SE521748C2 - Förfarande och anordning för flotation - Google Patents

Description

l0 l5 . . . - f. 521 748 _2_ I ett försök att komma förbi detta problem har man även föreslagit att använda avslamningskoner eller konklasserare för avskiljning av slam och finkornigt material från cyklon- sand. Ett problem med detta är emellertid att genom att klas seringsförfarandet i själva verket bygger på skillnad i par- tikelvikt snarare än partikelstorlek är de förhållandevis tunga mineralerna överrepresenterade i bottenutflödesproduk- ten som återförs till malapparaten. Följaktligen mals denna värdefulla mineralkomponent alltför fint för att den skall tillvaratas effektivt. Vidare arbetar sådana enheter effek- tivt endast under laminära betingelser, och de kräver även förhållandevis stora mängder spädvatten, vilket är ogynnsamt för de övriga förfarandena. Vidare förblir enhetens kapacitet låg. Dessa begränsningar har förhindrat ett mer allmänt anam- mande av dessa förfaranden.

Vibrationssiktar har också använts som ett andra klasse- ringssteg. Det har emellertid visat sig att sådana siktar är utsatta för en snabb nötande förslitning, och i vilket fall som helst har de förhållandevis låg kapacitet per ytenhet.

Detta innebär att förhållandevis stora siktar erfordras, vil- ket medför stor kapitalkostnad och leder till ytterligare svårigheter när det gäller att säkerställa en jämn fördelning av det inmatade materialet på siktytan.

Flotation har också använts i ett försök att kompensera för den jämförelsevis låga effektiviteten hos konventionella klasserare. I mineralbehandlingsteknikens barndom användes så kallade enhetsceller för att separera floterbara mineraler från det från malapparaten utmatade materialet i syfte att förhindra en överdriven malning av dessa mineraler. Emeller- tid har dålig flotationskinetik och därmed förknippade höga reagenskostnader i förening med svårigheter att hantera de grovkorniga mineralkomponenterna i dessa lågkapacitetsceller praktiskt taget eliminerat denna typ av förfarande.

Detta har emellertid lett till antagande av vad som här (flash flotation) genomföra en god separation av floterbara material från en benämns snabbflotation som ett medel att grovkornig bottenutflödesström frän en cyklon. Snabbflota- tionsceller innefattar i typiska fall en tank avsedd att motta och innehålla slam från malkretsen och en omrörare . . . » e. l5 . . - « . o 521 748 _3_ placerad inuti tanken för att omröra slammet. Ett luft- ningssystem finns även för att leda luft under tryck in i omröraren genom en central kanal som sträcker sig genom en central drivaxel. När blåsorna från luftningssystemet stiger mot ytan i tanken bär de med sig floterbara mineralpartiklar som förs med i ytskummet. Det på mineral anrikade skummet vandrar sedan över en läpp till en runtomgáende ränna för bortföring från cellen i form av mineralkoncentrat. Större och tyngre partiklar faller ut från suspensionen när de kom- mer in i cellen för att bortföras genom ett utmatningsutlopp i tankens botten. För att detta förfarande skall arbeta ef- fektivt måste emellertid spädvatten normalt sättas till in- matningsströmmen till flotationscellen. Det mesta av detta vatten går till bottenutflödesprodukten eller rejektet från cellen och minskar vid återföringen malkretsens effektivitet.

Anläggningsskötaren behöver då göra en kompromiss mellan mal- snabbflota- anläggningens malkapacitet och effektiviteten i -___ v tionsförfarandet. Under sådana förhållanden kan emellertid ingendera processen optimeras fullt ut på grund av dessa motstridiga krav innefattande tillsättning av spädvatten.

Ett ändamål med uppfinningen år att övervinna eller vä- sentligt mildra åtminstone vissa av dessa nackdelar hos den kända tekniken.

I enlighet med en första aspekt tillhandahåller uppfin- ningen därför ett förfarande för utvinning av floterbara ma- terial ur en uppslamning, vilket förfarande innefattar an- vändning av en snabbflotationsanordning omfattande en tank avsedd att innehålla en ett uppslamningen i tanken, uppslamning med floterbara mineraler som skall utvinnas, inmatningsinlopp för införande av ett omrörningsdon för omrörning av uppslamningen i tanken, en luftningsanordning för luftning av uppslamningen och reglerorgan för reglering av omrörningen och luftningen för åstadkommande av dels en övre zon innehål- lande skum anrikat på de floterbara mineralerna, dels en und- re zon innehållande en förhållandevis tung eller grovkornig uppslamningskomponent och dels en mellanzon innehållande en avsevärt lättare eller finkornigare uppslamningskomponent, varvid anordningen vidare omfattar ett övre utlopp för fort- löpande bortföring av ytskummet från den övre zonen via en V 1 « | .- l5 521 748 _4_ ränna för åstadkommande av ett flotationskoncentrat, ett bot- tenutlopp för fortlöpande uttagning av den relativt tunga uppslamningskomponenten från den undre zonen, och ett sidout- lopp för fortlöpande bortföring av den förhållandevis lättare uppslamningskomponenten från mellanzonen i tanken.

Enligt en annan aspekt tillhandahåller uppfinningen en snabbflotationsanordning där sidoutloppet har en första reg- lerventil och bottenutloppet har en andra reglerventil.

Den första och den andra reglerventilen är företrädesvis i form av klämventiler, som var och en styrs via en PID-re- gulator i beroende av en utsignal från en vätskenivågivare för att hålla vätskan i tanken vid en förutbestämd nivå. Det inses emellertid att vilken som helst lämplig form av ventil kan användas. I en alternativ utföringsform har den första regleringsventilen i sidoutloppet formen av en överfalls- tröskel, vars verksamma höjd kan inställas för reglering av vätskenivàn i tanken.

Anordningen innefattar vidare företrädesvis spädnings- organ för tillsättning av spädvatten till uppslamningen, exempelvis via inmatningsinloppet eller medelst något annat medel.

Uppslamningen utgörs företrädesvis av utflödet eller produkten från en malapparat efter en första klassering och separation medelst en centrifugalcyklonavskiljare. Det är emellertid också möjligt att använda detta förfarande utan ett föregående cyklonklasseringssteg, varvid utflödet från malanläggningen matas direkt till snabbflotationscellen. De värdefulla mineralerna återvinns i form av ett koncentrat upptill i cellen, medan det finkorniga rejektet från ett in- matningflöde till konventionella flotationstankar och det grovkorniga rejektet innefattande de icke floterbara grov- korniga mineralerna återförs till malprocessen för fortsatt malning.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs ne- dan som exempel med hänvisning till de bifogade ritningarna, pä vilka: Fig. 1 är en schematisk vy i vertikalt snitt och visar en snabbflotationscell enligt uppfinningen; 521 748 _5_ Fig. 2 är ett flödesschema som visar snabbflotations- cellen i Fig. 1 ansluten till en malkrets med en malapparat och en centrifugalcyklonklasserare i enlighet med en första konfiguration; Fig. 3 är ett flödesschema som visar snabbflotations- cellen i Fig. 1 ansluten till malkretsen i enlighet med en andra konfiguration; Fig. 4 är ett flödesschema som visar snabbflotations- cellen i Fig. 1 ansluten direkt till en malapparat i enlighet med en tredje konfiguration.

Sådan den visas i Fig. 1 tillhandahåller uppfinningen en snabbflotationscell 1 med en tank 2 avsedd att innehålla en uppslamning 3 med mineraler som skall utvinnas. Uppslamningen 3 omfattar företrädesvis en pulp som har förhållandevis hög densitet och tillförs från bottenutflödet från en cyklon- separator nedströms om en malapparat. Tanken har en väsent- ligen c}_indrisk sidvägg 4, en konisk bottensektion 5 och en öppen övre del. Ett omrörningsdon 10 är anordnat för att om- röra uppslamningen i tanken 2. Omrörningsdonet omfattar en rotor 11 som uppbärs roterbart i en omgivande stator 12.

Rotorn drivs via en central drivaxel 13 som sträcker sig nedåt in i tanken. Flotationscellen har vidare ett luftnings- system med en luftkompressor och en fluidledning (ej visad) anordnad att föra luft från kompressorn in i omrörningsdonet.

Ledningen bildas till en del av en axiell kanal som sträcker sig genom rotorns drivaxel 13.

Den ingående uppslamningen införs genom ett inmatnings- inlopp 25 i tankens sidvägg. Om och när så erfordras kan spädvatten samtidigt införas genom ett tillhörande vatten- inlopp 25A eller alternativt med andra medel. Ett botten- Ett sidoutlopp 28 är på liknande sätt anordnat i tankens sidvägg. utlopp 26 är anordnat i tankens undre koniska sektion 5.

Tankens överdel bildas av en skumöverströmningsläpp 29, som leder till en omgivande överfallsränna 30. Överfallsrännan tappar i sin tur av till ett skumutlopp 31. En konisk skärm 33 leder fortlöpande uppåt vandrande skum utåt mot skumöver- strömningsläppen 29.

Strömning genom sidoutloppet 28 regleras av en första reglerventil 35, företrädesvis i form av en klämventil.

U.. n. 521 748 _ 6 _ Strömning genom bottenutloppet 26 regleras av en andra reg- lerventil 36, som i den föredragna utföringsformen likaså är en klämventil, men det inses att vilken som helst lämplig form av ventil kan användas i båda fallen. Den första regler- ventilen 35 styrs automatiskt via en proportionell integre- rande deriverande regulator, (PID)-regulator, i beroende av en utsignal från en vätskenivågivare 38 för att kontrollera volymströmmen genom ventilen och hälla vätskan i tanken på en förinställd nivå. Bottenutloppets reglerventil 36 kan om så erfordras likaså styras via PID-regulatorn. I en alternativ utföringsform kan sidoutloppet 28 och tillhörande reglerven- til helt enkelt bildas höjd kan vara valfritt av en överfallströskel, vars effektiva inställbar för att bestämma den förin- ställda nivån i tanken.

För att nu övergå till att beskriva cellens 1 arbetssätt närmare inmatas uppslamningen från cyklonbottenutloppet till att börja med i tanken 2 genom inmatningsinl ppet 25, och om och när så erfordras tillsätts spädvatten fortlöpande genom inloppet 25A. Från inloppet 25 vandrar den utspädda inmatade uppslamningen 3 i huvudsak mot omrörningsdonet 10 och luft- ningsanordningen som är placerade invid tankens botten. Den kombinerade omrörningen och luftningen skapar blåsor och skum som fortlöpande vandrar uppåt mot ytan, varvid de medför de i uppslamningen 3 suspenderade floterbara mineralpartiklarna.

Intill ytan vandrar det på mineral anrikade skummet fortlö- pande utåt utefter den koniska skärmen 33 för att bilda en övre zon 40 av skum, som rinner över skumläppen 29 och in i den perifera överströmningsrännan 30. Från denna tillvaratas det på mineral anrikade överfallsflödet som flotationskon- centrat genom det upptill anordnade utloppet 31.

Samtidigt sjunker de relativt grovkorniga och tunga komponenterna i uppslamningen till den koniska bottensek- tionen 5 för att bilda en undre zon 41. Dessa grovkorniga komponenter bortförs fortlöpande genom bottenutloppet 26 under förmedling av den tillhörande andra reglerventilen 36.

Samtidigt tillåter sidoutloppet 28 utströmning av mellan- komponenter i uppslamningen genom den första reglerventilen , som arbetar i beroende av en áterkopplingsslinga från vätskenivågivaren 38 i tanken under förmedling av PID-regula- - . . . .a 521 748 _ 7 _ torn. På detta sätt upprätthåller den första reglerventilen i sidoutloppet 28 en dynamisk jämvikt mellan de olika in- flödena och utflödena, varvid den håller vätskan i tanken vid en förutbestämd nivå.

Det har visat sig att med lämplig reglering av omrör- ningsdonet 10 och luftningsanordningen kan en väldefinierad mellanzon 42 upprättas och hållas i dynamisk jämvikt, i vil- ken zon uppslamningen 3 är förhållandevis finkornig och av låg densitet, vanligen mellan 15 och cirka 25 vikt% fast ma- terial. I denna zon är de största mineralpartiklarna ungefär 0,3 mm i diameter, och halten av värdefulla mineraler är överraskande låg. Till skillnad därifrån är pulpdensiteten i den undre zonen 41 väsentligt högre, typiskt upp till cirka 0,75 vikt% fast material, med materialet anrikat på stora partiklar, rent av upp till 10-20 mm i diameter.

Genom omsorgsfull reglering av graden av omrörning och luftning i tanken 2 kan sålunda en relativt klar övergång mellan denna mellanzon 42, den överliggande skumzonen 40 och den underliggande tunga pulpzonen 41 upprätthållas samtidigt som en effektiv flotation säkerställs. Detta gör det möjligt att föra bort det fina rejektet vid överraskande låg pulpden- sitet genom sidoutloppet tillsammans med det mesta av eller allt spädvattnet. Denna komponent kan sedan återföras via malutmatningstråget till cyklonpumpens sump, varvid det fina rejektet kan verka som spädningsvätska för klasseraren och fullständiga vattenbalansen med malkretsen. Alternativt kan det på grund av den relativt snäva storleksfördelningen ut- matas direkt till huvudflotationskretsen eller till en sepa- rat reningskrets allt efter hur det faller sig. Huvudfördelen här är att extravattnet kan användas för att minska pulp- densiteten i snabbflotationscellen och sedan återvinnas via sidoutloppet och användas som spädvatten för cyklonen, så att en vattenbalans inom malkretsen sålunda säkerställes.

Fig. 2 är ett flödesschema som visar flotationscellen i Fig. 1 arbetande tillsammans med en malkrets innefattande en malapparat 50 och en centrifugalklasserare i form av en cyk- lon 51. I detta fall kommer nytt inmatningsmaterial 52 till malapparaten 50 för att malas. Den från malapparaten utmatade produkten 53 matas till ett pumptråg 54. Därifrån överför en - v « « « :_ . | . = .n 521 748 _8_ pump 55 det malda inmatningsgodset 53 till cyklonen 51. Den finmalda produkten 56 från klasseraren utmatas genom cyk- lonbråddavloppet för koncentrering längre nedströms, exem- pelvis i en förtjockare. Den grovkorniga produkten 58 går från cyklonens bottenutlopp till snabbflotationscellen 1.

I snabbflotationscellen 1 separeras koncentratprodukten 59 genom flotation för att utmatas genom det övre utloppet 31 på det tidigare beskrivna sättet. En finkornig produkt utma- tas genom mellanutloppet, dvs. sidoutloppet 28, under förmedling av den första reglerventilen 35 och återförs därifrån till pumptråget 54. Den grovkorniga produkten 61 från flotationscellen 1 utmatas genom bottenutloppet 26 via den andra reglerventilen 36 och återförs till malapparaten 50 för ommalning tillsammans med det nyinmatade godset 52.

Fig. 3 visar ett arrangemang som liknar det i Fig. 2 utom i det att i detta fall den finkorniga produkten 60 från snabbflotationscellen 1 ej återförs till pumptråget 54 utan utmatas nedströms för fortsatt behandling, exempelvis i huvudflotationstankar eller förtjockare, antingen sammanförd med bräddavloppsprodukten 56 från klasseraren eller ensam.

Fig. 4 visar ytterligare en variation där centrifugal- klasseraren 51 har uteslutits helt och hållet från malkret- sen. I detta fall används klasseringsförmågan hos snabbflota- tionscellen enligt uppfinningen på ett sådant sätt att den finkorniga produkten 60 representerar det totala process- flödet med undantag för den genom flotation separerade kon- centratprodukten 59 och helt enkelt utmatas för ytterligare behandling nedströms. Den grovkorniga produkten 61 återförs till malapparaten 50 för ommalning som i de föregående exemp- len. Fördelen med detta system jämfört med de tidigare ar- rangemangen är att de värdefulla tunga floterbara mineralerna hindras från att återgå till malapparaten, vilket annars kan ske via bottenutflödet från cyklonklasseraren, detta till följd av den höga densiteten hos dessa mineraler. I motsats till detta är bottenutflödet från flotationscellen 1 fritt från denna floterbara mineralkomponent.

Det inses att i samtliga fall kan maloperatören, tack vare att den genom flotationscellens sidoutlopp bortförda finrejektprodukten innehåller det mesta spädningsvattnet och lO 521 748 _9_ ej behöver återföras genom malapparaten, fritt välja det op- timala spädningsförhållandet för flotationsprocessen utan att på ett ogynnsamt sätt påverka pulpdensiteten i malenheten och omvänt. Sålunda kan betingelserna för såväl malningsklasse- ringsstegen och för det efterföljande snabbflotationssteget väljas fritt och optimeras för vilka som helst processpara- metrar under upprätthållande av den totala vattenbalansen i systemet. Vidare skärps "separationsklyvningen" i cyklonen.

Uppfinningen representerar sålunda i många avseenden en kom- mersiellt betydelsefull förbättring jämfört med den kända tekniken.

Uppfinningen har visserligen beskrivits med hänvisning till särskilda exempel, men fackmannen inser att uppfinningen kan realiseras i många andra former.

Claims (13)

W Ü 20 25 30 35 « . . . . » 521 748 Patentkrav (2) avsedd (3) med floterbara mineraler (25) ett omrörningsdon

1. Snabbflotationsanordning omfattande en tank att innehålla en uppslamning för införande (10) rörning av uppslamningen i tanken, en luftningsanordning som skall utvinnas, ett inmatningsinlopp av uppslamningen i tanken, för om- för luftning av uppslamningen, och reglerorgan för regle- ring av omrörningen och luftningen för åstadkommande av en (40) terbara mineralerna, övre zon innehållande skum som är anrikat på de flo- en undre zon (41) innehållande en för- hållandevis tung eller grovkornig komponent i uppslamningen (3) (42) eller finkornigare komponent i uppslamningen, varvid anord- (31) bortföring av ytskummet från den övre zonen (40) via en ett och en mellanzon innehållande en avsevärt lättare ningen vidare omfattar ett övre utlopp för fortlöpande ränna för àstadkommande av ett flotationskoncentrat, (36) (26) fortlöpande uttagning av den förhållandevis tunga kompo- (3) (35) fortlöpande bortföring av den förhållandevis lättare kom- (42) reglerventil med en reglerventil försett bottenutlopp för nenten i uppslamningen från den undre zonen (41) och ett med en reglerventil försett sidoutlopp (28) för ponenten i uppslamningen (3) från mellanzonen i tanken (2), (28) (35) styrs via en regulator i beroende av en utsignal från (38) en förutbestämd nivå. kännetecknad av att sidoutloppets en vätskenivågivare för att hålla vätskan i tanken vid

2. Flotationsanordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att båda reglerventilerna (35,36) är klämventiler.

3. Flotationsanordning enligt patentkrav 1 eller 2, känne- (35,36) gulatorn i beroende av utsignalen från vätskenivågivaren (38) nivån. tecknad av att båda reglerventilerna styrs via re- för att hålla vätskan i tanken vid den förutbestämda 10 U 20 25 30 35 521 748 ::fjf¿ggr '~_ -11-

4. Flotationsanordning enligt något av patentkrav l-3, kännetecknad av spädningsorgan (25A) (3). för tillsättning av spädvatten till uppslamningen

5. Flotationsanordning enligt patentkrav 4, kännetecknad (25A> spädvatten i uppslamningen (3) via inmatningsinloppet är utformat för inmatning av (25). av att spädningsorganet

6. Flotationsanordning enligt något av patentkrav 1-8, kännetecknad av att uppslamningen (3) utgörs av fràn en (50) (53). malapparat utmatad produkt

7. Flotationsanordning enligt patentkrav 6, kännetecknad (3) centrifugalcyklonseparator (50) av att uppslamningen klasseras och separeras via en (51) och innan den inmatas i tanken efter att ha lämnat malap- paraten (2).

8. Förfarande för utvinning av floterbara mineraler ur en uppslamning (3), vilket förfarande omfattar följande mo- ment: (a) inmatning av uppslamningen i en tank (2) genom ett inmatningsinlopp (26), (b) omrörning av uppslamningen (3) i tanken (2) medelst ett omrörningsdon (10), (C) luftningsanordning, luftning av uppslamningen i tanken (2) medelst en (c) reglering av omrörningen och luftningen för åstad- innehàllande skum anrikat pà (41) en förhållandevis tung eller grovkornig uppslamningskom- (42) lättare eller finkornigare uppslamningskomponent, kommande av en övre zon (40) de floterbara mineralerna, en undre zon innehållande ponent, och en mellanzon innehållande en avsevärt (e) fortlöpande uttagning av ytskummet genom en ränna (30) och därigenom àstadkommande av ett flotationskoncen- trat, 10 15 20 25 30 521 748š*ïàšJ?K a 12- (f) uppslamningskomponenten från den undre zonen (41) genom ett (36) (26), fortlöpande uttagning av den förhållandevis lättare fortlöpande uttagning av den förhållandevis tunga med en reglerventil försett och (9) uppslamningskomponenten från mellanzonen (42) genom ett med (35) kännetecknat av att det omfattar ett ytterligare moment (28) medelst dettas (35) via en regulator i beroende av en utsig- bottenutlopp en reglerventil försett sidoutlopp (28), utgörande reglering av sidoutloppet reglerventil nal från en vätskenivågivare (38) för att hålla vätskan i tanken (2) vid en förutbestämd nivå.

9. Förfarande enligt patentkrav 8, kännetecknad av att båda reglerventilerna (35,36) styrs via regulatorn i bero- ende av utsignalen från vätskenivägivaren (38) för att hålla vätskan i tanken (2) vid den förutbestämda nivån.

10. Förfarande enligt patentkrav 8 eller 9, kânnetecknat av att spådvatten sätts till uppslamningen (3).

11. Förfarande enligt något av patentkrav 8-10, känne- (3) tecknat av att uppslamningen utgörs av från en mal- apparat (50) utmatad produkt.

12. Förfarande enligt patentkrav ll, kännetecknat av att uppslamningen (3) klasseras och separeras efter att ha (2). lämnat malapparaten (50 och innan den inmatas i tanken

13. Förfarande enligt patentkrav 12, kännetecknat av att uppslamningen klasseras och separeras medelst en centri- fugalcyklonseparator (51).