NO865147L - Fremgangsmaate og apparat for separering av bestanddeler i en oppslemning ved skumflotasjon. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et apparat for skumfIotasjon, og

mer spesielt en forbedret anordning for å utvikle og fjerne skum i en skumfIotasjonscelle.

Ved skumfIotasjon blir en vandig oppslemning av et ned-malt mineralaggregat utsatt for lufting eller lignende i nær-vær av ett eller flere fIotasjonsreagenser med det resultat at et mineralholdig skum blir dannet på toppen av oppslemningen. For effektivt å kunne fjerne og oppsamle skummet er det nødvendig å avskumme skummet fra væskens overflate i fIotasjonstanken.

En rekke skumfIotasjonssystemer er blitt utviklet for

å forbedre skumdannelsen såvel som skumoppsamlingen. For eksempel er i US patent nr. 155736 9 et skumfIotasjonsapparat beskrevet hvori anvendes stasjonære og roterende spiralformig krummede avskumningselementer for å fjerne skum mens det forsøkes ikke å forringe skummet.

I US patent nr. 2311527 er en skumfIotasjonscelle beskrevet med et fIotasjonskammer og en avskumningsanordning i form av et spiralformig blad som er roterbart montert på

en horisontal akse. Det er angitt at den spiralformige av-skumningsarm fjerner skummet fra toppen av oppslemningen langt mer effektivt enn en arm av flat type. Andre US patenter hvori avskumningsinnretninger er beskrevet, innbefatter US patenter nr. 4462909, 3864257, 2922521 og 838626.

Et spesielt egnet skumfIotasjonsapparat som er spesielt anvendbart for anrikning av kull, er beskrevet i US patent nr. 4347126 og US patent nr. 4347127. I disse patenter er fIotasjonsapparater beskrevet hvori primære dusjmunnstykker eller sprøytemunnstykker er anordnet over fIotasjonstanken for innsprøytning av oppslemning, og hvor resirkulasjons-sprøytemunnstykker er anordnet over tanken for på ny å sprøyte partikkelformig materiale som er blitt oppsamlet i oppsamlings-trau som er anordnet i tanken for å oppsamle synkende materiale. Sprøyteoperasjonen fører til at det dannes et skum på vannoverflaten i fIotasjonstanken, og i skummet flyter en vesentlig mengde av partikkelformig materiale. Skummet blir derefter avskummet fra vannoverflaten, f.eks. ved anvendelse av en avskumningsanordning hvor et endeløst transportbelte understøtter en rekke i avstand fra hverandre anordnede av-skumningsplater som henger ned fra dette.

Selv om en rekke skumfIotasjonsapparater og avskum-ningsanordninger er kjente, er det fremdeles ønskelig å tilveiebringe forbedrede f1otasjonsceller og avskumnings-anordninger som er mer effektive og som vil gi tilstrekkeligeanrikningsresultater.

Det er derfor et formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte og et forbedret, apparat for skumfIotasjonsseparering av en oppslemning av partikkelformig materiale.

Det er et ytterligere formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret skumfIotasjonsapparat og en forbedret fremgangsmåte for å danne et skum av partikkelformig materiale, som carbonholdige partikler, ikke-carbonholdige partikler eller blandinger derav, kullpartikler, grubeav-ganger, oljeskifer, rester, partikkelformig avfallsmateriale, mineralske bestrykningsmidler, grafitt, mineralmalmer eller finstoffer etc.

Det er dessuten et formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe et forbedret apparat og en forbedret fremgangsmåte for dannelse av skum og for å fjerne dannet skum fra væskeoverflaten i en skumfIotasjonscelle.

Det er et videre formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte og et forbedret apparat for skumfIotasjonsanrikning av mineraler, spesielt kull,

som er mer effektive enn kjente metoder og apparater og som dessuten gir på egnet måte anrikede produkter og utmerket utvinning.

Disse og andre formål oppnås ved den foreliggende oppfinnelse som angår en fremgangsmåte for skumfIotasjonsseparering av komponentene i en oppslemning som inneholder partikkelformig materiale, og fremgangsmåten er særpreget ved at den omfatter de trinn at (i) en oppslemning som inneholder partikkelformig materiale, sprøytes ut fra minst ett omkretsmessig roterende sprøytemunnstykke som er montert over en flotasjons-celle som inneholder væske, for derved å danne et skum på overflaten av væsken som er inneholdt i

fIotasjonscellen, og

(ii) skummet som er blitt dannet ved anvendelse av det roterende sprøytemunnstykke, blir avskummet fra væskeoverflaten ved anvendelse av omkretsmessig rotasjon av en avskumningsanordning som er anordnet over flotasjonscellen og foran det roterende sprøytemunnstykke, hvorved fås et kontinuerlig tidsintervall mellom skumdannelse og avskumning av skum.

Oppfinnelsen angår videre et apparat for anvendelse

ved skumfIotasjonsseparering av komponentene i en oppslemning, og apparatet er særpreget ved at det omfatter (i) minst én fIotasjonscelle med en sylindrisk øvre seksjon, (ii) minst ett sprøytemunnstykke som er roterbart montert over fIotasjonscellen for rotasjon rundt en sentralt

forløpende vertikal akse, og

(iii) minst én avskumningsanordning som er rotertbart montert over fIotasjonscellen for rotasjon rundt en sentralt forløpende vertikal akse og innrettet for å fjerne skum fra overflaten av en væske i fIotasjonscellen, idet sprøytemunnstykket og avskumningsanordningen er montert slik i forhold til hverandre at sprøytemunn-stykket danner skum bak rotasjons'avskumningsretningen for avskumningsanordningen. Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning til de vedføyede Figurer, hvorav Fig. 1 skjematisk viser en sylindrisk skumfIotasjonscelle ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 viser et sideoppriss i snitt gjennom en konisk skumfIotasjonstank ifølge oppfinnelsen, Fig. 3 viser et toppoppriss av skumfIotasjonscellen ifølge Fig. 1, tatt langs linjen 3-3 ifølge Fig. 1, og Fig. 4 viser et toppoppriss av skumfIotasjonscellene ifølge Fig. 1 eller 2, men hvor anvendelsen av en rekke sprøytemunnstykker er vist og hvor også-rotasjonsretningen for sprøytemunnstykkene og avskumningsanordningen rundt cellen er vist.

Fremgangsmåten og apparatet ifølge oppfinnelsen er egnede for separering av en rekke forskjellige faststoff-fluid-strømmer ved hjelp av en særpreget anordning for dannelse av en faststoffholdig skumfase og fjernelse av denne, og de er egnede for separering av en rekke forskjellige typer av partikkelformig materiale, som for eksempel dem som er blitt nærmere angitt ovenfor.

For enkelhets skyld vil apparatet og fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse bli beskrevet under henvisning til skumfIotasjon og anrikning av kull, og spesielt under henvisning til den anrikningsprosess som er beskrevet i US patenter nr. 4304573, 4332593 og 4412843.

Nærmere bestemt viser Fig. 1 en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse som omfatter en sylindrisk flota-sjonstank 10, et roterbart montert sprøytemunnstykke 12 og en roterbart montert avskumningsinnretning 14 som er anordnet over tanken 10. Under bruk blir en vandig oppslemning av finmalt kull, tilknyttede forurensninger og, om ønsket, ytterligere tilsetningsmidler, som kjemiske monomerer, initiatorer, katalysatorer og hydrocarbonfluida (se for eksempel de ovenfor angitte US patenter nr. 4304573, 4332593 og 4412843), tilført til sprøytemunnstykket 12 ved påmatnings-innløpet 30,via en sentralt anordnet ledning 16 og en fordelingsmanifold eller -arm 18 som rager radialt utad, og fra sprøytemunnstykket 12 sprøytet inn i vannet i tanken 10, hvorved dannes skum på vannoverflaten. Sprøytemunnstykket 12 og avskumningsanordningen 14 er montert på fordelingsmanifolden eller -armen 18 som strekker seg radialt utad og som ved hjelp av en roterende unions-kupling 20 er forbundet med den sentralt anordnede ledning 16. Etterhvert som sprøytemunn-stykket 12 sprøyter ut oppslemning, roterer en kraftdreven enhet 22 via en roterende aksel 24 samtidig sprøytemunnstykket 12 og avskumningsanordningen 14 rundt tanken 10 og driver avskumningsanordningen 14 langs væskeoverflaten i tanken 10, hvorved skummet blir fjernet i en retning motsatt i forhold til oppslemningsdusjens kraftretning. Sprøytemunnstykkets og avskumningsanordningens rotasjonshastighet er ikke spesielt kritisk for utførelsen av fremgangsmåten og er avhengig av den innførte mengde påmatningsmateriale pr. tids-

enhet og av de materialmengder som behandles pr. tidsenhet.

I henhold til denne utførelsesform er for eksempel en rotasjonshastighet av 5-8 omdreininger pr. minutt (rpm) aksep-tabel. Når arrangementet ifølge oppfinnelsen med avskumningsanordningen og dusjmunnstykket anvendes, får skummet foran avskumningsanordningen således tilstrekkelig tid til å bli avvannet (drenert) før det blir skrapet bort eller avskummet fra cellen. Denneøkede oppholdstid fører til mindre turbulens, forbedret skumdannelse og forbedret skumavvanning.

Fig. 2 viser en annen utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse, omfattende en kjegleformig fIotasjonstank 11, et roterbart montert sprøytemunnstykke 12 og en roterbart montert avskumningsanordning 14 anordnet over tanken 11.

I henhold til denne utførelsesform blir den vandige oppslemning av finmalt kull, tilknyttede forurensninger og, om ønsket, ytterligere tilsetningsmidler, som kjemiske monomerer, initiatorer, katalysatorer og hydrocarbonfluid, tilført til sprøytemunnstykket 12 ved et påmatningsinnløp 31/via et stasjonært påmatningsrør 24 og en sentralt anordnet ledning 17 og fra sprøytemunnstykket 12 sprøytet inn i vannet i tanken 11. På samme måte som for utførelsesformen vist på Fig. 1 er sprøytemunnstykket 12 og avskumningsanordningen 14 montert på en fordelingsmanifold eller -arm 33 som rager radialt utad. Påmatningsrøret 24 er ved hjelp av en roterende unions-kupling 35 forbundet med den sentralt anordnede ledning 17. Efterhvert som sprøytemunnstykket 12 sprøyter ut oppslemning, roterer den kraftdrevne rotasjonsledning eller -aksel 17 samtidig sprøytemunnstykket 12 og avskumningsanordningen 14 rundt tankens 11 sylindriske, sirkel-formige, øvre åpne ende og driver avskumningsanordningen 14 langs væskeoverflaten (i pilretningen) i tanken 11, hvorved skummet blir avskummet i en retning motsatt i forhold til oppslemningsdusjens kraftretning. Skummet blir ved hjelp av avskumningsanordningen 14 fjernet over i et trau 21 og blir utvunnet fra et utløp 23. Avganger forlater tanken via et utløp 25.

Fig. 3 og 4 viser toppoppriss av fIotasjonscellene

10<p>g 11 vist på Fig. 1 og 2 og viser dessuten et arrangement ifølge oppfinnelsen av et sprøytemunnstykke eller sprøyte-munnstykker og en avskumningsanordning. Fig. 4 viser anvendelse av en rekke sprøytemunnstykker. Ifølge disse ut-førelsesformer blir sprøytemunnstykket eller -stykkene 12 montert over cellen 10 eller 11 og bak avskumningsanordningen 14, dvs. bak den retning i hvilken avskumningsanordningen skraper bort skummet. Pilene antyder retningen for avskumningsanordningens bevegelse langs overflaten av vannet i cellen 10 eller 11 og dessuten den retning som skummet fjernes i fra cellen. Det fremgår tydelig av Fig. 3 og 4 at sprøytemunnstykket eller munnstykkene 12 danner skum bak avskumningsanordningen 14 og således gir et tidsintervall fra dannelsen av skummet til skummet blir skrapt bort fra cellen. Skummet som sådant hviler på vannoverflaten i en tilstrekkelig tid til at det blir drenert før det blir avskummet og enten oppsamlet eller på ny innmatet i en annen flotasjons-celle for ytterligere behandling. I henhold til anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse vil således en fullstendig rotasjon av avskumningsanordningen og sprøytemunnstykket eller -munnstykkene bevirke at det fås skumdannelse, drener-ing og avskumning og dessuten bevirke at det frembys en ny væskeoverflate for den neste skumdannelsessyklus.

I henhold til en foretrukken utførelsesform av den foreliggende oppfinelse er avskumningsanordningen 14 festet til en fordelingsmanifold eller -arm 18 som strekker seg radialt utad, ved hjelp av en innretning 36 som muliggjør regulering av vinkel-, høyde- og sidestilling for avskumningsanordningen i forhold til væsken i cellen. Avskumningsanordningen 14 er fortrinnsvis krum og laget av et flek-sibelt materiale, som en gummi. Dessuten kan sprøytemunn-stykket 12 være innrettet slik at sprøytemunnstykkets helningsvinkel i forhold til væskeoverflaten i cellen kan re-guleres .

Sprøytemunnstykket eller -munnstykkene 12 som anvendes

i henhold til den foreliggende oppfinnelse, kan være hule strålemunnstykker som er tilgjengelige i handelen og beskrevet for eksempel i US patent nr. 4347126 eller i US patent nr. 4347127. Munnstykkene er fortrinnsvis laget av

rustfritt stål, et annet egnet hårdmetall eller av et keramisk materiale for å unngå korrosjon på grunn av de forskjellige partikler i oppslemningen som pumpes gjennom munnstykkene. Disse blir fortrinnsvis tilført oppslemning i tilførselsmanifoldene ved et trykk av 0,35-2,81, mer fore-trukket 1,05-1.41, kg/cm 2. Spesielt foretrukne sprøytemunn-stykker for en slik anvendelse er spiralsprøytemunnstykker av typen som gir en åpen strøm, for eksempel som beskrevet i US patent nr. 4514291. Disse spiralmunnstykker av typen som gir åpen strøm, er også tilgjengelige i handelen.

I henhold til det foreliggende apparat og den foreliggende fremgangsmåte blir således en strøm av kulloppslemning pumpet under trykk til sprøytemunnstykket 12 hvori kreftene sprøyter kulloppslemningen ut i form av fine dråper slik at de med kraft tvinges inn i vannmassen i tanken 10 under dannelse av et skum. Høy skjærkraft oppstår i munnstykket 12, og de dispergerte partikler blir med kraft tvunget inn i vannoverflaten og bryter opp kull-vannflokkulatene, hvorved aske fra mellomrommene mellom kullflokkulatene bli-r fuktet med vann og frigjort og kullflokkulatene brytes opp slik at de eksponerte askeoverflater som blir innført i vannet, blir skilt fra de flytende kullpartikler og synker ned i vannbadet.

De findelte kullpartiklers overflater inneholder nu luft som er blitt absorbert i de atomiserte partikler. De kombinerte virkninger på det behandlede kull forårsaker at det flokkulerte kull får en lavere tilsynelatende densitet og at det flyter eller skummer på overflaten av vannet i tanken. Den hydrofile aske blir tilbake i hovedmengden av vannfasen og er tilbøyelig til å bli bunnavsatt i tanken. Som vist på Fig. 1 og 2 kan i henhold til denne utførelses-form av den foreliggende oppfinnelse motstrømsvann bli inn-ført i tanken 10 eller 11 via innløpet 28 eller 29 slik at det fås en tangensialt avtagende buet strøm, slik at de partikler som er i ferd med å bli bunnavsatt, blir holdt i bevegelse henimot bunnen av tanken. Innføringen av dette motstrømsvann opprettholder også detønskede vannivå i tanken.

Foruten de ovenfor beskrevne fordeler ved den foreliggende oppfinnelse gjør det foreliggende skumfIotasjonsapparat og den foreliggende skumfIotasjonsmetode det unød-vendig å anvende en egen agiteringsanordning i cellen, og mengden av energi som er nødvendig for å drive avskumningsanordningen reduseres fordi kraften fra sprøytemunnstykket eller -munnstykkene som befinner seg bak avskumningsanordningen, delvis vil drive denne. Dessuten gir det foreliggende apparat og den foreliggende fremgangsmåte en skumflota-sjonsprosss som er mer effektiv, dvs. behandler mer kull eller annet fast materiale i løpet av kortere tid og på et mindre areale, enn tidligere prosesser og apparater.

Selv om den ovenstående beskrivelse og tegningene angår og viser en fIotasjonscelle, tas det ifølge oppfinnelsen sikte på å anvende en rekke fIotasjonsceller i serie med hverandre, idet hver celle er forsynt med arrangementet ifølge oppfinnelsen av det roterende sprøytemunnstykke og avskumningsanordningen. I henhold til denne utførelsesform blir efter at for eksempel kull er blitt flottert i én celle, dette innført i en annen eller tredje celle etc. for ytterligere flotasjon og anrikning.

Oppfinnelsen er nærmere forklart ved hjelp av de ut-førelsesformer av oppfinnelsen som er beskrevet i de nedenstående eksempler.

Eksempel 1

Kull av typen "Wells blend" og med det askeinnhold som er angitt i den nedenstående Tabell, anrikes ved å inn-føre vandig partikkelformig kulloppslemning som er blitt "reagensert", dvs. behandlet med brenselolje nr. 2 i en mengde av 2,1 kg/tonn, 0,3 9 kg hydrogenperoxyd pr. tonn,

0,1 kg butoxyethoxypropanol pr. tonn og 0,41 kg toverdig kobbernitrat pr. tonn i sprøytemunnstykket 12,og sprøytes inn i tanken 10 som er fylt med vann. Den reagensbehandlede, partikkelformige, vandige kullpåmatning blir innmatet i sprøytemunnstykket 12 og tanken 10 i en mengde pr. tidsenhet av 635 kg/time, tørr basis. Det dannede skum blir avskummet fra vannoverflaten i tanken 10 ved hjelp av det roterende

avskumningsblad, som vist på Fig. 2. Sprøytemurmstykkets og avskumningsbladets rotasjonshastighet er 5-8 rpm. Skummet blir deretter oppsamlet og analysert. Prøvningsresultatene er gjengitt i den nedenstående Tabell.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for skumfIotasjonsseparering av komponentene i en oppslemning som inneholder partikkelformig materiale, karakterisert ved de trinn at (i) en oppslemning som inneholder partikkelformig materiale sprøytes gjennom minst ett omkretsmessig roterende sprøytemunnstykke som er montert over en fIotasjonscelle som inneholder væske, for derved å danne et skum på overflaten av væsken som er inneholdt i fIotasjonscellen, og (ii) skummet dannet av det roterende sprøytemunnstykke, blir fjernet fra væskeoverflaten ved omkretsmessig å rotere en avskumningsanordning som anvendes montert over fIotasjonscellen og foran det roterende sprøyte-munnstykke, hvorved fås et kontinuerlig tidsintervall mellom skumdannelse og skumavskumning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oppslemningen sprøytes gjennom en rekke omkretsmessig roterende sprøytemunnstykker.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det innsprøytes en oppslemning som omfatter en vandig oppslemning av kullpartikler, for anrikning av kullet.

4. Apparat for skumfIotasjonsseparering av komponentene i en oppslemning, karakterisert ved at det omfatter (i) minst én fIotasjonscelle med en sylindrisk øvre seksjon, (ii) minst ett sprøytemunnstykke som er roterbart montert over fIotasjonscellen for rotasjon rundt en sentralt forløpende vertikal akse, (iii) en anordning for i sprø ytemunmtykket å innføre en oppslemning som inneholder partikkelformig materiale, og (iv) minst én avskumningsanordning som er roterbart montert over fIotasjonscellen for rotasjon rundt en sentralt forløpende vertikal akse og innrettet for å fjerne skum fra overflaten av en væske i fIotasjonscellen, idet sprøytemunnstykket og avskumningsanordningen er montert slik i forhold til hverandre at sprøytemunn-stykket fører til dannelse av skum bak avskumningsanordningen s rotasjonsavskumningsretning.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at sprøytemunnstykket og avskumningsanordningen er montert på en arm som strekker seg radialt utad og som er forbundet med en sentralt anordnet vertikal ledningsanordning i fIotasjonstanken.

6. Apparat ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at det omfatter en rekke sprøytemunnstykker som er roterbart montert over flotasjonscellen for rotasjon rundt en sentralt forløpende vertikal akse.

7. Apparat ifølge krav 4-6, karakterisert ved at sprøytemunnstykket er forsynt med en innretning for å regulere sprøytemunnstykkets helningsvinkel i forhold til overflaten av en væske i flotasjonscellen.

8. Apparat ifølge krav 4-7, karakterisert ved at det i det minste ene sprøytemunnstykke er et spiralsprøytemunnstykke som gir åpen strømning.

9. Apparat ifølge krav 4-8, karakterisert ved at anordningen for å inn-føre oppslemning omfatter en innløpsanordning som er anordnet ved bunnen av fIotasjonscellen.

10. Apparat ifølge krav 4-8, karakterisert ved at anordningen for å inn- føre oppslemning omfatter en innløpsanordning som er anordnet ved toppen av fIotasjonscellen.