RO119992B1 - Instalaţie de flotaţie hipobarică - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o instalaţie de flotaţie hipobarică, a substanţelor minerale utile, ultrafine, în industria de preparare a minereurilor, a substanţelor grase emulsionate, din industria petrolieră, a fibrelor, în industria celulozei şi hârtiei, şi a suspensiilor solide hidrofobe, din apele reziduale. Instalaţia conform invenţiei are în componenţă un agitator (A), o celulă (B) de flotaţie hipobarică, şi un ansambu de separare (C). Celula de flotaţie (B) cuprinde un hidroaerator (7), o cameră (10) de acceleraţie, compusă din două conuri suprapuse şi închise, care închid o cavitate (a); tulbureala este evacuată printr-un spaţiu îngust (b), într-un tub de adeziune (12) în care sunt practicate, la două nivele diferite, median şi superior, nişte fante (13 şi 14), iar între acestea, sunt plasate nişte palete (15) radiale, statice, degajarea aerului, parţial dizolvat din tulbureală, se realizează datorită depresiunii creată într-o cameră (c) vidată, aflată în comunicare, prin intermediulunui tub (17)şi al unei rigole de preaplin (23), cu ansamblul de separare (C), acesta fiind în legătură, prin intermediul unui tub (18) de aspiraţie, şi cu hidroaeratorul (7); în rigola de preaplin (23), este dispus un stropitor (24) toroidal, în vederea vehiculării concentratului şi spargerii spumei. Ansamblul de separare (C) se compune dintr-o cameră de separare (19), având o porţiune cilindrică (d) şi o porţiune (e) sub formă de trunchi de con, în legătură cu un tub (20) de scurgere, având capătul inferior introdus într-o cameră (21) de evacuare, fiind obturat de o bilă (22) cu rol de supapă. Produsul neflotat este colectat într-o cameră (26) de

Description

Invenția se referă la o instalație de flotație hipobarică a substanțelor minerale utile, ultrafine, în industria de preparare a minereurilor, a substanțelor grase emulsionate, în industria petrolieră, a fibrelor în industria celulozei și hârtiei și epurarea apelor reziduale încărcate cu suspensii solide hidrofobe.

în scopul flotării acestor materiale, în literatura de specialitate sunt semnalate instalații de flotație sub vid sau hipobarice, al căror principiu de funcționare constă, în principal, în saturarea tulburelii brute, cu aer prin agitare sau barbotare și introducerea ei într-un spațiu închis cu presiune inferioară celei atmosferice. La scăderea presiunii, o parte din aerul dizolvat se degajă sub formă de microbule care, în ascensiunea lor, vor antrena în stratul de spumă particulele cu hidrofobie naturală sau a căror hidrofobie a fost creată cu ajutorul reactivilor colectori, specifici fiecărui mineral în parte. Pentru asigurarea rezistenței mecanice a bulelor de gaz, în toate cazurile, acestea sunt protejate cu reactivi spumanți. (Negulescu M., Epurarea apelor reziduale, voi. I, Editura Tehnică, 1987, llie P., Flotafia, voi II, Editura Tehnică, 1992, Florea J. Robescu D., Hidrodinamica instalațiilor de transport hidropneumatic și de epurare a apei și aerului, Editura Didactică și Pedagogică, 1982; Ciocan V. Sârbu R. (Celulă de flotase, RO 112478 B1/1997).

în principal, dezavantajele acestor instalații sunt în legătură cu evacuarea produselor flotării, celulele de flotație fiind dispuse în incinte vidate, cu ajutorul pompelor de vid, mari consumatoare de energie, pe de o parte, și prezența pieselor în mișcare în incintele depresurizate, pe de altă parte.

Problema tehnică, pe care o rezolvă instalația de flotație hipobarică, conform invenției, este separarea mineralelor utile, ultrafine, din tulbureală, și separarea din apele reziduale a substanțelor grase emulsionate, a fibrelor de celuloză și a suspensiilor solide hidrofobe.

Instalația de flotație hipobarică, conform invenției, elimină aceste dezavantaje, prin aceea că are în componență o celulă de flotație cu hidroaerator ermetic închisă și fără nici o piesă în mișcare care prin alimentare direct cu tulbureală, saturată în prealabil cu aer prin agitare, asigură depresiunea necesară degajării aerului dizolvat și ridicarea spumei în bazinul de separare, unde greutatea coloanei de tulbureală, conținând produsul flotat, învinge greutatea bilei cu rol de supapă, din componența dispozitivului de evacuare cu închidere hidraulică, evacuându-se continuu sau intermitent. Depresiunea creată de hidroaerator este suficientă pentru provocarea degajării aerului dizolvat din tulbureală și aspirarea unei cantități determinate de reactiv spumant, care contribuie la stabilizarea bulelor de gaz, pe de o parte, și la vehicularea tulburelii concentrate din celula de flotație în bazinul de separare, unde se realizează separarea fazei lichide de cea gazoasă, aerul rezultat întorcându-se în celula de flotație, pe de altă parte. Produsul neflotat se evacuează continuu cu ajutorul unui dispozitiv de evacuare, bicelular, cu prag reglabil, care funcționează pe principiul vaselor comunicante, ținându-se cont în același timp de diferența densităților fluidelor din celula de flotație și dispozitivul de evacuare. Tot cu ajutorul acestui dispozitiv, se menține nivelul de tulbureală în celula de flotație și implicit grosimea stratului de spumă.

Instalația de flotație hipobarică, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- permite evacuarea continuă a produsului flotat;

- hidroaeratorul fiind alimentat direct cu tulbureală, se reduce considerabil consumul de apă tehnologică;

- reglarea parametrilor tehnologici se poate face în timpul funcționării;

- consum redus de energie, dat fiind faptul că atât celula de flotație, cât și bazinul de separare sunt lipsite de piese în mișcare;

- nu necesită incinte vidate, datorită închiderii hidraulice a tuturor componentelor instalației;

RO 119992 Β1

- construcție, exploatare și întreținere simple;1

- asigură o selectivitate ridicată procesului de separare prin flotație;

- permite adaptarea unor simple și flexibile metode automate de reglare și control; 3

- permite dispunerea celulelor de flotație în circuit, cu circulația liberă a produsului neflotat.5 în cele ce urmează, se prezintă un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig.

și 2, care reprezintă:7

- fig. 1, instalația de flotație hipobarică;

- fig. 2, celulă de flotație hipobarică, reprezentare în perspectivă cu secțiune parțială. 9 Instalația de flotație hipobarică, conform invenției, se compune din trei utilaje, respectiv un agitator mecanic A, o celulă de flotație hipobarică B și un ansamblu de separare C, indisolu- 11 bil legate între ele în vederea realizării scopului propus.

în scopul saturării cu aer la presiune atmosferică, tulbureala conținând minereul fin mă- 13 cinat, din care urmează să se extragă o substanță sau mai multe substanțe minerale utile, în cazul concentrării, sau substanțe grase și filiforme, în cazul epurării apelor reziduale, se alimen- 15 tează continuu în agitatorul mecanic A, care se compune dintr-un bazin metalic 1, în interiorul căruia se amplasează un sistem de agitare, format dintr-un grup stator - rotor 2, pus în mișcare 17 de un motor electric 3 cuplat direct la axul rotorului. Circuitul realizat de tulbureală în interiorul agitatorului face să apară o depresiune, sub acțiunea căreia se aspiră o anumită cantitate de 19 aer atmosferic printr-un tub 4 legat de stator, aer care este expulzat în volumul tulburelii și datorită turbulenței și presiunii din zonă, este parțial dizolvat. 21

Hidrofobizarea particulelor minerale, care se doresc a fi flotate, se realizează prin dozarea printr-o conductă 5 a unui reactiv colector specific, dintr-un rezervor 6, direct în agitatorul 23 A.

Tulbureala saturată cu aer și, după caz, cu reactiv colector, este alimentată sub presi- 25 une într-un hidroaerator 7 prin intermediul unei pompei centrifuge 8.

Hidroaeratorul 7 funcționând pe principiul compresoarelorcu jet, sub acțiunea curentului 27 principal, reprezentat prin tulbureala injectată sub presiune și datorită construcției hidroaeratorului, se realizează o depresiune suficientă pentru degajarea aerului, aspirarea dintr-un 29 rezervor 9 a spumantului și vehicularea produsului flotat. Din hidroaeratorul 7, emulsia trifazică, formată din soluția foarte diluată de spumant, fracția solidă și aer, ajunge în celula de flotație 31 hipobarică B, prin intermediul unei camere de accelerare 10, care se compune din două conuri suprapuse și închise periferic, cu o parte cilindrică formând astfel o cavitate a, în care emulsia 33 trifazică se introduce sub presiune, tangențial, printr-o conductă 11 cu secțiune constantă, conductă care face legătura cu hidroaeratorul 7. Din camera de acelerare 10, emulsia se 35 evacuează sub forma unui curent rotativ ascendent, printr-un spațiu îngust b, ajungând într-un tub de adeziune 12, în care are loc procesul propriu-zis de flotație. Spuma mineralizată 37 părăsește tubul de adeziune 12 prin niște fante 13 și 14 practicate la două niveluri diferite. Evacuarea unei mari cantități de tulbureală, care conține bule mineralizate, dar și particule 39 minerale neflotate antrenate mecanic, se face prin fantele 13, în volumul celulei, unde prin intermediul unor palete radiale statice 15, se realizează o zonă de liniștire, ce are ca efect 41 desprinderea particulelor neflotate și sedimentarea acestora, în timp ce spuma mineralizată se ridică la suprafața celulei și împreună cu spuma evacuată prin fantele 14 formează stratul de 43 spumă cu conținut mare de substanță flotabilă, produs numit concentrat sau flotat.

Degajarea aerului parțial dizolvat din tulbureală se realizează datorită depresiunii create 45 într-o cameră vidată c, realizată prin închiderea ermetică a părții superioare a celulei de flotație

RO 119992 Β1 hipobarică B cu un capac 16 și legarea acestuia la un ansamblu de separare C printr-un tub de aspirație-refulare 17, ansamblu ce este prevăzut la partea superioară cu un tub 18 de aspirație ce face legătura cu hidroaeratorul 7, închizând astfel circuitul.

Ansamblul de separare C se compune dintr-o cameră de separare 19, având o porțiune d cilindrică, închisă ermetic la partea superioară, care se continuă la partea inferioară cu o porțiune e sub formă de trunchi de con, cu baza mică racordată la capătul unui tub 20 de scurgere a concentratului sau a produsului flotat, tub al cărui capăt inferior este introdus într-o cameră 21 de evacuare, fiind obturat de către o bilă 22, ce joacă rol de supapă, bila fiind din cauciuc umplută cu pilitură de fier.

Aerul dizolvat se degajă din tulbureală sub forma unor microbule, care aderă la suprafața hidrofobizată a particulelor ce urmează a fi extrase în spumă, favorizând în același timp aderarea bulelor de dimensiuni mari, care se degajă din emulsie, la ieșirea din camera de accelerare 10. Agregatele bulă-particulă ajung în stratul de spumă, deversându-se liber într-o rigolă de preaplin 23, a capacului 16. în scopul vehiculării concentratului și spargerii spumei, în rigola de preaplin 23, se află dispus un stropitor toroidal 24 care se alimentează cu apă de spălare printr-un ștuț 25, formându-se astfel o tulbureală diluată de concentrat sau produs flotat.

Depresiunea creată în camera de separare 19 a ansamblului de separare C de către hidroaeratorul 7 și amplasarea corespunzătoare pe înălțime a camerei de separare 19 permit vehicularea concentratului diluat, care o dată ajuns în camera de separare, datorită diferenței mari de densitate, față de aer, se colectează la baza camerei de separare, respectiv, în porțiunea d, și sub acțiunea greutății coloanei de fluid, va învinge greutatea bilei 22, realizată din cauciuc îngreunat cu pilitură de fier și care joacă rol de supapă, evacuându-se continuu sau intermitent prin camera de evacuare 21, care realizează în același timp și o închidere hidraulică, pentru a nu se pierde depresiunea din circuit.

Concentratul, de obicei, se supune operațiilor de desecare prin filtrare.

Produsul neflotat, colectat la baza celulei de flotație B, într-o cameră de colectare 26, se evacuează continuu prin intermediul unei conducte 27 într-un dispozitiv de evacuare 28, bicelular, prevăzut cu un prag reglabil 29, care permite reglarea debitului de produs neflotat evacuat, pe de o parte, și a stratului de spumă din celula de flotație B, pe de altă parte.

Celula de flotație hipobarică B, conform invenției, se compune dintr-o celulă 30 propriuzisă, în care tulbureala conținând faza solidă în suspensie și aerul dizolvat prin agitarea prealabilă a tulburelii, se alimentează prin intermediul hidroaeratorului 7, a camerei de accelerare 9 și a tubului de adeziune 12. Hidroaeratorul 7 funcționează pe principiul compresoarelor cu jet și este alimentat tangențial cu tulbureală sub o presiune cuprinsă între 0,7 și 1,2 at, ceea ce datorită construcției hidroaeratorului, asigură aspirarea unui curent de aer, care apoi este emulsionat în tulbureală, datorită efectului de ejecție.

Aspirarea aerului de către hidroaeratorul 7, celula de flotație B este legată în circuit cu ansamblul de separare C prin tubul 18, permite realizarea unei depresiuni deasupra oglinzii apei în camera vidată c, realizată prin închiderea părți superioare a celulei B cu capacul 16 de etanșare, depresiune sub acțiunea căreia aerul dizolvat în tulbureală se degajă sub forma unor microbule direct pe suprafața fracției solide în suspensie, favorizând în același timp și alipirea bulelor de dimensiuni mai mari, introduse de hidroaeratorul 7.

Din hidroaeratorul 7, emulsia apă - aer - solid trece în camera de accelerare 10 prin intermediul conductei 11 de secțiune constantă. Camera de accelerare 10 este formată din două conuri concentrice suprapuse, închise periferic cu o parte cilindrică. Racordarea conductei 11 se face tangențial, astfel că în cavitatea a ia naștere un curent rotativ ascendent, care părăsește

RO 119992 Β1 camera de accelerare 10 prin secțiunea concentrică cilindrică b. Turbulența creată de acest 1 curent rotativ în tubul de adeziune 12 asigură ciocnirea dintre particulele solide și bulele de gaz.

Pentru uniformizarea bulelor de gaz și pentru a le conferi rezistența necesară și sufi- 3 cientă, hidroaeratorul 7 aspiră o cantitate bine determinată de reactiv spumant, din rezervorul 9, care apoi este emulsionat în tulbureală. 5

Particulele aderate la bulele de gaz au posibilitatea de a fi evacuate, în drumul lor ascendent, din tubul de adeziune 12, prin fantele 13 și 14 practicate în acesta, la două niveluri, me- 7 dian și superior.

Pentru a asigura o zonă de liniștire, cu efect benefic asupra selectivității procesului de 9 flotație, între cele două niveluri de fante, sunt amplasate paletele radiale statice 15, care transformă o parte a curentului rotativ ascendent într-un curent laminar. 11

Stratul de spumă mineralizată este deversat liber în rigola de preaplin 23, iar pentru spargerea spumei și diluarea concentratului, în scopul vehiculării acestuia spre camera de se- 13 parare 19, s-a prevăzut un stropitor toroidal 24 alimentat cu apă sub presiune prin stuțul 25.

Un rol important îl are camera de recircuitare 26, de formă cilindrică, unde ajung parti- 15 culele neflotabile sau care nu au aderat la bulele de gaz. Această recircuitare este posibilă, pe de o parte, datorită vitezei mari cu care emulsia părăsește camera de accelerare 10, ceea ce 17 creează în urma sa o depresiune, ce atrage spre tubul de adeziune 12 tulbureala ce se află sub camera de accelerare 10, iar pe de altă parte, densitatea mai mică a emulsiei în zona de eva- 19 cuare din camera de accelerare 10 obligă ca o parte din tulbureală să fie direcționată spre tubul central de adeziune 12. 21

Produsul neflotat, acumulat la baza camerei de recircuitare 26, în zona conică a celulei, este evacuat continuu cu ajutorul dispozitivului de evacuare 28, care se compune din două cutii 23 piramidale despărțite printr-un prag 29 reglabil pe înălțime, cu ajutorul unei tije 31 filetate, prag care asigură și menținerea înălțimii tulburelii în celula de flotație B, respectiv, a grosimii stratului 25 de spumă.

Debitul de evacuare a spumei mineralizate, în zona fantelor mediane 13, se poate modi- 27 fica, după dorință, cu ajutorul unui manșon telescopic 32 dispus pe circumferința tubului de adeziune 12, prin obturarea acestora. 29

Claims (10)

1. 31 Revendicări

   1. Instalație de flotație hipobarică, caracterizată prin aceea că are în compunere un agitator mecanic (A), ce realizează dizolvarea parțială a aerului în tulbureală, o celulă de flotație 35 (B) ce asigură depresiunea necesară degajării aerului dizolvat în tulbureală, cu adeziunea bulelor de gaz la suprafața particulelor și un ansamblu de separare (C) a fazelor prin degajarea 37 aerului dizolvat în tulbureală, datorită depresiunii create într-o cameră vidată (c) de la partea superioară a celulei de flotație (B) și a unui hidroaerator (7). 39
2. 2. Instalație de flotație hipobarică, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că agitatorul mecanic (A) cuprinde un bazin metalic (1), prevăzut la interior cu un sistem de agitare 41 format dintr-un stator-rotor (2) acționat de un motor (3), un tub (4) legat de stator care, datorită depresiunii, aspiră o anumită cantitate de aer, care este expulzat în volumul turburelii, un 43 rezervor (6) ce conține un reactiv colector, care este deversat în agitatorul (A), printr-o conductă (S). 45
3. 3. Instalație de flotație hipobarică, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizată prin aceea că hidroaeratorul (7) funcționează pe principiul compresoarelor cu jet, realizând o 47 depresiune suficientă pentru degajarea aerului și aspirarea dintr-un rezervor (9) a spumantului, vehiculând produsul flotat către celula de flotație hipobarică (B). 49

   RO 119992 Β1
4. 4. Instalație de flotație hipobarică, conform revendicărilor 1 la 3, caracterizată prin aceea că celula de flotație (B) cuprinde o celulă propriu-zisă (30), ce conține faza solidă în suspensie și aerul dizolvat, prevăzută:

   - la partea inferioară, cu o cameră de accelerație (10) a emulsiei, dispusă în interiorul unei camere de colectare (26) a produsului neflotat, ce comunică printr-o conductă (27) cu un dispozitiv de evacuare (28), bicelular, reglabil;

   - la partea superioară, cu un capac (16) de formă specială, cu închidere ermetică, având o rigolă (23) cu rol de preaplin, pentru colectarea agregatelor bulă-particulă ce ajung în stratul de spumă, ce face legătura cu ansamblul de separare (C) printr-un tub (17);

   - central, cu un tub de adeziune (12) având practicate în partea sa centrală niște fante (13), iar la partea superioară, alte fante (14) și prevăzut cu niște palete (15) dispuse radial între cele două rânduri de fante.
5. 5. Instalație de flotație hipobarică, conform revendicării 4, caracterizată prin aceea că camera de accelerație (10) a emulsiei este compusă din două corpuri suprapuse, închise periferic, ce formează o cavitate (a) în care emulsia intră sub presiune printr-o conductă (11) de la hidroaerator (7) și este evacuată sub forma unui curent ascendent într-un spațiu (b), ajungând în tubul de adeziune (12).
6. 6. Instalație de flotație hipobarică, conform revendicărilor 4 și 5, caracterizată prin aceea că dispozitivul de evacuare (28), bicelular, este prevăzut cu un prag (29) reglabil cu ajutorul unei tije (31).
7. 7. Instalație de flotație hipobarică, conform revendicărilor 4 la 6, caracterizată prin aceea că debitul de evacuare a spumei mineralizate în zona fantelor mediane (13) se modifică prin obturarea acestora de către un manșon (32) telescopic, dispus pe circumferința tubului de adeziune (12).
8. 8. Instalație de flotație hipobarică, conform revendicărilor 4 la 7, caracterizată prin aceea că, capacul (16) cu închidere ermetică, la partea superioară, pe interior, este prevăzut cu o concavitate ce formează o cameră vidată (c) în care este dispus un stropitor toroidal (24).
9. 9. Instalație de flotație hipobarică, conform revendicărilor 1 la 8, caracterizată prin aceea că ansamblul de separare (C) a fazelor, respectiv, a aerului dizolvat în tulbureală și a produsului flotat, cuprinde o cameră de separare (19), prevăzută, la partea superioară, cu un tub (18) ce face legătura cu hidroaeratorul (7) și cu tubul (17) ce face de asemenea legătura cu rigola (23) capacului (16), iar la partea inferioară, cu un tub (20) de scurgere, al cărui capăt inferior este introdus într-o cameră (21) de evacuare, capăt ce este obturat de o bilă (22), având rol de supapă.
10. 10. Instalație de flotație hipobarică, conform revendicării 9, caracterizată prin aceea că, camera de separare (19) este alcătuită dintr-o porțiune (d) cilindrică, închisă ermetic, la partea superioară, continuându-se la partea inferioară, cu o porțiune (e) sub formă de trunchi de con, pusă în legătură cu dispozitivul de evacuare cu închidere hidraulică.