NO171352B - Innretning egnet til flotasjonsseparasjon av materialer fra malm - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning til flotasjonsseparasjon av materialer fra malm. Nærmere bestemt omfatter oppfinnelsen fIotasjonsmekanisme og -celle til separering av mineraler fra malm ved fIotasjon av mineralet og fjerning av dette fra malmen.

I gruve/malmknusnings-industrien forblir fIotasjon den vik-tigste metode til konsentrering og utvinning av mineraler såsom kobber-, nikkel-, jern-, molybden-, bly- og zinksulfider, kull, fosfat og andre mineraler som anvender kobberfIotasjon, fIotasjon av findelt kull, fIotasjon av uedelt metallsulfid og fIotasjon av edelmetallsulfid.

Flotasjon er stort sett en trefase-enhetsprosess som omfatter grundig blanding av findelte malte faststoffer, væske og luft for å konsentrere ønskede mineraler fra avgang ved flotasjon av den ene fra den annen. Ved utførelse av flotasjonsprosessen blir malmen knust til findelte malte faststoffer og blandet med væske for å danne en oppslemming eller pulp. Oppslemmingen blir deretter gjennomluftet ved bruk av en fIotasjonsmaskin for oppnåelse av faststoff/væske-blanding og luftdispersjon gjennom en utvendig luftkilde eller ved en selvluftende fIotasjonsmaskin. US-PS 4 425 232 beskriver et flotasjonsseparasjons-apparat og fremgangsmåte som omfatter en flotasjonsmaskin utstyrt med en rotor/stator-pumpekonstruksjon neddykket i en oppslemming og hvor rotorblader agiterer oppslemmingen med grundig blanding av faststoffene og væsken og innføring av luft i blandingen for gjennomlufting og dannelse av fråde eller skum på overflaten av flotasjonscellen. Mineralpartikler fester seg til bærerluftbobler som naturlig flyter opp og danner skummet, dette er den effektive mekanisme for mineralutvinning. Vanligvis blir et fuktemiddel benyttet for å fremme fukting av mineralpartiklene for å gjøre dem hydrofobe og fremme deres festing til luftbobler som danner skummet. Skummet fjernes hydrodynamisk fra toppen av oppslemmingsmassen sammen med de oppfangede mineralpartikler som fjernes idet skummet samles opp og tørkes.

Som angitt i US-PS 4 425 232 omfatter flotasjonsmekanismen en pumpe som har en rotor og en stator, og som er hydrodynamisk konstruert for å sende ut radialt utstrømmende luftede stråler av pulp fra mekanismen. Rotoren skaffer en sterk pumpevirkning for å suspendere oppslemmingsfaststoffer og dispergerer luft som innføres i oppslemmingskammeret, hvilket skaffer en meget effektiv metode for luftdispergering. I det nedre parti av flotasjonscellen trekker rotoren til seg utfelte faststoffer og slipper ut dem i en vifteformasjon av radiale stråler. Statorpartiet av flotasjonscellen eliminerer en rotasjons-komponent av strømmen fra rotoren, hvilket fører til radialt utslipp fra rotoren som ønskelig. Resultatet er resirkulasjon av oppslemmingen inne i cellen, hvilket eliminerer svirring av celleinnholdet. Svirring av oppslemmingen er uønsket, da den er tilbøyelig til å hindre dannelsen av et stabilt skumlag på oppslemmingens overflate. Dessuten danner statoren en sone med høy skjærkraft mellom rotorens periferi og statorvingene, hvilket bidrar til dannelsen av fine luftbobler. Den gjennomluftede strøm fra rotoren har en naturlig oppdrift og etter hvert som større mengder luft føres inn i cellen, øker oppdriften av rotorutløpsstrømmen samt muligheten for turbulente forstyrrelser i den øvre sone av cellen. Dessuten, ved altfor lave gjennomluftingsnivåer inntrer turbulens ved cellens hjørner og stiger til overflaten og forstyrrer skumsonen.

I fIotasjonsmekanismer er overflateturbulens i skumsonen en viktig årsak til tap av ytelse i form av mineraler som kommer løs fra deres bærerluftbobler og faller ut av skumsonen inn i oppslemmingen nedenunder. Overflateturbulens oppstår som et resultat av ikke-ensartet fordeling av luft på overflaten av flotasjonscellen og fra altfor lave og høye gjennomluft-ingsvolumer. Ved altfor lave gjennomluftingsnivåer inntrer hjørneturbulens ved de fire hjørner av cellen, mens ved altfor høye gjennomluftingsnivåer inntrer senterturbulens ved rotorens akse med forstyrrelse av skummet i hvert tilfelle. Dessuten, dersom cellen drives uten god soneseparasjon, forsterker innløp/utløp-betingelsene i cellens lavere regioner forstyrrelser i cellens øvre regioner innbefattet turbulens i skumsonen.

Gruve/malmknusings-industrien er under økende press for å skjære ned på kostnadene samtidig som produktkvaliteten skal opprettholdes og produksjonen i noen tilfeller økes. Oppfinnelsen er rettet på disse formål ved spesiell henvisning til flotasjonsutstyr.

Oppfinnelsens formål oppnås ved en innretning egnet til flotasjonsseparasjon av materialer fra malm omfattende en oppadragende væsketett mottagningstank for mottagning og bearbeiding av en trefaseoppslemming omfattende grundig blandet findelt malt faststoff, væske og luft, en pumpe anordnet inne i den celle som er avgrenset av mottagningstanken og anordnet i den nedre region av cellen, idet pumpen omfatter rotor- og statorkomponenter for dannelse av en turbulent strømning av oppslemmingen for blanding av malte faststoffer og for lufting av blandingen. Innretningen er karakterisert ved organer til å dirigere den turbulente strøm inne i cellen, hvilke dirigeringsorganer omfatter avbøy-ningsvinger som føyer seg til de nevnte statorkomponenter og har en overveiende horisontal orientering med en nedadrettet utløpsvnkel P for å omdirigere strømmen av oppslemming fra rotoren til en utover- og nedadgående retning.

Flotasjonscellen i innretningen i henhold til oppfinnelsen omfatter et rotor/stator-pumpearrangement som skaffer betydelig forbedret hydrodynamisk ytelse inne i cellen, karakterisert ved oppdeling av oppslemmingen i fire adskilte soner omfattende i stigende rekkefølge en turbulent sone, en stillestående sone, en anrikningssone og en skumsone. I cellens lavere regioner i nærheten av pumpearrangementet er der en sone med intens turbulens med høy strømningshastighet som er nødvendig for suspensjon av faststoffene i oppslemmingen og kontakt mellom pulpen og luftboblene. Over den turbulente sone er et område med forholdsvis ro identifisert som en stillestående sone hvor luftsirkulasjonshastighetene ikke er tilstrekkelige til full suspensjon, hvilket tillater at partikler som ikke er festet til bærerluftbobler, faller tilbake i den turbulente sone hvor luftboble/partikkel-kollisjon finner sted. Ovenfor den stillestående sone separeres partiklene som er festet til bærerluftboblene og stiger mot toppen av cellen. Ovenfor den stillestående sone er der en anrikningssone som er fullstendig uforstyrret, hvor en rensing av skummet finner sted, denne sone betegnes generelt som en skumanrikningssone og strekker seg 10-15 cm nedenfor skum/pulp-grenseflaten. Skumanrikningssonen er kjennetegnet ved partikler som unnslipper fra skummet på grunn av nedbrytning av luftboblen i skummet, skumdrenering og avstøtning av lavkvalitetsmateriale fra skummet. Disse partikler driver tilbake i retning av pulpen og avgrenser anrikningssonen. Klart avgrensede stillestående soner og anrikningssoner er særlig viktig for langsomtskummende komponenter i et flotasjonsmatningsmateriale, da disse komponenter eller partikler lett kan komme løs fra bærer-luf tboblene ved eventuelle turbulensekskursjoner i stillstands-og anrikningssonene. Den forbedrede fIotasjonscelle spiller en ytterligere rolle med hensyn til å begrense turbulensen i cellen til de nedre regioner hvor suspensjon er viktig mens det øvre parti av cellen forblir uforstyrret.

Flotasjonscellearrangementet omfatter et rotor- og stator-pumpearrangement som virker sammen for å forbedre celle-ytelsen, særlig ved å redusere turbulensen i skumsonen, hvilket har til følge at der er mindre nedfall av luftboble-bårede mineraler fra skumsonen i retning pulpen. Dessuten oppnår flotasjonsmekanismen god soneseparasjon ved pulpens hydrodynamikk og innløps/utløps-betingelsene fra den nedre turbulente sone virker ikke inn på den øvre stille sone i cellen eller skumoverflaten. Da cellen drives med gode sone-separasjoner, er cellens hydrodynamikk ikke avhengig av innløps/utløps-betingelsene i de nedre regioner av cellen. Resirkulasjonshastighetene i det turbulente område av cellen er meget høyere enn hastighetene av de typiske matningsmateriale/avgangs-strømmer. Videre er suspensjonskarakteri-stikkene, dvs. fraværet av tilsanding, med den forbedrede fIotasjonscelle de vanlige konstruksjoner langt overlegne. Dette antas å finne sted fordi den forbedrede fIotasjonscelle styrer rotorutløpsstrømmen gjennom statoren i retning av bunnen av cellen og kontinuerlig agiterer partikler som er tilbøyelige til å falle til ro der. Da den forbedrede flota-sj onscelle skaffer god soneseparasjon, er der en betydelig redusert turbulens i skumsonen.

De forbedrede flotasjonsceller er hydrodynamisk konstruert til å sende ut radielt utstrømmende nedoverrettede luftede stråler som dispergerer inne i flotasjonscellen og skaffer ensartet luftfordeling som stiger opp gjennom oppslemmingen. De radielt rettede luftede stråler som kommer ut av rotor/ stator-pumpekonstruksjonen, skaffer fordeling av bærerluftbobler som stiger opp gjennom den stillestående sone og samler opp mineralpartikler og bærer dem til skumsonen. De luftede stråler som kommer ut fra pumpestatoren, rettes nedover inne i flotasjonscellen med en lav vinkelorientering som fører til ensartet fordeling av luftbobler gjennom hele den stillestående sone, hvilket bevirker meget effektiv utvinning av mineralpartikler ved bærerluftbobler, idet det eliminerer luftindusert turbulens som finner sted i vanlige flotasjonsceller og i betydelig grad øker det maksimale gjennomluftingsnivå før senterturbulens finner sted.

I henhold til oppfinnelsen skaffer flotasjonsmekanismen nye dimensjonelle forhold såsom mellom rotoren og statoren såvel som den spesifikke innlemmelse av en avbøyningsvinge for nedadrettet avbøyning av rotorutløpsstrømmen, anordning av rotoren med hensyn til bunnen av cellen samt vinkelforholdet mellom bredden av statorvingene, for det formål å redusere rotasjonen oppslemmingsstrøm til et minimum, begrense av den turbulente sone til cellens nedre regioner, og skaffe ensartet gjennomlufting av cellen og minimal tilsanding under pumperotoren.

Den forbedrede fIotasjonsmekanisme omfatter rotor/stator-pumpekonstruksjonen anordnet inne i en tank for mottagelse av oppslemmingen. Flotasjonsmekanismen skaffer høy pumpestrøm ved forholdsvis lavt kraftforbruk, hvilket gir en utmerket suspensjonskarakteristikk for både findelte og grove partikler. Generelt har tanken oppadstående side- og endevegger med et stort sett firkantet tverrsnitt og en kurvet bunnvegg som forbinder ende- og sideveggene. Pumpekonstruksjonen er anordnet nær bunnen av cellen idet statorkomponenten under-støttes på en statorbaseplate som er festet til bunnveggen av cellen. Rotoren er aksialt innrettet inne i statoren og understøttes av et nedadhengende rørformet skaft som roterer rotoren i begge retninger og fører luft gjennom rotoren til oppslemmingen for å gjennomlufte pulpstråler som dannes i løpet av operasjonen. Pulp innføres i bunnen av cellen, og etter hvert som rotoren beveger seg, danner den en serie luftende stråler i retning av statorvingene som stabiliserer strålene og fjerner komponenter av svirring eller roterende strømning derfra. Rotorbladene i operasjon danner en sone med betydelig turbulens idet pulpen trekkes oppover inn i rotorbladene og støtes ut i en oppadgående retning mot statorvingene. Statoren omfatter en avbøyningsvinge som mottar de luftede stråler som utgår radielt fra rotoren og avbøyer strålestrømmen nedover og utover i retning celleveggene med en lav orienteringsvinkel. Idet de turbulente luftede stråler strømmer ut fra statorvingene, blir strålene delvis resirku-lert i retning av cellens bunn på meget turbulent måte. I henhold til oppfinnelsen samvirker tankens vegger med å omdirigere de turbulente stråler mot bunnen av cellen og innløpssonen av pumperotoren for derved effektivt å begrense den turbulente sone til cellens nedre region. Dette resultat oppnås ved at der skaffes forenlige mekanisme/tank-størrelser uttrykt som et forhold T/D hvor T er tankbredde og D rotor-diameter. En forbedret flotasjonsmekanisme har et T/D-forhold mellom 2,5 og 6.

I en annen side ved oppfinnelsen er rotor- og stator-pumpekonstruksjonen utformet hydrodynamisk for å skaffe overlegen soneseparasjon, ensartet luftfordeling og forbedret metallurgi for fIotasjonsceller. Av særlig stor viktighet er anordningen og utformingen av den forbedrede stator med hensyn til rotoren. Statoren omfatter en toppring som er konsentrisk med rotoraksen som utfører funksjonen av avbøyningsvingene og bæres av en baseplate anordnet ved bunnen av cellen. Statorvingene henger ned fra statorringen for effektivt å motta luftende stråler som strømmer ut fra rotoren. Avbøyningsvingen avgrenser den nedre overflate av statorringen for mottagelse av den luftede stråleutløpsstrøm og dirigerer den effektivt utover og nedover for å begrense den turbulente sone til de nedre regioner i cellen og oppnå ensartet luftfordeling oppover gjennom den stillestående sone. Som et resultat av ensartet luftfordeling er den forbedrede fIotasjonscelle i stand til å dispergere betydelig høyere luftvolumer gjennom cellen uten å skape hydraulisk hopp eller turbulens ved skumoverflaten. Verdiene for T/D, luftvolum og krafttilførsel er relatert i foretrukne flotasjonsceller for oppnåelse av optimale metallurgiske resultater for gitte mineralanvend-elser.

Selve rotoren er anordnet ovenfor statorbaseplaten i en avstand som sikrer turbulens i nærheten av baseplaten og reduserer tilsandingen til ubetydelige mengder.

Det er en hensikt med oppfinnelsen å skaffe en innretning til flotasjonsseparasjon av materialer fra malm.

Det er videre en hensikt med oppfinnelsen å skaffe en flotasjonsmekanisme med betydelig øket utvinningsytelse.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å skaffe en fIotasjonscelle for å bringe på et maksimum effektiv luftdiffusjon inn i oppslemmingen og fremme suspensjon av mineralpartikler.

En annen hensikt er å forbedre den samlede metallurgiske ytelse ved å bringe på et minimum turbulensen i skumsonen i flotasjonscellen.

Nok en hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å skaffe en rotor/stator-utforming for flotasjonscelle hvor utløpsstrømmen fra rotoren rettes nedover for å begrense turbulensen til de

nedre regioner av cellen og eliminere turbulensen i skumsonen.

Det er en hensikt med oppfinnelsen å skaffe en fIotasjonscelle med overlegen soneseparasjon som begrenser den turbulente sone til de nedre regioner i cellen, avgrenser en oppadragende stille sone kjennetegnet ved stort sett ensartet luftfordeling gjennom denne, en anrikningssone ovenfor den stille sone for å fange opp og returnere til skumsonen mineralpartikler som har falt ut av skumsonen og en skumsone uten noen overflate-forstyrrelse på grunn av lufting av cellen.

Det er også en hensikt med oppfinnelsen å skaffe ensartet luftfordeling ved høyere luftvolumer uten turbulens i skumsonen.

Det er dessuten en hensikt med oppfinnelsen å skaffe en rotor/stator-pumpekonstruksjon for en fIotasjonscelle som sender ut i høy hastighet gjennomluftede stråler av pulp og begrenser strålene til de nedre regioner av cellen mens den sender ut oppadstigende bærerluftbobler i stort sett ensartet fordeling gjennom hele cellen.

Det er nok en hensikt med oppfinnelsen å begrense den turbulente sone til de nedre regioner av cellen og bringe på et minimum tilsanding (sanding) som finner sted på bunnen av cellen.

Det er en ytterligere hensikt med oppfinnelsen å skaffe en fIotasjonscelle hvor rotor/stator-pumpekonstruksjonen er relatert til cellens dimensjoner for å bringe på et optimum de gunstige virkninger av å begrense den turbulente sone til de nedre regioner i cellen, innbefattet forminsket tilsanding, samt å skaffe ensartet gjennomlufting av cellen gjennom den stillestående sone og stort sett øke det maksimale gjennom-luf tingsnivå av cellen.

Andre og ytterligere hensikter med oppfinnelsen vil fremgå for fagfolk idet man skaffer seg en forståelse ved den følgende beskrivelse og ved anvendelse av oppfinnelsen i praksis.

Beskrivelse av te<g>nin<g>en

En foretrukket utførelsesform er valgt for å beskrive oppfinnelsen og er vist på den ledsagende tegning hvor: Fig. 1 er et skjematisk riss av en fIotasjonscelle i innretningen ifølge oppfinnelsen som viser pumpens rotor/statorkonstruksjon anordnet inne i cellen. Fig. 2 er et skjematisk riss av den forbedrede flotasjonsmekanisme som skaffes i henhold til oppfinnelsen som antyder det dimensjonene forhold mellom rotor/stator og flota-sj ons tanken. Fig. 3 er et riss som viser driften av rotoren og angir den turbulente sone og dens undersoner innbefattet sugesone, virvelsone og utstøtningssone. Fig. 4 er et skjematisk riss som viser de geometriske be-traktninger for statorkonstruksjon. Fig. 5 er et sideriss av en stator som anvendes i innretningen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 6 er et sideriss, delvis i snitt, som viser et statorblad til anvendelse i oppfinnelsen.

Det henvises nå til tegningen, særlig fig. 1, hvor der er vist den forbedrede fIotasjonscelle i foretrukket utførelsesform som omfatter en fIotasjonscelle 10 med en væsketett oppadragende side 12 og endevegger 14 generelt i form av en firkantet boks med en buet bunnn 16. Flotasjonscellen er forsynt med et innløp 18 for mottagelse av pulp P som skal behandles og et utløp 20 for utslipp av avgangsmateriale. Pulpen kan generelt beskrives som et trefasesystem som omfatter malmførende mineraler i knust form grundig blandet med en egnet væske og gjennomluftet for separering av mineraler fra malm ved flotasjon.

En pumpemekanisme 22 som omfatter en rotor 24 og en stator 26, er aksialt innrettet og anordnet i det nedre område i flotasjonscellen. Statoren understøttes i fast stilling på en baseplate 28 som er anordnet i bunnen av cellen. Som det best kan ses på fig. 5 omfatter statoren fire segmenter 26a-d som er satt sammen ved egnede organer og har en rekke statorblader 30 som henger ned fra en toppring 32. På avstand anordnede føtter (standards) 34 bærer og fester statoren til baseplaten. Statorkonstruksjonens toppring har en hydrofoilflate på undersiden som avgrenser en avbøyningsvinge 36 slik det er beskrevet i nærmere detalj nedenunder.

Pumperotoren (fig. 3) omfatter et hovedlegeme 38 som henger ned fra en hul drivaksel 40 som fører inn luft under trykk, typisk ved et overtrykk på 13,7 kPa, inn i cellen for gjennom-luf ting av pulpen under driften. Den primære funksjon av rotoren er å skaffe en sterk pumpevirkning for å suspendere faststoffer og dispergere luft inn i cellen ved forholdsvis lavt kraftforbruk. Rotoren omfatter en horisontal topplate 42 og en rekke vertikalt orienterte avsmalnende rotorblader 44 som rager utover fra et rotornav avgrenset av en indre vegg eller bue 46. Tilgrensende rotorblader med mellomliggende bue avgrenser en rekke pumpekamre 48 for mottagelse og utslipp av pulp med høy hastighet i løpet av celleoperasjonen. Hvert pumpekammer omfatter en sugesone som trekker pulp inn i pumpen, en utstøtningssone og en mellomliggende virvelsone hvor der foreligger pulserende rotasjonsstrøm med høy hastighet rundt en tangential akse. Det indre parti 50 i pumpenavet er hult og har en rekke åpninger 52 for utslipp av trykkluft inn i hvert pumpekammer for gjennomlufting av pulpen idet den slippes ut fra pumpen i form av oppadragende og tangentielt rettede høyhastighetsstråler.

Strålene som slippes ut tangentielt fra rotoren, er naturlig tilbøyelige til å svirre rundt i flotasjonscellen, hvilket hindrer dannelsen av et stabilt skumlag på toppen av pulp-overflaten. Statorbladene 30 avskjærer strålene og redirigerer dem til å strømme radialt fra pumpekonstruksjonen, hvilket eliminerer svirring. En sirkelformet sone med høy skjærkraft er dannet mellom rotor- og statorbladene og hjelper til med dannelsen av fine luftbobler i pulpstrålene. Hvert statorblad strekker seg fra toppringen 32 til toppen av sugesonen for å sikre redirigering og eliminering av rotasjonen strålestrøm uten å virke forstyrrende inn på rotorinnløpet ved sugesonen. Antallet og bredden av statorbladene er geometrisk bestemt som vist på fig. 4, slik at den tangentielle utløpsstrøm fra hvert pumpekammer (bladspiss) blir fullt mottatt og redirigert av et statorblad.

I en viktig side ved oppfinnelsen avgrenser hydrofoilflaten av statorens toppring en avbøyningsvinge 36 som avbøyer de utadgående stråler nedover og utover i retning av veggene i mottagningstanken 10. Avbøyningsvingen, slik det best er vist på fig. 2 og 6, har en hydrofoilflate 36 med konstant radius med innløpspunkt 36a og utløpspunkt 36b generelt horisontalt innrettet. Vingeflaten er rettet nedover både ved innløps-punktet og utløpspunktet og avgrenser en innløpsvinkel a og en utløpsvinkel (3 som er stort sett like i den foretrukkede utførelsesform. Innløpsvinkelen på vingen er valgt slik at den mottar de oppadrettede gjennomluftede stråler som kommer ut fra rotoren, og etter at de er blitt avbøyet av hydrofoilflaten, kommer de redirigerte stråler ut fra statoren i en nedadgående retning med en lav orienteringsvinkel bestemt av utløpsvinkelen (3. Fortrinnsvis er innløps- og utløpsvinklene a, (3 på avbøy-ningsvingen tilnærmet 15°.

Slik det best er vist på fig. 1 og 3 danner flotasjonscellen en turbulent sone T av pulp, som stort sett er begrenset til cellens nedre region, hvilket fører til de betydelige fordeler ifølge oppfinnelsen. Begrensning av den turbulente sone er et resultat av pumpevirkningen i samvirkning med veggene i mottagningstanken i cellens nedre region. Idet de nedadrettede luftede pulpstråler kommer ut i turbulent strømning radielt fra statorbladene og avbøyningsvingen, blir strålene ledet av sideveggene i tanken mot pumpens underside eller sugesone. Ved denne begrensning blir tilsanding, dvs. opphopning av malm og mineraler nedenfor rotoren og ovenfor statorbaseplaten, brakt på et minimum. Dette område holdes stort sett fritt, da sand som faller ut, holdes i aktiv sirkulasjon og deltar i mineral-separasjonsprosessen som utføres i flotasjonscellen.

Begrensningen av turbulens til den nedre region i cellen og de resulterende fordeler fremmes og oppnås gjennom det hydrodynamiske forhold mellom pumpens rotor- og statorkomponenter samt det hydrodynamiske forhold mellom pumpekonstruksjonen og selve tanken.

For oppnåelse av god soneavgrensning av den turbulente sone har avbøyningsvingen som utgjør en del av statoren, en ut-løpsvinkel som fører til nedadgående avbøyning av utkommende stråler fra statoren. Dessuten velges de dimensjonelle forhold for rotor og stator som en funksjon av rotorens diameter D for spesielle anvendelser av den forbedrede flotasjonscelle.

Innløpspunktet 36a på avbøyningsvingen er anordnet i en vertikal avstand på ca. 0,1 D ovenfor avgangspunktet for pulpstråler fra den øvre kant av rotorbladene. Dessuten er statoren videre anordnet horisontalt fra strålens avgangspunkt i en avstand på ca. 0,1 D, hvilket nøyaktig definerer strålens oppfangingspunkt eller innløpspunktet 36a av den utadgående luftede stråle på avbøyningsvingen. Som angitt på fig. 2 er bredden av vingen ved den øvre flate C og den nedre flate F bestemt av det tangentielle forhold mellom utadgående stråler som vist på fig. 4. En utadgående stråle som beveger seg tangentielt fra rotoren langs vektoren CDE, vil passere den indre kant D av den foregående vinge 30 og bli fanget opp av den ekstremt ytre flate E på den neste etterfølgende vinge. Skjæringspunktet E angir den ytre margin av vingen ved både den øvre og nedre kant av statorvingen. I en foretrukket 16-vinges stator er vingebredden C ved den øvre kant tilnærmet 0,37 D og ved den nedre kant F er den 0,291 D. Dette arrange-ment av statoren eliminerer effektivt rotasjonelle strømnings-komponenter av luftede stråler.

Den nedre overflate av rotoren er anordnet på en avstand som er tilnærmet lik 0,1-0,15 D ovenfor baseplaten; denne dimensjon er valgt for å oppnå minimal tilsanding av pulpen i dette område av cellen. Dybden av statorbladet er tilnærmet 0,5 D, hvilket plasserer den nedre kant av bladet i sugesonen. Krumningsradien av avbøyningsvingen er tilnærmet 0,714 D, idet senteret av krumningen er anordnet trigonometrisk på bladoverflaten.

Skråningsvinkelen (angle of repose) ved den indre kant av hver statorvinge er tilnærmet 11°, og er valgt for å holde tilnærmet den samme avstand mellom rotorbladenes kanter og kanten av statorvingen for opprettelse av en sone med høy skjærkraft for dannelse av fine luftbobler mellom rotor og stator.

Den gode soneseparasjon som oppnås ved bruk av rotor/stator-pumpen ifølge oppfinnelsen, fås dessuten som et resultat av riktig valg av anordningen av cellens sidevegger med hensyn til rotorens senterlinje. Som beskrevet ovenfor har mottag-ningsbeholderen et generelt firkantet tverrsnitt og bredden av tanken mellom motstående sidevegger velges for å oppnå samvirkende virkning med de nedadrettede luftede stråler som kommer ut fra statorens avbøyningsvinge for å begrense den turbulente sone til de nedre områder av cellen. Som tidligere angitt bør bredden T av tanken uttrykt som et forhold til diameteren D av rotoren, T/D, ligge innenfor området 2,5-6. For spesielle anvendelser som er nærmere omtalt nedenunder, er et optimalt T/D-forhold 4,5-4,9. I et belysende eksempel med en tank i industriell målestokk kan bredden være ca. 254 cm med rotordiameteren ca. 51 cm. Innenfor dette forhold er den nedadrettede avbøyning begrenset til den nedre region av cellen, hvilket tillater effektiv resirkulering av en del av de utgående stråler og samvirkning med effektiv og ensartet luftfordeling med den oppadgående gjennomluftede pulpstråle som

beveger seg gjennom den stillestående sone Q.

Den turbulente utløpsstrøm fra statoren som er rettet nedover med en forholdsvis lav orienteringsvinkel som bestemmes av avbøyningsvingens utløpsvinkel (3, gir opphav til stort sett ensartet lufting av flotasjonscellen i en stillestående midtre region eller sone Q som strekker seg oppover fra den turbulente sone. Den gjennomluftede utløpsstrøm omfatter en masse av bærerluftbobler, noen med mineralpartikler festet dertil, som stiger opp og dispergeres ensartet gjennom den stillestående sone. Andre oppadstigende luftbobler bringes i inngrep med mineralpartikler i den stillestående sone og bærer dem til skumsonen FR. Den ensartede luftfordeling og mangelen på turbulens bidrar betydelig til cellens ytelse med hensyn til mineralutvinning. Anrikningssonen EN er anordnet like nedenfor skummet og mottar og returnerer til anrikningssonen slike mineralpartikler som kommer løs fra skummet for på nytt å feste dem til oppadstigende luftpartikler, hvilket i betydelig grad forbedrer den metallurgiske utvinning.

Oppnåelsen av ensartet luftfordeling med den forbedrede flotasjonsmekanisme tillater større gjennomluftingsvolum og forbedret metallurgisk ytelse. Ved lave gjennomluftingsnivåer finner sterke oppadstrømmende betingelser sted ved de fire hjørner i cellen, hvilket er kjent som hjørneturbulens. Etter hvert som gjennomluftingsvolumet økes, svinner hjørneturbu-lensen og cellen drives som en rolig stabil skumkolonne. Gjennomluftingsvolumet kan økes over et betydelig område til grensen av luftdispergeringskapasiteten for cellen, hvoretter kraftig koking (senterturbulens) finner sted rundt rotor-skaftet. Med den forbedrede rotor/stator-pumpekonstruksjon, særlig den hydrofoile avbøyningsvinge 36, blir et betydelig øket maksimalt gjennomluftingsnivå realisert før senterturbulens inntreffer og forstyrrer skumsonen. I en utførelses-form har en forbedret f lotasj onscelle som drives med en optimal rotorhastighet på 800 o/min, et maksimalt gjennomluftingsnivå på 1,94 standard kubikkmeter luft pr. time sammenlignet med 1,06 standard kubikkmeter luft pr. time ved 7 00 o/min for en sammenlignbar vanlig fIotasjonscelle. De forbedrede gjennomluftingsnivåer finner sted med T/D-forhold for cellen mellom 2,8 og 6. Det foretrukkede T/D-driftsområde er 4,5-5 med en optimal verdi på 4,9 hvor de høyeste gjennomluftingsnivåer oppnås.

I sammenlignbare laboratorieforsøk mellom forbedrede og vanlige flotasjonsceller ble forbedret metallurgisk ytelse som et resultat av forbedret cellehydrodynamikk bekreftet. I disse forsøk ble nytt porfyrkobbermalm-matningsmateriale med pulptetthet på 27% faststoffer behandlet og observert for utvinning av kobber og molybden ved forskjellige luftstrøm-ningshastigheter. Etter drift av de sammenlignbare celler i ca. 15 min med en gjennomlufting på 2,47 standard kubikkmeter luft pr. time oppviste den forbedrede celle en utvinningshastighet for kobber på ca. 80%, mens standardcellen utvant ca. 74%. Utvinningsratene for molybden under de samme driftsbetingelser var ca. 46% for den nye celle og 39% for standardcellen.

Claims (4)

1. Innretning egnet til fIotasjonsseparasjon av materialer fra malm omfattende en oppadragende væsketett mottagningstank (12, 14, 16) for mottagning og bearbeiding av en trefaseoppslemming omfattende grundig blandet findelt malt faststoff, væske og luft, en pumpe (22) anordnet inne i den celle (10) som er avgrenset av mottagningstanken (12, 14, 16) og anordnet i den nedre region av cellen (10), idet pumpen (22) omfatter rotor-(24) og statorkomponenter (26) for dannelse av en turbulent strømning av oppslemmingen for blanding av malte faststoffer og for lufting av blandingen, karakterisert ved organer (32, 36) til å dirigere den turbulente strøm inne i cellen (10) , hvilke dirigeringsorganer (32, 36) omfatter avbøyningsvinger (36) som føyer seg til de nevnte statorkomponenter (26) og har en overveiende horisontal orientering med en nedadrettet utløpsvnkel ((3) for å omdirigere strømmen av oppslemming fra rotoren (24) til en utover- og nedadgående retning.

2. Innretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at avbøyningsvingene (36) har en hydrofoilflate med konstant radius og stort sett like store innløps-og utløpsvinkler.

3. Innretning som angitt i krav 2, karakterisert ved at avbøyningsvingenes (36) punkter for utløp og innløp som er stort sett horisontalt innrettet og innløps-(a) og utløpsvinkler ((3) som er rettet nedover med en vinkel på tilnærmet 15° i forhold til horisontalplanet.

4. Innretning som angitt i krav 3, karakterisert ved at forholdet mellom bredden av tanken (12, 14, 16) og rotorens diameter, T/D, ligger i området fra 2,5 til 6.