SE510323C2 - Sätt och apparat för anrikning av malmer medelst flotation - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 510 323 _ 2 _ upp det pà ytan samlade koncentratskumskiktet och från att störa de av luftblàsorna burna koncentratpartiklarnas upp- stigning till ytan är ytzonen skild frán reaktorzonen av en separat mellanzon med tillhörande omblandningsdämpare och flotationsreglerande luftseparatorer. Koncentratseparationen förstärks ytterligare av en ytzon, dvs. en kolonnzon, belägen ovanför mellanzonen; denna kolonnzon kan vara försedd med ledplàtkonstruktioner för en dämpad orientering av strömnin- garna. De huvudsakliga nya kännetecknen framgår av patent- kraven.

Föreliggande uppfinning representerar nya tankar angå- ende flotation, i det att omrörningseffekten är avsiktligt ökad över den nivá som normalt används vid flotation. Tidi- gare hölls omrörningseffekten genomsnittligt vid ca 1 kw per kubikmeter cellvolym, och denna omblandningseffekt var ojämnt fördelad och kraftig endast i det lilla utrymme som stator- konstruktionen begränsar. Enligt föreliggande uppfinning sker en jämn och kraftig omrörning i hela bottenzonen, dvs. reak- torzonen, i flotationsapparaten, varvid omrörningseffekten uppgår till l,5-lo kw/ma och normalt till 2-3 kw/mß.

Den ovanför reaktorzonen belägna mellanzonen känne- tecknas av att de i densamma anordnade dämpningskonstruk- tionerna åstadkommer en stark vertikal gradient för omrör- ningsintensiteten, sá att omrörningseffekten per volymsenhet nedgàr till under 0,2 kw/m3 före början av den översta zonen, kolonnzonen. Mellanzonens konstruktiva element vänder huvud- delen av omblandningsströmmarna nedåt, så att knappast någon omrörningsturbulens kommer att nà in i själva kolonnzonen. Pà detta sätt dämpas omrörningen ytterligare i själva kolonnzo- nen, och i dennas övre parti ligger omrörningseffekten under 0,1 kw/ma. Detta säkerställer att koncentratpartiklarna ostört kan stiga till ytan.

En fördel med det ovan beskrivna allmänna arrangemanget är att den malmuppslamning som undergàr flotation kan omröras kraftigt utan att den samtidiga uppstigningen av koncentratet till ytan störs. En separat, före flotationen genomförd kon- ditionering eller förbehandling kan ofta undvikas, ty vid detta så kallade COINS-förfarande (COnditioning and IN Situ 10 15 20 25 30 35 :S10 323 _ 3 _ flotation) är flotationen sammanlänkad med konditioneringen.

Samtidigt är själva förbehandlingen eller konditioneringen avkortad, vilket har den fördelen att partiklarnas ytbelägg- ning med biprodukter som uppkommit vid ej önskvärda ytreak- tioner, ex.vis sekundära svavelföreningar, minskas påtagligt.

De använda flotationskemikalierna reagerar selektivt med ytan på de mineralpartiklar som undergår flotation.

Kraftig omblandning har också den fördelen att flockarna av mineralpartiklar, som vållar svårigheter vid flotationen, kan upplösas. Vid konventionell flotation sker en kraftig omrörning vid förbehandlingen eller konditioneringen, men ej så mycket i samband med flotationen, varför flockning i flo- tationssteget är vanlig. Vid sättet enligt föreliggande upp- finning genomförs en kraftig omrörning även i flotationsste- get, varför flockningen minskas allteftersom flotationen fortskrider. I synnerhet vid behandling av uppslamningar av finkornig malm är en kraftig omrörning ett villkor för effek- tiv flotation. För detta krävs kraftiga och snabbt riktnings- ändrande omrörningsturbulenser, så att det blir tillräckliga skillnader mellan mineralpartiklarna och luftblàsorna, nämli- gen för att dessa skall kollidera så hårt att mineralpartik- larna fastnar vid luftblásorna och flotation äger rum. En annan uppenbar fördel med kraftig omblandning är att inte ens de grova partiklarna i mineraluppslamningen kan sjunka till reaktorns botten och störa flotationsapparatens funktion.

En konventionell flotationsapparat är i allmänhet ett långsträckt cellarrangemang med inmatningen vid en ände in- till bottnen, varvid även utmatningen av uppslamningen sker i närheten av bottnen. Den kraftiga omrörningen enligt före- liggande uppfinning gör det möjligt att ändra arrangemanget och uppnå en effektivare flotation. Uppslamningen undergår en mera likformig behandling medan direktgenomströmnings- kvoten minskas om utloppsröret placeras uppe i mellanzonen.

Behandlingstiden för fast material, och i synnerhet grovkor- nigt material, kan utsträckas genom att utloppsröret anordnas högre upp i mellanzonen, där omblandningsintensiteten minskar kraftigt med ökande höjd. 10 15 20 25 30 35 "S10 323 _ 4 _ Hela omkretsen på den övre änden av flotationsreaktorn bildar en jämn överfallströskel för koncentratet, från vilken koncentratet strömmar ned i en omgivande ränna. Ned mot kolonnzonens underdel minskar den mekaniska omrörningseffek- ten till ett värde där mineralpartiklarnas uppstigning till ytan beror nästan uteslutande på luftblåsorna.

Graden av den mekaniska omrörning som sträcker sig genom mellanzonen kan inställas genom vertikal inställning av läget för den i mellanzonen belägna omrörningsdämparen. På samma sätt kan strömningarna i kolonnzonen inställas. I praktiken betyder detta att man söker en arbetspunkt där de centrala strömmarna i kolonnzonen stiger långsamt, så att ytströmmarna från mitten och utåt för med sig det utseparerade koncentra- tet till rännan. Exempelvis ökar en sänkning av strömnings- dämparen mängden luft som avskiljs i kolonnzonen, så att mot- svarande större mängd luft kan matas in i den lägsta reaktor- zonen. Härigenom intensifieras de uppàtriktade strömningarna i kolonnzonens mitt. Andra liknande typer av regleringsàtgär- der kan också användas för att påverka resultatet av flota- tionen, i större utsträckning än vid konventionell flotation.

En iakttagelse som har gjorts vid apparaten enligt upp- finningen är att en ökning av omrörningseffekten i reaktorzo- nen minskar luftförbrukningen vid flotationen. Luftförbruk- ningen vid en omrörningseffekt på 3 kw/m3 i reaktorzonen är endast 30-50 nfi/hmz, vilket är något mindre än hälften av den luftmängd som används vid konventionella flotationsförfaran- den.

Apparaten enligt uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Fig. l är en diagonal axonometrisk illustration av en konditionerings- och flotationsapparat enligt uppfinningen, varvid vissa delar visas i snitt; Fig. 2 är en diagonal axonometrisk illustration av en omrörare som lämpar sig för apparaten enligt uppfinningen; Fig. 3 visar i tvärsnitt ett konstruktionsalternativ för strömningsledaren i flotationsapparaten; Fig. 4 är en principbild av en anläggning som är upp- byggd av flotationsapparater enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 ;s1o 323 _ 5 _ Fig. l visar en i enlighet med uppfinningen utförd flotationsapparat 1. Apparatens cellarragemang omfattar tre den ena över den andra anordnade delar, nämligen längst ned en reaktordel 2, ovanpå denna en mellandel 3, som med fördel är konisk och vidgar sig uppåt, och överst en väsentligen vertikal kolonndel 4. Kring kolonndelen löper en koncen- tratränna 5. I fig. 1 är cellen cirkulär i tvärsnitt, men tvärsnittet kan också vara ex.vis sexsidigt. Höjden på reak- tordelen 2 är mellan 1/3 och 2/3 av hela höjden pà flota- tionsapparaten 1.

Den inkommande uppslamning som skall undergå flotation leds genom ett inloppsrör 6 till flotationsapparatens reak- tordel 2 intill dennas botten. Det malmavfall som uppkommer vid flotationen matas ut genom ett utloppsrör 7 i mellandelen 3. Som framgår av det föregående bestämmer utmatningsrörets 7 placering i höjdled den tid det tar för malmavfallet att kom- ma till utmatningsstället. Det floterade koncentratet stiger genom mellanzonen 2 till kolonndelen 4 och leds genom kon- centratrännan 5 till ett koncentratutloppsrör 8.

Fig. 1 visar ej närmare den blandare som är särskilt väl lämpad för flotationsappareten, den så kallade ORC-blandaren (Ore to Ready Concentrate), men blandarens arbetsområde sträcker sig från centrum och utåt till det område som marke- ras av linjerna 9. Blandaren är utformad för att öka skjuv- hastigheterna i omrörningen; dessa skjuvhastigheter åstadkoms också avsiktligt medelst strömningsledare 10, vilka hejdar horisontella rotationsströmningar. Strömningsledarna är ut- förda av radiella vertikala lameller ll skilda åt av slitsar.

På ritningen visas fyra strömningsledare 10, men deras antal är lämpligen mellan 4 och 8, beroende på den använda omrör- ningseffekten. Vertikalt sträcker sig strömningsledarna från reaktordelens botten till kolonndelen, nämligen till närheten av vätskeytan.

I mellandelens 3 nedre parti finns en omrörningsdäm- pare 12 i form av en konanordning. Konen är vertikalt rörlig utefter lagringsaxlar, så att strömningarna och strömnings- områdets tväryta i mellandelen kan regleras med hjälp av strömningsledarna 10 och omrörningsdämparen 12. Omrörnings- 10 15 20 25 30 35 519 323 _ 6 _ dämparen 12, som sträcker sig till området av strömnings- ledarna 10, fördelar flotationsluften till kolonndelens omkretsparti.

Fig. 2 visar en ORC-blandare 13, som är särskilt väl lämpad för användning i flotationsapparaten enligt uppfin- ningen. Flotationsluft införs i apparaten genom blandarens ihåliga eller rörformiga axel 14. ORC-blandaren 13 känne- tecknas av lufttillförsel vid skovlar, emedan den genom axeln 14 inkommande luften leds genom ett blandarnav 15, som utjäm- nar strömningen, och uppdelas på åtminstone tre bärarmar 16.

Den yttre änden på varje bärarm 16 är fastsatt i en bärring 17. Bärarmarna 16 är riktade horisontellt utåt, men de kan också sträcka sig snett nedåt från blandarnavet 15. Antingen bärarmarna 16 eller bärringen 17 har vertikala dispergerings- skovlar 18, vilka är parallella med en radie till blandaren.

Antalet bärarmar 16 är detsamma som antalet dispergerings- skovlar 18, lämpligen mellan 3 och 6.

Dispergeringsskovlarna 18 är så anordnade, att den genom bärarmarna 16 tillförda luften matas till ett ställe bakom dispergeringsskovlarna 18, sett i rotationsriktningen för blandaren. Skovlarna 18 sträcker sig i vertikalled huvud- sakligen nedåt från bärarmarna 16 och ringen 17, varigenom det uppkommer en kraftig nedsugning från reaktorns botten tillbaka till blandaren. Vid sin underdel är dispergerings- skovlarna 18 så böjda att de är riktade horisontellt utåt.

Samtidigt är deras transversella omrörningsarea med fördel förminskad. Skovlarnas smala omkretsparti ökar de mot malm- uppslamningen riktade skjuvhastigheterna i det område där en andra uppsättning skovlar, nämligen under skjuvning pumpande yttre skovlar 19, har ett primärt inflytande.

De yttre skovlarna 19 är anordnade i par på bärringen mellan närliggande dispergeringsskovlar 18, och deras antal är detsamma som antalet dispergeringsskovlar, dvs. från 3 till 6. De yttre skovlarna, som är anordnade i en vinkel på 40 - 50°, lämpligen 45°, mot horisontalplanet, pressar malm- uppslamningen snett nedåt. Dubbelskovelarrangemanget för- bättrar verkningsgraden i pumpningen och ökar turbulensen i det mot blandaren riktade uppslamningssprutet. De yttre skov- 10 15 20 25 30 35 _ 7 _ lämpligen formen av en parallellogram, och de är bärringens 18 yttre kant vid sin ena làngkant. i skovelparen är så anordnade, att de ligger på och på olika avstånd i förhållande till bär- larna 19 har fastsatta på Skovlarna 19 olika höjder ringens yttre omkrets.

Som angivits ovan är mellanzonen 3 försedd med väsent- ligen vertikala strömningsledare 10, som är bildade av sepa- rata vertikala lameller 11. De enskilda lamellerna 11 är huvudsakligen radiellt riktade och är så anordnade att de överlappar varandra sett i blandningsriktningen, varvid de med fördel kan överlappa varandra radiellt upp till 0,20 gånger bredden på en enskild lamell. I blandningsriktningen lameller förskjutna från varandra högst lika med bredden på en lamell. Antalet lameller är mellan 4 och 10, och i radiell led sträcker sig strömningsledarna högst över ett område vars bredd är 0,15 gånger diametern på reak- tordelen 2. Den yttersta lamellen ll ligger på ett avstånd från reaktordelens vägg som är högst 0,025 gånger reaktor- diametern.

Fig. 3 visar ett alternativ för det ovan beskrivna fallet; strömningsledaren är här radiell, men närliggande lameller ll ligger växelvis på motsatta sidor om en radie. 1 visade luftfördelande strömningsdämparen 12 är närliggande Den i fig. är bildad av en konanordning 12 som vidgar sig uppåt. Konen sträcker sig till området av strömningsledarna 10 och är utformad med urtag vid dessa. Konens innerdiameter eller lilländesdiameter är 0,5-0,7 gånger reaktordelens diameter, och dess ytterdiameter eller storändesdiameter är 0,6-0,8 gånger diametern på reaktordelen. Den koniska ytans vinkel mot horisontalplanet är 15-45°. Konen kan också vara så utförd, att dess lilländesdiameter är 0,7-0,8 gånger reak- tordelens diameter, medan dess storändesdiameter är 0,9-1,0 gånger reaktordelens diameter. Konen är som nämnts utformad med urtag nedtill vid strömningsledarna 10. Den tillsluter sålunda omkretspartiet mellan reaktordelens vägg och mellan- delen och strömningsledarna, samtidigt som den effektivt dämpar den mot kolonndelen riktade turbulenta strömningen. 10 15 20 25 30 35 I | 510 323 _ 3 _ Fig. 4 är en principillustration av ett fall där i tvär- snitt sexsidiga flotationsapparater 1 är sammankopplade. I figuren anger pilar 20 den riktning i vilken det fràn koncen- tratrännorna 5 strömmande koncentratet leds vidare. Av fram- ställningen framgår att arrangemanget är mycket utrymmes- ekonomiskt. I en sexsidig cell är strömningen ännu stabilare än i en cirkulär cell. ' Uppfinningen belyses ytterligare av följande exempel: Exempel 1 Vid genomförda experiment studerades hur en ökning i omrörningsintensiteten, dvs. en höjning av skjuvhastigheter- na, inverkar på floterbarheten hos delvis oxiderad malm av serpentintyp innehållande nickel, koppar och järnsulfider.

Typiskt för en uppslamning av sådan malm är att den i en konventionell koncentrationsanläggning kräver en lång för- behandlings- eller konditioneringsperiod innan koncentratet börjar utsepareras pà ytan. På grund av sin silikathalt är denna malm flockad i sådan utsträckning, att flotationskemi- kalier inte kan direkt påverka enskilda mineralpartiklar eller mindre formationer av sådana.

Flotationsapparaten var av den i fig. 1 visade typen, och den använda blandaren liknade den som visas i fig. 2.

Apparatens volym var 20 m3, och blandardiametern var 1150 mm.

En serie experiment utfördes i syfte att prova olika varvtal. De använda varvtalen var 71, 96, och 115 varv/minut, varvid det sistnämnda motsvarar effekten 2,0 kw/m3, vilket är klart högre än den vid samma volym normalt använda effekten.

Under experimenten tjänade provningsapparaten själv som den första flotationsenheten i en kontinuerligt arbetande koncentrationsanläggning. Experimenten visade att med det lägsta varvtalet utseparerades inget koncentrat ur uppslam- ningen. Vid användning av ett mellanliggande varvtal nåddes nätt och jämnt den nivå där koncentrat började utsepareras till ytan. Vid det högsta varvtalet steg en riklig koncent- ratmängd till ytan i apparaten för att strömma till dennas koncentratränna.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 4510 323 Patentkrav

1. Sätt att koncentrera en malmuppslamning genom kraf- tig omrörning och samtidig flotation, kännetecknat av att uppslamningen koncentreras i en flotationsapparat med tre olika steg, varvid malmuppslamningen strömmar in i en vid apparatens nederdel belägen reaktorzon, där den underkastas kraftig omrörning, varefter dels koncentratpartiklar häftande vid luftblásor, dels avfall stiger till en mellanzon, där av- fallet utmatas från anordningen, och stighastigheten för de uppàtgàende koncentratpartiklarna inställs medelst ström- ningsledare och en strömningsdämpare, så att i en övre zon, kolonnzon, omrörningen sjunker till ett område lägre än 0,1 kw/m3, varigenom den floterade malmen kan utmatas genom rännor anordnade runt kolonnzonen.

2. Sätt enligt patentkrav l, kännetecknat av att blandningseffekten i reaktorzonen är 1,5-10 kw/mï

3. Flotationsapparat för koncentrering och samtidig konditionering av en malmuppslamning, kännetecknad av att apparaten (1) är sammansatt av tre den ena över den andra anordnade enheter, en reaktordel (2), en mellandel (3) och en kolonndel (4) med en denna omgivande koncentratränna (5), varvid ett inloppsrör (6) för uppslamningen är anordnat i reaktordelen, ett utmatningsrör (7) för avfall är anordnat i mellandelen och ett utloppsrör (8) för floterat koncentrat är anordnat utanför rännan (5), att reaktordelen (2) är försedd med en blandare (13) med en ihålig axel (14), varvid genom axeln införd luft uppdelas för att fördelas genom ihåliga bärarmar (16), som sträcker sig till ett ställe bakom minst tre väsentligen vertikala dispergeringsskovlar (18), att det finns minst fyra radiella strömningsledare (10) sträckande sig uppåt från reaktordelen (2) genom mellandelen (3) till kolonndelen (4), och att det i mellandelen (3) finns en horisontellt anordnad blandningsdämpare (12).

4. Apparat enligt patentkrav 3, kännetecknad av att mellandelen (3) sträcker sig koniskt uppåt. 10 15 20 25 30 35 I 1 510 323 _10..

5. Apparat enligt patentkrav 3, kännetecknad av att apparaten (1) är vertikalt cylindrisk.

6. Apparat enligt patentkrav 3, kännetecknad av att apparaten (1) är sexidig i tvärsnitt.

7. Apparat enligt patentkrav 3, kännetecknad av att en blandare (9) i apparaten är upphängd i en ihålig axel (14), varvid minst tre bärarmar (16) är anslutna till axeln via ett blandarnav (15) och vid sin yttre ände anslutna till en bärring (17), att det i blandarens rotationsriktning räknat framför varje bärarm (16) finns en väsentligen vertikalt anordnad dispergeringsskovel (18), som nedtill är omböjd för att sträcka sig väsentligen horisontellt utåt, och att mellan dispergeringsskovlarna (18) sitter på bär- ringen (17) par av parallellogramformade ytterskovlar (19), vilka med fördel är ställda i en vinkel på 40° - 50° mot horisontalplanet.

8. Blandare enligt patentkrav 3 och 7, kännetecknad av att dispergeringsskovlarna (18) sträcker sig huvudsakligen nedåt från bärringen (17).

9. Blandare enligt patentkrav 3 och 7, kännetecknad av att bärarmarna (16) är anordnade horisontellt.

10. Blandare enligt patentkrav 3 och 7, kånnetecknad av att bärarmarna (16) lutar nedåt från blandarnavet (15).

11. Apparat enligt patentkrav 3, kännetecknad av att strömningsledarna (10) bildas av vertikala lameller (11), vilkas antal är 4-10, och att antalet strömningsledare med fördel är 4-8.

12. Apparat enligt patentkrav 3, kännetecknad av att strömningsledarna (10) sträcker sig radiellt högst över ett område med bredden 0,15 gånger diametern på reaktordelen (2).

13. Apparat enligt patentkrav 3, kännetecknad av att strömningsdämparen är utförd som en kon som vidgar sig uppåt, varvid konytans vinkel mot horisontalplanet är 15°-45°.

14. Apparat enligt patentkrav 3, kännetecknad av att den koniska strömningsdämparens (12) lilländesdiameter är 510 323 ._ ._ mellan 0,5 och 0,8 gånger reaktordelens (2) diameter och dess storändesdiameter är mellan 0,6 och 1,0 gånger reaktordelens diameter.