Способ безымпеллерной флотации веществ и устройство для его осуществления

 

Использование: безымпеллерная флотация веществ с незначительной степенью гидрофобизации и/или незначительной устойчивостью в пенной связке, в частности смесей солей. Сущность изобретения: способ включает аэрацию кондиционированной пульпы с помощью аэрирующего приспособления и формирование аэрированной пульпы в виде заключенной в оболочку вертикальной свободной струи, входящей в разделительную камеру. Пульпу разделяют на пенный и остаточный продукт и выводят продукты из разделительной камеры. Аэрированную пульпу, выходящую из аэрирующего приспособления, разбавляют пульпой меньшей плотности или несущей жидкостью. Формирование вертикальной свободной струи производят из смеси аэрированной пульпы и пульпы меньшей плотности или несущей жидкости. Устройство включает разделительную камеру, аэрирующее приспособление, из которого выходит пульпа в виде свободной струи. Устройство снабжено по меньшей мере одной вертикальной открытой сверху направляющей колонкой. Аэрирующее приспособление расположено под нижним концом направляющей колонны коаксиально ей. Между аэрирующим приспособлением и направляющей колонной выполнены отверстия, через которые подводится пульпа меньшей плотности или несущая жидкость. 2 с и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение касается способа и устройства для безымпеллерной флотации веществ с незначительной степенью гидрофобизации и/или незначительной устойчивостью в пенной связке, в частности смесей солей, путем аэрации кондиционированной пульпы в разделительной камере, с помощью аэрирующего устройства, из которого аэрированная пульпа выходит в форме свободной струи.

Известен способ безымпеллерной флотации веществ, включающий аэрацию кондиционированной пульпы с помощью аэрирующего приспособления, и формирование пульпы в виде заключенной в оболочку вертикальной свободной струи, входящей в разделительную камеру, разделение пульпы на пенный и остаточный продукты и вывод продуктов из разделительной камеры.

Гидрофобные, нагруженные воздухом частицы твердого тела попадают на поверхность разделительного сосуда и образуют пену, в то время как гидрофильные, не нагруженные воздухом зерна выпадают из свободной струи или соответственно отчасти также и из пены, опускаются вниз и выводятся снизу в виде флотационных хвостов.

В этом способе при входе аэрированной пульпы в разделительный сосуд получается соответственно высокая скорость потока, приводящая к турбулентности в этом участке. Это имеет, однако, тот недостаток, что большая часть агрегатов минеральная частицы-пузырек воздуха вследствие этой турбулентности разрушается и тем самым частицы могут падать вниз, что приводит к соответствующим потерям материала с флотационными хвостами.

Задача изобретения - создание способа и устройства, при которых пневматическая флотация происходит возможно более щадящим образом, и в частности агрегаты частица-пузырек направляются по траектории, при которой их путь от выхода из аэрирующего устройства до пенного слоя становится по возможности более коротким, так как в этом случае опасность отрыва воздушных пузырьков вследствие каких-либо процессов незначительна; к тому же следует также учитывать, что поддержание пузырьковой структуры зависит от времени.

Задача решается согласно изобретению тем, что, выходящую из аэрирующего приспособления аэрированную пульпу разбавляют с пульпой меньшей плотности или несущей жидкостью, при этом формирование вертикальной свободной струи производят из смеси аэрированной пульпы и пульпы меньшей плотности или несущей жидкости.

Этим мероприятием достигается то, что свободная струя имеет значительно более спокойный характер изменения течения, так как благодаря введению пульпы меньшей плотности или соответственно несущей жидкости исчезают турбулентности и обратные потоки и, следовательно, смесь частиц и пузырьков достигает пенного слоя по кратчайшему пути. Пульпу меньшей плотности или несущую жидкость подают по периметру свободной струи непосредственно после аэрации, начиная от свободной струи, предпочтительно коаксиально свободной струе.

Благодаря такому успокоению свободной струи в значительной мере удается избежать столкновений агрегатов частица-пузырек друг с другом и, следовательно, соответственно снизить опасность отрыва воздушных пузырьков от агрегатов частица-пузырек.

Чтобы по возможности быстро отводить пенный слой, образующийся на верхнем конце свободной струи и разделительной камеры, и тем самым избежать зависимого от времени распада пены, принимаются меры к тому, чтобы образовался лишь относительно тонкий пенный слой, приблизительно 5-10 см. Это достигается тем, что уровень жидкости в разделительной камере поддерживается вблизи верхнего края разделительной камеры.

При этом образующийся у верхнего края разделительной камеры пенный продукт поддерживают воздушной подушкой, которую можно образовать вдуванием воздуха. Образующийся пенный продукт направляют в несколько радиально расположенных пеносливных каналов.

Способ согласно изобретению касается, в частности, впервые предлагаемой пневматической флотации в системах, в которых в качестве несущей жидкости служат насыщенные растворы, и особенно касается обогащения солей океанических отложений. Удается отделять с хорошим выходом и чистотой ценные компоненты от избытка каменной соли. При этом способ может проводиться таким образом, что например, кизерит попадает в пену. С другим кондиционирующим средством можно осуществлять флотационное выделение хлорида калия в пене. Используя и другие кондиционирующие средства можно переводить в пенную связку такие минералы, как каинит, шенит, карналлит, лангбейнит или каменную соль.

Кроме того, в устройстве для безымпеллерной флотации веществ, включающем разделительную камеру, сообщенное с приспособлением для подачи пульпы и сжатого воздуха аэрирующее приспособление, из которого выходит пульпа в виде свободной струи, имеется, по меньшей мере, одна вертикальная открытая сверху направляющая колонна, при этом аэрирующее приспособление расположено под нижним концом направляющей колонны коаксиальной ей, а между аэрирующим приспособлением и направляющей колонной выполнены отверстия, через которые подводится пульпа меньшей плотности или несущая жидкость.

При этом отверстия для подвода пульпы или несущей жидкости расположены коаксиально с аэрирующим приспособлением, а устройство может быть снабжено расположенными между направляющими колоннами в верхней зоне разделительной камеры пульпосливными каналами, которые оканчиваются в общем пеносливном приспособлении и расположены в верхней зоне разделительной камеры пористым кольцевым трубопроводом, по которому вдувается воздух.

На чертежах изображены в качестве примера несколько устройств, поясняющих способ более подробно.

На фиг. 1 показано устройство в его принципиальном варианте выполнения; на фиг. 2 - специальный вариант выполнения устройства для осуществления способа, в разрезе; на фиг. 3 - вид сверху на устройство согласно фиг. 2; на фиг. 4 - другой вариант выполнения устройства; на фиг. 5 - вид сверху на устройство согласно фиг.4.

На фиг. 1 цифрой 1 обозначена разделительная камера с накло7ным дном 2, имеющим сточное отверстие 3, через которое отбираются флотационные хвосты.

Свежекондиционированная пульпа подается через питающую трубу 5, По воздуховоду 6 в пульпу вдувается воздух. На верхнем конце питающей трубы 5 расположено аэрирующее устройство 4, в котором оканчивается воздуховод 6. Из этого аэрирующего устройства поднимается обозначенная цифрой 7 аэрированная пульпа в форме заключенной в оболочку свободной струи 7а. Заключенная в оболочку свободная струя образуется направляющей колонной 8, представляющей собой по существу трубу.

Когда выходящая из аэрирующего устройства свободная струя вводится в направляющую колонну, то вследствие соответствующих условий давления одновременно через отверстие 9 в свободную струю коаксиально к ней из разделительной камеры входит пульпа меньшей плотности, которая разбавляет свободную струю. Этот вход пульпы меньшей плотности, и именно с начала свободной струи, препятствует образованию турбулентностей, которые иначе бы образовались в этом участке свободной струи после ее выхода из аэрирующего устройства, и успокаивает течение свободной струи.

Поэтому через отверстие 9 поступает пульпа меньшей плотности, чем подаваемая по трубе 5, поскольку именно в разделительной камере плотность пульпы вследствие процессов разделения автоматически понижается. Разбавление свободной струи пульпой меньшей плотности или несущей жидкостью приводит, помимо успокоения течения, также и к разрыхлению поднимающейся в свободной струе смеси, что значительно уменьшает столкновения между покрытыми пузырьками воздуха твердыми частицами и, следовательно, в значительной мере препятствует отрыву пузырьков воздуха, что в противном случае имело бы неблагоприятные последствия для эффективности процесса.

Благодаря разбавлению свободной струи агрегат частица-пузырек в свободной струе достигает пенного слоя кратчайшим путем и время пребывания агрегатов частицы-пузырек в свободной струе, следовательно, сокращается до предельно малой величины. Это имеет значение, поскольку продолжительность жизни воздушных пузырьков такого агрегата частица-пузырек также является величиной, зависящей от времени.

Поэтому важно позаботиться о том, чтобы такой агрегат частица-пузырек попадал по возможности более быстро в пенный слой и оттуда в пеносливные каналы.

Имеет значение также и то, чтобы образующийся пенный слой отводился по возможности более быстро. Это достигается тем, что образуется пенный слой меньшей плотности. Это удается потому, что уровень жидкости 21 в разделительной камере поддерживается вблизи верхнего края 22 разделительной камеры.

В том же смысле действует мероприятие, заключающееся в том, что пенный слой, образующий у верхнего края свободной струи, поддерживается воздушной подушкой. Это достигается тем, что в верхнюю зону разделительной камеры дополнительно вдувают воздух через воздушные сопла 10. Образующаяся при этом воздушная подушка обеспечивает более легкое соскальзывание пенного слоя в окружающие пеносливные каналы 11.

Возможно более быстрый отвод пены в свою очередь оказывает влияние на время пребывания агрегатов частица-пузырек, уменьшая это время.

Дойдя до верхнего края направляющей колонны, флотационная смесь затем распределяется по разделительной камере. Негидрофобизированные частицы твердого тела немедленно начинают падать вниз и собираются у разгрузочного канала 3, в то время как гидрофобизированные частицы собираются в пенном слое.

На фиг. 2 изображен специальный вариант выполнения устройства. Цифрой 1а обозначена на фигуре разделительная камера, представляющая собой по существу цилиндрический сосуд, сходящий внизу на конус 12.

По подводящему трубопроводу 13 подается кондиционированная пульпа и распределяется по трубам 13а, каждая из которых относится к одной направляющей колонне 8а. Через отводы 14, 14а отбираются хвосты флотации.

В разделительной камере расположены с разбивкой по периметру несколько таких направляющих колонн 8а. Направляющая колонна 8а открыта сверху. Между направляющими колоннами в зоне верхних концов последних расположены радиальные сливные каналы 15, оканчивающиеся в общем пеносливном устройстве 16 со сливными патрубками 17. В верхней зоне разделительной камеры закреплен кольцевой трубопровод 18, через отверстия 19 которого под образующийся пенный слой может быть подан воздух, так что образуется воздушная подушка, поддерживающая пенный слой. Благодаря этому облегчается стекание пенного слоя.

На нижнем конце направляющей колонны закреплено аэрирующее устройство 4а. В это аэрирующее устройство по трубе 13 а подается свежая пульпа, а по воздуховоду 6а - сжатый воздух. Сжатый воздух вводится в пульпу в аэрирующем устройстве 4а, как это уже описано на примере фиг. 1.

Из аэрирующего устройства 4а выходит, таким образом свободная струя 7а.

В изображенном на фиг. 2 варианте выполнения изобретения по трубопроводу 20 и через образующееся вокруг аэрирующего устройства 4а отверстие 9а коаксиально к аэрирующему устройству или соответственно к свободной струе дополнительно подается несущая жидкость, которая затем попадает также в направляющую колонну и разбавляет свободную струю, благодаря чему достигается эффект, подобный уже написанному на примере фиг.1.

Несущая жидкость охватывает, кроме того, благодаря ее коаксиальному подводу, кольцеобразно свободную струю, образуемую аэрирующим устройством, благодаря чему рассеяние энергии свободной струи уменьшается.

На фиг. 4 и 5 изображен несколько иной вариант выполнения изобретения, отличающийся от варианта, изображенного на фиг. 2, тем что дополнительная несущая жидкость не вводится. Более того, направляющая колонна 8а начинается непосредственно в зоне аэрирующего устройства 4а. Направляющая колонна 8а образует ее нижней частью отверстие 9а в форме кольцевого канала, через который пульпа меньшей плотности засасывается в свободную струю, как это подробно пояснено на примере принципиального варианта согласно фиг. 1.

Если пульпа, подаваемая по трубопроводу 13, содержит хартзальц или калийную сырую соль, тогда вместе с пеной выносится кизерит или соответственно хлорид калия, причем в первом случае в качестве кондиционирующего средства применяется, например, престабитоль, а в последнем случае, например, жирный аминацетат. В обоих случаях в отходах выгружается минерал каменная соль.

В качестве флотационной жидкости служит раствор, насыщенный каменной солью. В случае КС1-флотации жидкость дополнительно насыщена по КС1.

Формула изобретения

1. Способ безымпеллерной флотации веществ, включающий аэрацию кондиционированной пульпы с помощью аэрирующего приспособления и формирование аэрированной пульпы в виде заключенной в оболочку вертикальной свободной струи, входящей в разделительную камеру, разделение пульпы на пенный и остаточный продукт, вывод продуктов из разделительной камеры, отличающийся тем, что аэрированную пульпу, выходящую из аэрирующего приспособления, разбавляют пульпой меньшей плотности или несущей жидкостью, при этом формирование вертикальной свободной струи производят из смеси аэрированной пульпы и пульпы меньшей плотности или несущей жидкости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что образующийся у верхнего края разделительной камеры пенный продукт поддерживают воздушной подушкой.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что воздушную подушку образуют вдуванием воздуха.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что пульпу меньшей плотности или несущую жидкость подают по периметру свободной струи.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что пульпу меньшей плотности или несущую жидкость подают коаксиально свободной струе.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что пульпу меньшей плотности или несущую жидкость подводят к началу свободной струи.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что уровень жидкости в разделительной камере поддерживают вблизи верхнего края разделительной камеры.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что образующийся пенный продукт направляют в несколько радиально расположенных пеносливных каналов.

9. Устройство для безымпеллерной флотации веществ, включающее разделительную камеру, сообщенное с приспособлениями для подачи пульпы и сжатого воздуха аэрирующее приспособление, из которого выходит пульпа в виде свободной струи, отличающееся тем, что оно снабжено по меньшей мере одной вертикальной открытой сверху направляющей колонной, при этом аэрирующее приспособление расположено под нижним концом направляющей колонны коаксиально ей, а между аэрирующим приспособлением и направляющей колонной выполнены отверстия, через которые подводится пульпа меньшей плотности или несущая жидкость.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что отверстия для подвода пульпы или несущей жидкости расположены коаксиально с аэрирующим приспособлением.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно снабжено расположенными между направляющими колоннами в верхней зоне разделительной камеры пульпосливными каналами, которые оканчиваются в общем пеносливном приспособлении.

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным в верхней зоне разделительной камеры пористым кольцевым трубопроводом, по которому вдувается воздух.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5