флотационное устройство и способ флотации с разделением частиц по размерам

Формула изобретения

1. Флотационное устройство, содержащее флотационный резервуар, приспособленный для приема шлама, включающего тонкие и грубые частицы, содержащие извлекаемые минералы, и содержащий питающее впускное отверстие для подачи шлама, смесительное средство для перемешивания шлама, средство для аэрации шлама, обеспечивающее всплытие вверх плавучих минералов в суспензии для формирования поверхностной пены, сливной желоб для извлечения поверхностной пены, и нижнее выпускное отверстие для извлечения относительно грубых или плотных компонентов шлама, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, один дополнительный флотационный резервуар, аналогичный указанному резервуару, с образованием последовательности из, по меньшей мере, двух, предшествующего и последующего, флотационных резервуаров, при этом нижнее выпускное отверстие предшествующего резервуара соединено с питающим впускным отверстием последующего резервуара, посредством чего относительно плотная фракция шлама, включающая относительно высокую пропорцию грубых или плотных компонентов, извлекается из предшествующего резервуара и подается непосредственно в последующий резервуар для повторной обработки в последующем резервуаре, по меньшей мере, один резервуар включает верхнее боковое выпускное отверстие, приспособленное для извлечения относительно тонкой фракции шлама, включающей относительно высокую пропорцию тонких или менее плотных компонентов, для разделения по размерам частиц независимо от предшествующего и последующего резервуаров, при этом по меньшей мере, один резервуар дополнительно включает верхний, по существу, полый отклоняющий конус, зафиксированный относительно резервуара и расположенный в основном вокруг приводного вала, и нижний, по существу, полый отклоняющий конус, также расположенный в основном вокруг приводного вала под верхним отклоняющим конусом.

2. Флотационное устройство по п.1, содержащее последовательность из, по меньшей мере, трех резервуаров, соединенных последовательно, при этом нижнее выпускное отверстие каждого резервуара за исключением последнего соединено с питающим впускным отверстием резервуара, расположенного непосредственно после него.

3. Флотационное устройство по п.1, в котором каждый резервуар имеет соответствующее верхнее боковое выпускное отверстие.

4. Флотационное устройство по п.1, в котором каждый резервуар включает, по существу, плоское основание, при этом нижнее выпускное отверстие каждого резервуара выполнено в боковой стенке резервуара вблизи основания.

5. Флотационное устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, одно из боковых выпускных отверстий приспособлено для извлечения шлама, содержащего относительно высокую пропорцию пустых хвостов флотации, из верхней половины резервуара.

6. Флотационное устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, одно из боковых выпускных отверстий приспособлено для извлечения шлама, содержащего относительно высокую пропорцию пустых хвостов флотации, между смесительной зоной ротора и зоной пенообразования вблизи поверхности резервуара.

7. Флотационное устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, одно из боковых выпускных отверстий приспособлено для извлечения шлама из верхней трети резервуара.

8. Флотационное устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, одно из боковых выпускных отверстий включает канал для жидкости, проходящий внутрь от боковой стенки резервуара.

9. Флотационное устройство по п.8, в котором канал заканчивается вблизи центра соответствующего резервуара, в основном, вблизи его вертикальной оси.

10. Флотационное устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, одно из боковых выпускных отверстий направляет компоненты меньшей плотности в отдельную установку для обработки шлама, приспособленную для оптимальной обработки относительно тонких частиц.

11. Флотационное устройство по 1, в котором, по меньшей мере, один из резервуаров дополнительно включает канал для жидкости, проходящий сквозь боковую стенку верхнего конуса к соответствующему боковому выпускному отверстию для облегчения передачи жидкости из верхнего конуса в боковое выпускное отверстие.

12. Флотационное устройство по п.1, в котором нижний конус способен перемещаться в осевом направлении относительно приводного вала для избирательного регулирования величины кольцевого пространства между верхним и нижним конусами.

13. Флотационное устройство по п.1, в котором нижний конец верхнего конуса размещен, по меньшей мере, частично в верхнем конце нижнего конуса.

14. Флотационное устройство по п.1, в котором верхний конус является усеченным и включает отверстие на его нижнем конце.

15. Флотационное устройство по п.1, в котором нижний конец нижнего конуса посажен относительно плотно вокруг приводного вала, таким образом, по существу предотвращая протекание шлама через область между нижним концом нижнего конуса и приводным валом.

16. Флотационное устройство по п.1, в котором смесительное средство каждого резервуара включает ротор, удерживаемый с возможностью вращения внутри окружающего его статора и приводимый в действие центральным приводным валом, проходящим вниз в соответствующий резервуар.

17. Флотационное устройство по п.1, в котором средство для аэрации каждого резервуара включает нагнетательный вентилятор и канал для направления воздуха от вентилятора в соответствующее смесительное средство.

18. Флотационное устройство по п.17, в котором канал средства для аэрации включает осевое отверстие, проходящее через приводной вал соответствующего ротора.

19. Флотационное устройство по п.1, в котором каждый резервуар в целом имеет конфигурацию прямого круглого цилиндра.

20. Флотационное устройство по п.1, в котором нижнее выпускное отверстие каждого резервуара образовано отверстием в нижней половине резервуара.

21. Флотационное устройство по п.20, в котором отверстие, образующее нижнее выпускное отверстие каждого резервуара, образовано в соответствующей боковой стенке вблизи дна резервуара.

22. Флотационное устройство по п.20, в котором отверстие, образующее нижнее выпускное отверстие каждого резервуара, образовано в соответствующем дне резервуара вблизи боковой стенки резервуара.

23. Флотационное устройство по п.1, включающее множество последующих резервуаров, соединенных последовательно, каждый из которых конфигурирован для оптимальной обработки шлама, включающего относительно высокую пропорцию относительно грубых или плотных компонентов, и имеет впускное отверстие, соединенное с нижним выпускным отверстием соседнего предшествующего резервуара.

24. Флотационное устройство по п.23, в котором все последующие резервуары, по существу, идентичны, при этом каждый резервуар включает боковое выпускное отверстие для извлечения компонентов шлама относительно низкой плотности, поступающего из соседнего предшествующего резервуара.

25. Флотационное устройство по п.23, в котором боковое выпускное отверстие каждого резервуара направляет компоненты шлама более низкой плотности в отдельную установку для обработки шлама, конфигурированную для оптимальной обработки относительно тонких частиц.

26. Флотационное устройство по п.23, в котором только третий и последующие резервуары в последовательности включают боковое выпускное отверстие для выпуска компонентов шлама относительно низкой плотности из резервуара.

27. Флотационное устройство по п.23, в котором множество резервуаров расположено парами, причем уровень основания каждой последующей пары резервуаров ниже основания соседней предшествующей пары таким образом, что шлам протекает под действием силы тяжести из одной пары резервуаров в следующую.

28. Флотационное устройство по п.23, в котором множество резервуаров расположено группами более чем по два резервуара, при этом уровень основания каждой последующей группы резервуаров ниже основания соседней предшествующей группы таким образом, что шлам протекает под действием силы тяжести из одной группы резервуаров в следующую.

29. Флотационное устройство по п.27, в котором выпускное отверстие, ведущее из одной пары резервуаров в соседнюю последующую пару резервуаров, включает клапан, позволяющий выпускать относительно грубые или плотные компоненты шлама.

30. Флотационное устройство по п.29, в котором клапаном является сферический клапан.

31. Флотационное устройство по п.30, в котором клапан расположен, по существу, внутри резервуара вблизи выпускного отверстия.

32. Флотационное устройство по п.30, в котором клапан расположен в канале, проходящем между соседними резервуарами.

33. Флотационное устройство по п.1, в котором каждый резервуар имеет емкость, составляющую, по меньшей мере, 100 м ³.

34. Флотационное устройство по п.1, в котором смесительное средство каждого резервуара выровнено с соответствующим впускным отверстием таким образом, что подаваемый шлам, поступающий в резервуар, протекает непосредственно в смесительное средство.

35. Способ флотации с разделением по размерам частиц, включающий следующие этапы:

использование флотационного устройства по п.1,

направление исходного шлама в флотационное устройство через впускное отверстие первого резервуара;

выпуск относительно плотной фракции шлама через нижнее выпускное отверстие первого резервуара и подача этой фракции через питающее впускное отверстие последующего резервуара для повторной обработки в последующем резервуаре;

выпуск относительно тонкой фракции шлама через боковое выпускное отверстие для обработки с разделением по размерам частиц независимо от предшествующего и последующего резервуаров.

36. Способ по п.35, в котором после выпуска через боковое выпускное отверстие относительно тонкую фракцию шлама направляют в, по меньшей мере, один последующий резервуар для флотации тонких частиц, приспособленный для оптимального извлечения относительно тонких частиц.

37. Способ по п.36, в котором после выпуска из резервуара и когда тонкие частицы представляют собой преимущественно пустые хвосты флотации, их отправляют в отходы.

38. Способ по п.35, в котором после выпуска из резервуара относительно грубые или плотные компоненты направляют в отдельную серию из, по меньшей мере, одного последующего резервуара для флотации грубых частиц.

39. Способ по п.35, включающий этапы выполнения последовательности из, по меньшей мере, трех резервуаров и последовательного их соединения таким образом, чтобы нижнее выпускное отверстие каждого резервуара за исключением последнего было соединено с питающим впускным отверстием резервуара, расположенного непосредственно после него.

40. Способ по п.39, включающий дополнительный этап снабжения каждого резервуара соответствующим верхним боковым выпускным отверстием.

41. Способ по п.35, включающий дополнительный этап расположения каждого последующего резервуара на уровне, который ниже резервуара, расположенного непосредственно перед ним, для облегчения подачи шлама под действием силы тяжести через последовательность резервуаров.

42. Способ по п.35, включающий этап добавления в шлам флотационного реагента в последующих резервуарах.

43. Способ по п.35, включающий этап разбавления шлама в последующих резервуарах.

44. Способ по п.35, в котором резервуары имеют емкость, составляющую, по меньшей мере, 100 м ³.

45. Способ по п.35, в котором исходный шлам включает менее чем около 55% твердых частиц.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к флотационным устройствам, используемым при сепарации минералов, и оно будет описано далее со ссылками на этот вариант применения. Однако будет понятно, что изобретение не ограничено этой конкретной областью применения.

Предпосылки изобретения

Обычные флотационные устройства в типичном случае включают резервуар для приема и содержания шлама из мельницы, циклонного сепаратора или подобного средства. Обычно внутри резервуара расположена мешалка, содержащая ротор, установленный внутри статора, для перемешивания шлама. Также применяют систему аэрации для направления воздуха под давлением в мешалку через центральный канал, сформированный внутри приводного вала. Также добавляют пригодные реагенты, которые покрывают поверхности минеральных частиц в шламе для того, чтобы сделать частицы гидрофобными и, предпочтительно, содействовать приставанию пузырьков к частицам. Когда пузырьки, рассеиваемые ротором, поднимаются к поверхности резервуара, они несут с собой флотируемые частицы ценного минерала, которые формируют насыщенную минералом поверхностную пену. Затем пена переливается через край в желоб, посредством чего частицы ценного минерала, взвешенные в пене, извлекаются из резервуара в виде минерального концентрата. Частицы пустой породы, остающиеся взвешенными в шламе наряду с частицами минерала, не извлеченными посредством флотации, непрерывно выпускают из резервуара через нижнее выпускное отверстие. Нижнее выпускное отверстие часто включает сферический клапан или запорный клапан, который открывают для подачи оставшегося шлама под действием силы тяжести далее по ходу процесса обработки. Обычной практикой является регулирование уровня шлама в каждом устройстве с использованием контроллера пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования, зонда указания уровня и регулирующего клапана в форме сферического клапана, запорного клапана или клапана другого пригодного типа.

Шлам, который передается дальше через нижнее выпускное отверстие, включает как относительно грубые или плотные частицы, так и большое количество относительно тонких частиц, включая пустые хвосты флотации, такие как глинистые минералы, не извлеченные посредством флотации. Хвосты флотации состоят из очень тонких частиц и, соответственно, имеют суммарную площадь поверхности, которая значительно больше площади поверхности грубых частиц. Соответственно, когда в истекающий из резервуара поток добавляют флотационный реагент, большая его часть абсорбируется хвостами флотации, которые не являются плавучими, что делает процесс флотации неизбирательным. Следовательно, большая часть более грубых ценных частиц не принимает достаточного количества флотационного реагента для того, чтобы они стали гидрофобными, даже при заданном увеличении времени обработки.

Процесс флотации можно сделать более эффективным, когда грубые и тонкие частицы обрабатывают отдельно, и в прошлом использовались такие устройства, как гидроциклоны и гидрокалибровочные машины для разделения подаваемого для флотации потока на два отдельных потока для отдельной обработки. Однако капитальные затраты на такое оборудование высоки, что делает способы предшествующего уровня техники неэкономичными за исключением обработки наиболее ценных рудных тел.

Известно флотационное устройство, приспособленное для приема шлама, включающего тонкие и грубые частицы, содержащие извлекаемые минералы, и содержащее питающее впускное отверстие для подачи шлама, смесительное средство для перемешивания шлама, средство для аэрации шлама, обеспечивающее всплытие вверх плавучих минералов в суспензии для формирования поверхностной пены, сливной желоб для извлечения поверхностной пены, и нижнее выпускное отверстие для извлечения относительно грубых или плотных компонентов шлама (см., например, патент США 5909022 от 01.06.1999).

Целью настоящего изобретения является преодоление или существенное уменьшение одного или более недостатков предшествующего уровня техники или, по меньшей мере, получение полезной альтернативы.

Сущность изобретения

Соответственно, согласно первому объекту настоящее изобретение касается флотационного устройства, приспособленного для приема шлама, включающего тонкие и грубые частицы, содержащие извлекаемые минералы, и содержащего питающее впускное отверстие для подачи шлама, смесительное средство для перемешивания шлама, средство для аэрации шлама, обеспечивающее всплытие вверх плавучих минералов в суспензии для формирования поверхностной пены, сливной желоб для извлечения поверхностной пены, и нижнее выпускное отверстие для извлечения относительно грубых или плотных компонентов шлама, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, один дополнительный флотационный резервуар, аналогичный указанному резервуару, с образованием последовательности из, по меньшей мере, двух, предшествующего и последующего, флотационных резервуаров, при этом нижнее выпускное отверстие предшествующего резервуара соединено с питающим впускным отверстием последующего резервуара, посредством чего относительно плотная фракция шлама, включающая относительно высокую пропорцию грубых или плотных компонентов, извлекается из предшествующего резервуара и подается непосредственно в последующий резервуар для повторной обработки в последующем резервуаре, по меньшей мере, один резервуар включает верхнее боковое выпускное отверстие, приспособленное для извлечения относительно тонкой фракции шлама, включающей относительно высокую пропорцию тонких или менее плотных компонентов, для разделения по размерам частиц независимо от предшествующего и последующего резервуаров, при этом, по меньшей мере, один резервуар дополнительно включает верхний по существу полый отклоняющий конус, зафиксированный относительно резервуара и расположенный в основном вокруг приводного вала, и нижний по существу полый отклоняющий конус, также расположенный в основном вокруг приводного вала под верхним отклоняющим конусом.

Предпочтительно, флотационное устройство содержит

последовательность из, по меньшей мере, трех резервуаров, соединенных последовательно, при этом нижнее выпускное отверстие каждого резервуара за исключением последнего соединено с питающим впускным отверстием резервуара, расположенного непосредственно после него.

Предпочтительно, каждый резервуар включает соответствующее верхнее боковое выпускное отверстие.

Предпочтительно, каждый резервуар включает по существу плоское основание, при этом нижнее выпускное отверстие каждого резервуара сформировано в боковой стенке резервуара вблизи основания.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно из боковых выпускных отверстий приспособлено для извлечения шлама, содержащего относительно высокую пропорцию пустых хвостов флотации, из верхней половины резервуара.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно из боковых выпускных отверстий приспособлено для извлечения шлама, содержащего относительно высокую пропорцию пустых хвостов флотации, между смесительной зоной ротора и зоной пенообразования вблизи поверхности резервуара.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно из боковых выпускных отверстий приспособлено для извлечения шлама из верхней трети резервуара.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно из боковых выпускных отверстий включает канал для жидкости, проходящий внутрь от боковой стенки резервуара.

Предпочтительно, канал заканчивается вблизи центра соответствующего резервуара, в целом, вблизи его вертикальной оси.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно из боковых выпускных отверстий направляет компоненты меньшей плотности в отдельную установку для обработки шлама, конфигурированную для оптимальной обработки относительно тонких частиц.

Предпочтительно, по меньшей мере, один из резервуаров также включает канал для жидкости, проходящий сквозь боковую стенку верхнего конуса к соответствующему боковому выпускному отверстию для облегчения передачи жидкости из верхнего конуса в боковое выпускное отверстие.

Предпочтительно, нижний конус способен перемещаться в осевом направлении относительно приводного вала для получения возможности избирательно регулировать величину кольцевого пространства между верхним и нижним конусами.

Предпочтительно, нижний конец верхнего конуса размещен, по меньшей мере, частично в верхнем конце нижнего конуса.

Предпочтительно, верхний конус является усеченным и включает отверстие на его нижнем конце.

Предпочтительно, нижний конец нижнего конуса посажен относительно плотно вокруг приводного вала, таким образом, по существу предотвращая протекание шлама через район между нижним концом нижнего конуса и приводным валом.

Предпочтительно, смесительное средство каждого резервуара включает ротор, удерживаемый с возможностью вращения внутри окружающего его статора и приводимый в действие центральным приводным валом, проходящим вниз в соответствующий резервуар.

Предпочтительно, средство для аэрации каждого резервуара включает нагнетательный вентилятор и канал для направления воздуха от вентилятора в соответствующее смесительное средство.

Предпочтительно, канал средства для аэрации включает осевое отверстие, проходящее через приводной вал соответствующего ротора.

Предпочтительно, каждый резервуар в целом имеет конфигурацию прямого круглого цилиндра.

Предпочтительно, нижнее выпускное отверстие каждого резервуара образовано отверстием в нижней половине резервуара.

Предпочтительно, отверстие, образующее нижнее выпускное отверстие каждого резервуара, образовано в соответствующей боковой стенке вблизи дна резервуара.

Предпочтительно, отверстие, образующее нижнее выпускное отверстие каждого из указанных резервуаров, образовано в соответствующем дне резервуара вблизи боковой стенки резервуара.

Предпочтительно, флотационное устройство включает множество последующих резервуаров, соединенных последовательно, каждый из которых конфигурирован для оптимальной обработки шлама, включающего относительно высокую пропорцию относительно грубых или плотных компонентов, причем каждый имеет впускное отверстие, соединенное с нижним выпускным отверстием соседнего предшествующего резервуара.

Предпочтительно, все последующие резервуары по существу идентичны, при этом каждый резервуар включает боковое выпускное отверстие для извлечения компонентов шлама относительно низкой плотности, поступающего из соседнего предшествующего резервуара.

Предпочтительно, боковое выпускное отверстие каждого резервуара направляет компоненты шлама более низкой плотности в отдельную установку для обработки шлама, конфигурированную для оптимальной обработки относительно тонких частиц.

Предпочтительно, только третий и последующие резервуары в серии включают боковое выпускное отверстие для выпуска компонентов шлама относительно низкой плотности из резервуара.

Предпочтительно, множество таких резервуаров расположено парами, причем уровень основания каждой последующей пары резервуаров ниже основания соседней предшествующей пары таким образом, что шлам протекает под действием силы тяжести из одной пары резервуаров в следующую.

Предпочтительно, множество резервуаров расположено группами более чем по два, при этом уровень основания каждой последующей группы резервуаров ниже основания соседней предшествующей группы таким образом, что шлам протекает под действием силы тяжести из одной группы резервуаров в следующую.

Предпочтительно, выпускное отверстие, ведущее из одной пары резервуаров в соседнюю последующую пару резервуаров, включает клапан, позволяющий выпускать относительно грубые или плотные компоненты шлама.

Предпочтительно, клапаном является сферический клапан.

Предпочтительно, клапан расположен по существу внутри резервуара вблизи выпускного отверстия.

Предпочтительно, клапан расположен в канале, проходящем между соседними резервуарами.

Предпочтительно, каждый резервуар имеет емкость, составляющую, по меньшей мере, 100 м³.

Предпочтительно, смесительное средство каждого резервуара выровнено с соответствующим впускным отверстием таким образом, что подаваемый шлам, поступающий в резервуар, протекает непосредственно в смесительное средство.

Второй объект изобретения касается способа флотации с разделением по размерам частиц, включающего следующие этапы:

обеспечение вышеописанного флотационного устройства, соответствующего первому объекту изобретения;

направление исходного шлама в флотационное устройство через впускное отверстие первого резервуара;

выпуск относительно плотной фракции шлама через нижнее выпускное отверстие первого резервуара и подача этой фракции через питающее впускное отверстие последующего резервуара для повторной обработки в последующем резервуаре и

выпуск относительно тонкой фракции шлама через боковое выпускное отверстие для обработки с разделением по размерам частиц независимо от предшествующего и последующего резервуаров.

Предпочтительно, после выпуска через боковое выпускное отверстие относительно тонкую фракцию шлама направляют в один или более последующих резервуаров для флотации тонких частиц, специально конфигурированных для оптимального извлечения относительно тонких частиц.

Предпочтительно, после выпуска из резервуара и когда тонкие частицы представляют собой преимущественно пустые хвосты флотации, их отправляют в отходы.

Предпочтительно, после выпуска из резервуара относительно грубые или плотные компоненты направляют в отдельную серию из одного или более последующих резервуаров для флотации грубых частиц.

Предпочтительно, способ включает этапы выполнения последовательности из, по меньшей мере, трех резервуаров и последовательного соединения резервуаров таким образом, чтобы нижнее выпускное отверстие каждого резервуара за исключением последнего было соединено с питающим впускным отверстием резервуара, расположенного непосредственно после него.

Предпочтительно, способ включает дополнительный этап снабжения каждого резервуара соответствующим верхним боковым выпускным отверстием.

Предпочтительно, способ включает дополнительный этап расположения каждого последующего резервуара на уровне, который ниже резервуара, расположенного непосредственно перед ним, для облегчения подачи шлама под действием силы тяжести через последовательность резервуаров.

Предпочтительно, способ включает этап добавления в шлам флотационного реагента в последующих резервуарах.

Предпочтительно, способ включает этап разбавления шлама в последующих резервуарах.

Предпочтительно, резервуары имеют емкость, составляющую, по меньшей мере, 100 м ³.

Предпочтительно, исходный шлам включает менее чем около 55% твердых частиц.

Краткое описание чертежей

Далее только для примера будет описан предпочтительный вариант осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено следующее:

фиг.1 изображает схематический вид сбоку в сечении, показывающий флотационное устройство, соответствующее изобретению;

фиг.2 - схематический вид последовательности флотационных устройств;

фиг.3 - схематический вид альтернативной компоновки серии.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Показанное флотационное устройство приспособлено для использования при извлечении ценных минералов из верхнего продукта циклона в цикле измельчения. Этот верхний продукт имеет форму шлама и в типичном случае включает Р80 между около 50 мкм и около 220 мкм. Однако шлам также содержит хвосты пустых пород, которые содержат небольшое количество извлекаемых ценных минералов, но которые абсорбируют высокую пропорцию флотационных реагентов, которые добавляют в шлам для облегчения извлечения ценных минералов. Следует подчеркнуть, что показанное флотационное устройство отличается от других флотационных устройств, таких как испарительные флотационные камеры или камеры типа "Skim Air", которые в типичном случае располагают в начале цикла измельчения и используют для обработки шламов, содержащих значительно более грубые частицы, а также имеющих повышенное процентное содержание твердых частиц. В типичном случае флотационные камеры типа "Skim Air" используют для обработки шламов, содержащих около 65% твердых частиц, тогда как показанное флотационное устройство конфигурировано для обработки шламов, содержащих до около 50-55% твердых частиц. Также следует отметить, что флотационные камеры типа "Skim Air" конфигурированы для проведения около 70-80% твердых частиц в обход ротора. Эти 70-80% твердых частиц содержат большую часть грубого материала исходного шлама, который при подаче к ротору вызывает существенный износ ротора. Однако в обычных флотационных камерах, таких как показанные на чертежах, исходный шлам содержит значительно меньшие частицы и, соответственно, шлам направляют непосредственно через ротор.

Как показано на чертежах, изобретение создает флотационное устройство, содержащее резервуар 1, содержащий шлам, включающий минералы, которые необходимо извлечь. В типичном случае резервуар может иметь емкость, составляющую, по меньшей мере, 100 м³, однако в некоторых альтернативных вариантах осуществления изобретения можно использовать меньшие резервуары. Резервуар включает в целом плоское основание 2 и по существу цилиндрическую боковую стенку 3, проходящую вверх от основания. По окружности верхней части внутренней стороны боковой стенки проходит периферийный сливной желоб для извлечения обогащенной минералом пены, когда она всплывает на поверхность.

Для перемешивания шлама внутри резервуара расположена мешалка. Мешалка включает ротор 5, установленный на расположенном в центре приводном валу 6, проходящем в осевом направлении вниз в резервуар и приводимом в действие электродвигателем 7. Вокруг ротора также расположен статор 8. Как показано на чертежах, ротор расположен вблизи основания резервуара таким образом, что, когда исходный шлам подают в резервуар, он протекает непосредственно через ротор.

Также применены разнесенные в осевом направлении верхний и нижний конусы 9 и 10 для отклонения пены. Боковые стенки конусов проходят вокруг приводного вала в верхней части резервуара, и каждый конус ориентирован таким образом, что его наименьший диаметр находится на его нижнем конце, расположенном ближе к ротору 5. Верхний конус 9 усеченный и включает отверстие 11 на его нижнем конце. Однако нижний конец 12 нижнего конуса посажен относительно плотно вокруг приводного вала 6, по существу предотвращая протекание шлама в этом районе.

Верхний конус зафиксирован относительно резервуара, а нижний конус 10 может перемещаться по длине приводного вала 6 для получения возможности регулирования кольцевого пространства 12 между частично вложенными друг в друга конусами. При использовании нижний конус 10 может перемещаться в направлении ротора 5 для увеличения пространства и от ротора для уменьшения пространства 12.

Флотационное устройство также включает аэрационную систему, включающую нагнетательный вентилятор и канал (не показан) для направления воздуха от нагнетательного вентилятора к мешалке. Канал частично образован осевым отверстием (не показано), проходящим через приводной вал 6 ротора.

Исходный шлам подают в резервуар 1 через питающее впускное отверстие 13, выполненное в боковой стенке резервуара. В нижней части боковой стенки 3 резервуара выполнено нижнее выпускное отверстие 14 для обеспечения извлечения относительно грубых или плотных компонентов шлама. Для извлечения шлама, содержащего относительно высокую пропорцию пустых хвостов флотации, для отдельной последующей обработки выполнено боковое выпускное отверстие 15. Боковое выпускное отверстие включает канал 16 для жидкости, соединенный с верхним конусом 9. Канал проходит сквозь прорезь (не показана) в боковой стенке нижнего конуса. Для уплотнения прорези вокруг канала 16 расположен эластичный уплотнитель (не показан). Канал расположен в верхней трети резервуара и приспособлен для извлечения шлама из внутреннего пространства верхнего отклоняющего конуса 9. Боковое выпускное отверстие также включает клапан (не показан) для регулирования потока жидкости из верхнего конуса. Клапан может представлять собой запорный клапан или может быть приспособлением сливного типа или любым другим пригодным альтернативным вариантом.

Как будет понятно специалистам в данной области техники, распределение по размеру частиц в резервуаре изменяется на основе первоначального состава шлама и соответствующих параметров системы, таких как геометрия резервуара, интенсивность аэрации и нормальный темп работы мешалки. Кроме того, известно, что пустые хвосты флотации, присутствующие в шламе, не всплывают, несмотря на тот факт, что они абсорбируют существенное количество флотационных реагентов, добавленных в шлам для облегчения извлечения частиц ценного минерала. Соответственно, размер и местоположение пространства 12 между отклоняющими конусами регулируют на основе этих параметров и кинетики флотации пустых хвостов, чтобы оно соответствовало местоположению в резервуаре, в котором содержится относительно высокая концентрация пустых хвостов флотации. Это местоположение выше смесительной зоны ротора и ниже зоны пенообразования вблизи верхней части резервуара. Регулирование величины пространства позволяет контролировать скорость жидкости, проходящей в пространстве, и, следовательно, диапазон размеров частиц, поступающих в нижний конус 10. Таким образом, система может быть оптимизирована для извлечения пустых хвостов флотации через боковое выпускное отверстие без потери ценных минералов.

Далее более подробно описана работа флотационного устройства, в котором первоначально шлам подают в резервуар через питающее впускное отверстие 13, из которого он движется к смесительному и аэрационному узлам, расположенным вблизи основания резервуара. Действие ротора 5 создает основной поток в шламе, обозначенный стрелками F1. Основной поток вызывает непрерывную рециркуляцию шлама у дна резервуара, поддерживая взвешенное состояние частиц. Аэрационная система непрерывно рассеивает воздух в ротор 5 для формирования тонких пузырьков, которые сталкиваются с частицами ценного минерала в шламе, пристают к ним и затем вызывают их всплытие к поверхности резервуара и формирование обогащенной минералом поверхностной пены. Когда пена всплывает к поверхности, отклоняющие конусы направляют ее радиально наружу для извлечения через сливной желоб 4. Ротор также создает вторичный поток в шламе, обозначенный стрелками F2.

Когда пригодные более тонкие частицы движутся в направлении, обозначенном стрелками F2, они втягиваются в пространство 12 между отклоняющими конусами. Оттуда они проходят вниз через нижний конус 10, вверх через отверстие 11 в верхнем конусе, через канал 16 и через боковое отверстие 15. Тонкие частицы обрабатываются далее отдельно от потока, спускаемого из нижнего выпускного отверстия 14. Одновременно благодаря их плавучести и скорости при движении вверх частицы ценного минерала, к которым пристали пузырьки из аэрационной системы, поднимаются в зону пенообразования вблизи поверхности резервуара для извлечения при помощи сливного желоба.

Любые частицы пустой породы, остающиеся взвешенными в шламе наряду с частицами минерала, которые не были извлечены посредством флотации, непрерывно выпускаются из резервуара через нижнее выпускное отверстие 14. Оттуда грубые частицы направляются первоначально во второй резервуар, который по существу идентичен первому резервуару.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2, этот второй резервуар имеет основание 2, расположенное на уровне, который ниже основания первого резервуара, таким образом, что шлам поступает во второй резервуар под действием силы тяжести. Из второго резервуара шлам протекает под действием силы тяжести во множество по существу подобных последующих резервуаров, соединенных последовательно. Соответствующие сферические клапаны 17 регулируют поток шлама между соседними резервуарами.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, второй резервуар расположен на том же уровне таким образом, что первый и второй резервуары образуют первую пару резервуаров. Из второго резервуара шлам протекает под действием силы тяжести в множество последующих пар резервуаров, которые по существу идентичны первой паре. Поток шлама между парами резервуаров контролируется соответствующими сферическими клапанами 17, которые непрерывно регулируются для поддержания необходимого уровня суспензии во флотационной камере. Как показано на фиг.3, основание каждой последующей пары резервуаров находится ниже основания соседней предшествующей пары резервуаров.

Будет понятно, что в альтернативных вариантах осуществления изобретения резервуары могут быть расположены на одном уровне и шлам может прокачиваться между резервуарами. Кроме того, в некоторых ситуациях возможно предпочтительно включать боковые выпускные отверстия только в некоторые из последующих резервуаров. Кроме того, также следует понимать, что можно использовать, как необходимость, гибридные или другие комбинации сети резервуаров, включающие резервуары, соединенные последовательно, параллельно или в комбинации обоих вариантов. Также следует понимать, что в альтернативных вариантах можно использовать клапаны других типов и другие формы каналов между резервуарами. В других вариантах осуществления изобретения аэрационная система может подавать воздух в ротор по трубе с точкой выпуска, расположенной под ротором. В другом варианте осуществления изобретения, таком как показанный на фиг.3, отклоняющие конусы исключены из конструкции, и канал 16 проходит от бокового выпускного отверстия 15 и заканчивается в верхней трети резервуара вблизи приводного вала 6.

При рассмотрении показанных вариантов осуществления изобретения будет понятно, что шлам, сливаемый из каждого резервуара, имеет более высокую пропорцию более грубых частиц, чем существовавшую в шламе, вытекающем из предшествующих резервуаров, поскольку часть более тонких частиц извлекается через боковые выпускные отверстия 15. Соответственно, пропорция грубых частиц в шламе возрастает по ходу последовательного продвижения подаваемой жидкости через серию резервуаров. Затем, когда в последующих резервуарах в шлам добавляют флотационный реагент, существует большая вероятность нанесения покрытия на часть больших частиц. Таким образом, возрастает вероятность всплытия этих больших частиц в последующих резервуарах. Это, в свою очередь, повышает общую эффективность процесса флотации.

Как описано выше, флотационное устройство позволяет последовательно разделять поток шлама, содержащего как тонкие, так и грубые частицы, на две параллельные ветви, при этом одна ветвь содержит относительно грубые частицы из потока, и другая ветвь содержит более тонкие частицы. Таким образом, две ветви могут быть индивидуально оптимизированы для обработки либо грубых, либо тонких частиц, что оптимизирует эффективность и экономичность всего процесса сепарации. Таким образом, будет понятно, что изобретение дает как практические, так и существенные коммерческие преимущества перед предшествующим уровнем техники.

Хотя изобретение было описано со ссылкой на обычные флотационные камеры, будет понятно, что такие же принципы могут быть применены в отношении других флотационных камер, таких как испарительные флотационные камеры или камеры типа Skim Air. Кроме того, хотя изобретение было описано со ссылками на конкретные примеры, специалистам в данной области техники будет понятно, что изобретение может быть осуществлено во многих других формах.