ES2309164T3 - Aparato de mezclado de liquidos. - Google Patents
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Abstract
Aparato de mezclado para su utilización con un recipiente que presenta una pared lateral contigua centrada alrededor de un eje longitudinal y definiendo el mismo, comprendiendo el aparato de mezclado: en el que un cabezal de mezclado que presenta una parte de paleta tubular centrada alrededor de un eje del cabezal y definiendo el mismo y que presenta un primer extremo de tubo y un segundo extremo de tubo separados entre sí a lo largo de los mismos, estrechándose gradualmente la parte de paleta desde el primer extremo de tubo hasta el segundo extremo de tubo, definiendo la superficie interna de la parte de paleta y el segundo extremo un diámetro interno de paleta "DI" y definiendo la superficie externa de la parte de paleta y el primer extremo un diámetro externo de paleta "DE"; unos medios de montaje para montar el cabezal de mezclado de manera sustancialmente coaxial al recipiente y dentro del mismo para el movimiento longitudinal con respecto al mismo; y unos medios de oscilación para efectuar dicho movimiento relativo longitudinal del cabezal de mezclado de una manera oscilante a través de una longitud de carrera "S", con una duración "T" para cada ciclo, 175 <_ 0,36 x DE 2 /DI 2 x S/T <_ 250 cuando DE, DI y S se expresan cada uno en pulgadas y T se expresa en minutos.
Description
Aparato de mezclado de líquidos.
La presente invención se refiere en general al
campo del procesamiento de una mena de mineral y, más
particularmente, a un aparato de mezclado y a utilizaciones del
mismo en la separación de minerales de menas que contienen
minerales.
Se conocen procedimientos en la técnica anterior
que proporcionan la separación de minerales de menas que contienen
minerales.
Por ejemplo, en procedimientos conocidos
utilizados para la separación de cobre de menas que contienen cobre,
ilustrado esquemáticamente en la figura 1, se procesan menas 20 no
oxidadas (que podrían contener tan sólo un 0,5% de cobre, y que
contienen normalmente sulfuros de hierro) en una trituradora 22 con
agua 24 para formar una suspensión 26. Entonces se transfiere la
suspensión 26 a una celda 28 de flotación y se somete a acción
física, específicamente burbujeo con aire y mezclado. Como resultado
de la acción física, una parte sustancial del valor de cobre en la
suspensión 26 asciende a la superficie de la celda 28 de flotación
como una espuma 30, y se desespuma de la misma con un mecanismo 32
de palas, mientras que la roca 33 de desecho ("ganga")
permanece en la masa, y en última instancia se hace pasar desde la
celda 28 hasta una secadora 34 y se descarga como residuos 36. Este
procedimiento de "separación de espuma" resulta de las
diferencias en la humectabilidad del cobre en comparación con otros
minerales, y tiene la ayuda normalmente de agentes 38 colectores y
de espumación químicos añadidos a la suspensión 26, de modo que la
espuma 30 procedente de tal flotación contiene del 27 al 36% de
cobre. El metil isobutil carbonal (MIBC) es un agente de espumación
típico y el xantato de sodio, fuel oil y VS M8 (una formulación
patentada) son agentes colectores típicos.
La espuma 30 se alimenta entonces a un horno 40
de fundición de oxígeno, y se oxidan el cobre y los sulfuros de
hierro a alta temperatura dando como resultado un metal fundido
impuro 42 (97-99% de cobre, con cantidades
significativas de óxido de hierro) y dióxido 44 de azufre gaseoso.
El metal impuro 42 se transfiere entonces a una unidad de
purificación electrolítica 46, que separa el metal impuro 42 en el
material 48 de cobre con una pureza del 99,99% y escoria 50.
El dióxido 44 de azufre gaseoso se recoge en un
reactor 52 en el que se lava y se mezcla con agua 24 para formar
ácido sulfúrico 54. El ácido sulfúrico 54 se combina adecuadamente
con agua 24 y se utiliza para lixiviar menas oxidadas, normalmente
mediante "lixiviación en montón" de una pila 56 de mena. El
ácido que contiene cobre 58 resultante se conoce como "disolución
de lixiviación enriquecida". La disolución 58 de lixiviación
enriquecida también se obtiene mezclando disoluciones de ácido
sulfúrico 54 en cubas 60 con los residuos 36 descargados de las
operaciones de flotación, para disolver las cantidades traza de
cobre que queda en los mismos.
El cobre se "extrae" del lixiviado
enriquecido 58 mezclando con el mismo, en una etapa de extracción
primaria 62, disolvente orgánico 64 (a menudo queroseno) en el que
se disuelve preferentemente el metal de cobre. A menudo también se
proporcionan con el disolvente orgánico quelantes 66 químicos
orgánicos, que se unen a cobre solubilizado pero no a metales de
impureza, tales como hierro, para impulsar adicionalmente la
migración del cobre. Las hidroxioximas son a modo de ejemplo en
este aspecto.
En la etapa de extracción primaria 62, el cobre
se extrae preferentemente en la fase orgánica según la fórmula:
[CuSO_{4}]_{acuoso} + [2
HR]_{orgánico} \rightarrow [CuR_{2}]_{orgánico} +
[H_{2}SO_{4}]_{acuoso}
en la que HR = extractante de cobre
(quelante)
Se permite que las fases mezcladas se separen en
un disolvente orgánico cargado de cobre 68 y un lixiviado agotado
70.
A continuación, se pone en contacto el lixiviado
agotado 70 con disolvente orgánico 72 adicional en una etapa de
extracción secundaria 74, de la manera tratada anteriormente, y se
deja sedimentar, con lo cual se separan las fases en un disolvente
orgánico ligeramente cargado (que se recircula como disolvente 64 en
la etapa de extracción primaria) y un refinado o lixiviado estéril
76.
El lixiviado estéril 76 se suministra a un
separador 78 coalescente para eliminar del mismo compuestos 80
orgánicos arrastrados, que se recirculan en el sistema; el lixiviado
82 así acondicionado es adecuado entonces para recircularse en el
sistema de lixiviación.
\newpage
La mezcla 68 orgánica enriquecida (producida en
la etapa de extracción primaria 62) se separa de su cobre en una
operación 84 de separación mediante la adición de una disolución
acuosa de separación de acidez superior 86 (para revertir la
ecuación previa); tras la separación de fases, queda una disolución
electrolítica cargada 88 ("electrolito enriquecido"), así como
un disolvente orgánico, recirculándose este último como disolvente
72 en la extracción 74 secundaria.
El electrolito 88 enriquecido se dirige a unidad
de electroobtención 90. La electroobtención consiste en el chapado
del cobre solubilizado sobre el cátodo y el desprendimiento de
oxígeno en el ánodo. Las reacciones químicas implicadas en estos
procedimientos se muestran a continuación.
Cátodo:
CuSO_{4} + 2 e^{1-} \rightarrow Cu +
SO_{4}^{2-}
Ánodo: H_{2}O
\rightarrow 2H^{+} + 0,5 \ O_{2} + 2 \
e^{1-}
Este procedimiento da como resultado el metal de
cobre 92, y un electrolito empobrecido (pobre en cobre), que se
recircula como disolución de separación 86.
La combinación de lixiviación, combinada con
extracción y electroobtención, se denomina comúnmente en la técnica
como electroobtención mediante extracción con disolventes,
denominada a continuación en esta memoria descriptiva y en las
reivindicaciones como "SXEW".
En una aplicación conocida del procedimiento de
SXEW descrito, en ambas etapas de extracción primaria 62 y
secundaria 74, se suministran las fases orgánicas y acuosas
combinadas a una serie de recipientes de mezclado (primario P,
secundario S y terciario T), y a continuación a un tanque ST de
sedimentación, siendo el recipiente de mezclado primario P de
aproximadamente 8 pies de diámetro y 12 pies de altura, y estando
agitado mediante una mezcladora rotatoria accionada por un motor de
20 caballos de vapor, y siendo cada uno de los recipientes de
mezclado secundario S y terciario T de aproximadamente 12 pies de
diámetro y altura, y estando agitados por una mezcladora rotatoria
accionada por un motor de 7,5 caballos de vapor. (El sistema de las
mezcladoras primaria P, secundaria S y terciaria T, y el tanque ST
de sedimentación, se reproduce para satisfacer los requisitos de
flujo volumétrico, procesando cada sistema aproximadamente 10.000
gpm). Esto proporciona un régimen de mezclado en el que se mezclan
de manera íntima las fases orgánicas y acuosas durante un periodo
de tiempo suficiente para permitir el intercambio de cobre (para
maximizar la recuperación de cobre), aún separándose de manera
relativamente rápida sustancialmente en fases orgánicas y
acuosas.
En una aplicación conocida del procedimiento de
flotación de espuma, se utilizan una pluralidad de celdas 28 de
flotación, siendo cada una de aproximadamente 5 pies cuadrados y 4
pies de alto, compartiendo pares de celdas un motor de 50 caballos
de vapor que acciona mezcladoras rotatorias respectivas (no
mostrado). Esto proporciona un régimen de mezclado suficiente para
permitir que las burbujas de aire transporten el valor de cobre
hasta la superficie.
Pueden realizarse diversas modificaciones a las
mezcladoras rotativas en los extractores y los tanques de flotación
del procedimiento anterior. Sin embargo, se ha encontrado que las
configuraciones generales indicadas anteriormente proporcionan
resultados relativamente económicos, y variaciones significativas de
las mismas pueden tener un impacto adverso sobre la economía. Por
ejemplo, un intento para reducir los costes energéticos mediante la
reducción a escala de los motores para las mezcladoras tendría un
impacto consecuente o bien sobre la eficacia de recuperación de
cobre, o bien sobre los rendimientos disponibles del procedimiento.
Específicamente, se requieren los motores relativamente grandes
empleados para accionar las mezcladoras rotatorias robustas (y por
tanto, pesadas) y árboles que se necesitan para soportar los pares
de torsión producidos por la rotación; los motores de menor
potencia demandarían o bien una menor velocidad de las paletas o
bien paletas más pequeñas, con un impacto consecuente en la
eficacia de transferencia y mezclado.
En la patente US nº 2.615.692 y la patente
alemana nº 7504145U, se dan a conocer un dispositivo para mezclar
un líquido, presentando el dispositivo un árbol oscilante con un
elemento de mezclado, tal como una placa, unido al mismo. El
elemento de mezclado presenta aberturas para permitir que el líquido
pase a su través cuando el elemento se hace oscilar a alta
frecuencia dentro del líquido. El elemento puede estar en forma de
una placa o copa que presenta un reborde para obligar al líquido a
ir hacia la base de la misma cuando se mueve, y las aberturas se
estrechan gradualmente de modo que el líquido que pasa a través de
ellas se descarga a mayor velocidad debido a su compresión a través
de las mismas. En la memoria de la patente francesa nº 2605244, se
da a conocer un procedimiento que consiste en ejercer un empuje
vertical sobre una proporción de un fluido mientras se proporciona,
en la propia región de empuje, varios conductos de escape para una
fracción del volumen de fluido desplazado y, alrededor de la zona
de empuje, una zona de escape periférica para la fracción restante
del volumen, ejerciéndose el empuje vertical alternativamente desde
la parte superior hacia abajo y desde la parte inferior hacia
arriba a lo largo de un desplazamiento de al menos cinco milímetros.
En el resumen de la patente japonesa nº JP63104638, se ha dado a
conocer un dispositivo para agitar líquido que presenta una placa
de agitación con una parte plana dotada con orificios de circulación
en su parte central y una parte biselada conectada a la periferia
externa de la parte plana, en la que la placa de agitación está
fijada a un elemento de árbol oscilante de modo que está orientada
hacia la dirección de oscilación. Cuando se mueve hacia arriba la
placa de agitación, el líquido de la parte superior se mueve hacia
abajo a través del espacio entre la periferia interna de un tanque
y la periferia externa de la parte biselada porque el área del
espacio es mayor que el área de la sección transversal de los
orificios de circulación. El líquido en el tanque se expulsa hacia
arriba a través de los orificios de la parte inferior, y se mueve
hacia abajo a través del espacio entre la periferia interna del
tanque y la periferia externa de la parte biselada, y se repite esta
circulación.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un aparato de mezclado novedoso. Este objetivo se
alcanza mediante la presente invención, que comprende un aparato de
mezclado. El aparato de mezclado se usa ventajosamente con un
recipiente que presenta una pared lateral contigua centrada
alrededor y que define un eje longitudinal.
Como un aspecto de la presente invención, el
aparato de mezclado comprende un cabezal de mezclado que presenta
una parte de paleta tubular centrada alrededor y que define un eje
del cabezal y que presenta un primer extremo de tubo y un segundo
extremo de tubo separados entre sí a lo largo de los mismos.
La parte de paleta se estrecha gradualmente
desde el primer extremo de tubo hasta el segundo extremo de tubo
definiendo la superficie interna de la parte de paleta y el segundo
extremo un diámetro interno de paleta "DI" y definiendo la
superficie externa de la parte de paleta y el primer extremo un
diámetro externo de paleta "DE". El aparato de mezclado
comprende además medios de montaje para montar el cabezal de
mezclado de manera sustancialmente coaxial a y dentro del
recipiente para el movimiento longitudinal con respecto al mismo.
También se proporcionan unos medios de oscilación para efectuar
dicho movimiento relativo longitudinal del cabezal de mezclado de
manera oscilante a través de una longitud de carrera "S", con
una duración "T" para cada ciclo, en el que 175 \leq 0,36 x
DE^{2}/DI^{2} x S/T \leq 250 cuando DE, DI y S se expresan
cada uno en pulgadas y T se expresa en minutos.
Como otros aspectos de la invención, la parte de
paleta preferentemente se estrecha gradualmente de una manera
sustancialmente frustocónica desde el primer extremo de tubo hasta
el segundo extremo de tubo, y un ángulo a, definido por el ángulo
entre el par de ejes definidos por y coincidentes con las
intersecciones de la superficie externa de la parte de paleta y un
plano coincidente con el eje del cabezal, preferentemente se
encuentra entre 90º y 180º.
Como otros aspectos de la presente invención,
los medios de montaje comprenden preferentemente un árbol. El árbol
presenta un extremo inferior conectado funcionalmente de manera
rígida al cabezal de mezclado mediante un elemento de cubo
conectado de manera rígida al extremo inferior del árbol y una
pluralidad de nervios de soporte que se extienden entre y que
conectan el elemento de cubo y la parte de paleta, y se extiende
desde dicho extremo inferior, sustancialmente paralelo al eje del
cabezal, hasta un extremo superior que está dispuesto por encima
del recipiente en utilización.
Todavía otro aspecto de la presente invención,
los medios de oscilación comprenden preferentemente unos medios de
sujeción del árbol para sujetar el árbol adyacente al extremo
superior del mismo y efectúa un movimiento oscilante longitudinal
de los medios de sujeción del árbol a través de la longitud de
carrera "S" con una duración "T" para cada ciclo, para
efectuar de ese modo el movimiento longitudinal del cabezal de
mezclado de dicha manera oscilante.
Como otro aspecto de la presente invención, se
proporciona preferentemente una carcasa, posicionable por encima de
dicho recipiente, y los medios de oscilación comprenden
preferentemente un volante, un elemento de manivela y un yugo.
El volante está montado en la carcasa para la
rotación alrededor de un eje de rotación que es normal al eje
longitudinal.
El elemento de manivela sobresale desde el
volante en una dirección paralela al eje de rotación y está
conectado al volante para la rotación con el mismo.
El yugo se desplaza desde el volante en la
dirección del elemento de manivela y presenta un canal
sustancialmente lineal formado en él que aloja el elemento de
manivela y está adaptado para permitir el movimiento de traslación
relativo del elemento de manivela y el yugo.
El yugo está situado con el canal dispuesto
normal al eje de rotación y bisecado de ese modo y está montado en
la carcasa de una manera que limita el movimiento del yugo desde la
misma de otra manera que a lo largo de un eje paralelo al eje
longitudinal y normal al eje de rotación de modo que, durante la
rotación del volante, el elemento de manivela confiere un
movimiento oscilante longitudinal al yugo.
Todavía otro aspecto de la invención, los medios
de sujeción del árbol están funcionalmente conectados de manera
rígida al yugo para el movimiento oscilante longitudinal con el
mismo.
Como otro aspecto de la presente invención, los
medios de montaje están adaptados para montar el cabezal de
mezclado dentro del recipiente con el primer extremo de tubo
dispuesto por debajo del segundo extremo de tubo.
La invención comprende asimismo la utilización
del aparato de mezclado como una mezcladora para un recipiente en
una unidad de extractor SXEW, y como una mezcladora para el
recipiente en una celda de flotación de espuma.
Otras ventajas, rasgos y características de la
presente invención, así como los procedimientos de funcionamiento
y las funciones de los elementos relacionados de la estructura, y la
combinación de partes y economía de fabricación, se pondrán más
claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción
detallada y las reivindicaciones adjuntas haciendo referencia a los
dibujos adjuntos, describiéndose brevemente a continuación en la
presente memoria estos últimos.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 es una representación esquemática de
procedimientos para la extracción de cobre extracción de la técnica
anterior.
La figura 2 es una vista en perspectiva frontal,
desde arriba, desde el lado izquierdo de un aparato de mezclado
según una forma de realización preferida de la presente invención,
en una utilización preferida.
La figura 3 es una vista en sección transversal
desde el lado izquierdo de la estructura de la figura 2.
La figura 4 es una vista en perspectiva frontal,
desde arriba, desde el lado derecho de los medios de oscilación y
medios de montaje del aparato de mezclado de la figura 2.
La figura 5 es una vista en perspectiva en
despiece ordenado de una parte de la estructura de la figura 4.
La figura 6A es una vista en alzado frontal de
la estructura de la figura 4, con el árbol de mezcladora y los
medios de sujeción del árbol eliminados para mayor claridad.
La figura 6B es una vista similar a la de la
figura 6A, con, entre otros, el volante desplazado 90º en el
sentido opuesto a las agujas del reloj con respecto a su posición en
la figura 6A.
La figura 6C es una vista similar a la de la
figura 6A, con, entre otros, el volante desplazado 90º en el
sentido opuesto a las agujas del reloj con respecto a su posición en
la figura 6B.
La figura 6D es una vista similar a la de la
figura 6A, con, entre otros, el volante desplazado 90º en el
sentido opuesto a las agujas del reloj con respecto a su posición en
la figura 6C.
La figura 7 es una vista en perspectiva frontal,
desde arriba, desde el lado izquierdo del cabezal de mezclado de la
estructura de la figura 2.
La figura 8 es una vista en perspectiva desde
atrás, desde abajo, desde el lado derecho del cabezal de mezclado
de la estructura de la figura 2.
La figura 9 es una vista desde abajo del cabezal
de mezclado de la figura 2.
La figura 10 es una vista desde el lado
izquierdo del cabezal de mezclado de la figura 2.
La figura 11 es una vista de una forma de
realización alternativa de los nervios de soporte de la invención,
vista que corresponde al área circunscrita por el círculo 11 en la
figura 7.
La figura 12 es una vista de una forma de
realización alternativa de la parte de paleta de la presente
invención, vista que corresponde al área circunscrita por el
círculo 12 en la figura 7.
La figura 13 es una vista similar a la de la
figura 12, que muestra una realización adicional de la parte de
paleta de la invención.
La figura 14 es una vista en perspectiva
frontal, desde arriba, desde el lado izquierdo de un aparato de
mezclado según la realización preferida de la invención en una
utilización alternativa.
La figura 15 es una vista en sección transversal
desde el lado izquierdo de la estructura de la figura 14.
La figura 16 es una vista similar a la de la
figura 3, que ilustra el aparato de mezclado según una forma de
realización alternativa en una utilización alternativa
adicional.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo referencia a continuación a la figura 2
de los dibujos, un aparato de mezclado, según una realización
preferida de la presente invención y designado con el número de
referencia general 100, se muestra en utilización, de una manera
descrita en detalle en los siguientes párrafos, con un recipiente
102 que presenta una pared 104 lateral contigua centrada alrededor
y que define un eje longitudinal A-A.
En los siguientes párrafos, se expondrán
detalles completos del aparato de mezclado preferido de la presente
invención. Sin embargo, para mayor claridad, en primer lugar ha de
entenderse que, generalmente, el aparato de mezclado 100 comprende
un cabezal 106 de mezclado que presenta un eje de cabezal
H-H (ilustrado en las figuras 3, 7 y 8); medios de
montaje para montar el cabezal 106 de mezclado de manera
sustancialmente coaxial a y dentro del recipiente 102 para el
movimiento longitudinal con respecto al eje de cabezal
H-H, estando designados dichos medios de montaje
con el número de referencia general 108 en la figura 2; y medios de
oscilación, designados con el número de referencia general 110,
para efectuar dicho movimiento relativo longitudinal del cabezal
106 de mezclado de manera oscilante.
A continuación, se describirán las diversas
partes del aparato de mezclado preferido con más particularidad.
Con referencia a la figura 7, se verá que el
cabezal 106 de mezclado incluye una parte de paleta 112, un elemento
de cubo 114 y una pluralidad de brazos 116 de soporte.
La parte de paleta 112, tal como se muestra, se
construye a partir de seis segmentos arqueados 118. Los segmentos
118 están dispuestos en relación tubular de modo que forman un
primer extremo de tubo 120 y un segundo extremo de tubo 122,
ilustrados en la figura 10, y se fijan, mediante pernos (no
mostrados), entre sí a través de pestañas 124 (véanse las figuras
7, 8 y 9) proporcionadas en los extremos de cada segmento 118 para
este fin.
La parte de paleta tubular 112 define y está
centrada alrededor del eje de cabezal H-H, de modo
que el primer extremo de tubo 120 y el segundo extremo de tubo 122
de la parte de paleta 112 están separados entre sí a lo largo de
los mismos, y la parte de paleta 112 se estrecha gradualmente de una
manera sustancialmente frustocónica desde el primer extremo de tubo
120 hasta el segundo extremo de tubo 122.
El grado de estrechamiento gradual es tal que el
ángulo \alpha, definido por el ángulo entre el par de ejes X, X e
Y, Y, ejes que están definidos por y son coincidentes con las
intersecciones de la superficie externa 128 de la parte de paleta
112 y un plano P-P coincidente con el eje del
cabezal, es mayor o igual que 90º y menor que 180º (90º\leq
\alpha < 180º), tal como se indica en la figura 9 y la figura
10.
El elemento de cubo 114 también es tubular, y
está dispuesto de manera central adyacente a la parte de
paleta
112.
112.
La pluralidad de, específicamente, tres, brazos
116 de soporte se extienden cada uno entre y conectan el elemento
de cubo 114 y la parte de paleta 112. Tal conexión se efectúa
mediante remaches o pernos (no mostrado).
Haciendo referencia a continuación a la figura
3, se verá que los medios de montaje 108 preferidos comprenden un
árbol de mezcladora 130 y un cojinete lineal 132.
El árbol de mezcladora 130 presenta un extremo
inferior 134 conectado funcionalmente de manera rígida al cabezal
106 de mezclado y se extiende desde dicho extremo inferior 134,
sustancialmente coincidente con el eje de cabezal
H-H, hasta un extremo superior 136 que está
dispuesto por encima del recipiente 102 en utilización. Tal
conexión rígida del árbol de mezcladora 130 y el cabezal 106 de
mezclado puede efectuarse, por ejemplo, roscando el exterior del
extremo inferior del árbol de mezcladora, y proporcionando una rosca
correspondiente en el interior del elemento de cubo (no
mostrado).
El cojinete lineal 132 soporta el árbol de
mezcladora 130 para el movimiento longitudinal; esto se efectúa en
la realización preferida montando el cojinete 132 en una carcasa 138
que está montada ella misma, tal como se ilustra en la figura 2, en
un armazón 140 que, en la realización preferida mostrada, abarca el
recipiente 102.
Tal como se ilustra mejor en la figura 4, los
medios de oscilación 110 comprenden medios de sujeción del árbol,
designados con el número de referencia general 142, para sujetar el
árbol de mezcladora 130 adyacente a su extremo superior 136 y para
efectuar el movimiento oscilante longitudinal de los medios de
sujeción del árbol 142 a través de la longitud de carrera "S"
con una duración "T" para cada ciclo, para efectuar de ese modo
un movimiento longitudinal coincidente del cabezal 106 de mezclado
de dicha manera oscilante a través de la misma longitud de carrera
"S", tal como se indica en la figura 3, en la que el cabezal
106 de mezclado se muestra con una línea negra en una posición de
partida, y con un perfil imaginario, en una posición desplazada
longitudinalmente de la posición de partida a través de una
distancia "S".
Tal movimiento oscilante se efectúa a través de
un aparato de yugo con cuña 144, que comprende un volante 146,
medios de accionamiento 148, un elemento de manivela 150 y un yugo
152, ilustrados en la figura 4 y en la figura 5.
El volante 146 está montado en la carcasa 138
para la rotación alrededor de un eje de rotación R-R
(ilustrado en la figura 4) que es normal al eje longitudinal
A-A.
Los medios de accionamiento 148 son para
accionar la rotación del volante 146 y, en la realización preferida
ilustrada, comprenden un motor eléctrico a prueba de explosión,
conectado funcionalmente mediante su árbol de accionamiento (no
mostrado) al volante 146.
El elemento de manivela 150 sobresale desde el
volante 146 en una dirección paralela al eje de rotación
R-R y está conectado al volante 146 para la
rotación con el mismo.
El yugo 152 está desplazado del volante 146 en
la dirección del elemento de manivela 150 y presenta formado en él
un canal 154 sustancialmente lineal que aloja el elemento de
manivela 150 y está adaptado para permitir el movimiento de
traslación relativo del elemento de manivela 150 y el yugo 152 a
medida que rota el volante 146.
El yugo 152 presenta unas perforaciones 156
coxiales, roscadas dispuestas sobre sus superficies superior e
inferior para alojar respectivos árboles de guía 158. Se
proporcionan cojinetes de guía 160 correspondientes sobre la
carcasa 138. cuando el yugo 152 está montado funcionalmente con los
árboles de guía 158 dispuestos dentro de los cojinetes de guía 160,
el yugo 152 está situado con el canal 154 dispuesto normal al eje de
rotación R-R y bisecado de ese modo, y está montado
en la carcasa 138 de manera que limita el movimiento del yugo 152
de otro modo que a lo largo de un eje B-B paralelo
al eje longitudinal A-A y normal al eje de rotación
R-R (se indica mejor en la figura 4), de modo que
durante la rotación del volante 146, el elemento de manivela 150
confiere un movimiento oscilante longitudinal al yugo 152, tal como
se indica mediante la secuencia de las figuras
6A-6D.
La longitud de la carrera resultante puede
seleccionarse mediante el ajuste adecuado con respecto a la posición
radial del elemento de manivela 150 (es decir, la distancia entre
el elemento de manivela 150 y el eje de rotación
R-R); por este motivo, el elemento de manivela 150
está roscado, y se proporciona una pluralidad de casquillos 162
roscados en un ordenamiento radial sobre la cara del volante 146,
tal como se ilustra en la figura 5. La duración de cada carrera
puede seleccionarse mediante el ajuste adecuado con respecto a la
velocidad de rotación del motor 148 eléctrico.
En la forma de realización preferida, el yugo se
mueve a través de una longitud de carrera "S", con una duración
"T" para cada ciclo, en la que 175 \leq 0,36 x
DE^{2}/DI^{2} x S/T \leq 250 cuando T se expresa en minutos,
S se expresa en pulgadas, "DI" es un diámetro interno de
paleta, expresado en pulgadas y definido por la superficie interna
126 de la parte de paleta 112 y el segundo extremo de tubo 122, y
"DE" es un diámetro externo de paleta, expresado en pulgadas y
definido por la superficie externa 128 de la parte de paleta 112 y
el primer extremo de tubo 120, tal como se indica en la figura
10.
Volviendo a las figuras 4 y 5, los medios de
sujeción del árbol 142 comprenden preferentemente un elemento de
apriete 163, específicamente, un par de bloques de apriete de
acoplamiento 164, que presenta cada uno una ranura cóncava 166 de
sección transversal semicircular formada en ellos para alojar a modo
de sujeción el árbol de mezcladora 130. El elemento de apriete 163
se fija de manera selectivamente rígida, mediante pernos 168, al
yugo 152, de modo que se confiere un movimiento oscilante
longitudinal a los medios de sujeción del árbol 142 mediante dicho
movimiento oscilante longitudinal del yugo 152. Esta disposición de
elemento de apriete permite que se ajuste convenientemente la
profundidad relativa del cabezal 106 de mezclado en el recipiente
102 desde arriba; sólo es necesario aflojar el elemento de apriete
162, desacoplando los pernos 168 asociados, con lo cual el árbol de
mezcladora 130 puede elevarse o descenderse según se desee, y
volverse a acoplar los pernos 168.
El árbol de mezcladora 130 está construido él
mismo preferentemente a partir de una pluralidad de segmentos de
tubo 170, roscados en sus extremos y unidos entre sí en una relación
de extremo a extremo mediante conexiones 172 roscadas, de modo que
pueden añadirse o eliminarse segmentos 170 según se desee, para
permitir de ese modo que se aproveche de manera más conveniente y
completa la característica de ajuste mencionada anteriormente.
Haciendo referencia general a la figura 4 y la
figura 5, las tensiones producidas sobre el yugo 152, en virtud de
su transporte de los medios de sujeción del árbol 142, se
contrarrestan preferentemente mediante la provisión de un árbol
compensador 174, conectado de manera rígida a la carcasa 138 para
que se extienda sustancialmente paralelo al eje longitudinal
A-A, y mediante un par de bloques de cojinete lineal
de acoplamiento 176, que presentan, cada uno, una ranura 178
respectiva de sección transversal semicircular formada en ellos
revestida con un material autolubricante tal como
politetrafluoroetileno, que están montados en el yugo 152 mediante
pernos 180 y que alojan de manera deslizable el árbol compensador
174 a su través.
Se ha encontrado que la presente invención puede
utilizarse con gran ventaja como una mezcladora para un recipiente
en una unidad de extractor SXEW, tal como se ilustra en las figuras
2 y 3.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
En la aplicación conocida del procedimiento de
SXEW descrito previamente, se tomaron muestras de la descarga de
cada uno del recipiente primario; recipiente secundario; recipiente
terciario y tanque de sedimentación de una unidad de extracción
secundaria (A) respectiva y se permitió que se separasen.
En una unidad de extracción secundaria paralela
(B) (es decir, que procesa un lixiviado enriquecido de composición
sustancialmente idéntica), se sustituyó un aparato de mezclado según
la presente invención (DE=60; DI=48; \alpha=120º; S=10; T=0,0333,
accionado por un motor de 2 CV) por la mezcladora rotatoria en el
recipiente de mezclado secundario, y de nuevo se tomaron muestras
de la descarga de cada uno de los recipientes de mezclado primario,
secundario y terciario, y del tanque de sedimentación, y se permitió
que se separasen.
Se midió la concentración de cobre (g/l) en el
componente orgánico de cada muestra, tal como sigue:
Tal como se esperaría, la concentración de cobre
del recipiente de mezclado primario en cada una de las líneas A y B
es similar (porque en ese punto del procedimiento, se proporciona
mezclado mediante mezcladoras rotatorias idénticas). Sin embargo,
inesperadamente, las concentraciones de cobre en la descarga desde
las mezcladoras secundarias también siguieron siendo idénticas, y
la concentración de cobre en la descarga de los tanques de
sedimentación siguió siendo bastante similar, a pesar de la
reducción de casi el 75% en la entrada de energía (motor de
accionamiento de 2 CV para la mezcladora oscilante, en comparación
con el motor de 7,5 CV que acciona la mezcladora rotatoria).
Sin pretender limitarse por la teoría, se cree
que el aparato de mezclado de la presente invención proporciona
corrientes de mezclado que producen [al menos en el contexto de los
líquidos utilizados en la extracción de cobre mediante SXEW, en un
recipiente que presenta un diámetro interno D y una altura H, en el
que DE:D es de entre aproximadamente 1:2,5 y 1:4, DE:DI es mayor
que 1,0 y menor o igual que 1,5; y D:H es de aproximadamente 1:1]
una dispersión caracterizada por gotas de tamaño constante,
distribuidas uniformemente por todo el recipiente de mezclado,
mientras que en una mezcladora rotatoria, existe una amplia
variación en los tamaños de gota y en la distribución de dichas
gotas, (quizá debido al hecho de que la paleta en una mezcladora
rotatoria se mueve a diferentes velocidades a lo largo de su
longitud). Se cree que esta dispersión uniforme proporciona un
entorno adecuado para la transferencia de masa eficaz entre las
fases, mientras que al mismo tiempo proporciona un desacoplamiento
sustancial de las fases mezcladas en un intervalo de tiempo
relativamente corto.
Aunque las ilustraciones representan una forma
de realización preferida de la presente invención, se contemplan
diversas modificaciones.
Por ejemplo, aunque en la realización preferida
se utiliza un aparato de yugo con cuña para proporcionar un
movimiento oscilante lineal, será evidente que otros mecanismos,
tales como árboles de manivela, mecanismos de leva y seguidor de
leva, y placas distribuidoras son posibles sustituyentes del
mismo.
Debe observarse que, aunque en la forma de
realización preferida ilustrada, el eje de cabezal
H-H y el eje longitudinal A-A son
coincidentes, no es necesario que éste sea el caso.
Además, aunque en la forma de realización
preferida ilustrada, el cabezal de mezclado se estrecha gradualmente
de manera uniforme a lo largo de su longitud, de modo que adopta
una forma sustancialmente frustocónica, y los medios de montaje
están adaptados para montar el cabezal de mezclado en el recipiente
con el primer extremo de tubo dispuesto por encima del segundo
extremo de tubo, es posible que el cabezal de mezclado adopte una
forma no frustocónica, en la que los grados de estrechamiento
gradual difieren en los extremos superior e inferior, y también que
el cabezal de mezclado se disponga con el segundo extremo de tubo
dispuesto por encima del primer extremo de tubo, tal como se
ilustra en la figura 16. También pueden disponerse deflectores 184
de flujo dentro del recipiente, tal como se indica también en la
figura 16.
Adicionalmente, aunque la parte de paleta y los
nervios de soporte preferidos son sustancialmente lisos, se
contempla que la parte de paleta 112 puede formarse con una
pluralidad de perforaciones 186 que se extienden cada una entre la
superficie interna 126 y la superficie externa 128, tal como se
ilustra en la figura 12, y que los brazos 116 de soporte pueden
dotarse con una pluralidad de perforaciones 188, así como una
pluralidad de lengüetas 190 que recubren cada una sustancialmente
una respectiva perforación 188 y que están conectadas al brazo 116
de soporte en un borde de dicha respectiva perforación 188 para
formar una aleta, tal como se ilustra en la figura 11. De esta
manera, las características de las corrientes de mezclado producidas
por la parte de paleta en movimiento pueden ajustarse con precisión
para controlar el tamaño de gota de la dispersión, y así, la
eficacia de mezclado del dispositivo, característica que no está
disponible en las mezcladoras de la técnica anterior.
Como alternativa adicional, ilustrada en la
figura 13, la parte de paleta 112 puede dotarse con una pluralidad
de muescas 192 que sobresalen hacia fuera desde la superficie
externa 128 y hacia dentro desde la superficie interna 126. De
manera similar, esto permite el ajuste preciso del dispositivo de
mezclado de la presente invención de una manera no enseñada por la
técnica anterior.
Con el fin de minimizar la fricción, el elemento
de manivela 150 preferido es una construcción de dos piezas, que
incluye una parte de eje interno 182 que está conectado de manera
fija al volante 156 y una parte de cilindro externo 184 que está
montado de manera que puede rotar mediante cojinetes (no mostrados)
en la parte de eje 182 (ilustrado mejor en la figura 5). Sin
embargo, esto no es necesario.
Naturalmente, aunque la descripción detallada de
la presente memoria se refiere específicamente a la recuperación de
cobre a partir de menas que contienen cobre, también ha de
entenderse que la presente invención puede utilizarse en otras
aplicaciones en las que se utilizan procedimientos de SXEW, tales
como, por ejemplo, en la recuperación de zinc, níquel, platino y
molibdeno.
Además, resultará evidente que la invención
puede presentar una utilidad ventajosa incluso fuera del
procedimiento de SXEW, en otras aplicaciones de mezclado, tal como
en el contexto de una celda de flotación de espuma, ilustrada en
las figuras 14 y 15, en la que el aparato de mezclado se utiliza
para agitar una suspensión para formar una espuma, y un mecanismo
32 de pala está montado funcionalmente en el recipiente 102 para
quitar las espumas producidas de ese modo.
Naturalmente, también ha de entenderse que
pueden utilizarse otras diversas modificaciones y alteraciones en
el diseño y la fabricación del aparato de mezclado según la presente
invención sin apartarse, por ello, del alcance de las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (21)
-
\global\parskip0.970000\baselineskip
1. Aparato de mezclado para su utilización con un recipiente que presenta una pared lateral contigua centrada alrededor de un eje longitudinal y definiendo el mismo, comprendiendo el aparato de mezclado:- un cabezal de mezclado que presenta una parte de paleta tubular centrada alrededor de un eje del cabezal y definiendo el mismo y que presenta un primer extremo de tubo y un segundo extremo de tubo separados entre sí a lo largo de los mismos, estrechándose gradualmente la parte de paleta desde el primer extremo de tubo hasta el segundo extremo de tubo, definiendo la superficie interna de la parte de paleta y el segundo extremo un diámetro interno de paleta "DI" y definiendo la superficie externa de la parte de paleta y el primer extremo un diámetro externo de paleta "DE";
- unos medios de montaje para montar el cabezal de mezclado de manera sustancialmente coaxial al recipiente y dentro del mismo para el movimiento longitudinal con respecto al mismo; y
- unos medios de oscilación para efectuar dicho movimiento relativo longitudinal del cabezal de mezclado de una manera oscilante a través de una longitud de carrera "S", con una duración "T" para cada ciclo,
en el que175 \leq 0,36 x DE^{2}/DI^{2} x S/T \leq 250cuando DE, DI y S se expresan cada uno en pulgadas y T se expresa en minutos. - 2. Aparato de mezclado según la reivindicación 1, en el que la parte de paleta se estrecha gradualmente de una manera sustancialmente frustocónica desde el primer extremo de tubo hasta el segundo extremo de tubo.
- 3. Aparato de mezclado según la reivindicación 2, en el que están definidos un par de ejes mediante y coincidentes con las intersecciones de la superficie exterior de la parte de paleta y un plano coincidente con el eje del cabezal;está definido un ángulo \alpha por el ángulo entre dicho par de ejes; y90º \leq \alpha \leq 180º.
- 4. Aparato de mezclado según la reivindicación 1, en el que los medios de montaje comprenden un árbol, presentando el árbol un extremo inferior conectado funcionalmente de manera rígida al cabezal de mezclado y extendiéndose desde dicho extremo inferior, sustancialmente paralelo al eje del cabezal, hasta un extremo superior que está dispuesto por encima del recipiente en utilización.
- 5. Aparato de mezclado según la reivindicación 4, en el que los medios de oscilación comprenden unos medios de sujeción del árbol para sujetar el árbol adyacente al extremo superior para efectuar un movimiento oscilante longitudinal de los medios de sujeción del árbol a través de una longitud de carrera "S" con una duración "T" para cada ciclo, para efectuar de ese modo dicho movimiento longitudinal del cabezal de mezclado de dicha manera oscilante.
- 6. Aparato de mezclado según la reivindicación 5, que comprende asimismo una carcasa posicionable por encima de dicho recipiente.
- 7. Aparato de mezclado según la reivindicación 6, en el que los medios de oscilación comprenden:
- un volante montado en la carcasa para la rotación alrededor de un eje de rotación que es normal al eje longitudinal;
- un elemento de manivela que sobresale desde el volante en una dirección paralela al eje de rotación y que está conectado al volante para la rotación con el mismo; y
- un yugo desplazado del volante en la dirección del elemento de manivela y que presenta un canal sustancialmente lineal formado en el mismo que tiene alojado el elemento de manivela y que está adaptado para permitir un movimiento de traslación relativo del elemento de manivela y el yugo,
en el que el yugo está situado con el canal dispuesto normal al eje de rotación y bisecado de ese modo y está montado en la carcasa de una manera que limita el movimiento del yugo desde la misma de otra manera que a lo largo de un eje paralelo al eje longitudinal y normal al eje de rotación de modo que, durante la rotación del volante, el elemento de manivela confiere un movimiento oscilante longitudinal al yugo;y en el quelos medios de sujeción del árbol están conectados funcionalmente de manera rígida al yugo para el movimiento oscilante longitudinal con el mismo.\global\parskip1.000000\baselineskip
- 8. Aparato de mezclado según la reivindicación 7, en el que los medios de oscilación incluyen unos medios de accionamiento para accionar dicha rotación del volante.
- 9. Aparato de mezclado según la reivindicación 8, en el que los medios de accionamiento son un motor eléctrico.
- 10. Aparato de mezclado según la reivindicación 4, en el que el árbol se extiende desde el cabezal de mezclado sustancialmente coincidente con el eje del cabezal.
- 11. Aparato de mezclado según la reivindicación 10, en el que el extremo inferior del árbol esta funcionalmente conectado de manera rígida al cabezal de mezclado mediante un elemento de cubo conectado de manera rígida al extremo inferior del árbol y una pluralidad de nervios de soporte que se extiende entre el elemento de cubo y la parte de paleta, y que conecta los mismos.
- 12. Aparato de mezclado según la reivindicación 11, en el que los nervios de soporte están formados con una pluralidad de perforaciones que se extienden a través de los mismos y una pluralidad de lengüetas, recubriendo sustancialmente cada lengüeta una de la pluralidad de perforaciones respectivas y estando conectadas al nervio de soporte en un borde de dicha pluralidad de perforaciones respectivas para formar una aleta.
- 13. Aparato de mezclado según la reivindicación 1, en el que la parte de paleta presenta una pluralidad de muescas que sobresalen hacia fuera desde la superficie externa.
- 14. Aparato de mezclado según la reivindicación 1, en el que la parte de paleta presenta una pluralidad de muescas que sobresalen hacia dentro desde la superficie interna.
- 15. Aparato de mezclado según la reivindicación 1, en el que la parte de paleta presenta una pluralidad de perforaciones que se extienden cada una entre la superficie interna y la superficie externa.
- 16. Aparato de mezclado según la reivindicación 1, en el que los medios de montaje están adaptados para montar el cabezal de mezclado dentro del recipiente con el primer extremo de tubo dispuesto por debajo del segundo extremo de tubo.
- 17. Aparato de mezclado según la reivindicación 1, en el que los medios de montaje están adaptados para montar el cabezal de mezclado dentro del recipiente con el primer extremo de tubo dispuesto por encima del segundo extremo de tubo.
- 18. Utilización del aparato de mezclado según la reivindicación 1, como una mezcladora para un recipiente en una unidad de extractor SXEW, presentando el recipiente un diámetro interno D y una altura H.
- 19. Utilización según la reivindicación 18, en la que DE:D está entre aproximadamente 1:2,5 y 1:4 y DI:DE está entre aproximadamente 1:0 y 1,5.
- 20. Utilización según la reivindicación 18, en la que D:H es de aproximadamente 1:1.
- 21. Utilización del aparato de mezclado según la reivindicación 1, como una mezcladora para el recipiente en una celda de flotación de espuma.
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