PT87159B

PT87159B - Mecanismo de flutuacao aperfeicoado

Info

Publication number: PT87159B
Application number: PT87159A
Authority: PT
Inventors: Prem Krishnaswamy; Mark Eugene Hoyack
Original assignee: Dorr Oliver Inc
Priority date: 1987-04-16
Filing date: 1988-04-05
Publication date: 1994-03-31
Also published as: CN1011490B; EP0287251A2; DE3882265T2; PH24457A; JPS63283769A; FI881734A; CN88102289A; ATE91436T1; IE880856L; ZA882123B; AU1350788A; DK208088A; PT87159A; TR24458A; EP0287251A3; ES2042733T3; US4800017A; NO171352B; IE62027B1; AU587743B2

Description

DORR-OLIVER INCORPORATED

MECANISMO DE FLUTUAÇAO APERFEIÇOADO

de estabelecer uma boa separação entre as várias zonas definidas no interior do vaso e de minimizar a turbulência na zona (Fr) de escuma, proporcionando uma aeração uniforme no interior do vaso e acomodando maiores volumes de aeração antes de haver turbulência. Os parâmetros para o conjunto de bombagem formado pelo rotor (24) e pelo estator (26), para uma lâmina deflectora (36) que faz parte integrante do estator (26) e para a configuração do conjunto formado pelo vaso (10) e pelo sistema de bombagem formado pelo rotor (24) e pelo estator (26) são estabelecidos pelo presente invento .

BASES DO INVENTO

O presente invento diz respeito a um mecanismo de flutuação aperfeiçoado, próprio para ser utilizado na indústria mineira e em particular no processo de separação de minerais dos respectivos minérios por meio de flutuação do mineral e remoção do seio do respectivo minério.

Na indústria mineira/de preparação dos minérios a flutuação continua a ser o método principal de concentração e recuperação de minerais tais como os sulfuretos de cobre, de níquel, de ferro, de molibdénio, de chumbo e de zinco, o carvão os fosfatos e outros minerais utilizando um processo de flutuação de cobre, de flutuação de carvão finamente triturado, de flutuação de um sulfureto de um metal não precioso e de flutuação de um sulfureto de um metal prec i so.

A flutuação é essencialmente um processo em sistema de fase tripla que envolve a mistura íntima de sólidos -finamente triturados, de um liquido e de ar a fim de se promover a concentração de determinados minerais de modo a ser possível separá-los da ganga, o que é feito obrigando os minerais e a ganga a flutuar em camadas separadas. Quando se procede à realização do processo de flutuaçpo, o minério é triturado de maneira a ficar dividido em partículas sólidas de pequenas dimensões e depois é misturado com um liquido a fim de formar uma pasta ou uma pasta fluida. A pasta fluida é depois submetida a uma operação de aeração utilizando-se para isso uma máquina de flutuação a fim de se conseguir obter uma mistura só 1idos/1íquido e uma dispersão de ar através de uma fonte de ar exterior ou por meio de uma máquina de flutuação auto-aspirante. Na Patente U.S. No. 4.425.232 encontra-se descrito um método e um aparelho de separação por meio de flutuação compreendendo uma máquina de flutuação equipada com um sistema de bombagem

-4formado por um rotor e por um estator que se acha submerso no seio de uma pasta fluida e em que as pás do rotor vão misturar perfeitamente as partículas no seio do liquido e ;í em que é introduzido ar no seio da mistura a fim de se pro' ceder à sua aeração e à formação de escuma ou espuma na sují perficie do vaso de flutuação. As partículas de minerais lj | vão-se agarrar às bolhas de ar portadoras de arrastamento ou ! de transporte, que têm tendência natural para boiar e vão formar a escuma, sendo este o mecanismo segundo o qual se processa efectivamente a recuperação demminerais. Normalmente é utilizado um agente humedecedor a fim de promover o humedecimento das partículas de mineral fazendo com que estas se tornem hidrofóbicas e de promover a sua fixação às bolhas de ar de maneira a formar a escuma.

A escuma é removida hidrodinâmicamente da parte de cima da massa da pasta fluida juntamente com as partículas de mineral arrastadas que vão ser recupera^ das à medida que a escuma se vai acumulando e vai sendo seca.

Conforme se acha apresentado na patente No. 4.425.232, o mecanismo de flutuação compreende uma bomba que compreende um rotor e um estator e que é hidrodinamicamente concebida para emitir uma descarga de pasta, já submetida a uma aeração, sob a forma de uns jactos dirigidos radialmente a partir de mecanismo. 0 rotor proporciona uma forte acção de bombagem a fim de promover a suspensão dos sólidos no seio da pasta fluida e a dispersão do ar introduzido no interior da câmara de pasta fluida proporcionando um extremamente eficiente método de dispersão de ar. Na zona inferior do vaso de flutuação o rotor vai aspirar as partículas sólidas sedimentadas e depois descarrega-1 as sob a forma de um leque de jactos radiais. 0 estator do vaso de flutuação elimina a componente tangencial promotora do movimento de rotação da corrente produzida pelo rotor dando assim ori-5-

j gem a uma descarga radial do rotor, conforme desejado. 0 jj resultado disto é o de se obter uma recirculação da pasta | fluida no interior do vaso eliminando assim a turbulência ! no seio do conteúdo do vaso. A turbulência no seio da pasta fluida é indesejável na medida em que tende a inibir a formação de uma camada de escuma estável à superfície da pasta fluida. Além disso o estator promove a criação de uma zona de elevados esforços de corte entre a periferia do rotor e as pás do estator que ajuda a promover a formação de pequenas bolhas de ar. A corrente de escoamento já submetida a uma aeração que é lançada a partir do rotor é uma corrente com i

| tendência natura para boiar e quanto maior for a quantidade j do ar que é introduzido no vaso maior será a tendência que os efluentes lançados a partir do rotor terão para boiar bem como a oportunidade para que tenham lugar perturbações de tipo turbulento na zona superior do vaso. Além disso quando se trabalha com niveis de aeração excessivamente baixos a turbulência tem lugar nos cantos do vaso, indo depois subir até à superfície do vaso e indo perturbar a zona de escuma.

Nos mecanismos de flutuação a turbulência na superfície da zona de escuma é a causa principal da perda de rendimento provocada pelo facto de haver partículas de mineral que se separam das respectivas bolhas de ar portadoras e que vão abandonar a zona de escuma caindo no seio da pasta fluida situada mais abaixo. A turbulência à superfície resulta da não uniforme distribuição do ar à superfície do vaso de flutuação e de volumes de aeração excessivamente altos ou baixos. Quando se trabalha com niveis de aeração excessivamente baixos tem lugar uma turbulência nos quatro cantos do vaso ao passo que quando se trabalha com niveis de aeração çxcessivamente altos tem lugar uma turbulência central na zona do veio do rotor, produzindo-se em ambos os casos perturbações na zona da escuma. Além disso, se o vaso trabalhar sem que haja uma boa separação entre zonas, as condições de admissão/descarga nas zonas

-6inferiores do vaso provocam perturbações nas zonas superiores do vaso, nomeadamente turbulência na zona da escuma.

A indústria mineira/de preparação dos minérios defronta-se com crescentes pressões no sentido de se promover uma redução dos custos mantendo-se o nível de qualidade dos produtos e, nalguns casos, aumentando-se a produção, 0 presente invento destina-se a cumprir com estes objectivos com especifica referência ao equipamento de flutuação.

SUMARIO DO INVENTO vaso de flutuação aperfeiçoado de acordo com o invento inclui um conjunto de bombagem formado por um rotor e por um estator que proporciona um substancialmente maior rendimento hidrodinâmico no interior do vaso caracterizado pela divisão da pasta fluida em quatro zonas distintas que são, por ordem ascendente, as seguintes: zona turbulenta, zona quiescente, zona de enriquecimento e zona de escuma. Nas zonas inferiores do vaso, na vizinhança do conjunto de bombagem, existe uma zona de intensa tirbulên cia com elevadas velocidades de escoamento necessárias para promover a suspensão das partículas sólidas no seio da pasta fluida e o contacto entre a pasta e as bolhas de ar. Acima da zona turbulenta existe uma zona de relativa calma, designada por zona quiescente, onde as baixas velocidades de circulação não são adequadas para promover a suspensão e onde as partículas que não se acham agarradas a bolhas de ar portadoras podem voltar a cair novamente na zona turbulenta onde têm lugar as colisões entre as bolhas de ar e as partículas. Acima da zona quiescente as partículas que se acham agarradas a bolhas de ar portadoras vão separar-se e subir em direcção à parte de cima do vaso. Acima da zona quiescente existe uma zona de enriquecimento totalmente não perturba

da onde tem lugar uma limpeza da escuma, sendo esta zona j geralmente designada por zona de enriquecimento da escuma e estendendo-se aproximadamente entre quatro a seis polegadas abaixo da interface entre a escuma e a pasta. A zona de enrií quecimento da escuma é caracterizada por haver partículas que se escapam da escuma devido a fractura de bolhas de ar na escuma, a drenagem da escuma e a extracção de material de baixa qualidade do seio da escuma. Estas partículas regressam ao seio dapasta e determinam a formação da zona de enriquecimento. A existência de zonas quiescente e de enriquecime£ to claramente definidas é especialmente importante para os componentes de escumação lenta de uma alimentação de escuma uma vez que estes componentes ou partículas podem ser facilmente separados das bolhas de ar portadoras devido à incursão de turbulência nas zonas quiescente e de enriquecimento. 0 vaso de flutuação aperfeiçoado desempenha a função suplementar de limitar a turbulência no interior do vaso às zonas inferiores onde a suspensão é importante, deixando a parte superior do vaso livre de perturbações.

sistema de vaso de flutuação compreende um conjunto de bombagem constituído por um rotor e por um estator que cooperam entre si de maneira a fazer aumentar o rendimento do sistema especialmente por meio da redução da turbulência na zona de escuma, graças ao que passa a haver uma menor percentagem de minerais transportados por bolhas de ar a passar da zona de escuma para a pasta. Além disso o mecanismo de flutuação promove uma boa separação entre as diversas zonas na hidrodinâmica da pasta e as condições de admissão/descarga da zona turbulenta inferior não vão afectar a zona quiescente superior do vaso ou a superfície da escuma. Uma vez que o v^so trabalha com uma boa separação entre as várias zonas, a hidrodinâmica do vaso não depende das condições de admissão/descarga nas zonas inferiores do vaso. As velocidades de recirculação na zona turbulenta do vaso são muito mais elevadas do que as velocida

-8des das correntes de a 1 imentação/residuais típicas.Além disso ' as caracteristicas de suspensão, isto é, a ausência de deposição de areias, são de longe superiores no caso do vaso de flutuação aperfeiçoado do que no caso das concepções convenI cionais. Supõe-se que isto aconteça devido ao facto de o jj vaso de flutuação aperfeiçoado dirigir cont i nuamente os í efluentes que saem do rotor através do estator em direcção | ao fundo do vaso, indo assim promover a agitação das partículas que têm tendência para aí se depositarem. Graças à boa separação entre zonas que é proporcionada pelo vaso de flutuação aperfeiçoado, vai haver uma substancial diminuição da turbulência na zona de escuma.

Os vasos de flutuação aperfeiçoados são hidrodinamicamente concebidos para emitir uns jactos de aeração que são descarregados radialmente, de cima para baixo, no interior do vaso de flutuação e que proporcionam uma uniforme distribuição do ar que vai subindo através da pasta fluida. Os jactos de aeração radiais que emergem do conjunto de bombagem constituído por um rotor e por um estator promovem a distribuição das bolhas de ar portadoras que sobem através da zona quiescente recolhendo partículas de mineral e arrastando-as para a zona de escuma. Os jactos de aeração que emergem do estator da bomba são dirigidos para baixo no interior do vaso de flutuação segundo uma direcção que forma um pequeno ângulo em relação à horizontal dando origem a uma distribuição uniforme de bolhas de ar através de toda a zona quiescente provocando uma altamente eficaz recuperação de partículas de mineral por parte das bolhas de ar portadoras, eliminando a turbulência de ar induzida cpe tem lugar nos vasos de flutuação convencionais e fazendo aumentar substancialmente o nivel de aeração máximo antes que surja a turbulência.

De acordo com o presente invento, o mecanismo de flutuação promove a existência de novas relações dimensionais como, por exemplo, entre o rotor e o estator,

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-9bem como a incorporação especifica de uma lâmina deflectora própria para desviar para baixo, conferindo-1hes uma inclinação descendente, os efluentes cpe saem do rotor, o posicionamento do rotor em relação ao fundo do vaso bem como a rela^ ção angular da largura das lâminas do estator com o objectivo de minimizar o escoamento rotativo da pasta fluida, limitação da zona turbulenta às zonas inferiores do vaso, e minimização da deposição de areias por debaixo do rotor da bomba.

mecanismo de flutuação aperfeiçoado inclui o conjunto de bombagem, constituído por um rotor e por um estator, montado no interior de um tanque próprio para receber a pasta fluida. 0 mecanismo de flutuação proporciona um elevado caudal de bombagem com um relativamente baixo consumo de energia, proporcionando excelentes caracteristicas de suspensão tanto para partículas finas como para partículas de maiores dimensões. Geralmente o tanque represen ta paredes laterais e dianteira e traseira verticais, uma secção transversal geralmente quadrada e uma parede de fundo de forma curva que estabelece ligação entre as paredes frontal, traseira e laterais. 0 conjunto de bombagem é colocado próximo do fundo do vaso, com o estator montado numa placa de base que por sua vez se acha montada na parede do fundo do vaso. 0 rotor acha-se colocado no centro do estator, alirhado axialmente com este, montado num veio tubular suspenso que faz rodar o rotor em qualquer dos dois sentidos e que fornece ar através do rotor para o seio da pasta fluido dando assim origem aos jactos de aeração da pasta que se formam durante a realização da operação. A pasta é introduzida pelo fundo do vaso e à medida que o rotor vai rodando vão-se formando uma série de ja/tos de aeração apontados em direcçâo às lâninas do estator que vão estabilizar os referidos jactos anu 1 ando-1 hes as componentes rotativas. As lâminas do rotor vão, quando este está em funcionamento, criar uma zona de considerável turbulência ànedida que a pasta vai

-10sendo puxada para cima ao longo das lâminas do rotor e depois ejectada segundo uma direcção com uma inclinação ascendente em direcção às lâminas do estator. 0 estator inclui uma lâmina deflectora que recebe os jactos de aeração que emergem radialmente do rotor e que desvia o jacto obrigando-o a seguir uma direcção descendente no sentido de dentro para fora contra as paredes do vaso com um pequeno ângulo de inclinação. Quando os jactos de aeração turbulentos emergem das lâminas do estator, os jactos vão recircular em parte em direcção ao fundo do vaso de uma maneira fortemente turbulenta. De acordo com o invento, as paredes do tanque vão cooperar no sentido de orientar os jactos turbulentos em direcção ao fundo do vaso e à zona de admissão do rotor de bomba indo deste modo fazer com que a zona turbulenta vá ficar de facto limitada à zona inferior do vaso. Este resultado é alcançado graças à adopção de valores compatíveis entre si para as dimensões do mecanismo e do tanque expressas sob a forma da relação T/D em que T é a largura do tanque e D é o diâmetro do rotor. Um mecanismo de flutuação aperfeiçoado tem uma relação T/D entre 2,5 e 5.

De acordo com outro aspecto do invento, o conjunto de bombagem constituído por um rotor e por um estator é hidrodinamente configurado de maneira a proporcionar uma superior separação entre zonas, uma distribuição de ar uniforme e uma metalurgia aperfeiçoada aos vasos de flutuação. De particular importância é a localização e a configuração do estator aperfeiçoado com respeito ao rotor. 0 estator compreende um anel superior concêntrico com o eixo do rotor que desempenha a função de sistema de lâminas deflectoras e que é suportado por uma placa de base que se acha localizada no fundo do vaso. As lâminas do estator pendem do anel do estator' de maneira a receberem eficaz mente os jactos de aeração que emergem do rotor. As lâminas deflectoras são definidas pela superfície inferior do anel do estator e são próprias para receber os jactos de aeração efluentes e dirigi-los para fora e para baixo de maneira a

fazer com que a zona turbulenta vá ficar limitada às zonas inferiores do vaso e com que se obtenha uma distribuição de ar uniforme ao longo de toda a altura da zona quiescente.

Em consequência da uniforme distribuição de ar o vaso de flutuação aperfeiçoado será também capaz de dispersar significativamente maiores volumes de ar através do vaso sem que se produzam projecções hidráulicas ou turbulência na superfície de escuma. Os valores de T/D, de volume de ar e de consumo de energia indicados em correspondência com modelos de realização perferenciais de vasos de flutuação são aqueles que deverão permitir obter os melhores resultados metalúr gicos possível para aplicação a determinados minerais.

OBJECTIVOS DO INVENTO

Um dos objectivos do presente invento é aquele que consiste em proporcionar um mecanismo de flutuação com um substancialmente melhor rendimento de recuperação.

Outro objectivo do invento é aquele que consiste em proporcionar um vaso de flutuação capaz de maximizar a eficaz difusão de ar no seio da pasta fluida promovendo-a suspensão de partículas de mineral.

Outro objectivo é aquele que consi^ te em melhorar o rendimento metalúrgico global através da minimização da turbulência na zona de escuma do vaso de f1utuação.

Um outro objectivo do presente inveno é aquele que consiste em proporcionar pata o vaso de flutuação uma configuração para o rotor e o estator em que os efluentes que saem do rotor são desviados para baixo a fim de fazer com que a turbulência vá ficar limitada às zo-12

nas inferiores do vaso e de eliminar a turbulência da zona de escuma.

Um dos objectivos do invento é aquele que consiste em proporcionar um vaso de flutuação !

j dotado de uma superior capacidade de separação entre zonas capaz de fazer com que a zona turbulenta vá ficar limitada ί às zonas inferiores do vaso, definindo uma zona quiescente que i

se desenvolve de baixo para cima, caracterizado por a distribuição de ar que é feita através dele ser substancialmente uniforme, por existir por cima da zona quiescente uma zona de enqriquecimento própria para apanhar e fazer regressar à zona de escuma as partículas minerais que tenham eventualmente J caido para fora da zona de escuma, e uma zona de escuma isenta de perturbações na sua superfície graças à aeração do vaso.

Um dos objectivos do invento é aquele que consiste em proporcionar uma uniforme distribuição í de ar com maiores volumes de ar sem que isso vá provocar I qualquer turbulência na zona de escuma.

Outro objectivo do invento é aquele que consiste em proporcionar um conjunto de bombagem constituído por um rotor e por um estator que emite jactos de aeração de pasta a alta velocidade e que limita os jactos âs zonas inferiores do vaso ao mesmo tempo que emite bolhas de ar portadoras ascendente que se vão distribuir de uma maneira substancialmente uniforme através do vaso.

Ainda outro objectivo do invento é aquele que consiste em limitar a zona turbulenta às zonas inferiores do vaso e em minimizar a deposição de areias que se verifica no fundo do vaso.

Ainda outro objectivo do invento é aquele que consiste em proporcionar um vaso de flutuação em

que o conjunto de bombagem constituído por um rotor e um estator é adequado às dimensões do vaso a fim de optimizar os efeitos benéficos de a zona turbulenta se limitar à zona inferior do vaso incluindo uma menor deposição de areia bem ί como em proporcionar uma aeração uniforme do vaso através da l zona quiescente e de aumentar substancialmente o nível de aeração máxima do vaso.

Outros objectivos do invento tornar-se-ão evidentes para os entendidos nesta matéria a partir da descrição que irá ser apresentada a seguir e da aplicação prática do invento.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para a descrição do invento foi escolhido um modelo de realização preferencial que se encontra representado nos desenhos em que:

a Figura 1 é uma vista esquemática de um vaso de flutuação de acordo com o presente invento que representa o conjunto de bombagem constituído por um rotor e por um estator localizado no interior do vaso;

a Figura 2 é uma vista esquemática do mecanismo de flutuação aperfeiçoado de acordo com o invento indicando as relações dimensionais entre o rotor e o estator e o tanque de flutuação;

a Figura 3 é uma vista esquemática representando o funcionamento do rotor e indicando a zona turbulenta e as suas subzonas incluindo a zona de aspiração, a zona turbilhonar e a zona de ejecção;

a Figura 4 é uma vista esquemática

indicando as considerações geométricas para a concepção do estator;

a Figura 5 é uma vista em alçado ; de um estator de acordo com o presente invento; e í

i ! a Figura 6 é uma vista em alçado e em

I

I corte parcial representado uma lâmina do estator de acordo com o invento.

Em relação aos desenhos, em particular à Fig. 1, temos que o modelo de realização preferencial do vaso de flutuação aperfeiçoado compreende um vaso de flutuação (10) que apresenta umas paredes verticais laterais (12) e traseira e dianteira (14), impermeáveis aos líquidos, gera]_ mente com a forma de uma caixa quadrada, e um fundo curvo (16). 0 vaso de flutuação encontra-se equipado com uma admissão (18) própria para receber a pasta (P) a ser processada e com uma descarga (20) própria para a descarga de residuos. A pasta pode ser geralmente descrita como um sistema de três fases incluindo minerais metalíferos triturados que são intimamente misturados com um liquido adequado e submetidos a uma operação de aeração a fim de se proceder à separação dos minerais do minério por meio de flutuação.

Um mecanismo de bombagem (22) incluindo um rotor (24) e um estator (26) é montado na parte inferior (28) do vaso de flutuação alinhado axialmente com este mesmo vaso. 0 estator é montado em posição fixa sobre uma placa de base (28) que se acha por sua vez montada no fundo do vaso. Conforme se pode melhor ver nas Figs. 4 e 5, o estator inclui quatro segmentos (26 a-d) que são montados de uma qualquer maneira adequada'por forma a constituírem um conjunto e que apresentam uma série de lâminas (30) pendentes de um anel superior (32). Uns pés (34) que se acham afastados uns dos outros são os elementos que servem de su-15porte e de fixação à placa de base. A fase inferior do anel superior do conjunto constitutivo do estator é uma superfície hidrodinâmica que determina a formação de uma lâmina deflecto ra (36), conforme será adiante descrito de uma maneira mais pormenor i zada.

rotor da bomba (Fig. 3) compreer^ de um corpo principal (38) suspenso de um veio motor oco (40) que introduz ar sob pressão, por exemplo à pressão de 2 psig, no interior do vaso a fim de promover a aeração da pasta durante o funcionamento. A função principal do rotor consiste em promover uma forte acção de bombagem própria para promover a suspensão das partículas sólidas e a dispersão de ar no interior do vaso com um re 1 ativamente baixo consumo de energia. 0 rotor inclui uma placa superior horizontal (42) e uma série de lâminas verticais (44) em forma de cunha que se projectam para fora a partir de um cubo rotativo definido por uma parede ou ponta curva (46). Entre cada par de lâminas adjacentes do rotor e a parte de parede curva situada entre essas mesmas lâminas vai ficar definida uma de uma série de câmaras de bombagem (48) próprias para receber e descarregar pasta a alta velocidade durante todo o tempo em que o vaso está a trabalhar. Cada uma destas câmaras de bombagem compreende uma zona de aspiração onde a pasta é aspirada para dentro da bomba, uma zona de ejecção e uma zona turbilhonar onde tem lugar um escoamento rotativo pulsatório de alta velocidade em torno de um eixo tangencial.

interior (50) do cubo da bomba é oco e apresenta uma série de aberturas (52) próprias para a saída de ar sob pressão, sob a forma de jactos de ar a alta velocidade dirigidos tangencialmente de baixo para cima, para o interior de cada uma das câmaras de bombagem a fim de promover a aeração da pasta à medida que esta vai 'sendo descarregada da bomba.

Os jactos de ar que são ejectados tangencialmente a partir do rotor têm uma tendência natural para passar de uma maneira turbilhonar através do vaso de

flutuação impedindo assim a formação de uma camada de escuma estável acima da superfície livre da pasta. As lâminas (30) do estator interceptam os jactos obrigando-os a sair radialmente do conjunto de bombagem e eliminando assim o movimento turbilhonar rotativo no interior do vaso. Existe uma zona circular, de elevados esforqos de corte, formada entre as lâminas do rotor e as lâminas do estator, que favorece a formação de pequenas bolhas de ar no interior dos jactos de pasta. Cada uma das lâminas do estator estende-se desde o anel superior (32) até à parte de cima da zona de aspiração a fim de assegurar a reorientação do escoamento em forma de jacto e a eliminação da componente rotativa desse mesmo escoamento sem interferir com a admissão do rotor na zona de aspiração. 0 número e a largura das lâminas do estator são geometricamente determinados conforme se acha representado na Fig. 4 de maneira a que os efluentes que saem tanger^ cialmente de cada uma das câmaras de bombagem (ponta da lâmina) vão ser totalmente recebidos por uma lâmina do estator e reorientados por esta mesma lâmina do estator.

Um aspecto importante do invento é aquele que consiste no facto de que a superfície hidrodin/ mica do anel superior do estator que determina a formação de uma lâmina deflectora (36) vai desviar os jactos emergentes obriçpndo-os a dirigirem-se para baixo e para fora em direcção às paredes do tanque colector (10). A lâmina deflectora, conforme se pode melhor apreciar nas Figs. 2 e 6, tem uma superfície hidrodinâmica (36) de raio de curvatura constante com pontos de ataque (36a) e pontos de fuga (36b) geralmente alinhados na horizontal. A superfície da lâmina apresenta uma inclinação descendente tanto nos pontos de ataque como nos pontos de fuga definindo um ângulo de aiaque ( txj e um ângulo de fuga (β) que são substancialmente iguais um ao outro no caso do modelo de realização perferencia 1. 0 ângulo de ataque da lâmina é escolhido de maneira a receber os jactos de aeração de inclinação ascendente que emergem do

rotor, e que depois são desviados pela superfície hidrodinâ- j ' mica, indo os jactos assim reorientados emergir do estator | segundo uma direcção descendente com um ângulo de orientação j reduzido determinado pelo ângulo de fuga (p). Os ângulos í de ataque e de fuga (c/,B) da lâmina deflectora deverão,de ! O preferencia, apresentar um valor de aproximadamente 15 .

Conforme se pode melhor apreciar nas Figs. 1 e 3, o vaso de flutuação promove a criação de uma zona turbulenta (T) de pasta substancialmente limitada à parte inferior do vaso, o que está na origem das significatij vas vantagens proporcionadas pelo invento. A delimitação

I j da zona turbulenta resulta da acção de bombagem em cooperação !

i !

com as paredes de tanque colector na parte inferior do vaso de flutuação. Quando emergem radialmente em escoamento turbulento das lâminas do estator e da lâmina deflectora os jactos descendentes de pasta já submetida a uma operação de aeração vão ser guiados pelas paredes laterais do tanque em direcção à parte de baixo ou zona de aspiração da bomba.

GRaças a esta delimitação, a deposição de areias, isto é, a acumulação de minério e de minerais por debaixo do rotor e acima da placa de base do estator, é reduzida ao mínimo. Esta zona é mantida substancialmente limpa ao mesmo tempo que as areias são mantidas em circulação activa participando no processo de separação de minerais que se realiza no vaso de f1utuação.

A limitação da turbulência à zona inferior do vaso e as consequentes vantagens que daí resultam j são promovidas e conseguidas graças a uma relação hidrodinâmica entre os componentes do rotor e os componentes do estator da bomba bem como a uma relação hidrodinâmica entre o conjunto de bombagem e o próprio tanque.

A fim de se conseguir obter uma boa delimitação da zona turbulenta, a lâmina deflectora que faz

parte do estator deve ter um ângulo de fuga capaz de fazer com que os jactos que emergem do estator o façam segundo uma direcção descendente.

Alêm disso as relações dimensionais do rotor e do estator devem ser escolhidas em função do diâmetro (D) do rotor para aplicações especificas do vaso de flutuação aperfeiçoado.

ponto de ataque (36a) da lâmina deflectora acha-se situado a uma distância vertical de aproximadamente O,1D acima do ponto de fuga dos jactos de pasta do bordo superior das lâminas do rotor. Além disso o estator encontra-se também afastado horizontalmente do ponto de fuga do jacto a uma distância de aproximadamente 0,1D definindo de uma maneira rigorosa o ponto de ataque (36a) do jacto emergente, já submetido ao processo de aeração, sobre a lâmina deflectora. Conforme se acha indicado na Fig. 2 , a largura da lâmina na zona da sua superfície superior (C) e na zona da sua superfície inferior (F) ê determinada pela relação tangencial dos jactos emergentes conforme se acha representado na Fig. 4. Um jacto emergente que sai tangencialmente do rotor segundo o vector (CDE) vai passar pelo bordo interior (D) da lâmina antecedente (30) e ser interceptado pela superfície exterior limite (E) da lâmina seguinte. 0 ponto de intercepção (E) define a margem exterior da lâmina tanto no bordo superior como no bordo inferior da lâmina do estator. No caso de um modelo de realização preferencial de lâmina (16) do estator, a largura (C) da lâmina na zona do seu bordo superior é aproximadamente igual a 0,370 e na zona do seu bordo inferior aproximadamente igual a 0,291 D. Esta forma^de concepção do estator el imj_ na de uma maneira eficaz as componentes rotativas do escoamento dos jactos de aeração.

A superfície do fundo do rotor acha-se afastada a uma distância aproximadamente 0,1 a 0,15 0

-19j acima da placa de base, sendo esta distância escolhida de , maneira a conseguir-se obter uma deposição mínima de areias ι

; da pasta nesta zona do vaso de flutuação. A altura da lâmina j do estator é de aproximadamente 0,5D indo o bordo inferior h da lâmina ficar situado na zona de aspiração. 0 raio de

I, curvatura da lâmina deflectora é de aproximadamente 0,714 D com o centro de curvatura situado trigonometricamente situado sobre a superfície da lâmina.

ângulo de inclinação do bordo interior de cada uma das lâminas do estator é de aproximadamente 11°, escolhido de maneira a manter aproximadamente a mesma distância entre os bordos das lâminas do rotor e o bor do da lâmina do estator a fim de se estabelecer uma zona de elevados esforços de corte, própria para a formação de pequenas bolhas de ar, entre o rotor e o estator.

A boa separação entre zonas que se consegue obter graças à utilização da bomba constituída por um rotor e por um estator caracteristica do presente invento resulta também de uma escolha adequada da localização das paredes laterais do vaso em relação ao eixo de centros do rotor. Conforme foi anteriormente descrito, a secção transversal do recipiente-receptãculo apresenta uma forma geralmente quadrada e a largura do tanque entre paredes laterais opostos é escolhida de maneira a desempenhar uma acção de cooperação com os jactos de aeração apontados para baixo que emergem da lâmina deflectora do estator a fim de fazer com que a zona turbulenta se limite aos pontos mais baixos do vaso de flutuação. Foi determinado que a largura (T) do tanque, expressa sob a forma de relação com o diâmetro (D) do rotor, deveria estar compreendida dentro dos limites de » aproximadamente 2,5 e 6. Para aplicações especificas uma relação (T/D) óptima é a que se acha compreendida entre 4,5 e 4,9. No caso de um exemplo ilustrativo a uma escala comercial, a largura do tanque pode ser de aproximadamente 100 polegadas tendo o rotor um diâmetro de aproximadamente 20 pole

gadas. Para esta relação a deflexão ou desvio segundo uma direcção descendente vai ficar limitada à parte inferior do vaso permitindo uma eficaz recirculação de parte dos jactos emergentes e cooperando com uma eficaz e uniforme distribuii ção de ar dos jactos de pasta ascendentes, já submetidos a • uma operação de aeração, que se deslocam através da zona qu iescente (Q ).

I !

Os efluentes turbulentos que saem do estator segundo uma direcção descendente com um relativamente pequeno ângulo de inclinação determinado pelo ângulo de fuga (B) da lâmina deflectora dão origem a uma substancialmente uniforme aeração do vaso de flutuação numa zona média j quiescente (Q) que se estende no sentido de baixo para cima ! a partir da zona turbulenta. Os efluentes já sumetidos a uma operação de aeração incluem uma massa de bolhas de ar portadoras a algumas das quais se acham agarradas partículas de mineral e que sobem e se dispersam uniformemente através da zona quiescente. Outras bolhas de ar ascendentes vão apanhar partículas de mineral na zona quiescente transportando-as para a zona de escuma (Fr). A distribuição uniforme de ar e a ausência de turbulência vão contribuir de uma maneira significativa para a melhoria da capacidade de recuperação de minerais por parte do vaso de flutuação. A zona de enriquecimento (En) acha-se situada imediatamente abaixo da escuma e recebe as partículas de mineral que se separam da escuma e que regressam â zona de enriquecimento onde se voltam a agarrar a partículas de ar ascendente indo deste modo aumentar substancialmente a capacidade de recuperação meta 1úrg i ca .

factç de se conseguir obter uma distribuição uniforme de ar com o mecanismo de flutuação aperfeiçoado caracteristica do presente invento permite trabalhar com maiores volumes de aeração e com um melhor rendimento metalúrgico. Quando se trabalha com níveis de aeração baixos formam-se umas fortes correntes ascendentes

-21na zona dos quatro cantos do vaso, fenómeno este que é designado por turbulência nos cantos. A medida que se vai aumentando o volume de aeração a turbulência nos cantos vai diminuindo e o vaso vai passando a trabalhar com uma coluna de escuma cada vez mais estável e menos agitada. 0 volume de aeração pode ser aumentado dentro de consideravelmente largos limites até se atingir o limite da capacidade de dispersão de ar do vaso, a partir do ge1 passa a ter lugar uma forte agitação (turbulência no centro) em torno do veio de rotor. Quando se utiliza o conjunto de bombagem constituído por um rotor e por um estator caracteristico do presente invento, em especial a lâmina deflectora h icfod i nâm i ca (36), obtém-se um significativamente mais elevado nivel de aeração máximo antes de ter inicio a turbulência no centro que provoca a ruptura da zona de escuma. No caso de uma aplicação especifica, um vaso de flutuação aperfeiçoado trabalhando com o rotor a uma velocidade de rotação óptima de 800 rpm apresentou um nivel de aeração máximo de 55 pés cúbicos de ar à pressão normal por hora em vez dos 30 pés cub.n/hora a 700 rpm de um equivalente vaso de flutuação convencional.

Os melhores níveis de aeração que é possível obter são aqueles que têm lugar quando a relação T/D do vaso apresenta valores situados aproximadamente entre 2,8 e 6. Os valores preferidos para o valor da relação T/D são aqueles que se acham compreendidos entre 4,5 e 5 sendo 4,9 o valor ideal, com o qual se conseguem obter os mais elevados níveis de aeração.

Através da realização de ensaios comparativos entre vasos de flutuação aperfeiçoados e convencionais foi constatada uma melhoria do rertiimento metalúrgico resultante da h i drod i nâm i c,a dos vasos aperfeiçoados. Nestes ensaios foi processada uma carga de minério de cobre profírico fresco formando uma pasta com uma densidade de 27% de sólidos, tendo sido registados os valores de recuperação do cobre e do molibdénio para vários valores de caudal

de ar. Depois de os vasos em análise terem trabalhado durante um período de aproximadamente 15 minutos com uma aeração de 70 pés cubn./hora o vaso aperfeiçoado apresentou uma taxa de recuperação de cobre de aproximadamente 80% ao passo que o vaso convencional apresentou uma taxa de 74%. As taxas de recuperação de molibdénio sob as mesmas condições de trabalho foram de aproximadamente 46% para o vaso novo e 39% para o vaso convencional.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1-. - Mecanismo de flutuação i: aperfeiçoado, próprio para separar por flutuação materiais do seio de minérios, caracterizado por compreender um tanque vertical estanque a líquidos próprio para receber e processar uma pasta fluida constituída por três fases intimamente misturadas e compostas por uma substância sólida finamente triturada, por um liquido e por ar, uma bomba localizada no interior do vaso definido pelo tanque e localizada na zona inferior do compartimento, incluindo a bomba um rotor e um estator próprios para fazer com que a pasta fluida vá ser obrigada a escoar-se de uma forma turbulenta a fim de promover a mistura intima das substâncias sólidas e a aeração da mistura, e um sistema de orientação próprio para dirigir o escoamento turbulento no interior do vaso de maneira a fazer com que os efluentes turbulentos fiquem confinados à zona inferior do vaso, promovendo a formação de uma zona quiescente, de aeração uniforme, que se desenvolve de baixo para cima e que se acha situada acima da zona turbulenta, e também a formação de uma zona de enriquecimento e de uma zona de escuma para se obter uma eficaz flutuação das partículas minerais por fixação a bolhas de ar portadoras, indo depois essas partículas minerais ser recolhidas na zona de escuma.
2^a. - Mecanismo de flutuação aperfeiçoado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido sistema de orientação compreender uma lâmina deflectora própria para receber e desviar para baixo os efluentes jã submetidos a aeração na zona turbulenta a fim de confinar a zona turbulenta à 'zona inferior do vaso e acomodar a distribuição uniforme de ar através das zonas quiescente, de enriquecimento e de escuma do vaso.
3-. - Mecanismo de flutuação aperfeiçoado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por | a lâmina deflectora apresentar uma superfície hidrodinâmica ; de raio constante e de ângulos de ataque e de fuga substanc i aj_ j mente iguais.

[
4^?. - Mecanismo de flutuação aperfeiçoado, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os pontos de ataque e de fuga da lâmina deflectora se acharem alinhados na horizontal e por os ângulos de ataque e de fuga j serem ângulos de aproximadamente 15° abaixo da horizontal.

I
5^?. - Mecanismo de flutuação aperfeiçoado, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a relação entre a largura do tanque e o diâmetro do rotor apresentar um valor entre aproximadamente 2,5 e 5.
6³. - Vaso de flutuação aperfeiçoa_ do, próprio para o processamento de uma pasta fluida constituída por três fases infimamente misturadas e compostas por substâncias sólidas finamente trituradas, por um liquido e por ar a fim de remover substâncias minerais de uma ganga por meio de flutuação de umas em relação â outra, caracterizado por compreender um tanque próprio para receber as substâncias sólidas e o liquido, um conjunto de bombagem que se acha localizado no interior do tanque na zona inferior deste e que é próprio para bombear vigorosamente a pasta fluida a fim de promover a mistura intima entre as substâncias sólidas e o liquido e para promover a aeração da mistura através da formação de bolhas de ar próprias para libertar as partículas de mineral por flutuação, compreendendo o conjunto de bombagem um rotor e um estator, encontrando-se o rotor suspenso no interior do tanque por meio de um veio oco próprio para transmitir movimento de rotação ao rotor, uma série de câmaras de bombagem dispostas em torno da superfície activa do rotor, apresentando o estator que se acha situado em torno do rotor uma série de lâminas verticais e um anel superior que liga as lâminas entre si e que determina a formação de uma superfície hidrodinâmica na face inferior do anel entre lâminas adjacentes, sendo o estator próprio para receber uns jactos de aeração que são dirigidos tangelcialmente de baixo para cima, desviar os jactos a fim de que estes saiam radialmente do estator de maneira a evitar turbulências no interior do vaso e reorientar os jactos de maneira a que estes saiam do estator depois de chocar com a superfície hidrodinâmica segundo um ângulo de orientação de baixo valor a fim de fazer com que a zona turbulenta do vaso se confine às zonas inferiores deste, de proporcionar uma aeração uniforme do vaso acima da zona turbulenta, de minimizar a deposição de areias que tem lugar por debaixo do estator, de estabelecer zonas distintas acima da zona turbulenta incluindo uma zona quiescente que se desenvolve de baixo para cima, que se acha situada na zona média do vaso e na qual a pasta fluida se desloca a baixas velocidades insuficientes para permitir que aí se mantenham partículas em suspensão, uma zona de enriquecimento que se acha situada acima da zona quiescente e na qual existe uma elevada densidade de partículas de mineral e de materiais de processamento e uma zona de escuma que se acha situada na superfície superior do vaso e que apresenta um mínimo de turbulência.
7-. - Vaso de flutuação aperfeiçoado, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a relação entre a largura do tanque e o diâmetro do tanque apresentar um valor entre 2,5 e 6.
8^?. - Vaso de flutuação aperfeiçoado, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o estator apresentar pontos de ataque e de fuga na superfície da lâmina deflectora e um ponto de partida do rotor tais que o ponto de ataque da lâmina deflectora se acha situado a uma distância aproximadamente igual a 0,1 vezes o diâmetro

-26do rotor tanto na horizontal como na vertical em relação ao ponto de partida do rotor, apresentando a superfície hidrodinâmica um raio de curvatura aproximadamente igual a 0,714 vezes o diâmetro do rotor, sendo os ângulos de ataque e de fuga da superfície hidrodinâmica iguais a aproximadamente 15°, sendo a largura das lâminas do estator aproximadamente igual a 0,37 vezes o diâmetro do rotor na zona da sua superfície superior e aproximadamente igual a 0,291 vezes o diâmetro do rotor na zona da sua superfície inferior, e sendo a altura das lâminas do estator aproximadamente igual a 0,5 vezes o diâmetro do rotor.