EQUIPO Y MÉTODO PARA LA FLOTACIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LECHADA MINERAL
Campo de la Invención La invención está relacionada con un equipo y un método para la flotación de lechada de mineral (limos). De acuerdo con la invención, a partir de una parte de la lechada de mineral (limos) alimentada dentro de la celda de flotación, los materiales gruesos y finos son separados dentro de la celda de flotación para tratamientos separados.
Antecedentes de la Invención Los dispositivos de flotación convencionales incluyen un tanque para recibir la lechada (limos) obtenida a partir de un triturador, un separador de ciclón o algún otro dispositivo correspondiente. Por lo general el tanque está provisto con un agitador que comprende un rotor colocado dentro del estator, agitador el cual es activado por un motor y un eje de impulsión para agitar la lechada (limos). El dispositivo también incluye un sistema de aireación para conducir el aire presurizado dentro del agitador a través de un conducto central formado dentro del eje de impulsión. Los reactivos adecuados también son agregados; estos revisten la superficie de las partículas minerales seleccionadas en la lechada (limos) y hacen a las partículas repelentes al agua, de este modo ayudan ventajosamente a las burbujas a unirse a las partículas seleccionadas. Cuando las burbujas son reventadas por el rotor se elevan hacia la superficie del tanque, estas cargan dichas partículas minerales seleccionadas que forman una espuma superficial enriquecida con mineral. Posteriormente la espuma avanza sobre el borde de espuma del recipiente hacia un canal, después de lo cual las partículas minerales suspendidas en la espuma son recuperadas del tanque como un concentrado mineral. Esas partículas minerales que permanecen suspendidas en la lechada (limos) y no son removidas como un concentrado en el proceso de flotación son continuamente descargadas desde el tanque a través de una salida inferior. La lechada (limos) descargada a través de la salida inferior contiene tanto partículas relativamente gruesas o densas como una gran cantidad de partículas relativamente finas, incluyendo lechadas, tales como minerales de arcilla, que no son descargados en la
flotación. Las lechadas están compuestas por partículas muy finas, y de este modo el área de superficie total es mucho más grande que aquella de las partículas gruesas. Por consiguiente, cuando los reactivos de flotación son agregados en la lechada (limos), la mayoría de ellos tienden a ser absorbidos en la parte de las partículas finas de la distribución de partículas. La mayoría de los reactivos de flotación tienden a ser absorbidos en las lechadas, lo cual hace que el proceso de selección no sea selectivo. De este modo la mayoría de las partículas valiosas más gruesas, incluso con un tiempo de procesamiento extendido, no reciben suficiente reactivo de flotación con el fin de hacerlas repelentes al agua. Se sabe por lo general que un proceso de flotación puede ser incrementado, si las partículas gruesas y finas son tratadas por separado. Los dispositivos de clasificación separados, tales como los hidrociclones e hidroclasificadores, han sido utilizados para separar el flujo de alimentación de flotación en dos flujos separados, para ser procesados por separado. Sin embargo, los costos de capital de este tipo de equipo son altos, lo cual hace que los métodos de la técnica anterior sean costosos para todos excepto para los tipos de minerales más valiosos. A partir de la solicitud de patente de los Estados Unidos de América No. 5,909,022, se conoce un equipo de flotación para la separación de minerales dentro de la celda de flotación, dicha celda estando provista con salidas separadas tanto en las partes superiores como en las inferiores de la celda, tanto para materiales gruesos como para finos. En relación con dichas salidas, existen válvulas dispuestas para controlar la remoción del material de lechada (limos). Sin embargo, mediante la utilización de dicho equipo, no se logra una manera igualmente efectiva para separar las sustancias minerales gruesas y finas como por medio del uso del arreglo de la presente invención.
Compendio y Objetivos de la Invención De acuerdo con la presente invención, un flujo de lechada (limos) que contiene tanto partículas finas como partículas gruesas puede ser separado progresivamente en dos flujos separados en la celda de flotación. Un flujo contiene partículas relativamente gruesas, y el otro flujo contiene partículas más finas. De este modo, dichos dos flujos pueden ser optimizados de manera separada para el procesamiento ya sea de las partículas gruesas o de las partículas finas, lo cual da la mejor eficiencia posible y la mejor relación costo-
beneficio para todo el proceso de separación. De este modo deberá entenderse que la invención trae ventajas notables, tanto prácticas como económicas, en comparación con las técnicas del arte previo. El propósito de un arreglo de acuerdo con la invención es el de introducir un nuevo método y equipo para la flotación de lechada de mineral (limos), en donde los ingredientes finos y gruesos son separados mutuamente, esto es, clasificados, dentro de la celda de flotación.
Breve Descripción de los Dibujos El equipo de acuerdo con la invención es descrito adicionalmente con referencia a los dibujos que la acompañan, en donde La Figura 1 es una ilustración de vista lateral de un equipo de acuerdo con la invención. La Figura 2 es una ilustración de un equipo de acuerdo con una modalidad. La Figura 3 es una ilustración de vista en tercera dimensión del equipo de acuerdo con la invención.
Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas de la Invención Los rasgos novedosos característicos de la invención son claros a partir de las reivindicaciones anexas. La invención se relaciona con un equipo para la flotación de lechada mineral (limos) en una celda de flotación provista con un mecanismo de flotación que comprende cuando menos un eje de impulsión, un rotor y un estator, y cuando menos una entrada para la alimentación de lechada mineral (limos), un sistema de canal de alimentación de espuma para remover espuma enriquecida con mineral, cuando menos dos salidas de descarga para remover flujos de material con dos tamaños de grano diferentes desde la celda de flotación, en cuyo caso la celda de flotación es proveída con equipo de clasificación que incluye medios para asentar la lechada mineral (limos) que va a ser clasificada, separada de la lechada mineral (limos), en un movimiento rotatorio con dirección esencialmente hacia arriba en la celda de flotación, así como medios para separar materiales más gruesos del material dividido más finamente. Cuando se coloca en un movimiento rotatorio, el material grueso es separado del material dividido finamente
debido al efecto de la fuerza centrífuga. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, el equipo de clasificación es colocado alrededor del eje de impulsión, en cuyo caso utiliza la fuerza de rotación del eje de impulsión de la celda de flotación. De acuerdo con una modalidad de la invención, el equipo de clasificación incluye cuando menos un elemento de clasificación proveído con un espacio de rebosamiento para el material dividido finamente y un espacio de clasificación para separar el material fino y el material grueso. Cuando la lechada de alimentación (limos) es conducida hacia la celda de flotación, parte de ésta es separada como lechada mineral (limos) para a ser clasificada y es conducida hacia el equipo de clasificación colocado alrededor del eje de impulsión, y entre el espacio de clasificación del elemento de clasificación proveído y el espacio de rebosamiento, está colocada una abertura para remover material finamente dividido procedente del espacio de clasificación. Por medio del ajuste del tamaño de la abertura mencionada anteriormente, pueden controlarse la circulación y el tamaño de grano del material dividido finamente. De acuerdo con una modalidad, el elemento de clasificación se extiende, en la parte inferior de la celda de flotación, hasta las cercanías del rotor, a una distancia deseada de éste, y en la parte superior casi tan alto como la altura del sistema del canal de espuma. De este modo la sustancia mineral dividida finamente puede ser removida de la celda de flotación a través de la parte superior de ésta. De acuerdo con una modalidad de la invención, el espacio de clasificación del elemento de clasificación incluye un elemento separador que se extiende alrededor del eje de impulsión, dicho elemento separador se extiende hasta cuando menos parte de la altura del elemento de clasificación. De acuerdo con una modalidad, el elemento separador es rotatorio debido al efecto del eje de impulsión, con el fin de colocar la lechada mineral (limos) que va a ser clasificada en movimiento rotatorio. En relación con el elemento separador, se provee cuando menos un elemento de bombeo para mejorar la alimentación de la lechada mineral (limos) que va a ser clasificada dentro del espacio de clasificación. Adicionalmente, el espacio de clasificación está proveído con cuando menos un elemento de orientación para guiar al flujo de material que va a ser clasificado lejos del eje de impulsión, elemento de orientación el cual se extiende alrededor del eje de impulsión. De este modo la sustancia mineral deseada que va a ser separada es guiada hacia el área de
mayor fuerza centrífuga, y se mejora la separación del material más grueso. De acuerdo con los rasgos característicos de la invención, en el espacio colocado entre el elemento separador y el elemento de clasificación, se provee cuando menos un conducto de circulación para remover el material más grueso dentro de la celda de flotación. Después de ser descargado del equipo de clasificación, el material más grueso es mezclado adicionalmente en las circulaciones de la celda de flotación. De acuerdo con una modalidad de la invención, el elemento separador está proveído con salidas para la remoción de material más grueso. Esto mejora la remoción de material más grueso desde el elemento separador a través de las salidas hacia el conducto de circulación, adicionalmente al hecho de que parte del material más grueso es descargado como derrame. De acuerdo con la invención, el espacio de derrame del elemento de clasificación incluye cuando menos una salida para el material dividido finamente y cunado menos una salida en el dispositivo de clasificación para remover el material posiblemente flotado y aire, por ejemplo que va a ser mezclado en el resto del concentrado. De acuerdo con una modalidad de la invención, el espacio entre el rotor del mecanismo de flotación y el equipo de clasificación está provisto con elementos de prevención de flujo turbulento, por medio de los cuales se mejora solo el flujo de la lechada mineral (limos) que va a ser clasificada dentro del equipo de clasificación. De acuerdo con la invención, en relación con el elemento separador, también están dispuestos medios de bombeo para mejorar la remoción de material más grueso procedente del espacio de clasificación. De acuerdo con la invención, entre la salida de descarga del material finamente dividido, provisto en la pared de la celda de flotación y la salida de descarga del espacio de derrame, está colocado cuando menos un canal. De acuerdo con la invención, en las cercanías de la salida de descarga para el material dividido finamente, está colocada cuando menos una válvula para ajustar el flujo de descarga del material dividido finamente. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, el diámetro del elemento de clasificación es esencialmente igual al diámetro del rotor del mecanismo de flotación. De acuerdo con la invención, el material finamente dividido removido de la celda de flotación es procesado adicionalmente en la flotación por ejemplo en otro equipo de flotación optimizado para el material dividido finamente, o procesado adicionalmente de
otra manera. El material grueso clasificado es alimentado para ser flotado adicionalmente o tratado de otra manera en un proceso optimizado específico. Debido a que el proceso de flotación es llevado a cabo por lo general en una serie de varias celdas de flotación, es obvio que el equipo de clasificación de acuerdo con la presente invención puede estar instalado en varias celdas de flotación sucesivas, lo cual mejora la eficiencia de la clasificación. El equipo de acuerdo con la invención para la flotación de lechada mineral (limos) es ilustrado en las Figuras 1 , 2 y 3. De acuerdo con el ejemplo, una celda de flotación cilindrica 2 comprende de un mecanismo de flotación 3 que agita la lechada de alimentación (limos) 4 y la coloca en un movimiento rotario debido a la influencia del movimiento rotatorio del eje de impulsión 6. El mecanismo de flotación 3 incluye un rotor 5 que está instalado en el eje de impulsión 6 colocado de manera central, el cual se extiende en paralelo con dicho eje abajo hacia la celda de flotación, dicho eje de impulsión siendo impulsado por un motor. Alrededor del rotor, también se provee un estator 7. Tal como se ilustra en los dibujos, el rotor 5 está localizado cerca del fondo de la celda de flotación 2. Se alimenta aire en el mecanismo de flotación 3 a través de un eje hueco que está colocado para hacer girar el rotor 5, o a través de una entrada de gas que está colocada debajo del mecanismo de flotación. La lechada mineral (limos) 4 que va a ser suministrada en el proceso es conducida en la celda de flotación 2 a través de una entrada 1 1 , entrada la cual se forma por lo general en la pared lateral de la celda de flotación 2. La lechada de alimentación (limos) puede ser llevada también a la celda de flotación por ejemplo a través de una tubería procedente de la parte superior de la celda. Durante la flotación, la lechada de alimentación (limos) 4 es transferida a través del estator 7 hacia el rotor y mezclada con aire, después de lo cual es regresada de nuevo al espacio de la celda y adicionalmente hacia arriba en la celda conjuntamente con las burbujas, transportando de este modo y consigo ingredientes enriquecidos de mineral, parte de los ingredientes son separados hacia la lechada mineral (limos) 24 que va a ser clasificada. Alrededor de la parte superior interior de la pared lateral de la celda de flotación 2, se extiende un sistema de canal de espuma 8, a partir del cual se retira la espuma 20 enriquecida con mineral que se ha elevado a la superficie.
De acuerdo con la invención, a partir de la lechada mineral (limos) 4 hecha flotar en la celda de flotación 2, parte es separada hacia la lechada mineral (limos) 24 que va a ser clasificada, en cuyo caso los ingredientes gruesos y finos contenidos en la lechada (limos) 24 que va a ser clasificada son separados por medio del equipo de clasificación 1 instalado en la celda de flotación. Ahí es de este modo separado un caudal 18 para los ingredientes divididos finamente 26, caudal el cual puede ser tratado de manera separada. De acuerdo con la invención, el equipo de clasificación 1 comprende de un elemento de clasificación cilindrico y estacionario 9 instalado alrededor del eje de impulsión 6 giratorio de la celda de flotación 2, elemento de clasificación el cual define un espacio de clasificación separado 27 para separar los ingredientes gruesos y finos, esto es, para la clasificación, y un espacio de derrame 17 dentro del cual el material dividido finamente 26 así como el aire y el concentrado son retirados desde el espacio de clasificación. Ventajosamente el espacio de derrame 17 está localizado arriba del espacio de clasificación 27 en la celda de flotación. El elemento de clasificación 9 está unido por ejemplo a las estructuras de la celda de flotación 2, de forma que tanto el elemento de clasificación 9, el espacio de clasificación 27 y el espacio de derrame 17 estén localizados simétricamente alrededor del eje de impulsión 6. El elemento de clasificación 9 incluye una pared lateral esencialmente cilindrica que en la parte inferior se extiende hasta la cercanía del rotor 5, a una distancia B de esta, y en la parte superior esencialmente tan alto como la altura del sistema 8 del canal de espuma 8. El diámetro D del elemento de clasificación 9 está en proporción al diámetro de la celda de flotación, y este es ventajosamente del mismo orden que el diámetro del rotor 5 del agitador. De acuerdo con la invención, la fuerza rotatoria para la lechada mineral (limos) que va a ser clasificada es obtenida a partir del eje de impulsión 6. En la celda de flotación, la lechada mineral (limos) 24 que va a ser clasificada es colocada por medio de la presión hidrostática en un flujo esencialmente hacia arriba y con un movimiento rotatorio dentro del elemento de clasificación 9, en el espacio de clasificación 27. El espacio de clasificación 27 incluye un elemento separador cilindrico 13 que es rotatorio debido al efecto del eje de impulsión 6 y se extiende hasta parte de la altura del elemento de clasificación 9, elemento 13 dentro del cual el material grueso 25 es separado del material finamente dividido 26 debido a la fuerza centrífuga y a la gravedad. Con el fin de hacer posible el movimiento rotatorio que se desplaza hacia arriba para la
lechada (limos) 24 que va a ser clasificada, entre el rotor 5 del mecanismo de flotación 3 y el elemento de clasificación 9, se han instalado elementos 21 de prevención de flujo turbulento, ventajosamente cuatro o más en número. Consecuentemente, a partir del rotor 5, la sustancia mineral avanza adicionalmente hacia otros flujos de material de la celda de flotación que fluyen hacia arriba en el celda, y la lechada mineral (limos) 24 que va a ser clasificada puede fluir hacia arriba en el equipo de clasificación 1. Los ingredientes gruesos son separados a partir de ingredientes finos en el espacio de clasificación 27, desde donde estos son removidos del interior del elemento separador 13 debido al efecto de la fuerza centrífuga que causa el movimiento rotatorio, principalmente como un derrame. Dentro del elemento separador 13, el flujo de la lechada mineral (limos) 24 que va a ser clasificada es controlado por medio de un elemento de orientación 10. El elemento de orientación 10 está diseñado de forma que dentro del elemento separador 13, el material grueso continúe hacia sus orillas, lejos de la cercanía del eje de impulsión 6, hacia el área de una fuerza centrífuga mayor. De este modo la circulación se hace óptima, y el material grueso fluye hacia las orillas tan rápido como es posible después de entrar al equipo de clasificación 1 , y al mismo tiempo este fluye hacia arriba, hasta que es separado como un derrame procedente del elemento separador. Adicionalmente, el material grueso es separado conforme la lechada (limos) que va a ser clasificada es transportada adicionalmente hacia arriba en el espacio de clasificación 27 del elemento de clasificación 9 conforme el movimiento rotatorio prevalece, hasta que el material dividido finamente 26 es separado de esta en un espacio de derrame separado 17 a través de una salida 16 colocada en el elemento de clasificación 9. El material grueso 25 separado en la clasificación es separado debido a la fuerza centrífuga, y es llevado fuera del elemento de clasificación por ejemplo a través de cunado menos un conducto de circulación 15 provisto entre el elemento separador 13 y el elemento de clasificación 9; cuando está siendo descargado desde dicho conducto, la lechada (limos) gruesa es mezclada adicionalmente en las circulaciones de la celda de flotación 2. De acuerdo con un ejemplo de la invención, el elemento separador 13 está unido al eje de impulsión 6. La pared del elemento separador 13 también puede estar provista con salidas 30 para guiar al material grueso adicionalmente al conducto de circulación 15, tal como es ilustrado en la modalidad de acuerdo con la Figura 2. La circulación que avanza hacia arriba y el movimiento rotatorio de la lechada (limos) son mejorados por medio de un
elemento de bombeo 22, tal como un propulsor, colocado debajo del elemento de clasificación 9. En relación con el conducto de circulación 15, el elemento separador 13 está provisto con medios de bombeo, tales como las paletas 14,paletas las cuales, cuando rotan, mejoran el flujo del material grueso que sale del espacio de clasificación 27 del elemento de clasificación 9 a lo largo del conducto de circulación 15 hacia la celda de flotación. El material mineral grueso es transferido a la celda de flotación para ser hecho flotar adicionalmente, y este se pega a las burbujas que de este modo forman la espuma de mineral, pero parte de esta es removida para un procesamiento separado a través de una salida de descarga inferior 12 colocada en la parte inferior de la celda de flotación. La circulación del material fino y el tamaño del grano de la sustancia sólida contenida en la lechada (limos) son ajustados por medio de la modificación del diámetro A de la salida 16. El espacio de derrame 17 incluye una salida de descarga 18 para el material dividido finamente 26, el cual es guiado adicionalmente, a lo largo del canal 29, hacia la salida de descarga 28 colocada en la pared de la celda de flotación 2. En la cercanía de la salida de descarga 28 para el material finamente dividido, está conectada una válvula 23 para ajustar la cantidad de material que fluye hacia afuera. El espacio de rebosamiento 17 también incluye una salida de descarga 19 para el aire y el concentrado posible que es mezclado en la capa 20 de espuma de la celda de flotación. El flujo del material dividido finamente 26 que va a ser descargado a través de la salida de descarga 28 y el flujo del material grueso que va a ser descargado a través de la salida de descarga inferior 12 son adicionalmente alimentados para ser hechos flotar en circuitos de flotación separados, o para ser de otro modo tratados en procesos separados. El diámetro A de la salida 16, el diámetro de la salida de descarga 19 y la distancia B entre la orilla inferior del elemento de clasificación 9 y el agitador son seleccionados individualmente para cada caso, de acuerdo con las condiciones del proceso. La invención es descrita adicionalmente con referencia al siguiente ejemplo.
Ejemplo 1 El ejemplo describe un método de acuerdo con la invención para la flotación de lechada (limos) mineral, método en el cual los materiales fino y grueso son separados dentro de la celda de flotación para procesos adicionales individuales. En la celda de
flotación, se alimenta material de alimentación, en donde el 56.4% de la sustancia sólida contenida en este tiene un tamaño de grano mayor que 210 µ??, y 9.7% tiene un tamaño de grano menor a 37 µ?t?. Dicho material de alimentación es clasificado por medio de un equipo de clasificación colocado dentro de la celda de flotación, de forma que los materiales finos y gruesos son separados. Del material dividido finamente obtenido de la clasificación, 12.0% tiene un tamaño de grano mayor que 210 µ?? y 22.9% tiene un tamaño de grano menor que 37 µ??. Con relación a la sustancia sólida contenida en el desecho grueso que es removido simultáneamente de la celda de flotación, 69.3% tiene un tamaño de grano mayor que 210 µ??, y 5.3% tiene un tamaño de grano menor que 37 µ??. Por medio de la aplicación de la clasificación de acuerdo con la invención, la mayoría del material dividido finamente es separado del material grueso. De acuerdo con el ejemplo, incluso 59% del material más fino es separado en el producto fino, y 77.5% del material grueso es separado en el producto grueso, lo cual ilustra la naturaleza útil de la presente invención. La invención no está restringida únicamente a las modalidades descritas anteriormente, ya que muchas modificaciones y combinaciones de esta son posibles dentro del alcance de la idea inventiva manifestada en las reivindicaciones anexas.