの下方領域におけ
る流入・流出状態から、セルの上方領域には泡沫帯域の
乱流を含む撹乱が惹起される。採鉱・破砕工業は、コス
トを削減し、しかも製品の品質を維持し、場合によって
は生産量を拡大するという要望に直面している。

本発明は、特に浮選装置に関連してこのような問題を解
決することを企図したものである。

占　　゛　る　めの　　　　　　の この問題を解決するために、本発明は、セル内で大幅に
改善された液体力学的性能を発揮する回転子・固定子ポ
ンプ組立体を備えた浮選セルを提供する。このポンプ組
立体は、セル内のスラリーをその下方から上方へ順に、
乱流帯域、不活動（静止）帯域、濃厚化帯域、及び泡沫
帯域を含む４つの区切られた帯域に分割することを特徴
とする。セルのポンプ組立体の近傍に位置する下方領域
には、固形粒子をスラリー中に懸濁させ、空気泡に接触
させるのに必要な高速流れを生じる強い乱流帯域が存在
する。この乱流の上方には、不活動帯域と称される比較
的静穏な帯域が存在する。

不活動帯域においては、循環流れ速度が粒子を完全な懸
濁状態に保持するのに十分でなく、キャリア空気泡に付
着していない粒子を、空気泡と粒子との衝突が生じる上
記乱流帯域へ落下させる。不活動帯域の上方では、キャ
リア空気泡に付着した粒子が分離しセルの頂部（即ちス
ラリーの上面）に向って上昇する。不活動帯域の上方に
は、全く乱されることのない濃厚化帯域が存在する。Ｓ
厚化帯域では泡沫の浄化が生じる。この濃厚化帯域は、
一般に、泡沫濃厚化帯域と称され、泡沫とバルブ（スラ
リー）との界面から下に約１０．１６〜１５．２４ｃｍ
の深さに亙って存在する。この泡沫濃厚化帯域では、泡
沫の空気泡が破れること、泡沫の水分が排出すること、
泡沫から低級物質が放出されることにより０粒子が泡沫
から逃出する。

これらの粒子は、バルブに向って逆戻りする。不活動帯
域と、濃厚化帯域とが画然と区切られていることは、浮
選供給物中の、ゆっくりと泡に包まれる成分をにとって
特に重要である。なぜなら。

これらの成分即ち粒子は、不活動帯域及び濃厚化帯域に
少しでも乱流が生じるとキャリア空気泡から容易に離脱
してしまうからである６本発明の改良された浮選セルは
、乱流を、懸濁作用を行うことが重要とされる下方領域
だけに限定し、セルの上方領域を不撹乱状態に維持する
という追加の利点をもたらす。

本発明の浮選セル機構は、特に泡沫帯域における乱流を
減少させ、その結果として空気泡に相持された鉱物が泡
沫帯域からバルブの方へ落下するのを防止することによ
ってセルの性能を向上させる働きをする回転子・固定子
型ポンプ組立体を備えている。更に本発明の浮選セル機
構は、バルブの液体力学に基く良好な帯域分離を達成し
、下方の乱流帯域からの流出／流入動作がセルの上方不
活動帯域又は泡沫帯域に影響しないようにする。

本発明のセルは良好な帯域分離を維持する状態で作動す
るので、セルの液体力学はセルの下方領域における流入
／流出状態によって左右されない。

セルの下方乱流領域における再循環速度は、通常の供給
物／尾鉱流の速度よりはるかに高速である。更に、本発
明の浮選セルにおいては、懸濁特性が従来の浮選セルに
比べてはるかに優れている。即ちサンディング（バルブ
中の鉱石及び鉱物が回転子の下側と固定子のベースプレ
ート２８との間の区域へ沈降し堆積すること）が回避さ
れる。なぜなら１０本発明の浮選セルの場合、ボン、プ
組立体の回転子からの流出流れを固定子を通してセルの
底部に向けて導き、それによって底部に滞留する傾向の
ある粒子を常時撹拌するからである。又、良好な帯域分
離を達成する本発明の浮選セルにおいては、泡沫帯域に
おける乱流を大幅に減少させる。

本発明の浮選セルは、空気入り（空気を吹込まれた）バ
ルブ即ちスラリーのジェット（噴流）を半径方向下向き
に噴出させ、セル内に分散させ、空気をスラリー内を通
して上昇させながら均一に分配するように液体力学的に
設計されている１回転子・固定子型ポンプ組立体から噴
出する半径方向に向けられたあジェットは、上昇するキ
ャリア空気泡を上記不活動帯域を通して分配させ、該空
気泡が混合物粒子を収集して上記泡沫帯域へ運ぶように
する。ポンプの固定子から噴出される空気入りジェット
は、セル内で小さな角度で下向きに向けられ１．その結
果として、空気泡を上記不活動帯域全体に均一に分配さ
せ、キャリア空気泡による鉱物粒子の回収効率を大幅に
高め、従来の浮選セルに生じる空気誘起（空気流によっ
て誘起される）乱流を排除し、中央部乱流を発生させる
ととなく導入しうる吹込み空気量の最大限度を相当に高
くする。

本発明によれば、浮選機構のポンプの回転子と固定子の
間の新規な寸法関係を設定し１、回転子からの流出流を
下向きに偏向させるための偏向羽根を組入れ、セルの底
部に対する回転子の新規な位置関係を設定し、スラリー
の回転流れを最少限にするために固定子羽根の角度を設
定し、乱流帯域をセルの下方領域に閉込め、セル内への
吹込み空気の均一な分散を達成し、ポンプの回転子の下
方におけるサンディングを最少限にする。

本発明の浮選機構は、細かく粉砕された固形粒子と、液
体と空気との緊密に混合された３相スラリーを受取り、
処理するための直立液密タンクと、該タンクによって画
定されるセル内の下方領域に配置された回転子・固定子
型ポンプとから成る０本発明の本発明の浮選機構は、比
較的少ない電力消費量で微細粒子に対しても、粗大粒子
に対しても、優れた懸濁特性を示すポンプ送り流れを提
供する０通常、上記タンクは、直立側壁と端壁を有し、
それらの端壁と側壁を結合する湾曲した底壁な有する、
断面はぼ正方形の箱型である。ポンプ組立体（以下、単
に「ポンプ」とも称する）は、セルの底壁近くに配置さ
れ、固定子部材は、セルの底壁に固定されたベースプレ
ート上に支持されている。ポンプの回転子は、固定子の
内側に軸線方向に整列され、前記タンク内に垂下された
中空軸によって該軸とともにどちらの方向にでも回転す
るように懸架されている。この中空軸は。

回転子を通して空気をスラリー内へ供給し、セルの作動
中形成されるバルブジェットに空気を吹込む、バルブは
、セルの底部へ導入され、回転子の回転によって一連の
空気入りバルブジェットが固定子の方に向けて噴出され
る。固定子は、ジェットを安定化し、その渦巻流即ち回
転流れ成分を除去する０回転子羽根は、バルブが回転子
羽根内へと上方へ吸込まれ、固定子羽根に向けて上向き
に噴出されることにより相当な乱流帯域を創生ずる。固
定子は１回転子から半径方向に噴出さられた空気入りス
ラリージェットを受取り、該ジェットを固定子から下向
き半径方向外方へセルの周壁に向けて小さな偏向角度で
偏向させる偏向羽根を備えている。乱流空気入りジェッ
トは、固定羽根から噴出すると、一部は激しい乱流状態
でセルの底壁に向って再循環する０本発明によれば、２
ンクの壁が協同して乱流ジェットをセルの底壁及びポン
プの回転子の入口帯域に向けて差し向け、それによって
、乱流帯域をセルの下方領域に限定する。この作用は、
前記タンクの幅Ｔと回転子の直径りとの比率Ｔ／Ｄによ
って表わされる。タンクとポンプ機構との寸法的整合を
設定することによって達成される０本発明によれば、タ
ンクの幅Ｔと回転子の直径りとの比率Ｔ／Ｄを約２．５
〜６の範囲とする。

本発明のもう１つの特徴は、回転子・固定子形ポンプ組
立体が、優れた帯域分離を設定し、均一な空気分配、及
び鉱物回収率の向上を達成するように液体力学的に構成
したことである。特に重要なのは、ポンプの回転子に対
する固定子の配置及び形態である。固定子は１回転子の
軸線と同軸関係に配置され、偏向羽根の機能を果たす頂
部リングを有し、セルの底壁に固定されたベースプレー
トによって支持される。該固定子羽根は、回転子から発
出される空気入りジェットを効率的に受取るように該頂
部リングから垂下されている。偏向羽根は、回転子から
の空気入り流出ジェットを受取り、該ジェットを固定子
から半径方向外方下向きに差し向け、セルの乱流帯域を
セルの下方領域に閉じ込め、該乱流帯域の上方の不活動
帯域な通してスラリー内に空気を均一に分配する。均一
な空気分配の結果として、本発明の浮選セルは、泡沫帯
域の上面に空気の噴出による沸き立ちゃ乱流を生じさせ
ることな〈従来のセルに比べてはるかに多量の吹込み空
気をセル内に分散させることができる０本発明の浮選セ
ルにおいては、上記Ｔ／Ｄ比率、吹込み空気量、及び投
入動力が、特定の鉱物回収操作において最適の相数率が
得られるように関連付けられる。

回転子自体は、固定子のベースプレートの上方に配置さ
れ、ベースプレートからの回転子の垂直方向の離隔距離
は、ベースプレートの近傍に乱流を惹起し、サンディン
グを大幅に減少させるように定められる。

１且五旦碧 本発明の目的は、優れた鉱物回収性能を有する浮選機構
を提供することである。

本発明の他の目的は、スラリー内への有効な空気拡散を
最大限にし、鉱物粒子の懸濁を促進する浮選セルを提供
することである。

本発明の他の目的は、浮選セルの泡沫帯域における乱流
を最少限にすることによって鉱物回収性能を改良するこ
とである。

本発明の他の目的は、浮選セルのための回転子・固定子
型ポンプであって、乱流をセルの下方領域に閉じ込め、
泡沫帯域における乱流の゛発生を回避するように回転子
からの流出スラリーを下向きに向けて偏向するようにし
たポンプを提供することである。

本発明の他の目的は、乱流を浮選セルの下方領域に限定
し、該下方領域の上方に延在し、実質的に均一な空気分
配が達成される不活動（静止）帯域を画定し、該不活動
帯域の上方に泡沫帯域から落下してきた鉱物粒子を捕捉
しそ泡沫帯域へ戻すための濃厚化帯域と、セル内への吹
込み空気による表面撹乱が生じない泡沫帯域とを一定す
る。帯域分離の優れた浮選セルを提供することである。

本発明の他の目的は、泡沫帯域に乱流を生じることなく
高い吹込み空気量で均一な空気分配な達成することであ
る。

本発明の他の目的は、空気入りバルブ（スラリー）ジェ
ットを高速度で噴出し、該ジェットをセルの下方領域に
閉じ込め、上昇するキャリア空気泡な浮選セル内に実質
的に均一に分配させる、浮選セルのための回転子・固定
子型ポンプ組立体を提供することである。

本発明の他の目的は、乱流を浮選セルのか方領域に限定
し、セルの底部に生じるサンディングを最少限にするこ
とである。

本発明の他の目的は、乱流を浮選セルのか方領域に限定
することの作用効果、即ち、サンディングを最少限にす
ること、前記不活動帯域を通してセル内にに吹込み空気
を均一に分配することを可能にすること、セルへの吹込
み空気量の最大限度を大幅に高めること等の効果を達成
するように回転子・固定子型ポンプ組立体をスラリー収
容タンクの寸法に関連づけて定めたことを特徴とする浮
選セルを提供することである。

１息１ 添付図、特に第１図を参照して説明すると１本発明の浮
選セルは、好ましい実施例では全体的に。

箱形であり、液密の直立側壁１’２．１２と、端壁１４
．１４を有し、湾曲底壁１６を有する浮選タンクｌＯを
備えている。浮選タンクｌＯは、処理すべきバルブ又は
スラリーＰを受入れるための導入管１８と、尾鉱（選鉱
く′ｆ）を排出するための排出管２０を備えてい諷、バ
ルブ又はスラリーは、一般に、適当な液体に緊密に混合
された破砕鉱物を担持した鉱石を含み、浮選によって鉱
石から鉱物を分離するために空気を吹込まれた３ｍ系（
固相、液相、気相の３相を含む物質系）と称することが
できる。

浮選セルの下方領域内に回転子２４と固定子２６から成
るポンプ機構２２が軸線方向に配置されている。固定子
２６は、セルの底部に設置されたベースプレート２８上
に固定されている。第５図に示されるように、固定子２
６は、各々、頂部リング３２から垂下した複数の固定子
羽根３０を有し、適当な手段によって嵌め合きれた４つ
のセグメント（分区）２６ａ〜２６ｄから成る。固定子
は、支持脚３４によってベースプレート２８に取付けら
れている。固定子２６の頂部リング３２は、後述するよ
うに偏向羽根３６を画定する下側水中翼面を有している
。

ポンプ回転子２４（第３図）は、作動中バルブに空気を
吹込むために通常０．１４　Ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　＠（
２ＰＳＩＧ）の高圧空気をセル内へ導入するための中空
駆動軸４０から垂下した本体３８を備えている□０回転
子２４の主要な機能は、比較的低い動力消費率で固形粒
体を懸濁し、空気をセル（タンクのバルブ）内に分散さ
せるための強力なポンプ作用を提供することである１回
転子２４は、本体３８によって構成される回転子ハブの
湾曲面４６（第３図）から半径方向外方に突出した頂部
プレート４２及び複数の垂直方向のテーパ付（下方に細
くなった）回転子羽根４４を備えている。各々隣接する
回転子羽根４４と、それらの藺の回転子ハブの湾曲面４
６とで、浮選セルの作動中バルブを高速度で受入れ、排
出するための一連のボンプ室４８（第３図）を画定する
。各ポンプ室４８は、バルブをポンプ内へ吸込む吸込帯
域と、バルブを噴出する吐出帯域と、接線方向の軸線を
中心とする高速度の脈動回転流れを生じる中間渦流帯域
を有する０回転子は部を構成する本体３８の内部５０は
、中空であり、ポンプから上向き接線方向に向けられた
高速ジェットとして噴出されるバルブ内へ空気を吹込む
ために各ポンプ室４８内へ高圧空気を噴射するための一
連の噴口５２を有している。

回転子２４から接線方向に噴出されるバルブのジェット
は、当然にセル内で渦巻流となる傾向があり、バルブの
上面に安定した泡沫が形成されるのを阻害する。しかし
ながら、本発明によれば、固定子羽根３０は、ジェット
を捉えてその向きを変え（偏向し）てポンプから半径方
向に導き、渦巻流の発生を回避する。又１回転子羽根と
固定子羽根との間には、バルブジェット中に微細空気泡
を形成するのを助成する円形の高剪断帯域が劃１される
。各固定子羽根３０は、頂部リング３２から吸込帯域の
頂部にまで延長しており（第３図）、吸込帯域における
回転子のバルブ取込み即ち吸込を妨害することなくジェ
ットの偏向を確実に行ってジェット流の回転（渦巻流）
を防止するようになされている。固定子羽根３０の個数
及び幅は、各ポンプ室４８から（回転子羽根４４かも）
の接線方向の流出流（ジェット）を完全に受止めて偏向
させるように、幾何学的に決定される。

本発明の重要な特徴は、偏向羽根３６を画定する固定子
の頂部リング３２の水中翼面が、回転子から発出された
バルブのジェットをタンクｌＯの側壁に向けて下向き外
方へ偏向させることである。偏向羽根３６は、第２．６
図に示されるように、水平方向に整列した入口点（即ち
ジェット捕捉点）３６ａと出口点３６ｄを有し、一定の
曲率半径を有する水中翼面を画定する。偏向羽根３６の
水中翼面は、入口点３６ａにおいても出口点３６ｄにお
いても下に向けられており、入口角α及び出口角βを画
定する。入口角と出口角は好ましい実施例では実質的に
等しくする。ジェットは。

水中翼面によって偏向された（向きを変えられた）後、
出口角βによって決定される小さい方向角度で下方へ流
出する。偏向羽根３６の大口角α及び出口角βは、はぼ
１５＠とすることが好ましい。

第１．３図に明示されるように、本発明の浮選セルは、
セルの下方領域に実質的に閉込められた（制限された）
ｉ＜ルプの乱流帯域Ｓを創生する。

これによって、重要な利点をもたらす、乱流帯域の閉込
め即ち制限は、セルの下方領域のタンク側壁と、それと
協同するポンプ作用によってもたらされる。下向きに向
けられた空気入り（空気を吹込まれた）バルブジェット
は、固定羽根３０及び偏向羽根３６からから半径方向に
乱流として噴出すると、タンク１０の側壁によってポン
プの下側吸込帯域に向けて案内される。このような閉込
めによって、バルブのサンプ４ング（バルブ中の鉱石及
び鉱物が回転子の下側と固定子のペースプレート２８と
の間の区域へ沈降し堆積すること）が最少限にされる。

この区域は、実質的に正常に保たれる。なぜなら、砂粒
の沈降は、活発な循環状態に保持され、この浮選セルに
おいて実施される鉱物分離工程に参加するからである。

乱流をセルの下方領域に閉込める作用及びその結果得ら
れる利点は、ポンプ機構とタンク自体との液体力学的関
係、並びに、ポンプ機構の固定子部材と回転子部材との
液体力学的関係を通して達成され増進される。

乱流帯域Ｓの画然とした帯域区切りを達成するために、
固定子２６の一部を構成する偏向羽根３６の出口角βは
、固定子から流出するジェットを下向きに向けるように
設定する。更に、回転子と固定子との寸法上の関係は、
本発明の浮選セルの特定の用例に適合する回転子直径り
の関数として選定する。

固定子２６の偏向羽根３６の入口点３８ａ及び出口点３
６ｂは、回転子羽根４４の上縁からのバルブジェットの
発出点よりほぼ０．１０に相当する垂直距離へ（第２図
）だけ上方に配置する。又。

固定子２６は１回転子２４のジェット発出点即ち回転子
羽根４４の頂端外縁からほぼ０．１０に相当する水平距
離Ｂ（第２図）だけ半径方向外方に離隔したところに配
置し、回転子から発出下パルプジェットを捕捉する偏向
羽根３６の入口点即ちジェット捕捉点３−６８を正確に
画定する。第２図に示されるように、固定子羽根の上縁
の幅Ｃ及び下縁の暢Ｆは、第４図に示されるように発出
するジェットの接線関係によって決定される。即ち、回
転子から接線方向にベクトルＪＫＬに沿って移動する噴
出ジェットは、先行固定子羽根３０の内縁Ｋを通り、次
の後続固定子羽根３０の外縁りによって捉えられる。交
差点しは、固定子羽根の上縁及び下縁における□最外縁
を画定する。１６枚の羽根から成る好ましい固定子では
、羽根の上縁における幅Ｃは、はぼ０．３７０とし、羽
根の下縁の幅Ｆは０．２９１Ｄとする。固定子のこの構
成により空気入りジェットの回転成分を効果的に排除す
ることができる。

回転子２４め底面は、ペースプレート・２８からほぼ０
．１〜Ｏ，ｌ　５　Ｄに相当する垂直距離Ｅだけ上方に
離隔させる。この離隔寸法は、セルのこの領域における
パルプのサンディングを最少限にするために選定された
ものである。固定子羽根３０の深さ、即ち高さは、はぼ
０．５Ｄとし、羽根の下縁が吸込帯域に位置するように
する。偏向羽根３６の曲率半径は、はぼ０．７１４Ｄと
し、曲率中心は羽根の表面上に位置するように三角法に
より定める。

各固定子羽根３０の内縁における安息角θは、回転子と
固定子の間に微細な空気泡を形成するための高剪断帯域
を設定するように各回転子羽根４４の縁と固定子羽根３
０の縁との間の距離をほぼ同じに維持するように選定さ
れたほぼ１１’とする。

本発明の回転子・固定子ポンプを用いて達成される明確
な帯域区分は、回転子の中心線に対するタンクの側壁の
位置を適正に選定することにも起因している。先に述べ
たように、タンク即ち容器ｌＯは、断面はぼ正方形であ
り、対向する側壁間のタンクの幅Ｔは、乱流帯域をセル
の下方領域に閉込めるために固定子の偏向羽根３６から
流出する下向きの空気入りジェットとの温間作用を達成
するように選定される０本発明では、タンクめ幅Ｔは、
回転子の直径りに対する比率Ｔ／Ｄとして表わした場合
的２．５〜約６の一部とすべきことを規定した。以下に
説明す為特定の用途の場合、最適のＴ／Ｄ比率は、約４
．５〜４．９である。商業用規模の実際の例では、タン
クの幅は、約２５４ｃｍとし、回転子の直径を約５０．
８　ｃ　ｍとすることができる。この比率の範囲内では
、パルプジェットの下向き偏向は、セルの下方領域に閉
込め、それによって回転子か４噴出するジェットの一部
分の能率的な再循環を可能にし、セル内の不活動（静止
）帯域Ｑを通って上昇する空気入りパルプジェットの効
率的な均一な空気分散を可能にする。

偏向羽根３６の出口崗βによって決定される比較的小さ
い偏向角で下向きに向１−１られる固定子からの乱流流
出物（パルプ）は、乱流帯域Ｓより上方の中間不活動（
静止）帯域Ｑにおいて実質的に均一な空気分散を生じる
。即ち、固定子からの空気入り（空気を吹込まれた）流
出物は、キャリア空気泡を含み、それらの空気泡の一部
は鉱物粒子を担持しており、上昇して不活動帯域Ｑを通
して均一に分散する。鉱物粒子が付着していない他の空
気泡は静止帯域内で鉱物粒子に係合し、鉱物粒子を泡沫
帯域ＰＲへ運ぶ、この均一な空気分配と乱流の不存在が
浮選セルの鉱物回収性能に大きく貢献する。濃厚化帯域
ＥＮは、泡沫帯域の直ぐ下に位置しており、泡沫から離
脱した鉱物粒子を受取ってそれらの粒子を上昇する鉱物
粒子に再び付着させるので、鉱物の回収率を向上させる
。

本発明の浮選機構によって達成される均一な空気分配に
より、吹込み空気量の増大、従って鉱物回収率の向上を
可能にする。低いレベルの吹込み空気量では、タンクの
４隅に「隅乱流」として知られている強い上昇流れ状態
が生じる。吹込み空気量が増大すると、隅乱流が鎮静し
、浮選セルは、静穏な安定した泡沫コラムを形成した状
態で作動する。吹込み空気量は、セルの空気分散容量の
限度にまで相当広い範囲に亙って増大させることができ
るが、セルの空気分散容量の限度を越えると、回転子軸
の周りに激しい沸き立ち（中心乱流）が生じるので好ま
しくない０本発明の改良された、特に水中翼である偏向
羽根３６を備えた回転子・固定子ポンプ組立体によれば
、泡沫帯域を乱す中心乱流を発生させることがない限度
内で、吹込み空気量の最大限度を相当に高めることがで
きる１例えば、−例として挙げれば１本発明の改良され
た浮選セルを８０ＯＲＰＭの回転子の最適回転速度で作
動させた場合、その吹込み空気量の最大限度は、空気１
．５６ｍ”７時間（標準状態で）（５５ｆｔ”７時間）
である、これに対して、これと同等の従来の浮選セルの
場合、回転子の回転速度７００ＲＰＭでその吹込み空気
量の最大限度°は、空気０．８５ｍ”７時間（１ｍｌ準
状態で）（３０ｆｔＳ／時間）である、このような本発
明の吹込み空気量レベルの向上は、上述したＴ／Ｄ比串
を約２．８〜６の範囲とした場合に得られる。

Ｔ／Ｄ比率の好ましい作動範囲は、４．５〜５であり、
最高の吹込み空気量レベルが得られる最適比率は４．９
である。

１旦」と１呈 本発明の浮選セルと従来の浮選セルとの比較卓上テスト
において１本発明のセルの改良された液体力学上の作用
により鉱物回収性能が改良されたことが実証された。こ
のテストでは、固形分２７％のパルプ密度を有する斑状
銅鉱石のスラリー即ちバルブを処理し、吹込み空気の流
量をいろいろに変えて銅とモリブデンの回収率を検査し
た。この比較テスト用の本発明の浮選セル及び従来の浮
選セルをいずれも空気１．９８ｍ”７時間（７０ｆｔ”
７時間）の吹込み空気レベルで約１５分間作動させたと
ころ１本発明の浮選セルは約８０％の胴回収率を示した
のに対し、従来の浮選セルは約７４％の胴回収率を示し
たに過ぎなかった。

又、同じ作動条件下でのモリブデンの回収率は、本発明
のセルが約４６％であったのに対し、従来のセルは約３
９・％であった。

以上、本発明の詳細な説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱す
ることなく、いろいろな変型及び改変が可能であること
は当業者には明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の浮選セルの概略断面図であり、セル
内に配置されたポンプ組立体を示す、第２、図は、本発
明の浮選機構の一部断面による側面図であり、ポンプの
回転子・固定子と浮選タンクとの寸法関係を示す、第３
図は、第３図は、回転子の作動図であり、乱流帯域と、
そのサブ帯域である、吸込帯域、渦流帯域、及び吐出帯
域を示す、第４図は、固定子の設計に関する幾何学的考
察を示す説明図、第５図は、本発明による固定子の側面
図、第６図は、本発明の固定子羽根を示す一部断面によ
る立面図である。 図中、ｌＯは、浮選タンク（セル）、１２は直立側壁、
１４は直立端壁、２２はポンプ組立体（ポンプ機構）、
２４は回転子、２６は固定子、２８はベースプレート、
３０は固定子羽根、３２は頂部リング、３６は偏向羽根
、３８は本体、４０は中空駆動軸、４４は回転子羽根、
４８はポンプ室、Ｒは乱流帯域、Ｑは不活動帯域、ＦＲ
は泡沫帯域、Ｅｎは濃厚化帯域、 特許出願人　　トルーオリバー　インコーポレイテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）鉱石から特定の物質を浮選によって分離するための
   浮選機構であって、 細かく粉砕された固形粒子と、液体と空気との緊密に混
   合された３相スラリーを受取り、処理するための直立液
   密タンクと、該タンクによって画定されるセル内の下方
   領域に配置されたポンプとから成り、該ポンプは、粉砕
   された固形粒子と液体を緊密に混合し、かつ、該混合物
   に空気を混入分散させるためにスラリーの乱流流れを創
   生するための回転子及び固定子部材を備え、更に、該乱
   流流れをセル内において方向づけしてポンプからの乱流
   スラリー流出物をセルの下方領域に閉じ込め、該乱流帯
   域の上から上方に延在する、均一に空気を吹込まれたス
   ラリーの不活動帯域が形成されるのを助成し、鉱物粒子
   をキャリア空気泡に付着させることによって効率的に浮
   揚させるための濃厚化帯域と、該鉱物粒子を回収するた
   めの泡沫帯域を形成するための方向づけ手段を備えてい
   ることを特徴とする浮選機構。 ２）前記方向づけ手段は、前記乱流帯域内の空気入り乱
   流スラリー流出物を受取って下向きに偏向させて乱流帯
   域を前記セルの下方領域に閉じ込め、かつ、該セルの前
   記不活動帯域、濃厚化帯域及び泡沫帯域を通しての均一
   な空気分配を助成するための偏向羽根から成ることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の浮選機構。 ３）前記偏向羽根は、一定の曲率を有し、実質的に等し
   い入口角と出口角を有する水中翼面を備えていることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の浮選機構。 ４）前記偏向羽根の入口点と出口点とは、水平方向に整
   列しており、前記入口角と出口角は、水平線から約１５
   °の角度で下向きに向けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の浮選機構。 ５）前記タンクの幅Ｔと回転子の直径Ｄとの比率Ｔ／Ｄ
   は、約２．５〜６の範囲であることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の浮選機構。 ６）細かく粉砕された固形粒子と、液体と空気との緊密
   に混合された３相スラリーを処理し、浮選により脈石か
   ら鉱物を分離回収するための浮選セルであって、 前記固形粒子と液体を受容するタンクと、該タンク内の
   下方領域に配置されており、固形粒子と液体の緊密に混
   合するために前記スラリーを活発にポンプ送りし、浮選
   により鉱物を分離させるために該混合物に空気を吹込ん
   でキャリア空気泡を形成するためのポンプ組立体とから
   成り、該ポンプ組立体は、回転子と固定子から成り、該
   回転子は、前記タンク内に中空軸によって該軸とともに
   回転するように懸架されており、該回転子の動作表面の
   周りに複数のポンプ室が画定されており、該固定子は、
   回転子を囲繞しており、複数の垂直に配向された固定子
   羽根と、それらの固定子羽根を連結する頂部リングを有
   し、該リングは、隣接する各固定子羽根の間の下面に水
   中翼面を画定し、該固定子は、接線方向に上向きに向け
   られた空気入りスラリージェットを受取り、該セル内に
   渦巻流が発生するのを回避するために該ジェットを固定
   子から半径方向に発出させるように偏向させ、セルの乱
   流帯域をセルの下方領域に閉じ込めるために該ジェット
   を、それが前記水中翼面に衝突した後、固定子から小さ
   い偏向角度で発出させるように偏向させ、前記乱流帯域
   の上方でスラリー内に空気を均一に分配し、該固定子の
   下方で発生するスラリーのサンディングを最少限にし、
   前記乱流帯域の上方に該セルの中間領域に位置するよう
   に延在し、スラリーの移動速度を該スラリー内に懸濁粒
   子を保持するのに十分でない低速に維持する不活動帯域
   と、該不活動帯域の上方に延在し、高濃度の鉱物粒子及
   び粗大物質を包含する濃厚化帯域と、該セルの頂面に延
   在する、乱流度の最も低い泡沫帯域とを含む画然と区切
   られた帯域を設定するようになされていることを特徴と
   する浮選セル。 ７）前記タンクの幅Ｔと回転子の直径Ｄとの比率Ｔ／Ｄ
   は、約２．５〜６の範囲であることを特徴とする特許請
   求の範囲第６項記載の浮選セル。 ８）前記固定子は、前記水中翼面上にスラリー入口点と
   スラリー出口点を有し、該入口点は、前記回転子のスラ
   リー発出点から水平方向並びに垂直方向に約０．１Ｄ離
   隔したところに位置し、該水中翼面は、約０．７１４Ｄ
   の曲率半径を有し、該水中翼面の入口角及び出口角は、
   約１５°であり、前記各固定子羽根の上縁の幅は、約０
   ．３７Ｄ、下縁の幅は約０．２９１Ｄであり、固定子羽
   根の高さは約０．５Ｄであることを特徴とする特許請求
   の範囲第項記載の浮選セル。