PL215156B1 - Urzadzenie i sposób indukowania magnetyzmu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Dziedzina wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy urządzenia i sposobu magnesowania magnesowalnego materiału. W jednej postaci wynalazek dotyczy sposobu indukowania magnetyzmu w przepływającym strumieniu cząstkowego materiału, aby ułatwić późniejsze rozdzielanie części namagnesowanego materiału i zostanie zasadniczo opisany w odniesieniu do tego kontekstu. Należy jednak pamiętać, że sposób według wynalazku może być szerzej używany w systemach nie dotyczących późniejszego oddzielania namagnesowanego materiału, takich jak proces zwykłego osadzania cząstek i oczyszczania wody.

Stan techniki

Urządzenia do indukowania pola magnetycznego w magnesowalnej zawiesinie cząstek są znane i wykorzystywane do powodowania koagulacji drobnych cząstek.

Z opisu europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP 0434556A1 (FIVES CAIL BABCOCK, FR, 26.06.1991) znane jest urządzenie zawierające komorę obróbki oraz źródło magnetyczne.

Natomiast w opisie zgłoszenia nr WO9612548A2 (WHITE LIGHTNING INTERNATIONAL, CA; CALVERT LEONARD, CA,02.05.19960 ujawniono urządzenie zawierające membranę.

W znanych urządzeniach do indukowania pola magnetycznego w magnesowalnej zawiesinie cząstek, taką zawiesinę cząstek można, przed wprowadzeniem w zbiornik osadowy do rozdzielania, przepuścić przez zbiornik, w którym wytwarzane jest pole magnetyczne. Magnesowalne cząstki zostają namagnesowane i następnie przyciągają się do siebie. Takie samoprzyciągające się cząstki mogą następnie osadzać się pod działaniem grawitacji w obszarze dna zbiornika szybciej niż w przypadku oddzielnych cząstek bez konieczności stosowania chemicznych odczynników powodujących koagulację lub kłaczkowanie. Proces taki jest użyteczny przy usuwaniu bardzo małych cząstek, które nie oddzielają się szybko lub łatwo pod działaniem grawitacji.

Urządzenie do takiego procesu zwykle wykorzystuje pole magnetyczne o małym gradiencie, mające niewielki stopień zmiany natężenia pola magnetycznego. Taki rodzaj pola magnetycznego zmniejsza tendencję namagnesowanych cząstek do przemieszczania się ku biegunom magnesu lub magnesów, które są użyte do wytwarzania pola magnetycznego.

Istota wynalazku

Według pierwszego aspektu przedmiotowy wynalazek stanowi urządzenie do indukowania magnetyzmu w przepływającym strumieniu doprowadzanego materiału cząstkowego w zawiesinie w cieczy, aby przygotować przepływający strumień do późniejszego procesu rozdzielania w oddzielnym etapie, charakteryzujące się tym, że zawiera:

- komorę obróbki, posiadającą wlot i wylot, przez które przepływający strumień odpowiednio dopływa i wypływa z komory; oraz

- źródło magnetyczne nadające się do selektywnego uaktywniania względem tej komory obróbki, tak że po aktywacji to źródło magnetyczne indukuje magnetyzm w przynajmniej części doprowadzanego materiału cząstkowego usytuowanego w komorze.

Urządzenie takie umożliwia wprowadzanie pola magnetycznego o dużym gradiencie, aby skutecznie magnesować zarówno słabo jak i silnie magnetyczne cząstki do późniejszego usuwania przez osadzanie lub innymi sposobami. Kiedy źródło magnetyczne jest uaktywnione, zarówno słabe jak i silne magnetycznie cząstki są przyciągane do tego źródła magnetycznego i zostają namagnesowane, przynajmniej częściowo. Kiedy źródło magnetyczne jest nieaktywne, przepływający strumień doprowadzanego materiału rozprasza osady namagnesowanego materiału z miejsca wokół źródła, aby zmniejszyć możliwość ograniczeń przepływu.

W znanym urządzeniu, jeżeli używane było pole magnetyczne o dużym gradiencie, wówczas cząstki magnetyczne były silnie przyciągane do biegunów magnetycznych, gdzie gromadziły się i przez to zmniejszały skuteczność (to znaczy właściwości indukcji magnetycznej) magnesów, jak również ewentualnie ograniczały przepływ cząstkowego materiału w zawiesinie w zbiorniku lub poprzez zbiornik.

Dodatkowo pole magnetyczne o małym gradiencie ma zmniejszoną zdolność magnesowania słabo magnetycznych cząstek, takich jak cząstki paramagnetyczne. W mieszaninie silnych magnetycznie cząstek (takich jak cząstki ferromagnetyczne) i paramagnetycznych cząstek pole magnetyczne o małym gradiencie będzie prawdopodobnie magnesować skutecznie tylko silne magnetyczne cząstki do późniejszego usuwania ich przez osadzanie. Chociaż pole magnetyczne o dużym gradiencie może być korzystne przy magnesowaniu zarówno słabych jak i silnych magnetycznie cząstek, wymienione

PL 215 156 B1 problemy zmniejszenia skuteczności magnesów, jak również ograniczania lub blokowania przepływu przez zbiornik będą prawdopodobnie powstawały w znanym urządzeniu i ograniczały stosowanie takiego pola magnetycznego do takiego celu.

Korzystnie aktywację źródła magnetycznego powoduje przemieszczenie tego źródła w pobliże komory i oddalenie go od niej.

Korzystnie źródło magnetyczne jest osadzone na elemencie poruszającym, który powoduje ruch posuwisto-zwrotny źródła magnetycznego do zbliżenia z oddalenia od komory obróbki. Najkorzystniej elementem poruszającym jest tłok.

Korzystnie komora obróbki ma kształt pierścieniowy z wewnętrznym podłużnym wycięciem, w które przyjmowane jest w swym ruchu posuwisto-zwrotnym źródło magnetyczne.

Korzystnie wewnętrzna powierzchnia komory obróbki, która sąsiaduje z wewnętrznym podłużnym wycięciem, ma umieszczoną na niej rozciągliwą membranę, której rozciąganie i kurczenie służy do odłączania doprowadzanego materiału cząstkowego, który może przywrzeć przy wewnętrznym podłużnym wycięciu.

Korzystnie membrana jest wykonana z elastomerycznego materiału, który jest rozciągliwy lub kurczliwy przy wprowadzeniu lub usunięciu płynu z przestrzeni pomiędzy membraną a tą częścią wewnętrznej powierzchni komory obróbki, która sąsiaduje z wewnętrznym podłużnym wycięciem.

Korzystnie komora obróbki ma wlot płynu, poprzez który płyn jest wprowadzany w ciecz, by pomóc w utrzymywaniu doprowadzanego materiału cząstkowego w zawiesinie w tej cieczy.

Korzystnie wlot płynu jest dołączony do giętkiego węża usytuowanego wewnątrz komory obróbki, przy czym wąż ten jest przeznaczony do giętkiego poruszania się wewnątrz komory, gdy przepływa przez niego płyn, aby ułatwić utrzymywanie doprowadzanego materiału cząstkowego w zawiesinie w cieczy.

Korzystnie doprowadzany materiał zawiera cząstki paramagnetyczne i ferromagnetyczne. Doprowadzany materiał może również zawierać cząstki diamagnetyczne lub niemagnetyczne (np. minerały płonne). Korzystnie cząstki paramagnetyczne zawierają co najmniej jeden minerał siarczkowy zawierający miedź, cynk lub inny metal przejściowy. Metaliczna platyna i pallad są również paramagnetyczne i mogą stanowić materiał doprowadzany. Najkorzystniej cząstki paramagnetyczne zawierają co najmniej jeden materiał z grupy obejmującej sfaleryt zanieczyszczony żelazem, arsenopiryt, kasyteryt lub chalkopiryt.

Według drugiego aspektu przedmiotowy wynalazek stanowi urządzenie do magnesowania części doprowadzanego materiału, zawierającej frakcje, mające pewien zakres podatności magnetycznej, zawierające komorę obróbki i źródło magnetyczne selektywnie uaktywniane względem tej komory obróbki w celu indukowania magnetyzmu w tej części, tak aby ułatwiać późniejsze oddzielenie słabszej magnetycznie frakcji doprowadzanego materiału od silniejszej magnetycznie frakcji doprowadzanego materiału. Doprowadzany materiał może również zawierać składnik diamagnetyczny lub niemagnetyczny składnik płonny.

Korzystnie słabsza magnetycznie frakcja doprowadzanego materiału zawiera cząstki głównie paramagnetyczne, a silniejsza magnetycznie frakcja doprowadzanego materiału zawiera głównie cząstki ferromagnetyczne.

Korzystnie urządzenie według drugiego aspektu jest takie jak zdefiniowano w pierwszym aspekcie.

Korzystnie część drugiego aspektu obejmuje materiały zdefiniowane w pierwszym aspekcie.

Według trzeciego aspektu przedmiotowy wynalazek stanowi urządzenie do indukowania magnetyzmu w przepływającym strumieniu przynajmniej częściowo magnesowalnego doprowadzanego materiału cząstkowego w zawiesinie w cieczy, zawierające:

- komorę obróbki, posiadającą wlot i wylot, przez którą przepływający strumień odpowiednio dopływa i wypływa z komory; oraz

- źródło magnetyczne nadające się do uaktywniania względem tej komory obróbki, tak że, gdy jest uaktywnione podczas działania, indukuje magnetyzm w przynajmniej części doprowadzanego cząstkowego materiału usytuowanego w komorze, utrzymując tę część w strumieniu przepływu w komorze obróbki.

Korzystnie urządzenie według trzeciego aspektu jest takie, jak zdefiniowano w pierwszym aspekcie.

Korzystnie część według trzeciego aspektu zawiera materiały określone w pierwszym aspekcie.

PL 215 156 B1

Według czwartego aspektu przedmiotowy wynalazek stanowi urządzenie do indukowania magnetyzmu w przynajmniej częściowo magnesowalnym doprowadzanym materiale cząstkowym w zawiesinie w cieczy, zawierające:

- komorę obróbki do przetrzymywania doprowadzanego materiału; oraz

- źródło magnetyczne nadające się do uaktywniania względem komory obróbki, tak że indukuje magnetyzm w przynajmniej części doprowadzanego cząstkowego materiału usytuowanego w komorze, przy czym komora obróbki ma wewnętrzną powierzchnię, przy której źródło magnetyczne może być uaktywniane, z rozciągliwą membraną usytuowaną przynajmniej częściowo na tej powierzchni tak, że rozciąganie i kurczenie tej membrany powoduje odłączanie doprowadzanego materiału cząstkowego, który przywarł do wewnętrznej powierzchni na skutek źródła magnetycznego. Taka membrana pomaga odłączyć lub rozproszyć osady namagnesowanego materiału z miejsca wokół źródła, aby zmniejszyć możliwość jakichkolwiek ograniczeń przepływu lub zablokowania w komorze obróbki.

Korzystnie źródło magnetyczne jest selektywnie uaktywniane względem komory obróbki.

Korzystnie membrana jest wykonana z elastomerycznego materiału, który jest rozciągliwy lub kurczliwy przy odpowiednim wprowadzeniu lub usunięciu płynu z przestrzeni pomiędzy membraną a wewnętrzną powierzchnią komory obróbki.

Według piątego aspektu przedmiotowy wynalazek stanowi sposób indukowania magnetyzmu w przepływającym strumieniu przynajmniej częściowo magnesowalnego doprowadzanego materiału cząstkowego w zawiesinie w cieczy w celu przygotowania tego strumienia przepływu do późniejszego procesu rozdzielania w oddzielnym etapie, obejmujący następujące etapy:

- przepuszczanie przepływającego strumienia przez komorę obróbki; oraz

- selektywne uaktywnianie źródła magnetycznego względem komory obróbki tak, że przy uaktywnieniu źródło magnetyczne indukuje magnetyzm w przynajmniej części doprowadzanego cząstkowego materiału usytuowanego w komorze.

Taki sposób umożliwia wprowadzanie pola magnetycznego o dużym gradiencie w celu skutecznego magnesowania zarówno słabych jak i silnych magnetycznie cząstek do późniejszego usuwania ich przez osadzanie lub innymi technikami. Kiedy źródło magnetyczne jest aktywne, zarówno słabo jak i silnie magnetyczne cząstki są przyciągane do tego źródła magnetycznego i zostają przynajmniej częściowo namagnesowane. Kiedy źródło magnetyczne jest wyłączone, przepływający strumień doprowadzanego materiału rozprasza osady namagnesowanego materiału z okolicy wokół źródła, aby zmniejszyć możliwość jakichkolwiek ograniczeń przepływu.

Korzystnie uaktywnianie źródła magnetycznego polega na poruszaniu tego źródła do zbliżenia i oddalenia od komory obróbki.

Korzystnie przynajmniej część magnesowalnego materiału doprowadzanego jest paramagnetyczna, przy czym indukowany magnetyzm powoduje zbrylanie przynajmniej części namagnesowanych cząstek paramagnetycznych w strumieniu przepływającej cieczy.

Według szóstego aspektu wynalazek stanowi sposób magnesowania części doprowadzanego materiału, która zawiera frakcje materiału posiadające pewien zakres podatności magnetycznej, przy czym wymieniony sposób zawiera etapy przepuszczania doprowadzanego materiału przez komorę obróbki i selektywnego uaktywniania źródła magnetycznego względem komory obróbki, aby indukować magnetyzm w tej części, tak aby ułatwić późniejsze oddzielenie słabszej magnetycznie frakcji doprowadzanego materiału od silniejszej magnetycznie frakcji doprowadzanego materiału w osobnym etapie rozdzielania.

Korzystnie sposób zawiera również etap późniejszego oddzielania słabiej namagnesowanej frakcji materiału doprowadzanego od silniej namagnesowanej frakcji materiału doprowadzanego przez flotacyjny proces rozdzielania. Najkorzystniej flotacyjny proces rozdzielania odzyskuje słabiej namagnesowany materiał doprowadzany w fazie piany.

Korzystnie słabsza magnetycznie frakcja materiału doprowadzanego zawiera głównie cząstki paramagnetyczne, a silniejsza magnetycznie frakcja materiału doprowadzanego zawiera głównie cząstki ferromagnetyczne, jak również pewne cząstki diamagnetyczne lub niemagnetyczne cząstki płonne.

Korzystnie przynajmniej część doprowadzanego materiału magnesowalnego jest paramagnetyczna, a indukowany magnetyzm powoduje, że przynajmniej część namagnesowanych cząstek zostaje zbrylona w strumieniu przepływającej cieczy.

PL 215 156 B1

Według siódmego aspektu wynalazek stanowi sposób indukowania magnetyzmu w przepływającym strumieniu przynajmniej częściowo magnesowalnego doprowadzanego materiału cząstkowego w zawiesinie w cieczy, zawierający następujące etapy:

- przepuszczanie przepływającego strumienia przez komorę obróbki; oraz

- selektywne uaktywnianie źródła magnetycznego względem komory obróbki, tak że, kiedy jest uaktywnione, źródło magnetyczne indukuje magnetyzm w przynajmniej części doprowadzanego materiału cząstkowego w komorze utrzymując tę część w przepływającym strumieniu w komorze obróbki.

Korzystnie uaktywnienie źródła magnetycznego obejmuje przemieszczanie tego źródła do i z pobliża komory obróbki.

Korzystnie przynajmniej część magnesowalnego materiału doprowadzanego jest paramagnetyczna, a indukowany magnetyzm powoduje, że przynajmniej część namagnesowanych cząstek zostaje zbrylona w strumieniu przepływającej cieczy.

Krótki opis rysunków

Niezależnie od wszelkich innych postaci, które mogą mieścić się w zakresie przedmiotowego wynalazku korzystne postaci wynalazku zostaną teraz opisane jedynie przykładowo na podstawie załączonych rysunków, na których fig. 1 przedstawia przykład wykonania urządzenia do indukowania magnetyzmu według wynalazku w widoku z boku z częściowym przekrojem.

Tryby realizacji wynalazku

W korzystnym przykładzie wykonania przedmiotowy wynalazek stanowi urządzenie 10 do indukowania magnetyzmu w przepływającym strumieniu 12 przynajmniej częściowo magnesowalnego cząstkowego materiału 14 zawieszonego w cieczy. Ten doprowadzany materiał cząstkowy zwykle stanowi mieszaninę cząstek paramagnetycznych i ferromagnetycznych wraz z innymi niemagnetyc znymi lub diamagnetycznymi minerałami płonnymi w zawiesinie wodnej. Cząstki paramagnetyczne zwykle wymagają do ich namagnesowania pola magnetycznego o dużym gradiencie. Niektóre minerały siarczkowe, zawierające miedź (takie jak chalkopiryt), cynk (takie jak sfaleryt zanieczyszczony żelazem) lub inne metale przejściowe są paramagnetyczne. Cząstki ferromagnetyczne zawierają minerały z tlenku żelaza (takie jak magnetyt) i cząstki metalicznego żelaza (np. ze ścierających się urządzeń rozdrabniających).

Przedstawione na rysunku urządzenie 10 zawiera komorę obróbki w postaci pierścieniowo ukształtowanego zbiornika 16 z górnym wlotem 18 i dolnym wylotem 20, przez który strumień wymienionej powyżej mieszaniny minerałów może przepływać odpowiednio do i ze zbiornika 16 z pewnym czasem przebywania w nim. Urządzenie to może być również wykorzystywane w systemie wsadowym i nie wymaga ciągłego przepływu mieszaniny mineralnej zawiesiny.

Zbiornik komory zawiera środkowe podłużne wycięcie 22. Źródło pola magnetycznego jest selektywnie uruchamiane w celu indukowania magnetyzmu w przynajmniej części doprowadzanego materiału cząstkowego 14 usytuowanej w zbiorniku 16 przez przemieszczanie tego źródła magnetycznego do i od miejsca w pobliżu zbiornika 16. W jednym korzystnym przykładzie wykonania źródło magnetyczne jest co najmniej jednym magnesem trwałym zamontowanym na elemencie ruchomym w postaci tłoka, który jest dołączony do układu napędzającego, tak że tłok ten może być przemieszczany ruchem posuwisto-zwrotnym w i z wycięcia 22. W jednym korzystnym przykładzie wykonania tłok 24 ma kształt cylindryczny, ma średnicę w przybliżeniu 300 mm i jest wyposażony w wiele trwałych magnesów 26, które mają kształt kwadratu o boku 50 mm i są wykonane z neodymu lub innych materiałów. Średnica wycięcia 22 w zbiorniku 16 wynosi 800 mm.

W dalszych przykładach wykonania magnesy trwałe mogą mieć dowolny kształt, wielkość lub materiał, a tłok nie musi być cylindryczny, ale może mieć przekrój poprzeczny np. kwadratowy lub trójkątny i dowolną długość całkowitą. Środki, za pomocą których tłok jest poruszany ruchem posuwisto-zwrotnym względem zbiornika, mogą zawierać dowolny rodzaj źródła napędu, taki jak krzywka, sprężyna, cylinder pneumatyczny 28 (jak pokazano) lub wał obracający się współosiowo itd.

W jeszcze innych przykładach wykonania względny ruch zbiornika i źródła magnetycznego nie musi być związany z tłokiem wprowadzanym w wycięcie w zbiorniku. Źródło magnetyczne musi być tylko doprowadzane do zbliżenia do zbiornika, np. przez przemieszczenie blisko do jednej strony zbiornika, tak że pole magnetyczne może magnesować materiał cząstkowy usytuowany w zbiorniku. W innych przykładach wykonania sam zbiornik może nadawać się do przemieszczania względem magnesu nieruchomego. Zbiornik może mieć dowolny kształt, wielkość i usytuowanie, aby ułatwić zbliżanie źródła magnetycznego do zawartości zbiornika.

PL 215 156 B1

Opisane urządzenie 10 umożliwia wprowadzenie pola magnetycznego o dużym gradiencie, by skutecznie magnesować zarówno słabe jak i silne magnetycznie cząstki 14 przed późniejszym usuwaniem wszystkich cząstek przez zwiększone osadzanie grawitacyjne lub oddzielanie słabo magnetycznych cząstek technikami takimi jak flotacja. Kiedy tłok 24 z magnesami 26 jest wprowadzany w wycięcie 22 zbiornika 16, zarówno słabe jak silne magnetycznie cząstki 14 są przyciągane i wędrują w kierunku tej części wewnętrznej powierzchni zbiornika 16, która sąsiaduje z wewnętrznym podłużnym wycięciem 22. Cząstki te zostają następnie przynajmniej częściowo namagnesowane. Kiedy tłok 24 z magnesami 26 jest wyprowadzany z wycięcia 22, osadzony namagnesowany materiał cząstkowy 14 nie jest już przytrzymywany przy wewnętrznej powierzchni przez przyciąganie magnetyczne i cząstki te są przeważnie rozpraszane przez przepływający strumień 12 doprowadzanego materiału w zbiorniku 16. Zależnie od usytuowania i orientacji otworu wlotowego i wylotowego zawartość zbiornika może powodować zawirowanie płynu (przedstawione na rysunku strzałką 16). Rozpraszanie cząstek stałych może zmniejszać prawdopodobieństwo ewentualnych ograniczeń przepływu w zbiorniku i polepszać skuteczność magnesu/magnesów.

W jeszcze innych przykładach realizacji źródło magnetyczne może być selektywnie uaktywniane w celu indukowania magnetyzmu w przynajmniej części cząstkowego materiału doprowadzanego, usytuowanej w zbiorniku, za pomocą co najmniej jednego elektromagnesu usytuowanego w pobliżu zbiornika. Prąd doprowadzany do tych elektromagnesów może być uaktywniany i wyłączany powtarzalnie, aby spowodować taki sam skutek, jak przy doprowadzaniu magnesu trwałego w pobliże zbiornika i oddalaniu go. W jeszcze innych przykładach wykonania pole magnesu trwałego może być bocznikowane lub blokowane przez przemieszczanie zapory pola magnetycznego pomiędzy magnesem trwałym a zbiornikiem zawierającym magnesowalne cząstki.

Cykl lub częstotliwość przemieszczania źródła magnetycznego można inicjować za pomocą urządzenia zegarowego lub czujników, które wykrywają masę zgromadzonych cząstek 30. Pomiar takiej masy można przeprowadzić przez określenie zakłócenia pola magnetycznego lub przez zmierzenie oporu przepływu danej zawiesiny, gdy masa cząstek 30 zwiększa się.

W korzystnym przykładzie wykonania, przedstawionym na rysunku, wewnętrzna powierzchnia zbiornika 16, która sąsiaduje z wewnętrznym podłużnym wycięciem 22, ma umieszczoną na niej rozciągliwą gumową membranę 32. Ta membrana 32 może być rozciągana i następnie kurczy się przy odpowiednim wprowadzaniu lub usuwaniu gazu, takiego jak powietrze, z przestrzeni 34 pomiędzy membraną 32 a tą częścią wewnętrznej powierzchni zbiornika, która sąsiaduje z podłużnym wewnętrznym wycięciem 22. Przemieszczanie membrany 32 na zewnątrz pomaga w odłączaniu doprowadzanego materiału cząstkowego 30, który mógł przylgnąć do wewnętrznego podłużnego wycięcia 22, tak że cząstki te mogą zostać rozproszone przez przepływający strumień 12 doprowadzanego materiału w zbiorniku 16. W dalszych przykładach wykonania membrana nie musi być umieszczona na całej wewnętrznej powierzchni komory, która sąsiaduje z wewnętrznym podłużnym wycięciem 22, a może tylko częściowo przykrywać tę powierzchnię. W jeszcze innych przykładach realizacji wynalazku, gdzie zbiornik ma inny kształt, giętka membrana może być usytuowana w dowolnym innym miejscu na powierzchni wewnętrznej zbiornika, tak że jest ona umieszczona pomiędzy źródłem magnetycznym a zawartością zbiornika, która ma być magnesowana, przy czym membrana ta nadal może być rozciągana i następnie może kurczyć się przy doprowadzaniu gazu i odprowadzaniu tego gazu z przestrzeni pomiędzy membraną a wewnętrzną powierzchnią zbiornika.

W jeszcze innych przykładach realizacji giętka membrana może być rozciągana lub przemieszczana innymi środkami, takimi jak wprowadzanie płynu innego niż gaz w przestrzeń pomiędzy membraną a wewnętrzną powierzchnią zbiornika, albo np. urządzenie wibracyjne. Membrana nie musi być wykonana z gumy, ale może być z dowolnego materiału elastomerycznego, np. z tworzywa sztucznego.

Zbiornik według korzystnego lub innego przykładu realizacji może być również wyposażony w mieszarkę w postaci wewnętrznych lub zewnętrznych środków mechanicznych, aby ułatwić rozpraszanie zgromadzonego namagnesowanego materiału 30. Przykładowo, do mieszania zawartości zbiornika można zastosować łopatki mieszadła napędzanego silnikiem. W korzystnym przykładzie wykonania, pokazanym na rysunku, komora ma wlot płynu w postaci dyszy 36, poprzez którą gaz, taki jak powietrze, albo ciecz, taka jak woda, może być wprowadzana w ciecz w zbiorniku 16, by pomagać w utrzymywaniu dostarczanego materiału cząstkowego 14 w zawiesinie w tej cieczy. Wprowadzany gaz może fluidyzować wszelki osadzony materiał cząstkowy. Dysza 36 jest dołączona do odcinka giętkiego węża 38 usytuowanego wewnątrz zbiornika. Ten wąż 38 ma końcową dyszę 39. Wąż 38 może poruszać się elastycznie wewnątrz zbiornika 16, gdy gaz lub ciecz przepływa przez niego, aby

PL 215 156 B1 ułatwiać fluidyzowanie i utrzymywanie doprowadzanego materiału cząstkowego 14 w zawiesinie w cieczy w zbiorniku 16 oraz działa podobnie do mieszadła o ruchu przypadkowym, poruszającego się wokół wewnętrznej podstawy 40 zbiornika 16. Takie mieszanie jest ważne dla zapobiegania osadzaniu się, gdy zmniejszenie prędkości przepływu zawiesiny cząstek stałych poprzez zbiornik jest potrzebne w celu zwiększenia czasu oddziaływania pola magnetycznego na cząstki 14 w zawiesinie.

Giętki wąż 38 ma kilka zalet w porównaniu ze stosowaniem tylko nieruchomej dyszy wlotu płynu. Nieruchome dysze obejmują swym działaniem tylko ograniczony obszar podstawy 40 zbiornika, a jeśli zastosuje się dysze przechylane mechanicznie, wówczas zwykle zawierają one łożyska, uszczelki i inne elementy zużywające się, które mają ograniczoną żywotność w mokrym i ściernym środowisku. Giętki wąż 38 w korzystnym przykładzie wykonania omiata duży obszar podstawy 40 zbiornika i wykorzystuje mniej wprowadzanego gazu lub cieczy niż wiele nieruchomych dysz. Giętki wąż 38 zapewnia objęcie swym działaniem dużego obszaru na podstawie 40 zbiornika przy użyciu urządzenia, które nie wymaga żadnych łożysk ani uszczelek.

Podczas działania urządzenie 10 można wykorzystywać do indukowania magnetyzmu w przepływającym strumieniu 12 przynajmniej częściowo magnesowalnego doprowadzanego materiału cząstkowego 14 w zawiesinie w cieczy. Gdy przepływający strumień 12 (który z definicji może również stanowić ciąg powtarzających się etapów obróbki wsadowej, obejmujących napełnianie, właściwą obróbkę i opróżnianie zbiornika) zawiesiny cząstek stałych przechodzi przez zbiornik 16, źródło magnetyczne (czy to elektromagnes, czy też mechanicznie poruszane urządzenie, takie jak korzystny przykład wykonania) może być selektywnie uruchamiane, by indukować magnetyzm w przynajmniej części doprowadzanego materiału cząstkowego 14, usytuowanej w zbiorniku 16. Proces taki umożliwia wprowadzenie pola magnetycznego o dużym gradiencie, by skutecznie magnesować zarówno słabo jak i silnie magnetyczne cząstki do późniejszego usuwania przez osadzanie lub oddzielania innymi technikami, takimi jak flotacja. Kiedy źródło magnetyczne jest uruchomione, wówczas zarówno słabe magnetycznie (np. paramagnetyczna) jak i silne magnetycznie (np. ferromagnetyczne) cząstki są przyciągane do tego źródła magnetycznego i zostają przynajmniej częściowo namagnesowane. Kiedy źródło magnetyczne jest wyłączone, przepływający strumień 12 doprowadzanego materiału rozprasza większość osadów 30 namagnesowanego materiału, by zmniejszyć możliwość ewentualnych ograniczeń przepływu w zbiorniku 16.

W przypadku doprowadzanego materiału paramagnetycznego wynalazcy niespodziewanie odkryli, że indukowany magnetyzm może powodować, że przynajmniej pewne namagnesowane cząstki paramagnetyczne zbrylają się w przepływającym strumieniu cieczy. Wynalazcy zaobserwowali, że zbrylone cząstki paramagnetyczne pozostają w stanie zbrylonym przez przynajmniej kilka godzin i że zbrylone cząstki mogą przetrzymać dalsze etapy obróbki w procesie rozdzielania minerałów, takie jak pompowanie i mieszanie. Przy przepływie materiałów cząstkowych o pewnym zakresie podatności magnetycznej korzystne urządzenie jest zdolne do działania w taki sposób, aby ułatwiać późniejsze rozdzielanie namagnesowanej frakcji paramagnetycznego materiału doprowadzanego od namagnesowanej frakcji ferromagnetycznego materiału doprowadzanego. Namagnesowana frakcja paramagnetycznego materiału doprowadzanego nadaje się również do oddzielenia od minerałów niemagnetycznych lub od diamagnetycznych minerałów płonnych.

Podczas pracy eksperymentalnej zastosowano proces segregacji flotacyjnej wobec kilku drobno zmielonych rud mineralnych (zwykle 80% cząstek rudy miało wymiar średnicowy mniejszy niż 100 μm), aby oddzielać namagnesowany paramagnetyczny materiał doprowadzany w pianie. Wyniki doświadczeń wykazały dobre zwiększenie pozyskiwania minerału siarczkowego przez flotację dzięki zastosowaniu etapu obróbki magnetycznej przed etapem flotacji (patrz wyniki podane w przykładzie 3). Wynalazcy uważają, że drobno zmielone (np. średnica mniejsza niż 10 μm) cząstki paramagnetyczne, które zwykle wykazują słabą zdolność do oddzielania flotacyjnego i odzyskiwania ich, po magnesowaniu mogły zbrylać się do skutecznej średnicy (zbrylonej) cząstki większej niż 10 μm. Skupienia takie mogą wykazywać dobrą zdolność flotacji i odzyskiwania z przyczyn hydrodynamicznych, takich jak lepsze łączenie się ze wznoszącymi się pęcherzykami powietrza w komorze flotacyjnej.

Zastosowanie odczynników kolektora minerałów siarczkowych, takich jak ksantogeniany lub ditiofosforany, może zapewnić, że powierzchnie cząstek minerałów paramagnetycznych stają się hydrofobowe i łatwiej przywierają do powierzchni wznoszących się pęcherzyków powietrza w komorze flotacyjnej. Zwykle cząstki ferromagnetyczne w mieszaninie cząstek złożonej z minerałów paramagnetycznych i ferromagnetycznych, są odrzucane w procesie flotacji (nie mają powinowactwa wobec ksantanianu lub ditiofosforanu) i przechodzą do skały płonnej lub do odpadów. W przeprowadzonych do8

PL 215 156 B1 świadczeniach odczynniki będące kolektorem minerałów siarczkowych użyte były w zbiorniku 16 obróbki przez magnetyzację przed jakimkolwiek dalszym etapem flotacji. W doświadczeniach, gdzie przed etapem flotacji nie stosowano etapu obróbki magnetycznej, materiał doprowadzany do flotacji, zawierający kolektor minerałów siarczkowych, przechodził jeszcze przez zbiornik 16 przed podaniem go do dalszego urządzenia flotacyjnego. Zastosowane urządzenie flotacyjne może zawierać dowolny standardowy rodzaj pobudzanej komory flotacyjnej, kolumny flotacyjnej lub obwodu flotacyjnego.

Jako przykład ulepszeń, jakie urządzenie i proces wprowadziły wobec stanu techniki, zostaną teraz przedstawione wyniki doświadczeń przy użyciu konwencjonalnej flotacji pianowej ze wstępnym etapem obróbki według wynalazku i bez tego etapu.

Przedstawione urządzenie umożliwia wprowadzanie pola magnetycznego o bardzo dużym gradiencie, by skutecznie magnesować zarówno słabo jak i silnie magnetyczne cząstki. Kiedy źródło magnetyczne jest aktywne, zarówno słabe jak i silne magnetycznie cząstki są przyciągane w kierunku do źródła magnetycznego i zostają przynajmniej częściowo namagnesowane. Poprzednie urządzenia i sposoby nie pozwalały na stosowanie pól magnetycznych o bardzo dużym gradiencie ze względu na problem z osadzaniem się namagnesowanego materiału doprowadzanego wokół źródła magnetycznego i ze względu na niski stopień magnetyzacji cząstek słabo magnetycznych. Cykliczne uaktywnianie pola magnetycznego w przepływającym strumieniu doprowadzanej zawiesiny, jak również stosowanie giętkiej membrany do pewnego stopnia usuwają problem takiego osadzania się cząstek.

W przykładzie 1 przedstawiono wpływ zmiany wartości gradientu pola magnetycznego na wydajność flotacji (%) i stopień flotacji (% wag.).

P r z y k ł a d 1

Wpływ zmiany natężenia pola magnetycznego na wydajność późniejszej flotacji w porównaniu z brakiem wstępnej obróbki magnetycznej

	3000 Gs	4500 Gs
Zwiększenie wydajności flotacji miedzi (%) w porównaniu z brakiem obróbki magnetycznej	0,6%	0,5%
Zwiększenie stopnia flotacji miedzi w porównaniu z brakiem obróbki magnetycznej	0,2%	4,3%

Polepszenie procesów wzbogacania flotacyjnego mierzone jest przez zwiększenie wydajności i stopnia flotacji (czystość oddzielonego koncentratu minerałów). W rezultacie, chociaż natężenia pola magnetycznego 3000 Gs i 4500 Gs powodują efektywnie identyczne polepszenie wydajności, występuje bardzo duże polepszenie czystości oddzielonej miedzi i wyraźnie pole o natężeniu 4500 Gs jest lepsze niż pole o natężeniu 3000 Gs.

P r z y k ł a d 2

Wpływ czasu przebywania w polu magnetycznym na późniejszą wydajność flotacji miedzi

Czas przebywania zawiesiny w polu magnetycznym (minuty)	0	2	4	8
Wydajność uzyskiwania miedzi (%) w koncentracie z flotacji	88,6	90,8	92,3	95,1

Na podstawie tych wyników można stwierdzić, że dłuższe czasy wystawienia cząstek paramagnetycznych na działanie pola magnetycznego mogą powodować lepszą wydajność flotacji minerałów, prawdopodobnie dzięki osiąganiu większego stopnia magnetyzacji wartościowych minerałów paramagnetycznych i zwiększonej zdolności do wzajemnego przyciągania się.

P r z y k ł a d 3

Polepszenie uzyskiwane przez obróbkę magnetyczną przed flotacją

Procentowa wydajność flotacji cynku po obróbce magnetycznej	84,6
Procentowa wydajność flotacji cynku przed obróbką magnetyczną	82,6

Te wyniki doświadczeń wykazują wpływ etapu obróbki magnetycznej na uzyskanie korzystnego zwiększenia późniejszej wydajności flotacji minerałów siarczkowych.

Zbiornik i tłok mogą być wykonane z odpowiednich materiałów konstrukcyjnych, które odpowiednio zużywają się i mogą być kształtowane, formowane i dopasowywane opisanymi sposobami, takich jak metal, stop metalu, twarde tworzywa sztuczne lub ceramika. Rozciągliwa membrana i wąż mogą być wykonane z dowolnych odpowiednich giętkich materiałów, które mogą być stosowane w opisany sposób.

PL 215 156 B1

Należy rozumieć, że jeśli przytoczona jest tu jakaś informacja ze stanu techniki, to wzmianka taka nie stanowi podstaw do twierdzenia, że informacja taka stanowi część ogólnej wiedzy w tej dziedzinie w Australii lub w jakimkolwiek innym kraju.

Chociaż wynalazek opisano w odniesieniu do korzystnych przykładów wykonania, należy zauważyć, że wynalazek ten można realizować w wielu innych postaciach.

Claims (23)

1. Urządzenie (10) do indukowania magnetyzmu w przepływającym strumieniu (12) przynajmniej częściowo magnesowalnego doprowadzanego materiału cząstkowego (14) w zawiesinie w cieczy, do przygotowania przepływającego strumienia (12) do późniejszego procesu rozdzielania w oddzielnym etapie, znamienne tym, że zawiera:

- komorę obróbki (16), charakteryzującą się tym, że komora ta (16) posiadająca wlot (18) i wylot (20), przez które przepływający strumień (12) zawierający wspomniany częściowo magnesowalny doprowadzany materiał cząstkowy (14), odpowiednio dopływa i wypływa z komory (16); oraz

- źródło magnetyczne (26) nadające się do selektywnego uaktywniania względem tej komory obróbki (16).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera element poruszający do przemieszczania źródła magnetycznego (26) w pobliże komory (16) i oddalania go od niej.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że źródło magnetyczne (26) jest osadzone na elemencie poruszającym (28), który powoduje ruch posuwisto-zwrotny źródła magnetycznego (26) do zbliżenia i oddalenia od komory obróbki (16).

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że elementem poruszającym (28) jest tłok.

5. Urządzenie według jednego z zastrz. 1-4, znamienne tym, że komora obróbki ma kształt pierścieniowy z wewnętrznym podłużnym wycięciem (22), w które przyjmowane jest w swym ruchu posuwisto-zwrotnym źródło magnetyczne (26).

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że wewnętrzna powierzchnia komory obróbki (16), która sąsiaduje z wewnętrznym podłużnym wycięciem (22), ma umieszczoną na niej rozciągliwą membranę (32), której rozciąganie i kurczenie służy do odłączania doprowadzanego materiału cząstkowego (30), który może przywrzeć przy wewnętrznym podłużnym wycięciu (22).

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że membrana (32) jest wykonana z elastomerycznego materiału, który jest rozciągliwy lub kurczliwy przy odpowiednim wprowadzeniu lub usunięciu płynu z przestrzeni pomiędzy membraną (32) a tą częścią wewnętrznej powierzchni komory obróbki (16), która sąsiaduje z wewnętrznym podłużnym wycięciem (22).

8. Urządzenie według jednego z zastrz. 1-7, znamienne tym, że komora obróbki (16) ma wlot płynu (36), poprzez który płyn jest wprowadzany w ciecz, by pomóc w utrzymywaniu doprowadzanego materiału cząstkowego (14) w zawiesinie w tej cieczy.

9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wlot płynu (36) jest dołączony do giętkiego węża (38) usytuowanego wewnątrz komory obróbki, przy czym wąż ten (38) jest przeznaczony do giętkiego poruszania się wewnątrz komory (16), gdy przepływa przez niego płyn, aby ułatwić utrzym ywanie wspomnianego doprowadzanego materiału cząstkowego (14) w zawiesinie w cieczy.

10. Urządzenie według jednego z zastrz. 1-9, znamienne tym, że doprowadzany materiał (14) zawiera cząstki paramagnetyczne i ferromagnetyczne.

11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że cząstki paramagnetyczne zawierają co najmniej jeden minerał siarczkowy zawierający miedź, cynk lub inny metal przejściowy.

12. Urządzenie według zastrz. 10 albo 11, znamienne tym, że cząstki paramagnetyczne zawierają co najmniej jeden materiał z grupy obejmującej sfaleryt zanieczyszczony żelazem, arsenopiryt, kasyteryt, chalkopiryt, metaliczną platynę i metaliczny pallad.

13. Urządzenie do magnesowania części doprowadzanego materiału (14) według jednego z zastrz. 1-12, znamienny tym, że wymieniona część zawiera frakcje materiału mające pewien zakres podatności magnetycznej, przy czym urządzenie to zawiera wymienione komorę obróbki i źródło magnetyczne selektywnie uaktywniane względem komory obróbki w celu indukowania magnetyzmu w tej części, tak aby ułatwiać późniejsze oddzielenie słabiej magnetycznej frakcji doprowadzanego materiału od silniej magnetycznej frakcji doprowadzanego materiału w etapie oddzielania.

PL 215 156 B1

14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że słabiej magnetyczna frakcja doprowadzanego materiału zawiera cząstki głównie paramagnetyczne, a silniej magnetyczna frakcja doprowadzanego materiału zawiera głównie cząstki ferromagnetyczne.

15. Sposób indukowania magnetyzmu w przepływającym strumieniu (12) przynajmniej częściowo magnesowalnego doprowadzanego materiału cząstkowego (14) w zawiesinie w cieczy, do przygotowania przepływającego strumienia (12) do późniejszego procesu rozdzielania w oddzielnym etapie, znamienny tym, że sposób ten obejmuje następujące etapy:

- przepuszczanie przepływającego strumienia (12) zawierającego wymieniony przynajmniej częściowo magnesowalny doprowadzany materiał cząstkowy (14) przez komorę obróbki (16); oraz

- selektywne uaktywnianie źródła magnetycznego (26) względem komory obróbki, tak że, po aktywacji, to źródło magnetyczne (26) indukuje magnetyzm w przynajmniej części doprowadzanego materiału cząstkowego (14) usytuowanego w komorze (16), tak aby ułatwić późniejsze oddzielenie słabszej magnetycznie frakcji doprowadzanego materiału od silniejszej magnetycznie frakcji doprowadzanego materiału.

16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że aktywację źródła magnetycznego (26) powoduje przemieszczanie tego źródła pobliże tej komory (16) i oddalenie go od niej.

17. Sposób według zastrz. 15 albo 16, znamienny tym, że przynajmniej część magnesowalnego materiału doprowadzanego (14) jest paramagnetyczna, przy czym indukowany magnetyzm powoduje zbrylanie przynajmniej części namagnesowanych cząstek paramagnetycznych w strumieniu przepływającej cieczy.

18. Sposób według jednego z zastrz. 15-17, znamienny tym, że ten sposób magnesowania części wspomnianego doprowadzanego materiału (14), która zawiera frakcje materiału mające pewien zakres podatności magnetycznej, przy czym sposób ten zawiera etapy przepuszczania doprowadzanego materiału przez komorę obróbki (16) i selektywnego uaktywniania wspominanego źródła magnetycznego (26) względem komory obróbki, aby indukować magnetyzm w tej części, tak aby ułatwić późniejsze oddzielenie słabiej magnetycznej frakcji doprowadzanego materiału od silniej magnetyc znej frakcji doprowadzanego materiału w etapie oddzielania.

19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że zawiera etap późniejszego oddzielania słabiej namagnesowanej frakcji materiału doprowadzanego od silniej namagnesowanej frakcji materiału doprowadzanego przez flotacyjny proces rozdzielania.

20. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że flotacyjny proces rozdzielania odzyskuje słabiej namagnesowany materiał doprowadzany w fazie piany.

21. Sposób według jednego z zastrz. 18-20, znamienny tym, że słabiej magnetyczna frakcja materiału doprowadzanego zawiera głównie cząstki paramagnetyczne, a silniej magnetyczna frakcja materiału doprowadzanego zawiera głównie cząstki ferromagnetyczne.

22. Sposób według jednego z zastrz. 18-21, znamienny tym, że przynajmniej część doprowadzanego materiału magnesowalnego jest paramagnetyczna, a indukowany magnetyzm powoduje, że przynajmniej część namagnesowanych cząstek zostaje zbrylona w strumieniu przepływającej cieczy.

23. Sposób indukowania magnetyzmu w przepływającym strumieniu przynajmniej częściowo magnesowalnego doprowadzanego materiału cząstkowego w zawiesinie w cieczy według jednego z zastrz. 15-22, znamienne tym, że wspominane źródło magnetyczne (26), gdy jest uaktywnione podczas działania, indukuje magnetyzm w przynajmniej części doprowadzanego materiału cząstkowego w komorze, jednocześnie utrzymując tę część w strumieniu przepływu w komorze obróbki.

PL 215 156 B1