BRPI0707461A2 - aparelho de teste de flutuação - Google Patents

Abstract

APARELHO DE TESTE DE FLUTUAçãO Aparelho para conduzir um teste de flutuação numa lama o qual inclui um suporte móvel, uma pluralidade de unidades de flutuação (12) de tamanhos diferentes que são montadas sobre o suporte, cada unidade (12) incluindo um recipiente (14) respectivo com um ponto de saída de espuma (32), um ponto de entrada de espuma (30), um ponto de saída de resíduos (36) e um ponto de entrada de resíduos (34), as unidades( 12) sendo interconectadas de modo que a espuma do ponto de saída de espuma (32) de uma primeira unidade (12) é direcionada para o ponto de entrada de espuma (30) de uma segunda unidade adjacente (12), e tal que os resíduos do ponto de saída de resíduos (36) da segunda unidade (12) sejam direcionados para o ponto de entrada de resíduos (34) da primeira unidade (12), e um mecanismo para mover o suporte para deste modo controlar o nível da lama em cada recipiente (14).

Description

APARELHO DE TESTE DE FLUTUAÇÃO" Fundamentos da Invenção

Esta invenção se refere a um método e um aparelho para testar aflutuabilidade de partículas de minério de modo que a flutuação possa ser acuradamenterelacionada ao tamanho, qualidade, mineralogia e tratamento químico.

Um teste primário de pequena escala para flutuação envolve a operação deuma célula de flutuação de batelada única. Um teste mais avançado é o "teste de bateladaseqüencial", em que o material concentrado de um teste de batelada de célula única éusado como material de partida para um teste subseqüente de batelada de célula única. Umoutro teste avançado é um "teste de ciclo fechado", que compreende uma série de testesde batelada em que o material é reciclado entre testes de bateladas individuais para simularuma operação contínua. Outros métodos utilizam árvores de testes de batelada econtinuamente operados com circuitos de flutuação de pequena escala.

Um teste de flutuação de larga escala mais avançado faz uso de um"Equipamento de Teste de Caracterização de Flutuação", ou FCTR. Células de flutuaçãorelativamente grandes (por exemplo, talvez cada 50 litros de capacidade) são configuradaspara operar continuamente de maneira similar a um circuito de flutuação do tipo industrialcom um número de estágios. O circuito FCTR é operado de um modo contínuo, comfluxos de alimentação, remoção e fluxos concentrados e, em essência, produz uma divisãoda alimentação de minério em dois produtos que fornecem um ponto de operação numacurva de qualidade-recuperação para cada operação de teste em estado estacionário.

Uma "curva de qualidade-recuperação" é uma representação importante decomo uma planta de flutuação opera ou deveria operar. Deixando o concentrado ser umaparte menor ou maior do material inicial, a flutuação pode usualmente ser ajustada porparâmetros operacionais para dar uma qualidade maior e uma recuperação menor, ou umaqualidade menor e uma recuperação maior, respectivamente. Uma curva de qualidade-recuperação fornece uma representação gráfica deste processo.

A flutuação de um minério é comumente modelada pelo uso de "constantesde velocidade" de flutuação, que caracterizam as velocidades de flutuação relativas dediferentes componentes de minério. Quando a célula de flutuação é operada, os diferentescomponentes do minério flutuam em velocidades diferentes, produzindo assim umconcentrado que é mais rico em componentes mais flutuantes e menos rico emcomponentes menos flutuantes. Um outro mecanismo que ocorre na flutuação é o arrastedas partículas na água que vão para o fluxo concentrado.

Infelizmente, um estágio único de flutuação não fraciona o minérioeficientemente de acordo com suas diferentes flutuabilidades. No processamento dosresultados de um teste de flutuação em batelada, este problema é endereçado pelo cálculode retorno de uma ou mais velocidades de flutuação que atenderiam aos resultadosexperimentais. O teste não divide eficientemente o material em grupos distintos pelaflutuabilidade tal que as propriedades físicas (tal como mineralogia, tamanho e liberação)podem ser diretamente associadas à flutuabilidade. A principal desvantagem deste é quemodelos baseados nas propriedades físicas precisam ser derivados de resultados de testespor cálculo de retorno, mas estes modelos são freqüentemente degenerados e sub-especificados.

Uma planta de flutuação normalmente compreende uma rede de estágios deflutuação, configurada para fornecer uma separação eficiente das partículas de minério deacordo com suas constantes de velocidade de flutuação. Estas redes são geralmenteprojetadas para operar continuamente. Uma rede deste tipo causa separações estreitas paragerar dois produtos num momento, mas não fornece separações estreitas em muitasfrações com base na flutuabilidade.

Esta invenção se refere a um teste de flutuação que permite a coleta defrações de material em que as partículas de cada fração são separadas fisicamente combase nas suas constantes de velocidade de flutuação.

Resumo da Invenção

A invenção fornece aparato para conduzir um teste de flutuação sobre umalama que inclui um suporte móvel, uma pluralidade de unidades de flutuação de tamanhosdiferentes que são montadas sobre o suporte, cada unidade incluindo um recipienterespectivo com um ponto de saída de espuma, um ponto de entrada de espuma, um pontode saída de resíduos e um ponto de entrada de resíduos, as unidades sendo interconectadastal que a espuma do ponto de saída de espuma de uma primeira unidade é direcionada parao ponto de entrada de espuma de uma segunda unidade adjacente, e tal que os resíduos doponto de saída de resíduos da segunda unidade sejam direcionados para o ponto de entradade resíduos da primeira unidade, e um mecanismo para mover o suporte para deste modocontrolar o nível da lama em cada recipiente.

O suporte pode ser móvel de qualquer maneira apropriada e preferivelmenteé giratoriamente móvel.

Cada ponto de saída de espuma pode incluir uma barragem submersível.Cada unidade pode incluir meios de induzir o fluxo de lama e a quebra daespuma dentro do respectivo recipiente, os meios sendo selecionados pelo menos entre osseguintes; uma hélice propulsora; um fluxo de ar; uma bomba de lama; opcionalmentecom um Venturi; um pulverizador de água; e um jato de água.

Um fluxo descendente de lama pode ser induzido em cada respectivorecipiente.

Cada recipiente pode incluir uma chicana que define uma região em que ofluxo descendente de lama é induzido. Isto pode ser conseguido por meio de uma hélicepropulsora adequada. O ponto de entrada de espuma pode ser posicionado numalocalização superior da região.

Um defletor pode ser localizado numa extremidade inferior da região epode ser posicionado para direcionar para baixo o fluxo de lama para uma segunda hélicepropulsora localizada mais ou menos num local central do recipiente.

A invenção também fornece um método de conduzir os testes de flutuaçãonuma lama que inclui as etapas de separação de uma primeira amostra de lama numconcentrado de espuma e em resíduos, direcionamento do concentrado de espuma numasegunda amostra de lama e os resíduos numa terceira amostra de lama, separação dasegunda amostra de lama num concentrado de espuma, e em resíduos que são direcionadospara a primeira amostra de lama, e separação da terceira amostra de lama numconcentrado de espuma que é direcionado para a primeira amostra de lama, e resíduos.

A invenção ainda se estende a um método de condução de testes deflutuação numa lama que inclui as etapas de separação de lama, num primeiro recipiente,num concentrado de espuma num transbordamento do primeiro recipiente e em resíduosnum lado mais baixo do primeiro recipiente, direcionando o concentrado de espuma parauma região superior de um segundo recipiente e direcionando os resíduos para uma regiãomais baixa de um terceiro recipiente, e alterando a orientação dos recipientes paracontrolar o nível de lama em cada recipiente.

Preferivelmente a lama no segundo recipiente é separado num concentradode espuma que é direcionado para uma região superior de um quarto recipiente, e emresíduos que são direcionados para uma região mais baixa do primeiro recipiente.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção é ainda descrita como modo de exemplo com referência aosdesenhos anexos em que:

A figura 1 ilustra em seção transversal e de um lado do aparelho pararealizar os testes de flutuação de acordo com os princípios da invenção; e

A figura 2 é uma curva de recuperação versus qualidade de uma lamatratada com o aparelho da figura 1.

Descrição de Realizações Preferidas

A figura 1 dos desenhos anexos ilustra em seção transversal e um lado doaparelho de teste de flutuação 10 de acordo com a invenção.

O aparelho 10 inclui uma pluralidade de unidades de flutuação ou célulasprojetadas 12A, 12B,...12N que são tamanhos diferentes e que são posicionados, dadireita para a esquerda no desenho, numa ordem de tamanho decrescente. As unidades deflutuação são substancialmente idênticas umas as outras e a construção de uma únicaunidade 12 é descrita.

A unidade inclui um recipiente 14 de seção transversal apropriada, porexemplo, circular ou retangular. Uma chicana 16 é posicionada de um lado do recipientepara definir uma região relativamente pequena 18. Uma primeira hélice propulsora 20 élocalizada na região 18 e é operável para produzir um fluxo de lama descendente comoestá indicado por meio de uma seta 22.

Um defletor 24 é localizado num lado mais baixo da região 18 e é orientadode modo a direcionar o fluxo de lama, induzido pela hélice propulsora 20, em direção auma região central 26 do recipiente. Uma segunda hélice propulsora 28 é localizada nestaregião central e tem a provisão de distribuir bolhas de ar na lama.

Exceto, possivelmente, para a primeira unidade 12A, cada recipiente incluium ponto de entrada de espuma 30 e um ponto de saída de espuma ou barreirasubmersível 32. Cada unidade inclui um ponto de entrada de resíduos 34 e um ponto desaída de resíduos 36. As passagens de saída e entrada de fluxo 38 e 40 são conectadas aospontos 34 e 36 respectivamente. A passagem de saída de uma unidade é conectada poruma disposição de flange adequada 42 para a passagem de entrada 38 de uma unidadeadjacente, como é mostrado na figura 1.

Pelo menos a primeira unidade 12A apresenta válvulas de controle 44 e 46conectadas à passagem de entrada 38A e a passagem de saída 40A respectivamente.

As unidades de flutuação 12 são conectadas numa configuração de séries emcascata. O ponto de saída de espuma 32 de um recipiente é conectado diretamente aoponto de entrada de espuma 30 de um recipiente adjacente. Similarmente o ponto de saídade resíduos 36 de um recipiente é conectado ao ponto de entrada de resíduos 34 de umrecipiente adjacente.

A unidade de flutuação final, 12N, na série, apresenta um duto de entradade água 48.

As unidades de flutuação são montadas na estrutura de suporte 50 que porsua vez é fixada a um pedestal 52 através de uma conexão giratória controlável 54.

As várias unidades são mostradas como sendo distintas umas das outras.Isto não é necessariamente o caso do aparelho 10 pode ser de construção complexa e asvárias unidades podem incluir recipientes 14 ou outros componentes em comum com asunidades contíguas.

A operação do aparelho 10, para um teste de flutuação em batelada, é comose segue: as válvulas 44A e 46A na primeira unidade 12A são fechadas. As várias hélicespropulsoras 20 e 26 são ligadas, mas sem aeração. Uma alimentação de lamaquimicamente condicionada, que é para ser testada, é introduzida no recipiente maior14A. Água, com formador de espuma adicionado se requerido, é introduzido nosrecipientes das unidades de flutuação restantes. A válvula 44 é aberta e o conjunto deunidades de flutuação é girado em torno do ponto 54 para se obter níveis iniciais desatisfatórios de lama e água dentro de vários recipientes. Geralmente, a unidade menor12N é a mais alta, pelo menos inicialmente, embora o recipiente 12N não necessariamentecontém água.

A aeração é então iniciada pelas várias hélices propulsoras 26 e, dentro decada recipiente, o concentrado de espuma 60 é produzido numa superfície superior dalama e resíduos são produzidos numa região mais baixa do recipiente.

O concentrado de espuma que transborda no ponto de saída de espuma 32de um primeiro recipiente entra num segundo recipiente adjacente (isto é, a esquerda dafigura 1) no ponto de entrada de espuma 30 do segundo recipiente. Esta espuma équebrada e misturada com a lama pela ação da respectiva hélice propulsora 20, que induzum fluxo de lama descendente na região 18. O defletor 24 direciona o fluxo de lama dahélice propulsora 20 para a hélice propulsora principal 26. O defletor também age paraevitar as bolhas produzidas na lama pela hélice propulsora aerada da região de entrada.

A espuma 60 acumula na extremidade superior do segundo recipiente etransborda no ponto de saída de espuma 32 num terceiro recipiente adjacente (isto é, aesquerda da figura 1). Os resíduos saem do segundo recipiente através do ponto de saídade resíduos 34 e flui através do ponto do ponto de entrada de resíduos correspondente 36para um recipiente adjacente (isto é, a direita da figura 1).

Toda a função de cada unidade é separar partículas na lama nos recipientesda unidade que compreende o conteúdo inicial do recipiente, a alimentação de espuma deuma unidade adjacente à direita (na figura 2) e o fluxo de resíduos de uma unidadeadjacente à esquerda (na figura 1), para um fluxo concentrado de espuma e um fluxo deresíduos. Estes fluxos são direcionados para diferentes direções a partir do recipiente emquestão.

Duas ações reguladoras são aplicadas ao aparelho 10, tanto manualmente oupor meios automáticos. Primeiramente, o aparelho é regulado em torno do ponto 54 paraassegurar um fluxo estável de espuma concentrada sobre a barragem submersível final32N. Segundamente, com respeito à unidade 12A, a água é introduzida no ponto 48 paracontrolar o nível 70 da interface entre a lama e espuma para estar a uma distânciarelativamente pequena 72 abaixo do nível de entrada da barragem submersível de saída32 Α.

Concentrados finais são coletados na barragem submersível 32N numa sériede recipientes de amostragem, não mostrada, numa série adequada de períodos de tempo.Cada amostra sucessiva do concentrado coletado deste modo corresponde ao material comconstantes de velocidade de flutuação sucessivamente menores. O material que permanecenão flutuando é então coletado. As partículas de todas as amostras podem ser medidas,testadas quanto à qualidade e submetidas a testes mineralógicos quanto à composiçãomineral e liberação.

Na figura 1 as unidades de flutuação são dispostas num sistemasubstancialmente linear. Este sistema poderia, contudo ser curvado ou seguir umaconfiguração diferente para conseguir diferentes características de separação. Uma outravariação é que o fluxo e a quebra requerida da espuma podem ser induzidos, não pelo usode uma hélice propulsora mecânica, mas pelo uso de um fluxo de ar ou jato ou spray deágua, ou lama bombeada, opcionalmente em combinação com um dispositivo Venturi.

A água que é introduzida na menor unidade de flutuação 12N, no ponto 48,reduz o arraste de partículas no concentrado e matém um nível de polpa adequado naunidade maior 12A.

Numa variação da invenção o aparelho 10 é operado como uma planta deflutuação contínua e a lama é introduzida numa unidade interna e não na grande unidadeda extremidade 12A. Os resíduos finais são extraídos através da passagem de saída 38A.A água pode opcionalmente ser adicionada através do ponto 48 ou numa superfíciesuperior da região 18N para reduzir o arraste relativo à flutuação.

A figura 2 é uma curva de porcentagem de recuperação versus qualidadeproduzida pelo uso do aparelho da invenção numa lama contendo cobre. O teste foirealizado por 100 segundos e dez amostras foram extraídas em intervalos de 10 segundos.A primeira amostra é no final da curva à direita, e a última amostra (barrando o resíduo) éno final da curva à esquerda. A massa de cada amostra, e a massa acumulada das amostrasé dada na nas colunas 1 e 3 respectivamente da tabela 1. A qualidade e o conteúdo decobre real de cada amostra são dados nas colunas 4 e 5 respectivamente. As colunas 6, 7 e8 fornecem tipos de recuperação de cobre em diferentes formatos.<table>table see original document page 9</column></row><table>

É evidente que o aparelho fornece uma curva qualidade-recuperação numcurto período de tempo.

O teste fornece uma boa técnica experimental para facilitar o estudo deflutuabilidade como uma função do tamanho, composição, liberação de mineral econdicionamento químico da partícula. Isto elimina os não acurados métodos de retornoem relação às amostras experimentais que contém partículas de flutuabilidades mistas eprocedimentos impraticáveis que requerem muitos estágios de teste de flutuaçãoseqüenciais.

O aparelho de teste pode ser portátil por conveniência de transporte e testesem plantas de operação. As partículas de minério fisicamente separadas podem então serretornadas para um laboratório central para ensaios e investigações mineralógicas. Ostestes podem ser feitos em amostras da alimentação, concentrado, resíduos e outros fluxosdas plantas. Um teste no fluxo de alimentação indica a relação ideal de qualidade-recuperação que é possível para o minério que está sendo processado. Um teste no fluxode resíduos pode indicar se há algum material flutuante de valor que esteja sendo perdido.O teste no fluxo de concentrado pode indicar as flutuabilidades dos materiais de ganga quesão diminuem a qualidade do concentrado. Juntos, estes testes fornecem indicações diretasde áreas de problemas e oportunidades. Uma separação pobre por flutuabilidade indicaque o projeto ou operação da planta deve ser modificado. Aspectos indesejáveis daoperação da planta poderiam ser identificados e corrigidos por medidas apropriadas, porexemplo, adicionando-se mais água de lavagem para impedir que a ganga de flutuaçãolenta muito fina vá para o concentrado.

No caso de um corpo de minério que é considerado para o processamentopor flutuação, uma amostra de mandril de alargamento poderia ser submetida aoprocedimento de teste para estabelecer uma curva de qualidade-recuperação que poderiaser obtida por uma planta de flutuação em escala real bem projetada. Uma qualidade decorte econômico poderia ser determinada. As composições das frações de flutuação rápidado material poderiam ser medidas e esta informação poderia ser usada no projetoconceituai de um processo de tratamento a jusante. Por exemplo, poderia estar presenteum mineral de flutuação rápida que causaria problemas na fusão.

Em todos estes casos, os testes poderiam ser feitos com tratamentosquímicos com diferentes reagentes. Separações físicas comparativas por velocidades deflutuação forneceriam então evidência direta sobre como a flutuação de partículasdiferentes é afetada pelas mudanças de reagentes e condicionamento de reagentes.

Similarmente, testes comparativos poderiam ser realizados com alimentação de minériomoído em diferentes tamanhos ou por diferentes métodos de moagem.

O teste pode fornecer resultados padrões que refletem apenas asflutuabilidades das partículas o que facilita a caracterização de muitos minérios em basesde dados úteis. Tais resultados são úteis em simuladores de flutuação para o projeto doprocesso e otimização.

Claims (12)

1. Aparelho para conduzir um teste de flutuação numa lamaCARACTERIZADO por incluir um suporte móvel, uma pluralidade de unidades deflutuação (12) de tamanhos diferentes que são montadas sobre o suporte, cada unidade(12) incluindo um recipiente (14) respectivo com um ponto de saída de espuma (32), umponto de entrada de espuma (30), um ponto de saída de resíduos (36) e um ponto deentrada de resíduos (34), as unidades (12) sendo interconectadas de modo que a espumado ponto de saída de espuma (32) de uma primeira unidade (12) é direcionada para oponto de entrada de espuma (30) de uma segunda unidade adjacente (12), e tal que osresíduos do ponto de saída de resíduos (36) da segunda unidade (12) sejam direcionadospara o ponto de entrada de resíduos (34) da primeira unidade (12), e um mecanismo paramover o suporte para deste modo controlar o nível da lama em cada recipiente (14).

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelosuporte ser móvel de modo giratório.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO porcada ponto de saída de espuma incluir uma barragem submersível (32).

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO porcada unidade (12) incluir meios de induzir o fluxo de lama e a quebra da espuma dentrodo respectivo recipiente (14), os meios sendo selecionados pelo menos a partir dosseguintes: uma hélice propulsora, um fluxo de ar, uma bomba de lama, opcionalmentecom um Venturi; um pulverizador de água; e um jato de água.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO porcada recipiente (14) incluir uma chicana (16) que define uma região em que o fluxodescendente de lama é induzido por meio de uma hélice propulsora (20) adequada.

6. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO peloponto de entrada de espuma (30) ser posicionado numa localização superior da região.

7. Aparelho de acordo com as reivindicações 5 ou 6,CARACTERIZADO por incluir um defletor (24) localizado numa extremidade inferiorda região e pode ser posicionado para direcionar para baixo o fluxo de lama para umasegunda hélice propulsora (20) localizada num local central do recipiente (14).

8. Aparelho de condução de testes de flutuação numa lama,CARACTERIZADO por incluir as etapas de separação de uma primeira amostra delama num concentrado de espuma e em resíduos, direcionamento do concentrado deespuma numa segunda amostra de lama e os resíduos numa terceira amostra de lama,separação da segunda amostra de lama num concentrado de espuma, e em resíduos quesão direcionados para a primeira amostra de lama, e separação da terceira amostra delama num concentrado de espuma que é direcionado para a primeira amostra de lama, eresíduos.

9. Método de condução de testes de flutuação numa lama,CARACTERIZADO por incluir as etapas de separação de lama, num primeirorecipiente (14), num concentrado de espuma num transbordamento do primeiro recipiente(14) e em resíduos num lado mais baixo do primeiro recipiente (14), direcionando oconcentrado de espuma para uma região superior de um segundo recipiente (14) edirecionando os resíduos para uma região mais baixa de um terceiro recipiente (14), ealterando a orientação dos recipientes (14) para controlar o nível de lama em cadarecipiente (14).

10. Método de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelalama no segundo recipiente (14) ser separado num concentrado de espuma que édirecionado para uma região superior de um quarto recipiente (14), e em resíduos quesão direcionados para uma região mais baixa do primeiro recipiente (14).

11. Método de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO porincluir a etapa de introduzir água na lama para controlar o nível de uma interface entre oconcentrado de espuma e a lama em pelo menos um recipiente (14).

12. Método de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelaorientação do recipiente (14) ser alterada para se obter um fluxo estável de concentradode espuma a partir de pelo menos um recipiente (14).