Флотационная камера Российский патент 2023 года по МПК B03D1/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к флотационной камере и к способу отделения представляющего ценность материала, содержащего частицы, от частиц, взвешенных в пульпе, и к применению флотационной камеры.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время весьма сложной проблемой является извлечение во флотационных камерах с достаточно высокой эффективностью как очень мелких частиц минеральной руды, взвешенных в пульпе и содержащих представляющий ценность материал, так и относительно крупных частиц руды.

В документе US 2010193408 A1 (JAMESON GRAEME JOHN), 05.08.2010, описана флотационная камера с псевдоожиженным слоем, предназначенная для разделения частиц материала, например, для отделения частиц минеральной руды от частиц пустой породы. Флотационная камера содержит камеру с псевдоожиженным слоем, выполненную с возможностью подачи смеси частиц и жидкости в нижнюю часть камеры, средства псевдоожижения, выполненные с возможностью подачи пузырьков воздуха и питания в камеру с такой скоростью, при которой образуется псевдоожиженный слой частиц, отстойную камеру (зону), расположенную непосредственно над камерой с псевдоожиженым слоем, средства для отделения хвостов, выполненные с возможностью удаления негидрофобных частицы из верхней части псевдоожиженного слоя, и переливной желоб. В указанной флотационной камере первичное питание пульпы подают в нижнюю часть флотационной камеры ниже псевдоожиженного слоя. При этом первичное питание смешивают с вторичным питанием, которое подают также в нижнюю часть флотационной камеры ниже псевдоожиженного слоя.

Такая смешанная подача первичного и вторичного питания пульпы ниже псевдоожиженного слоя не позволяет создать благоприятные условия для извлечения крупных частиц, поскольку в этом случае для крупных частиц увеличивается путь подъема в камере и усиливается негативное влияние крупных частиц на пузырьки флотационного газа, приводящее к ухудшению извлечения мелких частиц.

Таким образом, технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание флотационной камеры, которая обеспечивала бы возможность эффективного извлечения из пульпы как очень мелких взвешенных частиц, содержащих представляющий ценность материал, так и частиц с более крупным гранулометрическим составом, с тем чтобы повысить эффективность процесса разделения частиц во флотационной камере и, соответственно, увеличить количество извлеченного ценного материала.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Флотационная камера, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, характеризуется признаками, представленными в пункте 1 формулы изобретения.

Применение линии флотации, в соответствии с настоящим изобретением, характеризуется признаками, представленными в пункте 34 формулы изобретения.

Способ флотации, в соответствии с настоящим изобретением, характеризуется признаками, представленными в пункте 36 формулы изобретения.

Флотационная камера, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, выполнена с возможностью обработки взвешенных в пульпе частиц и разделения пульпы на нижний продукт и верхний продукт. Флотационная камера содержит псевдоожиженный слой, формируемый линией подачи текучей среды, выполненной с возможностью подачи текучей среды во флотационную камеру, и линией подачи флотационного газа, выполненной с возможностью подачи флотационного газа, причем пузырьки флотационного газа в псевдоожиженном слое притягиваются гидрофобными частицами с образованием агломератов пузырьков и частиц, которые поднимаются в верхнюю часть флотационной камеры; зону извлечения, расположенную в верхней части флотационной камеры, выполненную с возможностью сбора агломератов пузырьков и частиц, поднимающихся в псевдоожиженном слое; кромку желоба и желоб для извлечения, расположенные в верхней части флотационной камеры и выполненные с возможностью удаления частиц, собранных в зоне извлечения, из флотационной камеры в виде верхнего продукта; и выпуск для хвостов, расположенный ниже желоба для извлечения и выполненное с возможностью удаления несобранных частиц, спускающихся из зоны извлечения в виде нижнего продукта. Флотационная камера имеет высоту, измеряемую от дна флотационной камеры до кромки желоба. Флотационная камера отличается тем, что она выполнена с возможностью подачи в нее первичного питания пульпы, содержащего свежую пульпу, через первый впуск для питания, расположенный в первом положении в пределах верхних 50% высоты флотационной камеры и выше выпуска для хвостов; и тем, что она выполнена с возможностью подачи вторичного питания пульпы, содержащего по меньшей мере пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры, в псевдоожиженный слой через второй впуск для питания, расположенный во втором положении ниже первого положения, чтобы способствовать формированию псевдоожиженного слоя, причем указанная пульпа, повторно пропускаемая из флотационной камеры, подается в третьем положении между желобом для извлечения и выпуском для хвостов.

В соответствии с одним аспектом изобретения, предложено применение линии флотации, выполненной в соответствии с изобретением, для извлечения частиц, содержащих представляющий ценность материал, взвешенный в пульпе.

В соответствии с одним аспектом изобретения, предложен способ обработки частиц, взвешенных в пульпе, и разделения пульпы на нижний продукт и верхний продукт во флотационной камере, выполненной в соответствии с изобретением. Способ характеризуется подачей первичного питания пульпы, содержащего свежую пульпу, во флотационную камеру через первый впуск для питания; подачей вторичного питания пульпы, содержащего по меньшей мере пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры, в псевдоожиженный слой через второй впуск для питания, чтобы способствовать формированию псевдоожиженного слоя; и получением пульпы, повторно пропускаемой из флотационной камеры, в третьем положении между желобом для извлечения и выпуском для хвостов.

С помощью описанного в настоящем документе изобретения в процессе флотации может быть улучшено извлечение частиц, имеющих размеры, попадающие в диапазон распределения размеров. Извлечение крупных частиц может быть улучшено одновременно с обеспечением извлечения мелких частиц в одной флотационной камере и в одной рабочей стадии. Частицы могут, например, содержать частицы минеральной руды, такие как частицы, содержащие металл или какой-либо другой представляющий ценность материал. При подаче первичного питания пульпы, содержащего более крупные частицы в тщательно выбранной части флотационной камеры, имеется больше времени для того, чтобы пузырьки флотационного газа прилипли к частицам, расположенным внутри псевдоожиженного слоя, прежде чем восходящий поток перенесет материал в зону извлечения. При этом количество воды или текучей среды, необходимой для формирования и поддержания псевдоожиженного слоя, может быть уменьшено, а физический износ различных частей флотационной камеры, таких как впуски для питания, вызванный более крупными частицами, может быть уменьшен. Флотационная камера может быть реализована как более простая конструкция с по существу плоским дном, что может сэкономить пространство на объектах флотации.

При пенной флотации минеральной руды обогащение концентрата направлено на промежуточный диапазон размеров частиц от 40 до 150 мкм. Таким образом, мелкие частицы представляют собой частицы диаметром от 0 до 40 мкм, а крупные частицы имеют диаметр более 150 мкм. Сверхмелкие частицы могут быть идентифицированы как попадающие в нижнюю часть диапазона размеров мелких частиц.

Извлечение очень крупных или очень мелких частиц является сложной задачей, поскольку в обычных флотационных камерах мелкие частицы не так легко захватываются пузырьками флотационного газа и поэтому могут теряться в хвостах. Обычно при пенной флотации флотационный газ вводят во флотационную камеру или резервуар с помощью механического перемешивателя или какого-либо другого источника газа. Образовавшиеся таким образом пузырьки флотационного газа имеют относительно большой диапазон размеров, обычно от 0,8 до 2,0 мм или даже больше, и не очень подходят для сбора частиц, имеющих более мелкие размеры.

Извлечение мелких частиц можно улучшить путем увеличения количества флотационных камер в линии флотации или путем рециркуляции «всплывшего» материала (верхнего продукта) или потока хвостов (нижнего продукта обратно в начало флотационной линии или в предшествующие флотационные камеры. Линия перечистной флотации может использоваться в основном для улучшения сортности, также и для мелких частиц. Кроме того, был разработан ряд флотационных камер, использующих мелкие пузырьки флотационного газа или даже так называемые микропузырьки. Существуют также флотационные камеры различных типов, в которых используются псевдоожиженные слои для улавливания нужных частиц и создания восходящего потока агломератов пузырьков флотационного газа и частиц внутри флотационной камеры, чтобы транспортировать нужные частицы в пенный слой, подлежащий извлечению в верхний продукт.

Камеры колонной флотации работают как трехфазные отстойники, в которых частицы перемещаются вниз в среде с затрудненным осаждением противоположно потоку всплывающих пузырьков флотационного газа, генерируемых барботерами, расположенными вблизи дна камеры. Хотя камеры колонной флотации и могут улучшить извлечение более мелких частиц, время пребывания частиц зависит от скорости осаждения, что может повлиять на флотацию крупных частиц. Другими словами, несмотря на положительный эффект извлечения мелких частиц, общая производительность флотации (извлечение всего представляющего ценность материала, сортность извлеченного материала) может быть снижена из-за негативного влияния на извлечение более крупных частиц.

Традиционные флотационные камеры с псевдоожиженным слоем могут оказаться неидеальными для извлечения крупных частиц. Например, подача свежей пульпы может быть организована таким образом, что увеличивается риск того, что крупные частицы вызовут износ впуска / впусков или заблокируют впуск / впуски для питания, что приведет к простоям и затратам на техническое обслуживание. С другой стороны, для традиционных флотационных камер с псевдоожиженным слоем часто требуется классификация или фракционирование подаваемой пульпы для удаления мелких частиц, которые могут помешать предполагаемой работе флотационной камеры. Во флотационной камере, выполненной в соответствии с изобретением, питание свежей пульпы может содержать пульпу непосредственно после измельчения, т.е. не обязательно требуется классификация пульпы, что может позволить снизить потребление энергии, особенно если можно отказаться от циклонной классификации, сэкономить место во флотационной установке, а также получить экономию эксплуатационных расходов.

Также во флотационной камере, выполненной в соответствии с изобретением, можно обрабатывать нижний продукт или поток хвостов из какой-либо подходящей флотационной камеры или контура путем подачи их во флотационную камеру в качестве первичного питания пульпы. Кроме того, можно увеличить крупность помола, т.е. уменьшить уровень измельчения и, таким образом, получить экономию энергии измельчения. Например, за счет увеличения размера частиц измельченного материала с обычных 100-200 мкм до 300 мкм потребление энергии на этапе измельчения может быть снижено на величину до 50%. В то же время, извлечение представляющих ценность частиц с более крупным гранулометрическим составом можно еще улучшить, а также избежать упомянутых выше негативных воздействий на флотационное оборудование.

Комбинируя первичное питание пульпы и отдельное от него вторичное питание пульпы, вышеупомянутые негативные эффекты, в соответствии с настоящим изобретением, могут быть снижены. Первичное питание пульпы, содержащее свежую пульпу, то есть пульпа, содержащая частицы с размерами в диапазоне, включающем более крупные частицы, может подаваться в верхнюю половину флотационной камеры, а вторичное питание пульпы, содержащее повторно пропускаемую пульпу с размерами частиц, отличными от размера частиц первичного питания пульпы, и, в некоторых случаях, с большей долей более мелких частиц, может подаваться в псевдоожиженный слой, чтобы способствовать формированию псевдоожиженного слоя, с использованием пульпы, повторно пропускаемой из флотационной камеры или из другой флотационной камеры и полученной в местоположении между желобом для извлечения и выпуском для хвостов, по меньшей мере в случае рециркуляции пульпы из той же флотационной камеры, в которую она повторно направляется.

Таким образом, более крупные частицы доставляются в местоположение, благоприятное для их извлечения в пенный слой, при этом нет необходимости пытаться извлекать более крупные частицы в нижней части флотационной камеры. Это может быть неэффективным из-за относительно длительного подъема частиц, содержащих представляющий ценность материал, что приводит к их обратному падению. Для формирования и поддержания псевдоожиженного слоя может потребоваться меньший объем гидравлической текучей среды, поскольку более крупные частицы не нужно поднимать через псевдоожиженный слой, но столкновения между пузырьками флотационного газа и более крупными частицами, необходимые для образования агломератов пузырьков и частиц, происходят в пульпе в верхней части псевдоожиженного слоя и в зоне извлечения. В то же время, поскольку крупные частицы не поступают во флотационную камеру через линию подачи текучей среды или другую конструкцию вблизи дна флотационной камеры, линия подачи текучей среды не блокируется и не изнашивается от воздействия частиц руды.

Флотационная камера может быть реализована в виде более простой конструкции, например, не требуется выполнять нижнюю конструкцию конической или воронкообразной формы для сбора несобранных частиц, а также в нижней части флотационной камеры не требуются какие-либо люки для обслуживания или очистки, чтобы выполнять очистку скопившейся пульпы со дна камеры.

С другой стороны, более мелкие частицы эффективно захватываются пузырьками флотационного газа в части флотационной камеры с псевдоожиженным слоем. Для дальнейшего повышения эффективности извлечения мелких частиц вторичное питание пульпы содержит рециркулированную пульпу, которая может повторно направляться из той же флотационной камеры или, в равной степени, из другой флотационной камеры во флотационном устройстве или в установке, частью которой является флотационная камера. Таким образом, вторичное питание пульпы может содержать рециркулированную фракцию пульпы, которая имеет частицы с размерами в требуемом диапазоне размеров. Рециркулированная фракция также может быть получена в результате классификации или фракционирования. Мелкие частицы такого типа не обязательно поднимаются в пенный слой, но могут оставаться циркулирующими в самой верхней части псевдоожиженного слоя и/или в зоне извлечения. Благодаря получению рециркулированной фракции пульпы из местоположения в пределах этой части флотационной камеры, не извлеченные мелкие частицы во флотационной камере могут быть эффективно обработаны и извлечены.

В то же время, с помощью вторичного питания пульпы, которое может подаваться в псевдоожиженный слой, можно добиться экономии воды: количество текучей среды, необходимой для формирования и поддержания псевдоожиженного слоя, может быть уменьшено, поскольку дополнительная текучая среда поступает в псевдоожиженный слой со вторичным питанием пульпы, что также способствует формированию псевдоожиженного слоя. Использование пульпы, повторно пропускаемой из флотационной камеры, также способствует поддержанию баланса масс внутри флотационной камеры.

Флотационная камера, ее применение и способ, в соответствии с изобретением, дают технический эффект, заключающийся в обеспечении легкого извлечения частиц различного размера, а также эффективного извлечения ценных минералосодержащих частицы руды из обедненного рудного сырья с относительно небольшим количеством представляющего ценность минерала на начальном этапе.

Путем обработки пульпы, в соответствии с настоящим изобретением, как определено в настоящем описании, может быть увеличено извлечение представляющего ценность материала, содержащего частицы. Начальная сортность извлеченного материала может быть ниже, но таким образом, материал (т.е. пульпа) также легко подготавливается для дальнейшей обработки, которая может включать, например, повторное измельчение и/или очистку.

В этом описании в отношении флотации используются следующие определения.

В целом, флотация направлена на извлечение концентрата рудных частиц, содержащих представляющий ценность минерал. Под концентратом в настоящем документе понимается часть пульпы, извлеченная в верхнем продукте или в нижнем продукте, выведенном из флотационной камеры. Под представляющим ценность минералом понимается любой минерал, металл или другой материал, имеющий коммерческую ценность.

Флотация включает явления, связанные с относительной плавучестью объектов. Термин «флотация» включает все методы флотации. Пенная флотация представляет собой процесс отделения гидрофобных материалов от гидрофильных путем добавления в процесс газа, например, воздуха или азота, или любой другой подходящей среды. Пенная флотация может осуществляться на основе природной гидрофильной/гидрофобной разницы или на основе гидрофильных/гидрофобных отличий, полученных путем добавления поверхностно-активного вещества или химического собирателя. Газ может добавляться к исходному материалу флотации (суспензии или пульпе) различными способами.

Флотационная камера предназначена для обработки частиц минеральной руды, взвешенных в пульпе, с помощью флотации. Таким образом, ценные частицы руды, содержащие металл, извлекаются из частиц руды, взвешенных в пульпе.

Под флотационной камерой в настоящем документе понимается резервуар или сосуд, в котором выполняется стадия процесса флотации. Флотационная камера обычно имеет цилиндрическую форму, причем форма определяется внешней стенкой или внешними стенками. Обычно флотационные камеры имеют круглое поперечное сечение. Флотационные камеры могут иметь поперечное сечение многоугольной, например, прямоугольной, квадратной, треугольной, шестиугольной или пятиугольной, или иной радиально-симметричной формы. Количество флотационных камер может варьироваться в зависимости от конкретной линии флотации и/или операции по обработке руды определенного типа и/или сортности, как это известно специалисту в данной области техники.

Во флотационной камере с псевдоожиженным слоем пузырьки воздуха или другого флотационного газа диспергируются системой псевдоожижения, просачиваются через зону затрудненного осаждения и прикрепляются к гидрофобному компоненту, изменяя его плотность и делая его достаточно плавучим, чтобы он мог плавать и извлекаться в зоне извлечения. Текучая среда, например, вода, или содержащая воду текучая среда подается в нижнюю часть псевдоожиженного слоя или во флотационную камеру с требуемой скоростью для формирования и поддержания псевдоожиженного слоя.

Под верхним продуктом в настоящем документе понимается часть пульпы, собранная в желоб флотационной камеры и, таким образом, покидающая флотационную камеру. Верхний продукт может содержать пену, пену и пульпу или, в некоторых случаях, только или большей частью пульпу, как это было бы в случае, если бы флотационная камера работала практически без пенного слоя, т.е. в виде переливной флотационной камеры. В некоторых вариантах выполнения верхний продукт может представлять собой принимаемый поток, содержащий частицы представляющего ценность материала, собранные из пульпы.

Под нижним продуктом в настоящем документе понимается фракция или часть пульпы, не всплывшая на поверхность пульпы в процессе флотации в пределах зоны извлечения, покидающая флотационную камеру через выпуск, т.е. выпуск для хвостов или желоб для хвостов, который в случае флотационной камеры с псевдоожиженным слоем обычно расположен в вершине нижнего раструба, но также может быть расположен в самой верхней части секции с псевдоожиженным слоем по периметру секции. В равной степени выпуск для хвостов может быть выполнен в виде выпуска, расположенного на боковой стенке флотационной камеры, например, в нижней части флотационной камеры, даже под псевдоожиженным слоем. Хвосты падают обратно в зону извлечения поверх псевдоожиженного слоя и транспортируются в выпуск для хвостов или выпуск для хвостов, как это известно в уровне техники.

Под концентратом в настоящем документе понимается флотируемая часть или фракция пульпы частиц руды, содержащих представляющий ценность минерал.

В одном варианте выполнения предложенной флотационной камеры зона извлечения расположена над псевдоожиженным слоем.

В одном варианте выполнения зона извлечения выполнена в верхней части псевдоожиженного слоя.

В одном варианте выполнения первичное питание пульпы может подаваться во флотационную камеру в местоположении в пределах верхних 30% высоты флотационной камеры.

В одном варианте выполнения первичное питание пульпы может подаваться в зону извлечения.

Путем выполнения первичного питания пульпы как описано выше, частицы могут эффективно извлекаться пузырьками флотационного газа в части флотационной камеры с псевдоожиженным слоем.

В одном варианте выполнения первый впуск для питания расположен в центре флотационной камеры.

В еще одном варианте выполнения первый впуск для питания содержит круглую часть, выполненную с возможностью равномерного распределения первичного питания пульпы вокруг центра флотационной камеры.

Путем расположения впуска для первичного питания пульпы в центре флотационной камеры, предпочтительно так, чтобы впуск мог равномерно распределять первичное питание пульпы вокруг центра флотационной камеры, можно уменьшить риск того, что представляющий ценность материал, содержащий крупные частицы, попадет в хвосты. Пузырьки флотационного газа могут иметь больше времени, чтобы прилипнуть к представляющему ценность материалу, содержащему частицы, и образовавшиеся таким образом агломераты пузырьков и частиц могут иметь больше времени, чтобы начать свой подъем к пенному слою, прежде чем пульпа переместится к выпуску для хвостов.

В одном варианте выполнения первичное питание пульпы предназначено для подачи в псевдоожиженный слой таким образом, чтобы направление потока первичного питания пульпы было противоположно направлению поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

Выполняя подачу первичного питания пульпы во флотационную камеру и псевдоожиженный слой таким образом, что направление потока первичного питания пульпы противоположно направлению потока текучей среды из линии подачи текучей среды и, таким образом, расходится с восходящим потоком агломератов пузырьков и частиц внутри псевдоожиженного слоя, можно создать благоприятные силы, которые способствуют смешиванию пузырьков флотационного газа и частиц и увеличивают количество столкновений между пузырьками и частицами, тем самым увеличивая вероятность образования агломератов пузырьков и частиц и улучшая извлечение частиц, содержащих представляющий ценность материал.

В одном варианте выполнения первый впуск для питания содержит барботер.

В еще одном варианте выполнения первичное питание пульпы может подаваться в псевдоожиженный слой по периметру флотационной камеры, так что направление потока первичного питания пульпы по существу перпендикулярно направлению поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

Под «по существу перпендикулярным» в настоящем документе подразумевается, что изначально, в точной точке входа первичного питания пульпы во флотационную камеру, направление потока перпендикулярно по отношению к поднимающимся агломератам пузырьков и частиц, но почти мгновенно поток начнет отклоняться от своего первоначального перпендикулярного направления из-за восходящего потока поднимающихся агломератов пузырьков и частиц в пульпе во флотационной камере.

В еще одном варианте выполнения первый впуск для питания содержит барботажный узел, установленный в боковой стенке флотационной камеры, причем барботажный узел выполнен с возможностью создания пузырьков флотационного газа, чтобы вызвать их прикрепление к частицам в первичном питании пульпы и чтобы ввести первичное питание пульпы в псевдоожиженный слой.

В еще одном варианте выполнения барботажный узел расположен радиально по периметру флотационной камеры.

В еще одном варианте выполнения барботажный узел содержит струйные барботеры, или кавитационные барботеры, или барботеры Вентури.

Путем размещения барботера или ряда барботеров в предложенной флотационной камере вероятность столкновений между пузырьками флотационного газа, а также между пузырьками газа и частицами может быть увеличено. Наличие нескольких барботеров может обеспечить улучшенное распределение пузырьков флотационного газа во флотационной камере, причем пузырьки, выходящие из струйных трубок, распределяются равномерно по всей флотационной камере, области распределения отдельных барботеров могут пересекаться и сходиться, что способствует более равномерному распределению пузырьков флотационного газа во флотационной камере, что, в свою очередь, может повлиять на извлечение частиц, содержащих представляющий ценность материал, а также способствовать формированию вышеупомянутого ровного и толстого пенного слоя. При наличии нескольких барботеров вероятность столкновений между пузырьками флотационного газа и/или частицами в пульпе, подаваемой из барботеров, повышается, поскольку различные потоки смешиваются и создают локальные подзоны перемешивания. По мере увеличения числа столкновений образуется больше агломератов пузырьков и частиц, которые захватываются слоем пены, и, следовательно, извлечение представляющего ценность материала может быть улучшено.

Путем генерации мелких пузырьков флотационного газа, приведения их в контакт с частицами, и путем управления смесью агломератов пузырьков и частиц флотационного газа и жидкости в пульпе, может быть обеспечена возможность добиться максимального извлечения гидрофобных частиц в зону извлечения и в верхний продукт или концентрат флотационной камеры, тем самым увеличивая извлечение требуемого материала, независимо от распределения его частиц по размерам в пульпе.

Количество барботеров напрямую влияет на количество флотационного газа, которое может быть диспергировано в пульпе. При обычной пенной флотации диспергирование увеличивающегося количества флотационного газа привело бы к увеличению размера пузырьков флотационного газа. Например, в ячейке Джеймсона используется соотношение воздуха и пузырьков от 0,50 до 0,60. Увеличение среднего размера пузырьков неблагоприятно влияет на изменение площади поверхности пузырьков (S_b), что означает, что извлечение может быть снижено. В предложенной флотационной камере, при наличии барботеров, в процесс может вводиться значительно больше флотационного газа без увеличения размера пузырьков или уменьшения S_b, поскольку пузырьки флотационного газа, образующиеся в питании пульпы, остаются относительно небольшими, по сравнению с обычными процессами. С другой стороны, если количество барботеров будет как можно меньше, затраты на переоснащение существующих флотационных камер или капитальные затраты на установку таких флотационных камер можно держать под контролем, не приводя к потере производительности флотационных камер.

Путем равномерного расположения барботеров и в радиальном направлении по периметру флотационной камеры, можно добиться равномерного введения первичного питания пульпы по всей флотационной камере, что дополнительно повышает эффективность флотации. Барботеры могут одновременно действовать в качестве впуска для пульпы и служить для обеспечения подачи флотационного газа во флотационную камеру, например, путем введения пузырьков флотационного газа, т.е. мелких пузырьков или микропузырьков, непосредственно в пульпу, когда она подается во флотационную камеру через барботеры барботажного узла.

Под микропузырьками в настоящем документе подразумеваются пузырьки флотационного газа размером от 1 мкм до 1,2 мм, вводимые в пульпу специальными генераторами микропузырьков. Более конкретно, в зависимости от того, как выполнен генератор микропузырьков, большинство микропузырьков попадают в определенный диапазон размеров.

Струйные барботеры могут использоваться по периметру флотационной камеры для подачи первичного питания пульпы, а также для непосредственного введения в пульпу микропузырьков размером от 0,5 до 1,2 мм. В особенности, если микропузырьки вводятся в псевдоожиженный слой, они могут иметь более высокую вероятность столкновения с более мелкими частицами в зоне смешивания, тем самым улучшая попадание этих частиц в пенную зону. Кавитационные барботеры или барботеры Вентури могут использоваться для подачи первичного питания пульпы, дополнительной текучей среды, т.е. воды и воздуха, или другого флотационного газа во флотационную камеру, путем расположения кавитационных барботеров по периметру флотационной камеры. Кавитационные барботеры можно использовать для введения микропузырьков размером от 0,3 до 0,9 мм. Флотационный воздух/газ или флотационный воздух/газ и вода, соответственно, могут вводиться в барботеры для создания микропузырьков размером от 0,3 до 1,2 мм, которые вводятся непосредственно во флотационную камеру. Микропузырьки могут в особенности прикрепляться к более мелким частицам минеральной руды, тогда как «обычные» пузырьки флотационного газа, присутствующие в псевдоожиженном слое, прилипают к более крупным частицам. Таким образом, может быть достигнуто увеличение общего извлечения представляющего ценность минерала.

Напротив, «нормальные» пузырьки флотационного газа, используемые при пенной флотации, имеют размеры примерно от 0,8 до 2 мм и вводятся в пульпу с помощью механического перемешивателя или через впуск(и) для флотационного газа. Кроме того, эти пузырьки флотационного газа могут иметь тенденцию коалесцировать даже в более крупные пузырьки при их нахождении в зоне смешивания, где происходит столкновение между частицами минеральной руды и пузырьками флотационного газа, а также только между пузырьками флотационного газа. Поскольку микропузырьки вводятся во флотационную камеру вне зоны турбулентного перемешивания, такая коалесценция с микропузырьками маловероятна, и их размер может оставаться меньшим на протяжении всего их пребывания во флотационной камере, тем самым влияя на способность микропузырьков извлекать мелкие частицы руды.

В одном варианте выполнения линия подачи текучей среды содержит линию подачи флотационного газа.

В одном варианте выполнения второй впуск для питания содержит линию подачи флотационного газа.

Путем подачи флотационного газа во флотационную камеру вероятность столкновений между пузырьками флотационного газа, а также между пузырьками газа и частицами может быть увеличена. В частности, выполняя линию подачи газа в соединении со вторым впуском для питания, может быть обеспечено более равномерное распределение пузырьков флотационного газа во флотационной камере, что, в свою очередь, может повлиять на извлечение особенно мелких частиц, а также способствовать образованию ровного и толстого пенного слоя. По мере увеличения количества столкновений образуется больше агломератов пузырьков и частиц, которые захватываются пенным слоем и, следовательно, извлечение представляющего ценность материала может быть улучшена. Благодаря созданию мелких пузырьков флотационного газа, приведению их в контакт с частицами и управлению смесью агломератов пузырьков и частиц флотационного газа и жидкости в пульпе, можно добиться максимального извлечения гидрофобных частиц в пенный слой и в верхний продукт или в концентрат флотационной камеры, тем самым увеличивая извлечение требуемого материала, независимо от распределения его частиц по размерам в пульпе. Можно достичь высокой сортности для части потока пульпы и в то же время высокой степени извлечения. Подача флотационного газа может осуществляться любым подходящим способом, известным в данной области техники. Например, могут использоваться такие барботеры, как струйные барботеры, кавитационные барботеры или барботеры Вентури, особенно в связи с вторичным питанием пульпы и вторым впуском для питания. Также предполагается, что флотационная камера может содержать перемешиватель для формирования пузырьков флотационного газа в пульпе. Под перемешивателем в настоящем документе понимается любое подходящее средство для перемешивания пульпы во флотационной камере, например, механический перемешиватель. Механический перемешиватель может содержать ротор-статор с двигателем и приводным валом, причем конструкция ротора-статора расположена в нижней части флотационной камеры.

В одном варианте выполнения вторичное питание пульпы предназначено для подачи в псевдоожиженный слой таким образом, что направление потока вторичного питания пульпы противоположно направлению потока поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

В еще одном варианте выполнения второй впуск для питания содержит барботер.

Выполняя подачу вторичной пульпы, как описано выше, более мелкие частицы могут эффективно улавливаться пузырьками флотационного газа в части флотационной камеры с псевдоожиженным слоем.

Выполняя подачу вторичной пульпы в псевдоожиженный слой таким образом, что направление потока вторичного питания пульпы противоположно направлению потока текучей среды из линии подачи текучей среды и, таким образом, расходится с потоком поднимающихся агломератов пузырьков и частиц в псевдоожиженном слое, можно создать благоприятные силы, которые способствуют смешиванию пузырьков флотационного газа и частиц и увеличивают столкновения между пузырьками и частицами, что увеличивает вероятность формирования агломератов пузырьков и частиц и улучшает извлечение частиц, составляющих представляющий ценность материал.

В одном варианте выполнения вторичное питание пульпы предназначено для подачи в псевдоожиженный слой по периметру флотационной камеры, так что направление потока вторичного питания пульпы по существу перпендикулярно направлению поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

Под «по существу перпендикулярным» в настоящем документе подразумевается, что изначально, точно в точке входа вторичного питания пульпы во флотационную камеру направление потока перпендикулярно направлению поднимающихся агломератов пузырьков и частиц, но почти мгновенно поток начнет отклоняться от первоначального перпендикулярного направления из-за направленного вверх потока поднимающихся агломератов пузырьков и частиц в пульпе во флотационной камере.

В еще одном варианте выполнения второй впуск для питания содержит несколько отверстий для питания, расположенных в боковой стенке флотационной камеры.

Такие отверстия для питания могут быть реализованы, например, барботерами, которые одновременно служат для обеспечения подачи флотационного газа во флотационную камеру, как описано выше. Барботеры могут представлять собой кавитационные барботеры, струйные барботеры или барботеры Вентури. Также можно предусмотреть отверстия для питания других форм, известных в этой области технике. В одном варианте выполнения вторичное питание пульпы предназначено для подачи в псевдоожиженный слой таким образом, что направление потока вторичного питания пульпы совпадает с направлением поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

В некоторых случаях может быть выгодно иметь параллельный поток вторичного питания пульпы, чтобы не возбуждать псевдоожиженный слой.

В одном варианте выполнения второй впуск для питания содержит линию подачи текучей среды.

Ограничение количества отдельных впусков / частей флотационной камеры может привести к снижению затрат на строительство или модернизацию флотационной камеры.

В одном варианте выполнения вторичное питание пульпы содержит пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры через рециркуляционный контур, и получаемую в третьем положении, которое расположено ниже кромки желоба и выше, чем первое положение, в котором первичное питание пульпы может подаваться во флотационную камеру.

В одном варианте выполнения вторичное питание пульпы содержит пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры через рециркуляционный контур и получаемую в третьем положении, которое расположено ниже первого положения.

В одном варианте выполнения зона извлечения содержит пенный слой в верхней части флотационной камеры.

В одном варианте выполнения первичное питание пульпы может подаваться в пенный слой.

В одном варианте выполнения зона извлечения не содержит пенного слоя, а флотационная камера выполнена с возможностью работы с постоянным верхним продуктом пульпы.

В одном варианте выполнения рециркуляционный контур содержит насос, выполненный с возможностью всасывания фракции пульпы из третьего положения и подачи фракции пульпы во второй впуск для питания в качестве вторичного питания пульпы.

В одном варианте выполнения рециркуляционный контур содержит третий впуск для питания для подачи питания пульпы во вторичное питание пульпы перед подачей вторичного питания пульпы во флотационную камеру через второй впуск для питания.

В одном варианте выполнения вторичное питание пульпы содержит пульпу, повторно пропускаемую из дополнительной флотационной камеры, отдельной от указанной флотационной камеры.

Вторичное питание пульпы может, таким образом, содержать рециркулированную фракцию пульпы, имеющую требуемый диапазон размеров частиц. Мелкие частицы не обязательно поднимаются в пенный слой, а могут оставаться циркулирующими в зоне извлечения или в верхней части псевдоожиженного слоя. Путем получения рециркулированной фракции из местоположения в этой части флотационной камеры, не извлеченные мелкие частицы во флотационной камере могут быть эффективно обработаны и извлечены.

Процесс флотации в предложенной флотационной камере можно сделать более эффективным, если часть пульпы во флотационной камере повторно направлять обратно в ту же самую флотационную камеру в качестве вторичного питания пульпы через второй впуск для питания.

Забирая пульпу из указанных выше частей флотационной камеры, можно гарантировать, что более мелкие частицы в этом месте могут эффективным образом повторно вводиться в ту часть флотационной камеры, в которой происходит активный процесс флотации. Таким образом, скорость извлечения представляющего ценность материала может быть повышена, поскольку частицы, содержащие даже минимальное количество представляющего ценность материала, могут быть собраны в концентрат.

Также можно обрабатывать пульпу, полученную из другой флотационной камеры или флотационных камер, чтобы увеличить извлечение мелких частиц в целом в линии флотации или в установке, частью которой являются флотационные камеры. Пульпа, имеющая сходный гранулометрический состав или содержащая определенное количество мелких частиц, может эффективным образом обрабатываться во флотационной камере, выполненной в соответствии с изобретением.

В одном варианте выпуск для хвостов расположен ниже второго впуска для питания.

В одном варианте выполнения вторичное питание пульпы содержит мелкие частицы, имеющие Р80, составляющий 50% или менее от Р80 исходной пульпы.

В одном варианте выполнения первичное питание пульпы содержит по меньшей мере 20 вес.% частиц размером по меньшей мере 300 мкм.

В одном варианте выполнения диаметр флотационной камеры на высоте второго положения составляет по меньшей мере 1,0 м, предпочтительно более 2 м и наиболее предпочтительно от 2 до 8 м.

Один вариант выполнения предложенной флотационной камеры предназначен для извлечения частиц, содержащих медь, из руды низкой сортности.

Представляющим ценность минералом может быть, например, Cu, или Zn, или Fe, или пирит, или сульфид металла, такой как сульфид золота. Частицы минеральной руды, содержащие другие ценные минералы, такие как Pb, Pt, МПГ (металлы платиновой группы Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), оксидный минерал, промышленные минералы, такие как Li (т.е. сподумен), петалит и редкоземельные минералы, также могут быть извлечены в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

Например, при извлечении меди из руд низкой сортности, полученных из обедненных месторождений минеральной руды, количество меди может составлять всего 0,1% от веса питания, т.е. исходного питания свежей пульпы, подаваемого во флотационную камеру. Предложенная флотационная камера может быть очень удобна для извлечения меди, так как медь является так называемым легко флотируемым минералом. При выделении рудных частиц, содержащих медь, можно получить относительно высокое содержание в одном процессе флотации во флотационной камере.

Путем использования предложенной флотационной камеры извлечение таких небольших количеств представляющего ценность минерала, например, меди, может быть эффективно увеличено, при этом даже обедненные месторождения могут эффективно использоваться. Поскольку известные богатые месторождения уже все больше и больше используются, существует потребность в переработке менее благоприятных месторождений, которые ранее, возможно, не разрабатывались из-за отсутствия подходящих технологий и процессов для извлечения представляющего ценность материала, находящегося в руде в очень малых количествах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопроводительные чертежи, которые включены для обеспечения дальнейшего понимания настоящего изобретения и которые составляют часть этого описания, иллюстрируют варианты выполнения изобретения и вместе с описанием помогают объяснить принципы настоящего изобретения. На чертежах:

Фиг. 1-5а, 5b изображают виды в вертикальном поперечном разрезе вариантов выполнения флотационной камеры, выполненной в соответствии с изобретением; и

Фиг. 6 изображает две флотационные камеры, из которых по меньшей мере одна флотационная камера 1 представляет собой флотационную камеру, выполненную в соответствии с изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Теперь будет сделана подробная ссылка на варианты выполнения настоящего изобретения, пример которых проиллюстрирован на прилагаемом чертеже.

Представленное ниже описание раскрывает некоторые варианты выполнения настолько подробно, что специалист в данной области может использовать флотационную камеру, ее применение и способ, основываясь на описании. Не все этапы вариантов выполнения обсуждаются подробно, так как многие этапы очевидны для специалиста в данной области техники на основании этого описания.

Для простоты, при повторении компонентов номера позиций сохранены в последующих иллюстративных вариантах выполнения. Направления потока указаны стрелками.

На приложенных Фиг. 1-6 подробно показана флотационная камера 1. Фигуры чертежей не изображены в пропорциях, и многие компоненты флотационной камеры 1 не показаны для ясности.

Флотационная камера 1, выполненная в соответствии с изобретением, предназначена для обработки частиц минеральной руды, взвешенных в пульпе, и для разделения пульпы на нижний продукт 400 и верхний продукт 500, причем верхний продукт 500 содержит концентрат требуемого (представляющего ценность) минерала.

Флотационная камера 1 содержит псевдоожиженный слой 10 с линией 11 подачи текучей среды для подачи текучей среды во флотационную камеру для формирования и поддержания псевдоожиженного слоя 10. В псевдоожиженном слое 10 пузырьки флотационного газа притягиваются гидрофобными частицами, содержащими представляющий ценность материал, с образованием агломератов пузырьков и частиц. Агломераты пузырьков и частиц поднимаются в псевдоожиженном слое 10 к верхней части 13 камеры 1. Флотационная камера 1 имеет высоту Н, измеренную от дна ПО камеры 1 до кромки 26 желоба.

Флотационная камера 1 содержит линию подачи флотационного газа, предназначенную для подачи флотационного газа. Линия подачи флотационного газа может быть, например, включена в линию 11 подачи текучей среды. В качестве альтернативы или дополнительно, линия подачи флотационного газа может быть включена в первой впуск 14, который подает первичное питание 100 пульпы в камеру 1. В качестве альтернативы или дополнительно, линия подачи флотационного газа может быть включена во второй впуск 15 для питания, который подает вторичное питание 200 пульпы в псевдоожиженный слой 10. В качестве альтернативы или дополнительно, камера 1 может содержать линию подачи флотационного газа, выполненную в виде перемешивателя 18, например, механического перемешивателя, содержащего роторно-статорный узел, расположенный рядом, т.е. на дне 110 камеры 1 или рядом с ним, ниже псевдоожиженного слоя 10. Перемешиватель также может быть расположен таким образом, что он находится внутри слоя 10. Такие варианты выполнения показаны на Фиг. 2 и 4.

Флотационная камера 1 также содержит зону 20 извлечения, расположенную в верхней части 13 флотационной камеры и выполненную с возможностью сбора агломератов пузырьков и частиц, поднимающихся в псевдоожиженном слое 10. Зона 20 извлечения может быть расположена над псевдоожиженным слоем. В качестве альтернативы, зона 20 извлечения может быть расположена в верхней части 19 псевдоожиженного слоя 10.

Агломераты пузырьков и частиц, поднимаясь в псевдоожиженном слое 10, транспортируются в зону 20 извлечения. Зона 20 извлечения может содержать пенный слой 25 в верхней части флотационной камеры 1. Зона 20 извлечения флотирует агломераты пузырьков и частиц, поднимающиеся из псевдоожиженного слоя 10, в пенный слой 25. В качестве альтернативы, зона 20 извлечения может и не содержать заметного пенного слоя, и в этом случае флотационная камера выполнена с возможностью работы с постоянным и запланированным верхним продуктом пульпы, т.е. как переливная флотационная камера.

Желоб 24 для извлечения и кромка 26 желоба расположены в верхней части флотационной камеры 1 и выполнены с возможностью удаления частиц, собранных в зоне 20 извлечения в виде верхнего продукта 500, содержащего концентрат требуемого (представляющего ценность) материала. Желоб 24 может представлять собой периферийный желоб с кромкой 26, проходящей в верхней части камеры 1 по ее периметру 16, причем через кромку 26 собранные частицы перетекают в желоб 24, как это известно в данной области техники.

Ниже желоба 24 расположен выпуск 12 для хвостов, выполненный с возможностью удаления несобранных частиц, спускающихся из зоны 20 извлечения в виде нижнего продукта 400. Выпуск 12 для хвостов может быть выполнен в виде периферийного желоба для хвостов, непрерывно проходящего по всему периметру 16 флотационной камеры (Фиг. 1, 2). В качестве альтернативы, выпуск 12 для хвостов может быть секционным, т.е. не сплошным по периметру 16. В еще одном варианте выполнения выпуск 12 для хвостов может содержать простой выпуск или отверстие по периметру флотационной камеры 1 (Фиг. 3, 4 и 5а, 5b). Выпуск 12 для хвостов может быть расположен ниже второго впуска 15 для питания.

Первичное питание 100 пульпы содержит свежую пульпу, которая может образовываться на стадии измельчения, или в устройстве измельчения, из нижнего продукта или хвостов другой флотационной камеры или другой части флотационной установки или линии флотации, частью которой является флотационная камера 1. В одном варианте выполнения первичное питание 100 пульпы содержит свежую пульпу, которая после измельчения не подвергалась классифицированию или фракционированию. В одном варианте выполнения первичное питание 100 пульпы содержит крупные частицы, например, частицы руды, имеющие Р80 от 500 до 600 мкм. В одном варианте выполнения по меньшей мере 20 мас. % частиц в первичном питании 100 пульпы имеют размер по меньшей мере 300 мкм.

Первичное питание 100 пульпы подается в камеру 1 через первый впуск 14 для питания. Первичное питание 100 пульпы может подаваться в камеру 1 в первом положении Р, которое расположено в пределах верхних 50% (1/2Н) высоты Н флотационной камеры и выше выпуска 12 для хвостов. В одном варианте выполнения первичное питание 100 пульпы может подаваться в камеру 1 в положении Р в пределах верхних 30% высоты Н флотационной камеры. В одном варианте выполнения первичное питание 100 пульпы может подаваться в зону 20 извлечения.

В одном варианте выполнения первый впуск 14 для питания расположен в центре С камеры 1, что также является центром псевдоожиженного слоя 10 и зоны 20 извлечения. В одном варианте выполнения первый впуск 14 для питания содержит круглую секцию 140, через которую первичное питание 100 пульпы подается в камеру 1. Круглая секция 140 охватывает центр С камеры 1 и выполнена с возможностью равномерного распределения первичного питания 100 пульпы вокруг центра С камеры 1. Круглая секция 140 может, например, содержать круглый желоб или трубу/трубку, которая может иметь открытую верхнюю сторону, или содержать отверстия, так чтобы первичное питание 100 пульпы, направляемое в круглую секцию 140, могло проходить через открытую верхнюю сторону или отверстия контролируемым образом.

В одном варианте выполнения первичное питание 100 пульпы может подаваться во флотационную камеру 1 / псевдоожиженный слой 10 таким образом, чтобы направление его потока было противоположно направлению поднимающихся агломератов пузырьков и частиц, а также направлению потока текучей среды, подаваемой в псевдоожиженный слой 10 через линию 11 подачи текучей среды (см. Фиг. 1, 2, 6). Первый впуск 14 для питания может содержать барботер или несколько барботеров. В качестве первого впуска 14 для питания можно использовать любое другой подходящий впуск для питания, такое как сливной стакан, труба или трубопровод.

В качестве альтернативы, первичное питание 100 пульпы может подаваться в камеру 1 / псевдоожиженный слой 10 с периметра 16 камеры 1, так что направление потока первичного питания 100 пульпы по существу перпендикулярно направлению поднимающихся агломератов пузырьков и частиц. Соответственно, первый впуск 14 для питания может содержать барботажный узел 141, установленный в боковой стенке 17 камеры 1, причем барботажный узел 141 предназначен для создания пузырьков флотационного газа, чтобы вызвать прикрепление пузырьков флотационного газа к частицам в первичном питании 100 пульпы и ввести первичное питание 100 пульпы в камеру 1 / псевдоожиженный слой 10. Барботажный узел 141 может содержать несколько барботеров, расположенных радиально по периметру 16 камеры 1, так что все барботеры находятся на равном расстоянии друг от друга.

Барботеры могут представлять собой кавитационные барботеры, струйные барботеры или барботеры Вентури, и, таким образом, барботажный узел 141 и первый впуск 14 для питания могут содержать линию подачи флотационного газа.

Барботажный узел 141, т.е. барботеры, также могут служить для создания пузырьков флотационного газа с соответствующим распределением по размеру путем нагнетания флотационного газа в первичное питание 100 пульпы. Например, можно использовать струйный барботер (такой как SonicSparger TM Jet), основанный на ультразвуковом введении воздуха или воздуха и воды. Другим примером барботера является кавитационный барботер или барботер Вентури (например, SonicSparger TM Vent), работа которого основана на принципе Вентури, который очень эффективен для создания большого количества пузырьков относительно небольшого размера (0,3 - 0,9 мм). В кавитационном барботере рециркулят пульпы из флотационной камеры принудительно проходит через барботер для создания пузырьков посредством кавитации.

Также в качестве первого впуска 14 для питания может использоваться впуск любого другого подходящего типа, известного в данной области техники.

Вторичное питание 200 пульпы содержит по меньшей мере пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры 1,2. Вторичное питание 200 пульпы может подаваться в псевдоожиженный слой 10 через второй впуск 15 для питания, расположенный во втором положении S, которое расположено ниже первого положения Р. Вторичное питание 200 пульпы способствует формированию псевдоожиженного слоя 10.

Пульпу, повторно пропускаемую из камеры 1, т.е. той же самой флотационной камеры 1, получают в третьем положении R, которое расположено между желобом 24 и выпуском 12 для хвостов. В одном варианте выполнения третье положение R расположено ниже кромки 26 желоба и выше, чем первое положение Р, в котором первичное питание 100 пульпы может подаваться во флотационную камеру 1. В качестве альтернативы, пульпа, повторно пропускаемая из флотационной камеры 1, может подаваться в третьем положении R, расположенном ниже, чем первое положение Р.

В одном варианте выполнения, в качестве альтернативы или дополнительно, вторичное питание 200 пульпы содержит пульпу 300, повторно пропускаемую из дополнительной флотационной камеры 2, отдельной от флотационной камеры 1 (Фиг. 6). Эта рециркулированная пульпа 300 может, например, содержать фракцию пульпы, взятую аналогичным образом из положения R указанной дополнительной флотационной камеры 2, или она может содержать верхний продукт или нижний продукт из указанной дополнительной флотационной камеры, или комбинацию верхнего продукта или нижнего продукта из нескольких дополнительных флотационных камер, и иметь такой же гранулометрический состав, что и пульпа в псевдоожиженном слое 10 флотационной камеры 1.

В еще одном варианте выполнения, в качестве альтернативы или дополнительно, вторичное питание 200 пульпы может содержать питание пульпы 300 из другой части линии флотации или флотационной установки, например, из стадий классификации, фракционирования или измельчения. Питание пульпы 300 может, например, представлять собой свежую пульпу, аналогичную свежей пульпе, содержащейся в первичном питании 100 пульпы.

В целом, обеспечивая рециркуляцию пульпы способом, описанным в отношении вторичного питания 200 пульпы, можно эффективным образом управлять материальным балансом флотационной камеры 1.

В одном варианте выполнения вторичное питание 200 пульпы содержит мелкие частицы, имеющие Р80, составляющий 50% или менее от Р80 первичного питания 100 пульпы. Например, вторичное питание 200 пульпы может содержать мелкие частицы, имеющие Р80 приблизительно 200 мкм.

Вторичное питание 200 пульпы подается во флотационную камеру 1, в псевдоожиженный слой 10 через второй впуск 15 для питания. Вторичное питание 200 пульпы способствует формированию псевдоожиженного слоя 10 и, таким образом, может снизить потребность текучей среды, подаваемой через линию 11 подачи текучей среды, в свежей воде. Направление потока вторичного питания 200 пульпы может расходиться с направлением поднимающихся агломератов пузырьков и частиц в камере 1. В качестве альтернативы, направление потока вторичного питания 200 пульпы может совпадать с направлением поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

В одном варианте выполнения вторичное питание 200 пульпы может подаваться во флотационную камеру 1 / псевдоожиженный слой 10 таким образом, что направление потока вторичного питания 200 пульпы противоположно направлению всплывающих агломератов пузырьков и частиц (см. Фиг. 4, 5а), а также направлению потока текучей среды, подаваемой во флотационную камеру 1 по линии 11 подачи текучей среды. Второй впуск 15 для питания может содержать барботер или несколько барботеров. В качестве второго впуска 15 для питания можно использовать любой другой подходящий впуск, такое как сливной стакан, трубку или трубопровод.

В одном альтернативном варианте выполнения вторичное питание 200 пульпы может подаваться во флотационную камеру 1 / псевдоожиженный слой 10 с периметра 16 камеры 1 таким образом, чтобы направление потока вторичного питания 200 пульпы по существу перпендикулярно направлению поднимающихся агломератов пузырьков и частиц (см. Фиг. 1, 2). В этом случае второй впуск 15 для питания может содержать несколько питающих отверстий 150, расположенных в боковой стенке 17 флотационной камеры 1. Питающие отверстия 150 могут быть расположены в боковой стенке 17, равномерно распределены по периметру 16 камеры 1 так, чтобы образовать круг или пояс из равномерно разнесенных питающих отверстий 150. Также в этом случае питающие отверстия может содержать барботеры, аналогично решениям, представленным в связи с первым впуском 14 для питания.

В еще одном альтернативном варианте выполнения вторичное питание 200 пульпы может подаваться во флотационную камеру 1 / псевдоожиженный слой 10 таким образом, что направление потока вторичного питания 200 пульпы совпадает с направлением поднимающихся агломератов пузырьков и частиц (см. Фиг. 3, 5b). Например, второй впуск 15 для питания может быть объединен с линией 11 подачи текучей среды, т.е. второй впуск 15 для питания содержит линию 11 подачи текучей среды, как показано на Фиг. 3, и вторичное питание 200 пульпы, подаваемое во флотационную камеру 1 / псевдоожиженный слой 10 со дна ПО флотационной камеры 1. Также возможно, что второй впуск 15 для питания содержит линию 11 подачи текучей среды также и в вариантах выполнения, в которых направление потока вторичного питания 200 пульпы расходится с направлением поднимающихся агломератов пузырьков и частиц, т.е. также, когда второй впуск 15 для питания расположен, как показано на фиг. 1, 2, 4 или 5а. В некоторых случаях можно значительно уменьшить количество текучей среды, необходимой для поддержания псевдоожиженного слоя 10 путем использования для этой цели вторичного питания 200 пульпы способом, описанным выше.

Во всех вышеописанных вариантах выполнения второй впуск 15 для питания и/или питающие отверстия 150 могут содержать, например, барботеры, такие как кавитационные барботеры, струйные барботеры или барботеры Вентури, и, таким образом, питающие отверстия 150 (и второй впуск 15 для питания) могут содержать линию подачи флотационного газа.

Питающие отверстия 150, такие как барботеры, могут также служить для создания пузырьков флотационного газа с соответствующим распределением размеров путем нагнетания флотационного газа во вторичное питание 200 пульпы. Например, можно использовать струйный барботер (такой как SonicSpargerTM Jet), основанный на ультразвуковом впрыске воздуха или воздуха и воды. Другим примером барботера является кавитационный барботер или барботер Вентури (например, SonicSpargerTM Vent), работа которого основана на принципе Вентури, который очень эффективен при образовании большого количества пузырьков относительно небольшого размера (0,3-0,9 мм). В кавитационном барботере рециркулят пульпы из флотационной камеры с усилием подается через барботер для создания пузырьков посредством кавитации.

Также в качестве второго впуска для питания могут использоваться впуски 15 для питания и/или питающие отверстия 150 любого другого подходящего типа, известного в данной области техники.

Вторичное питание 200 пульпы, содержащее пульпу, повторно пропускаемую из камеры 1, может повторно направляться через рециркуляционный контур 3. Рециркуляционный контур 3 может содержать насос 30, выполненный с возможностью забора фракции пульпы из третьего положения R и подачи фракции пульпы во второй впуск 15 для питания в качестве вторичного питания 200 пульпы или как часть вторичного питания 200 пульпы.

В одном варианте выполнения рециркуляционный контур 3 содержит третий впуск 31 для питания для подачи питания пульпы 300 во вторичное питание 200 пульпы до подачи вторичного питания 200 пульпы во флотационную камеру 1 через второй впуск 15 для питания. Как описано выше, питание пульпы 300 может содержать любую подходящую дополнительную фракцию пульпы, взятую из другой части линии флотации или устройства, частью которого является флотационная камера 1.

В одном варианте выполнения первичное питание 100 пульпы может подаваться в пенный слой 25 флотационной камеры 1, т.е. первое положение Р, в котором первичное питание 100 пульпы вводится во флотационную камеру 1, расположено в верхней части 13 флотационной камеры, прямо на высоте пенного слоя 25 (см. Фиг. 5а и 5б). Первый впуск 15 для питания может быть, например, расположен в одной точке по периметру 16 флотационной камеры 1. Желоб 24 для извлечения в этом случае может представлять собой выпуск, расположенный в другой точке по периметру 16, например, по существу, напротив первого впуска 15 для питания. Вторичное питание 200 пульпы содержит пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры 1 через рециркуляционный контур 3 и полученную в третьем положении R, которое расположено ниже, чем первое положение Р. Направление вторичного питания 200 пульпы может расходиться (быть противоточным, перпендикулярным) с направлением поднимающихся агломератов пузырьков и частиц (Фиг. 5а), или с направлением потока, совпадающим с направлением поднимающихся агломератов пузырьков и частиц (Фиг. 5b). Флотационная камера 1 может иметь круглое поперечное сечение. Диаметр флотационной камеры 1, измеренный на высоте второго положения S, может составлять не менее 1,0 м. Диаметр флотационной камеры 1 может иметь более 2 м. Флотационная камера может составлять от 2 до 8 м, например, 2,25 м; 3,5 м; 5 м; 6,75 м; или 7,8 м. Флотационная камера 1 также может иметь поперечное сечение, отличное от круглого, т.е. прямоугольное или квадратное. В случае если поперечное сечение не круглое, диаметр измеряется как максимальная диагональ формы поперечного сечения.

Флотационная камера 1 может иметь по существу ровное дно. Способ подачи первичного питания 100 пульпы и вторичного питания 200 пульпы во флотационную камеру 1 может помочь свести к минимуму накопление осадка на дне ПО флотационной камеры 1. Поэтому никакие специальные решения, такие как конические, наклонные или воронкообразные конструкции дна, как это может иметь место в обычных флотационных камерах с псевдоожиженным слоем, могут и не понадобиться. Кроме того, можно избежать использования очистного люка или других конструкций для технического обслуживания на дне ПО камеры 1, тем самым упрощая ее конструкцию и повышая ее экономическую эффективность. Естественно, также может быть уменьшена потребность в выполнении операций по техническому обслуживанию, тем самым уменьшая эксплуатационные расходы.

Флотационная камера 1, как определено выше, может использоваться для извлечения представляющего ценность материала, взвешенного в пульпе. В еще одном варианте выполнения применение конкретно направлено на извлечение частиц, содержащих медь, из руды низкой сортности.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения, способ обработки взвешенных в пульпе частиц и для разделения пульпы на нижний продукт 400 и верхний продукт 500 во флотационной камере 1, как описано выше, включает подачу первичного питания 100 пульпы, содержащего свежую пульпу, во флотационную камеру 1 через первый впуск 14 для питания; и подачу вторичного питания 200 пульпы, содержащего по меньшей мере пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры 1, 2, в псевдоожиженный слой 10, через второй впуск 15 для питания, чтобы способствовать формированию псевдоожиженного слоя F, причем пульпу повторно направляют из флотационной камеры 1 в третьем положении R между желобом 24 для извлечения и выпуском 12 для хвостов.

Первичное питание 100 пульпы может подаваться в центре С флотационной камеры 1, так что первичное питание 100 пульпы распределяется равномерно вокруг центра С. Первичное питание 100 пульпы может подаваться во флотационную камеру 1 таким образом, что направление ее потока противоположно направлению потока поднимающихся агломератов пузырьков и частиц, например, с помощью барботера, как описано выше. В качестве альтернативы первичное питание 100 пульпы может подаваться в камеру 1 с ее периметра 16, так что направление потока первичного питания пульпы по существу перпендикулярно направлению потока поднимающихся агломератов пузырьков и частиц. Первичное питание пульпы может подаваться на верх псевдоожиженного слоя 10, в пенный слой 25.

Вторичное питание 200 пульпы может подаваться в псевдоожиженный слой 10 так, что направление его потока противоположно направлению потока поднимающихся агломератов пузырьков и частиц. В альтернативном варианте выполнения вторичное питание 200 пульпы подается в псевдоожиженный слой 10 по периметру 16 камеры 1, так что направление его потока по существу перпендикулярно направлению потока поднимающихся агломератов пузырьков и частиц. В еще одном альтернативном варианте выполнения вторичное питание 200 пульпы подается в псевдоожиженный слой 10 так, что направление его потока совпадает с направлением потока поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

Варианты выполнения, описанные выше, могут использоваться в любой комбинации друг с другом. Несколько вариантов выполнения могут быть объединены вместе для формирования дополнительного варианта выполнения. Флотационная камера, применение или способ, к которому относится изобретение, может содержать по меньшей мере один из вариантов выполнения, описанных выше. Специалисту в данной области техники очевидно, что с развитием техники основная идея изобретения может быть реализована различными способами. Таким образом, изобретение и его варианты выполнения не ограничены примерами, описанными выше; вместо этого они могут варьироваться в пределах объема формулы изобретения.

Предложенная группа изобретений относится к флотационной камере, к способу отделения представляющего ценность материала, содержащего частицы, от частиц, взвешенных в пульпе, и к применению флотационной камеры. Флотационная камера применяется для извлечения представляющего ценность материала, взвешенного в пульпе, а именно для извлечения частиц, содержащих медь, из руды с низкой сортностью. Флотационная камера для обработки частиц, взвешенных в пульпе, и для разделения пульпы на нижний продукт и верхний продукт содержит псевдоожиженный слой, который образован линией подачи текучей среды, выполненной с возможностью подачи текучей среды во флотационную камеру, и линией подачи флотационного газа, выполненной с возможностью подачи флотационного газа, и в котором пузырьки флотационного газа притягиваются к гидрофобным частицам с образованием агломератов пузырьков и частиц, которые поднимаются к верхней части флотационной камеры, зону извлечения в верхней части флотационной камеры, выполненную с возможностью сбора агломератов пузырьков и частиц, поднимающихся в псевдоожиженном слое, кромку желоба и желоб для извлечения, расположенные в верхней части флотационной камеры и выполненные с возможностью удаления частиц, собранных в зоне извлечения, из флотационной камеры в виде верхнего продукта, и выпуск для хвостов, расположенный ниже желоба и выполненный с возможностью удаления несобранных частиц, опускающихся из зоны извлечения, в виде нижнего продукта. Флотационная камера имеет высоту (Н), измеряемую от дна флотационной камеры до кромки желоба. Флотационная камера выполнена с возможностью подачи в нее первичного питания пульпы, содержащего свежую пульпу, через первый впуск для питания в первом положении (Р) в пределах верхних 50% (1/2 Н) высоты флотационной камеры и выше выпуска для хвостов, и с возможностью подачи вторичного питания пульпы, содержащего по меньшей мере пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры в псевдоожиженный слой через второй впуск для питания во втором положении (S) ниже первого положения, чтобы способствовать формированию псевдоожиженного слоя. Обеспечена возможность получения пульпы, повторно пропускаемой из флотационной камеры, в третьем положении (R) между указанным желобом и выпуском для хвостов. Технический результат - повышение эффективности процесса разделения частиц во флотационной камере и, соответственно, увеличение количества извлеченного ценного материала. 3 н. и 33 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Флотационная камера (1) для обработки частиц, взвешенных в пульпе, и для разделения пульпы на нижний продукт (400) и верхний продукт (500), причем флотационная камера содержит:

псевдоожиженный слой (10), который образован линией (11) подачи текучей среды, выполненной с возможностью подачи текучей среды во флотационную камеру, и линией подачи флотационного газа, выполненной с возможностью подачи флотационного газа, и в котором пузырьки флотационного газа притягиваются к гидрофобным частицам с образованием агломератов пузырьков и частиц, которые поднимаются к верхней части флотационной камеры,

зону (20) извлечения в верхней части (13) флотационной камеры, выполненную с возможностью сбора агломератов пузырьков и частиц, поднимающихся в псевдоожиженном слое,

кромку (26) желоба и желоб (24) для извлечения, расположенные в верхней части флотационной камеры и выполненные с возможностью удаления частиц, собранных в зоне извлечения, из флотационной камеры в виде верхнего продукта, и

выпуск (12) для хвостов, расположенный ниже желоба (24) и выполненный с возможностью удаления несобранных частиц, опускающихся из зоны извлечения, в виде нижнего продукта,

при этом флотационная камера имеет высоту (Н), измеряемую от дна (110) флотационной камеры до кромки желоба,

причем флотационная камера отличается тем, что она выполнена с возможностью подачи в нее первичного питания (100) пульпы, содержащего свежую пульпу, через первый впуск (14) для питания в первом положении (Р) в пределах верхних 50% (1/2 Н) высоты флотационной камеры и выше выпуска для хвостов, и с возможностью подачи вторичного питания (200) пульпы, содержащего по меньшей мере пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры (1, 2), в псевдоожиженный слой через второй впуск (15) для питания во втором положении (S) ниже первого положения, чтобы способствовать формированию псевдоожиженного слоя, причем обеспечена возможность получения пульпы, повторно пропускаемой из флотационной камеры (1), в третьем положении (R) между указанным желобом и выпуском для хвостов.

2. Флотационная камера по п. 1, отличающаяся тем, что зона (20) извлечения расположена над псевдоожиженным слоем (10).

3. Флотационная камера по п. 1, отличающаяся тем, что зона (20) извлечения расположена в верхней части (19) псевдоожиженного слоя (10).

4. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что первичное питание (100) пульпы может подаваться во флотационную камеру в положении (Р) в пределах верхних 30% высоты (Н) флотационной камеры.

5. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что первичное питание (100) пульпы может подаваться в зону (20) извлечения.

6. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что первый впуск (14) для питания расположен в центре (С) флотационной камеры.

7. Флотационная камера по п. 6, отличающаяся тем, что первый впуск (14) для питания имеет круглую секцию (140), выполненную с возможностью равномерного распределения первичного питания (100) пульпы вокруг центра (С) флотационной камеры.

8. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что первичное питание (100) пульпы может подаваться в псевдоожиженный слой (10) таким образом, что направление потока первичного питания пульпы противоположно направлению поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

9. Флотационная камера по п. 8, отличающаяся тем, что первый впуск (14) для питания содержит барботер.

10. Флотационная камера по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что первичное питание (100) пульпы может подаваться в псевдоожиженный слой (10) с периметра (16) флотационной камеры (1) таким образом, что направление потока первичного питания пульпы по существу перпендикулярно направлению поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

11. Флотационная камера по п. 10, отличающаяся тем, что первый впуск (14) для питания содержит барботажный узел (141), расположенный в боковой стенке (17) флотационной камеры (1), причем барботажный узел выполнен с возможностью создания пузырьков флотационного газа, обеспечения прикрепления пузырьков флотационного газа к частицам в первичном питании (100) пульпы и подачи первичного питания пульпы в псевдоожиженный слой (10).

12. Флотационная камера по п. 11, отличающаяся тем, что барботажный узел (141) расположен радиально вокруг периметра (16) флотационной камеры (1).

13. Флотационная камера по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что барботажный узел (141) содержит струйные барботеры, или кавитационные барботеры, или барботеры Вентури.

14. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что линия (11) подачи текучей среды содержит линию подачи флотационного газа.

15. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что второй впуск (15) для питания содержит линию подачи флотационного газа.

16. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что вторичное питание (200) пульпы может подаваться в псевдоожиженный слой (10) таким образом, что направление потока вторичного питания пульпы противоположно направлению поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

17. Флотационная камера по п. 16, отличающаяся тем, что второй впуск (15) для питания содержит барботер.

18. Флотационная камера по любому из пп. 1-15, отличающаяся тем, что вторичное питание (200) пульпы может подаваться в псевдоожиженный слой (10) с периметра (16) флотационной камеры (1), так что направление потока вторичного питания пульпы по существу перпендикулярно направлению поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

19. Флотационная камера по п. 18, отличающаяся тем, что второй впуск (15) для питания содержит несколько питающих отверстий (150), расположенных в боковой стенке (17) флотационной камеры (1).

20. Флотационная камера по любому из пп. 1-18, отличающаяся тем, что вторичное питание (200) пульпы может подаваться в псевдоожиженный слой (10) таким образом, что направление его потока совпадает с направлением поднимающихся агломератов пузырьков и частиц.

21. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что второй впуск (15) для питания содержит указанную линию (11) подачи текучей среды.

22. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что вторичное питание (200) пульпы содержит пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры (1) через рециркуляционный контур (3) и получаемую в третьем положении (R), которое расположено ниже кромки (26) желоба и выше первого положения (Р), в котором первичное питание (100) пульпы может подаваться во флотационную камеру (1).

23. Флотационная камера по любому из пп. 1-21, отличающаяся тем, что вторичное питание (200) пульпы содержит пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры (1) через рециркуляционный контур (3) и получаемую в третьем положении (R), которое расположено ниже первого положения (Р).

24. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что зона (20) извлечения содержит пенный слой (25) в верхней части флотационной камеры (1).

25. Флотационная камера по пп. 23 и 24, отличающаяся тем, что первичное питание (100) пульпы может подаваться в пенный слой (25).

26. Флотационная камера по любому из пп. 1-23, отличающаяся тем, что зона (20) извлечения не содержит пенного слоя, при этом флотационная камера выполнена с возможностью работы с постоянным верхним продуктом пульпы.

27. Флотационная камера по любому из пп. 22-26, отличающаяся тем, что рециркуляционный контур (3) содержит насос (30), выполненный с возможностью приема фракции пульпы из третьего положения (R) и подачи фракции пульпы во второй впуск (15) для питания в качестве вторичного питания (200) пульпы.

28. Флотационная камера по п. 22 или 27, отличающаяся тем, что рециркуляционный контур (3) содержит третий впуск (31) для питания для подачи питания пульпы (300) во вторичное питание (200) пульпы перед подачей вторичного питания пульпы во флотационную камеру через второй впуск (15) для питания.

29. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что вторичное питание (200) пульпы содержит пульпу, повторно пропускаемую из дополнительной флотационной камеры (2), отдельной от флотационной камеры (1).

30. Флотационная камера по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что выпуск (12) для хвостов расположен ниже второго впуска (15) для питания.

31. Флотационная камера (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что вторичное питание (200) пульпы содержит мелкие частицы, имеющие Р80, составляющий 50% или менее от Р80 первичного питания (100) пульпы.

32. Флотационная камера (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что первичное питание (100) пульпы содержит по меньшей мере 20 вес.% частиц размером не менее 300 мкм.

33. Флотационная камера (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ее диаметр составляет не менее 1,0 м, предпочтительно более 2 м, и наиболее предпочтительно от 2 до 8 м на высоте второго положения (S).

34. Применение флотационной камеры по любому из пп. 1-33 для извлечения представляющего ценность материала, взвешенного в пульпе.

35. Применение по п. 34 для извлечения частиц, содержащих медь, из руды с низкой сортностью.

36. Способ обработки частиц, взвешенных в пульпе, и разделения пульпы на нижний продукт (400) и верхний продукт (500) во флотационной камере (1) по любому из пп. 1-33, отличающийся тем, что

подают первичное питание (100) пульпы, содержащее свежую пульпу, во флотационную камеру через первый впуск (14) для питания;

подают вторичное питание (200) пульпы, содержащее по меньшей мере пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры (1, 2), в псевдоожиженный слой (10) через второй впуск (15) для питания, чтобы способствовать формированию псевдоожиженного слоя; и

получают пульпу, повторно пропускаемую из флотационной камеры, в третьем положении (R) между желобом (24) для извлечения и выпуском (12) для хвостов.