Способ и устройство разделения жидкость/твердое вещество, такого как обезвоживание твердых частиц и выщелачивание с механическим перемешиванием
Изобретение относится к устройству и способу отделения жидкости от твердых частиц и может быть использовано для обезвоживания твердых частиц и извлечения драгоценных металлов из руды в процессе выщелачивания. Устройство включает емкость для содержания твердых частиц и жидкости в виде суспензии, впуск во внутреннюю часть емкости для введения твердых частиц и жидкости, выпускной проход для жидкости, мешалку, подвешенную внутри емкости, фильтр, проходящий вверх через зону фильтрующего слоя. Способ отделения жидкости от твердых частиц включает стадии введения твердых частиц и жидкости в емкость, перемешивания твердых частиц и жидкости с целью образования суспензии, образования фильтрующего слоя, перемещения жидкости через фильтрующий слой, отвода жидкости из твердых частиц и удаления твердых частиц. Обеспечивается эффективное отделение жидкости от твердых частиц. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл., 3 пр.
Перекрестная ссылка на родственную заявку
[0001] Настоящая заявка испрашивает преимущества, в соответствии с 35 U.S.C. §119 (e), предварительной заявки США с серийным номером 61/883,411, поданной 27 сентября 2013 года, под названием “Способ и устройство выщелачивания с механическим перемешиванием”, которая включена сюда в качестве ссылки.
Область техники
[0002] Настоящее изобретение относится к способам и устройству разделения жидкость/твердое вещество для использования в областях применения, таких как обезвоживание твердых частиц, и извлечение драгоценных металлов из руды в процессе выщелачивания. В одном аспекте изобретение относится к способам выщелачивания металлов, таких как золото из золотосодержащего сырья, с механическим перемешиванием.
Уровень техники
[0003] Отделение твердых частиц от жидкости имеет множество применений. Они включают в себя обезвоживание шламов в виде частиц и отделение жидкости от твердых частиц в процессе выщелачивания. Выщелачивание составляющих из минеральных материалов в виде частиц практикуется с использованием разнообразных материалов и оборудования. Процедуры выщелачивания особенно полезны для извлечения металлов из минеральных руд в виде частиц, таких как золото, серебро, медь и урановые руды. Доминирующим процессом для извлечения таких металлов из руд является выщелачивание с выщелачивателями. Типичные способы выщелачивания имеют ряд недостатков, в частности, необходимость либо мелко молоть руду для непрерывного выщелачивания с механическим перемешиванием, либо использовать способы порционного выщелачивания на крупном материале.
[0004] Емкостное выщелачивание обычно - непрерывный процесс, в то время как чановое выщелачивание выполняют в периодическом режиме. Емкостное выщелачивание обычно используют для извлечения золота и серебра из руд. Емкостное выщелачивание отличается от чанового выщелачивания в том, что в емкостном выщелачивании материал измельчают достаточно мелко, чтобы образовать суспензию, которая может течь под действием силы тяжести или при работе насоса, тогда как в чановом выщелачивании обычно крупный материал помещают в чан для выщелачивания. Емкости в способе емкостного выщелачивания обычно снабжены мешалками, чтобы сохранить твердые частицы во взвешенном состоянии в емкостях и улучшить контакт «твердые частицы-жидкость-газ». Перегородки могут быть предоставлены, чтобы повысить эффективность перемешивания и предотвратить центрифугирование суспензий в цилиндрических резервуарах. Чаны в чановом выщелачивании, как правило, не содержат такого оборудования. При емкостном выщелачивании суспензию перемешивают, в то время как при чановом выщелачивании твердые частицы остаются неподвижными в чане, и раствор перемещают, поэтому, как правило, время пребывания, требуемое для чанового выщелачивания, больше, чем время пребывания для емкостного выщелачивания, чтобы достичь такого же процента извлечения драгоценного материала, будучи выщелаченным.
[0005] Емкостное и чановое выщелачивание, оба включают помещение руды, после уменьшения в размерах и классификации, в емкости или чаны в рабочих условиях окружающей среды, содержащих выщелачивающий раствор и позволяющих драгоценным материалам выщелачиваться из руды в раствор. При емкостном выщелачивании классифицируемые твердые частицы уже смешивают с водой с целью образования суспензии, и это закачивают в емкости. Выщелачиватели добавляются в емкости для достижения реакции выщелачивания. В непрерывной системе суспензия затем либо перетечет из одной емкости в другую, либо будет перекачена в следующую емкость. В конечном счете, насыщенный раствор отделяют от твердых частиц с использованием определенной формы процесса разделения жидкость/твердое вещество, и раствор переходит на следующую стадию извлечения. При чановом выщелачивании твердые частицы загружаются в чан и, как только чан наполняется, его заливают раствором выщелачивания. Раствор стекает из емкости и либо возвращают в чан, либо перекачивают на следующую стадию процесса извлечения.
[0006] Факторами, которые влияют на эффективность извлечения, являются:
I) время пребывания - время, проведенное в системе выщелачивания твердыми частицами. Оно рассчитывается как суммарная емкость чана (чанов) выщелачивания, деленная на объемную пропускную способность суспензии твердое вещество/жидкость.
II) Размер частиц - руду измельчают до размера, который оставляет незащищенным требуемый материал от воздействия выщелачивающего агента. При емкостном выщелачивании это должен быть размер, который может быть полностью перемешан и суспендирован мешалкой. При чановом выщелачивании это размер, который является наиболее экономически целесообразным, который уравновешивает извлечение и увеличенную стоимость обработки материала.
III) Плотность суспензии - Плотность суспензии (процент твердых частиц) определяет время пребывания. Скорость осаждения и вязкость суспензии являются функциями плотности суспензии. Вязкость, в свою очередь, управляет переносом газовой массы и скоростью выщелачивания.
IV) Растворенный газ - Газ, как правило, кислород, может быть введен в раствор для получения желаемых уровней растворенного газа.
VI) Реагенты добавляются и соответствующее количество реагентов поддерживается по всему контуру выщелачивания, чтобы максимально увеличить извлечение металла.
V) Температура оказывает воздействие на кинетику реакции.
VI) Выщелачивающие ингибирующие элементы, такие как минералы, поглощающие выщелачиватели, или углеродистые материалы.
[0007] Общепринятое знание говорит о том, что максимальный размер частиц для выщелачивания с механическим перемешиванием должен быть значительно меньше, чем 1 мм в диаметре, чтобы допустить максимальное извлечение в приемлемое время пребывания, а также допуская полностью однородное смешивание. Выщелачивание золота посредством улавливания CO2 с использованием мелко измельченных частиц допускает разделение углерода. Такой мелкий размер частиц требует дорогостоящего измельчения.
[0008] Приведенные примеры предшествующего уровня техники и ограничения, связанные с ними, предназначены для иллюстрации, а не эксклюзивны. Другие ограничения предшествующего уровня техники станут очевидными специалистам в данной области техники после прочтения описания и изучения чертежей.
Сущность изобретения
[0009] Следующие варианты осуществления и их аспекты описаны и проиллюстрированы в сочетании с системами, инструментами и способами, которые предназначены для примера и иллюстрации и не ограничены в объеме. В различных вариантах осуществления одна или более из вышеописанных проблем была снижена или устранена, в то время как другие варианты осуществления направлены на другие усовершенствования.
[00010] Настоящее изобретение, таким образом, предоставляет способ и устройство разделения жидкость/твердое вещество. Согласно одному аспекту, изобретение предоставляет способ и устройство для обезвоживания твердых частиц.
[00011] Таким образом, предоставлено устройство для отделения жидкости от твердых частиц, содержащее:
I) емкость для содержания твердых частиц и жидкости в виде суспензии;
II) впуск для введения твердых частиц и жидкости в емкость;
III) выпускной проход для жидкости, сообщающийся с внутренней частью емкости;
IV) мешалку, подвешенную внутри емкости, для формирования суспензии частиц в упомянутой жидкости;
V) емкость, имеющую нижнюю секцию для формирования фильтрующего слоя с целью слива жидкости из емкости; и
VI) фильтр, проходящий вверх через область фильтрующего слоя и сообщающийся с выпускным проходом с целью приема на своем верхнем конце потока жидкости сверху упомянутой нижней секции, который проводят вниз, чтобы вытечь через секцию с фильтрующим слоем в выпускной проход или непосредственно в выпускной проход. Фильтр может быть иглофильтром или колодезным фильтром.
[00012] В соответствии с еще одним аспектом, настоящее изобретение дополнительно предоставляет способ отделения жидкости от твердых частиц, содержащий стадии:
I) предоставление устройства, как описано выше, для обезвоживания твердых частиц, содержащее:
II) введение твердых частиц и жидкости в емкость;
III) перемешивание твердых частиц и жидкости с образованием суспензии;
IV) прекращение перемешивания, чтобы позволить суспензии осесть, тем самым, образуя неоднородный фильтрующий слой для слива жидкости из емкости;
V) использование фильтра для переноса жидкости сверху фильтрующего слоя внутрь фильтрующего слоя, либо непосредственно в выпускной проход;
VI) удаление жидкости с твердых частиц; и
VII) удаление твердых частиц.
Количество крупных твердых частиц может быть добавлено к твердым частицам и жидкости в емкости, где крупные твердые частицы пригодны для формирования фильтрующего слоя. Мешалка может быть мешалкой с переменной скоростью и перемешивание замедляется до стадии осаждения.
[00013] Устройство может быть использовано для выщелачивания с механическим перемешиванием минералсодержащих или металлсодержащих частиц, значительная часть из которых может быть 1 мм в диаметре или более, в котором сыпучий материал содержит золото, серебро, медь или уран, а жидкость содержит концентрации выщелачивателя.
[00014] Способ может быть использован для выщелачивания с механическим перемешиванием минералсодержащих или металлсодержащих частиц, значительная часть из которых может быть 1 мм в диаметре или более, в котором сыпучий материал содержит золото, серебро, медь или уран, а жидкость содержит концентрации выщелачивателя.
[00015] В дополнение к иллюстративным аспектам и вариантам осуществления, описанным выше, дополнительные аспекты и варианты осуществления станут очевидными при ссылке на чертежи и при изучении нижеследующего подробного описания.
Краткое описание чертежей
[00016] Иллюстративные варианты осуществления показаны на упомянутых чертежах. Предполагается, что варианты осуществления и признаки, раскрытые здесь, должны быть рассмотрены скорее как иллюстративные, чем ограничительные.
[00017] Фиг. 1 - левая сторона вида в перспективе установки для осуществления способа согласно изобретению.
[00018] Фиг. 2 - правый задний вид в перспективе установки, показанной на Фиг. 1.
[00019] Фиг. 3 - вид сбоку установки, показанной на Фиг. 1.
[00020] Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение, взятое в поперечном сечении вдоль линии 4-4 Фиг. 1.
[00021] Фиг. 5 - вертикальный вид в поперечном сечении вдоль линии 4-4 Фиг. 1 емкости для выщелачивания.
[00022] Фиг. 6 - вид сбоку емкости осаждения и хранения.
Описание
[00023] В последующем описании конкретные детали изложены для того, чтобы обеспечить более глубокое понимание специалистам в данной области техники. Тем не менее, хорошо известные элементы не вправе быть показаны или описаны подробно, чтобы избежать излишнего затруднения понимания раскрытия. Соответственно, описание и чертежи должны быть рассмотрены в иллюстративном, а не ограничительном смысле.
[00024] Усовершенствования в способах и устройстве разделения жидкость/твердое вещество описаны ниже, которые находят применение в обезвоживании твердых частиц. Особенно полезное применение находят в извлечении драгоценных металлов из руды в процессе выщелачивания, а конкретнее, в способах выщелачивания с механическим перемешиванием металлов, таких как золото из золотосодержащего сырья. Устройство использует разрезные, с диафрагмой, дырчатые, перфорированные или сетчатые вертикальные трубки или трубы. Одну из подходящих форм такой трубки или трубы называют также иглофильтром. Это вертикальные трубки или трубы, как правило, из нержавеющей стали или ПВХ, с непрерывным множеством отверстий, которые могут быть фильтром и/или сеткой, которые пускают поток жидкости внутрь и вдоль центрального канала трубки, но предотвращают попадание частиц, имеющих больший, чем выбранный диаметр. Они также разделяют такие признаки с трубными скважинными фильтрами. Все эти устройства будут упоминаться здесь как взаимозаменяемые, как иглофильтры, скважинные фильтры или в более общем смысле как фильтры.
Непрерывное выщелачивание с механическим перемешиванием
[00025] Заявитель разработал новый способ и устройство, которое в одной заявке, для выщелачивания цианированием с механическим перемешиванием золотосодержащих частиц, может включать в себя следующие признаки:
- выщелачивание частиц приблизительно до 2 мм в размере или больше;
- высокие концентрации цианида, до 10 раз выше обычных концентраций;
- переменная скорость перемешивания;
- формирование фильтрующего слоя для слива раствора цианид/золото из емкости; и
- использование вертикального фильтра, такого как иглофильтр, чтобы иметь дело с образованием непроницаемой пленки на верхней поверхности фильтрующего слоя.
[00026] Общепринятое знание говорит о том, что максимальный размер частиц для выщелачивания с механическим перемешиванием должен быть значительно меньше, чем 1 мм. Заявитель разработал новый способ, который может обрабатывать более крупные частицы - 2 мм или больше - и обрабатывать их более быстро. Процесс выщелачивания является интенсивным, так как концентрация цианида порядка в 10 раз больше обычной концентрации. Двигатель с переменной скоростью 41 для мешалки 40 может быть использован, работающий на самой низкой возможной скорости, которая приводит крупные частицы в движение на дне емкости, в результате чего значительно меньший износ компонентов, чем при высокоскоростном однородном перемешивании. Мешалка затем замедляется, так что тяжелые частицы опускаются на дно емкости и оседают, в конечном итоге формируя неоднородный фильтрующий слой с крупными частицами на дне и более мелкими частицами в верхней части. Лопасти мешалки остаются над слоем в жидкой суспензии. Этот неоднородный слой служит фильтром для слива раствора цианид/золото из емкости.
[00027] Ссылаясь на фиг. 1, 2 и 6, в емкость осаждения и хранения сырья 10 подается золотосодержащая измельченная концентрированная суспензия, например, извлеченная из центробежного концентратора, через питающую трубу 17. Твердым частицам дают осесть, а избыточную воду сливают из концентрата, например, с помощью выпускного клапана 15. Пропускная труба 13 может перенаправить слив из емкости 10. Линия водной циркуляции может быть установлена у 12. При выбранных интервалах, когда емкость 10 полна суспензией, которая была обезвожена до желаемой степени, выпускной клапан 14 открывается, и концентрат подается с помощью насоса из емкости 10 через трубы 16 в форме суспензии 11 (Фиг. 4) в, по существу, пустую емкость для выщелачивания 20.
[00028] Цилиндрическая емкость для выщелачивания 20, как показано на Фиг. 5, имеет крышку 21, вертикальные стороны 25 и дно 23. Питающая труба 62 несет исходную концентрированную суспензию из трубы 16 к каналу 63, а затем внутрь емкости 20. Питающая труба 62 также несет цианидный раствор в емкость 20. Труба 64 является одной из нескольких смежных труб, через которые реагенты могут быть добавлены в емкость 20. Труба для добавления реагентов (не показана) и подающая труба 18 для рециркуляции также входят в емкость 20 к каналу 63, прилегающему к трубе 62. Мешалку 40, приведенную в движение двигателем с переменной скоростью 41, подвешивают к каркасу 43, она имеет лопасти 42, повернутые на валу 45. Датчик уровня 70 определяет уровень твердых веществ или раствора цианида в емкости 20. Циановодородный датчик 72 обнаруживает присутствие циановодорода в емкости 20 в качестве меры безопасности, поскольку газ, произведенный в рамках процесса выщелачивания, может быть взрывчатым веществом и высокотоксичным для человека, когда присутствует в избыточном количестве. Перегородки 28 прикреплены к и простираются от стенки 25, чтобы уменьшить вращение суспензии.
[00029] Иглофильтр 60 ввинчивают в дно 23 емкости 20 и связывают посредством соединений с клапанами с системой труб 52, которая удаляет насыщенный раствор. Хвостовое выпускное отверстие 30 сообщается с хвостовой выпускной трубой и открывается или закрывается приводом клапана 74, или, альтернативно, в ручном управлении 76. Ванны или статические фильтры 48 закреплены к нижней части 23 емкости 20 и связаны через фильтры 49 с внутренней частью емкости 20 и через трубу 52 для выпуска насыщенного раствора. Подвод кислорода 66 вводит кислород в емкость 20.
[00030] Емкость для выщелачивания 20 заполняют концентратом до тех пор, пока уровень твердых частиц в суспензии не станет несколько ниже лопастей 42 мешалки 40. Цианистый раствор, такой как цианид натрия, с высокой концентрацией цианида, в 10 раз больше обычной концентрации при выщелачивании, добавляется в емкость 20 через трубу 16 и выпускную трубу 62, до уровня 22, предоставляя соотношение твердых частиц к жидкости около 30-40%. Предпочтительно, когда мелкоизмельченные пузырьки кислорода добавляют непосредственно в раствор через впускное отверстие 66 и растворяют, предоставляя минимум 10 частей на миллион растворенного кислорода в растворе, чтобы улучшить реакцию. Крышка 21 обеспечивает избыточное давление, чтобы создать его в емкости 20, когда вводится кислород с целью увеличения растворения кислорода в растворе.
[00031] Мешалку 40 начинают вращать в течение нескольких часов, как правило, до 18-20, в зависимости от характеристик руды. Предпочтительно, когда лопасти 42, как показано на Фиг. 5, выполнены так, чтобы вызвать движение сдвига через раствор, которое помогает выщелачиванию. Например, лопасти 42 могут быть треугольными в поперечном сечении, под углом вниз, с острым концом треугольника, образующего атакующую кромку лопасти. Перегородка 28 уменьшает вращение суспензии с целью увеличить эффект перемешивания. Приблизительно за 5 минут до остановки мешалки, коагулянт может быть добавлен к раствору и перемешан в течение короткого периода, такого как 2 минуты, с последующим добавлением флокулянта, который перемешивают в течение 3 минут. Мешалку затем замедляют и останавливают в течение нескольких минут, а твердым частицам дают осесть. Более тяжелые частицы оседают наиболее быстро, чтобы сформировать фильтрующий слой 50, за ними следуют более легкие частицы. Обычное время осаждения составляет 30 минут.
[00032] Поскольку самые мелкие частицы оседают в суспензии, тонкая пленка образуется у 54 над слоем 50. Чтобы позволить жидкости легко проходить через слой 50, иглофильтры или фильтры 60 простираются по пленке мелких частиц, которая покрывает фильтрующий слой у 54. Подходящий тип иглофильтра, например, имеет внутренний диаметр примерно 2 дюйма, примерно 3 дюйма в длину, с пазами от 7/1,000 до 10/1,000 дюймов, как каркасно-стержневой фильтр типа «Джонсон». Один размер, успешно использованный, был размером 2P трубки с песчаной прорезью, проволочной модели 304 фильтра из нержавеющей стали с пазами 10/1,000 дюймов 60, также может быть использована модель номер 936. Скважинные фильтры могут также быть использованы. Жидкость течет через иглофильтр и внутрь слоя 50, когда клапан, соединяющий иглофильтр 60 с трубой 52 (не показана) закрыт, и течет непосредственно из трубы 52, когда он открыт.
[00033] Иглофильтры 60 сначала очищают обратной промывкой, посредством обратного вакуумного насоса 56, а затем рециркуляционная жидкость идет через иглофильтры посредством вакуумного насоса 56 с открытыми клапанами иглофильтра, центральный проход через грохоченные ванны 48 закрыт, а рециркуляционная труба 18 открыта.
После того, как иглофильтры очищены, через примерно 3 минуты рециркуляции, клапаны иглофильтров закрывают, а насыщенный раствор вовлекается через иглофильтры в слой 50 и выходит из нижней части грохоченных ванн 48 посредством вакуумного насоса 56 в выпускную трубу 52 и затем, предпочтительно, насыщенный раствор рециркулируют через трубу 18 обратно в верхнюю часть емкости 20 и через иглофильтры 60, и фильтрующий слой 50 в течение дополнительного короткого периода времени, такого как 5-6 минут, чтобы очистить раствор до тех пор, пока чистота вытекающего потока не станет достаточной для дополнительной обработки. Очищенная насыщенная жидкость затем может быть закачена непосредственно вакуумным насосом 56 через иглофильтры 60 посредством открытия клапанного соединения в трубу 52, или в обход через слой 50 и ванны 48 внутрь выпускной трубы 52, и закачена в бак хранения для подготовки к электролитическому или другому способу обработки.
[00034] Как только жидкость из емкости 20 удаляют, концентрированный слой 50 промывают и удаляют жидкость, чтобы извлечь любое растворенное золото. Это может быть сделано сначала добавлением обеззолоченного цианида или воды в емкость 20, до уровня мешалки 40, или выше этого уровня, если перемешивание необходимо, и сливом жидкости через слой 50 в трубу 52. Цианид затем удаляют из слоя 50. Это может быть сделано путем проведения промывки чистой водой, которая выводится по трубе 52 в другое место назначения, чем насыщенный раствор или с помощью других известных способов удаления цианида. Твердые частицы затем сушат путем добавления воды выше уровня мешалки 40, перемешиванием в течение короткого периода, такого как 5 минут, и затем, позволяя суспендированному концентрату стекать самотеком через выпускное отверстие 30.
Пример 1 - выщелачивание золота цианированием
[00035] Успешный экспериментальный завод, как описано выше, был создан для тестирования изобретения с целью выщелачивания золота цианированием из рудного гравиоконцентрата. Емкость для хранения сырья 10 имела объем 2,3 м3. Емкость для выщелачивания 20 имела объем 8 м3, объем которой может быть изменен в зависимости от пропускной способности. Отверстия в иглофильтрах 60 и донных фильтрах 49 были размером в 25 микрон. Скорость вращения мешалки 40 была установлена на уровне от 100 до 120 оборотов в минуту. Время осаждения с остановкой мешалки 40 было 30 минут, чтобы осадить частицы размером меньше, чем 75 микрон.
[00036] Экспериментальный завод обеспечивал успешное выщелачивание золота с максимальным временем пребывания при выщелачивании от 18 до 20 часов по 24-часовому рабочему циклу. Максимальная суточная пропускная способность составляла 4 тонны в день твердых частиц, причем обычно составляла 3 тонны в день. Размер частиц сырья был максимально 6 мм, причем обычно был 2 мм. Это обычный размер частиц для концентрата из концентратора Фалкона. Концентрация золота в твердых частицах сырья составляла примерно от 800 грамм/тонну до 900 грамм/тонну. Была использована концентрация цианида в растворе выщелачивания от 10,000 частей на миллион до примерно 25,000 частей на миллион, а обычно 20,000 частей на миллион. Концентрация выбирается в зависимости от свойств руды. Концентрация твердых частиц в емкости для выщелачивания 20 была максимально 40% масс., а обычно с 30% масс. Были использованы реагенты, с NaCN, используемым для установки концентрации CN (цианида), с контролем pH, обеспеченным посредством извести или NaOH, и с контролем растворенного кислорода (O2-) посредством барботажного газообразного кислорода или воздуха. Четыре иглофильтра и четыре грохоченные ванны 48 были использованы для слива жидкости, хотя меньшее число также работало бы, только лишь два иглофильтра и одна грохоченная ванна 48.
[00037] Результаты испытаний показали эффективность извлечения около 99,3%, например, с исходным содержанием 900 г/тонну и хвостами около 6 граммов на тонну золота.
[00038] Раскрытый способ, применительно к выщелачиванию цианированием, производит более чистый вытекающий поток через градуированный песчаный фильтр. Это является преимуществом для электролитического способа, который происходит после выщелачивания. Это обеспечивает лучшее разделение жидкость/твердое вещество. Конкурирующие технологии отбраковывают мелкую фракцию до начала выщелачивания или имеют неэффективный и неполный способ разделения жидкости от твердых частиц. Нынешняя система легко масштабируется, как вверх, так и вниз, поэтому является экономически эффективной как на малых масштабах, так и на больших масштабах, в отличие от конкурирующих систем. Это абсолютно приемлемо для отрасли, базирующейся на традиционной технологии перемешивания, которая широко используется и понятна в добыче золота и использует широко доступные компоненты.
Обезвоживание твердых частиц
[00039] Было обнаружено, что, как правило, те же самые устройство и методика, используемые для выщелачивания цианированием, как описано выше, могут быть использованы, в более общем смысле, для обезвоживания твердых частиц многих видов, где такие твердые частицы не могли бы быть свободно стекающими иначе. В то время как способ может быть использован с суспензией только мелко измельченных материалов, было обнаружено, что он особенно эффективен, когда задающее количество более крупного, более тяжелого измельченного материала также добавляется для формирования фильтрующего слоя.
[00040] Следующие тесты, изложенные в примерах 2 и 3, были выполнены в лабораторных размерах, с уменьшенной версией устройства, использованной в примере 1 и показанной на Фиг. 5. Способ разделения жидкость/твердое вещество был, по существу, тот же самый. Когда крупный материал фильтрующего слоя был добавлен к суспензии, частицы кварцевого песка смешанной крупности были использованы в качестве материала слоя. Такие крупные частицы были тщательно отобраны в диапазоне от 2 мм до 4 мм в диаметре и они могли быть разновеликими фракциями в зависимости от характеристик материала сырья.
[00041] Поскольку в способе выщелачивания, описанном выше, твердые частицы, чтобы быть обезвоженными, вместе с или без задающего материала фильтрующего слоя в соответствии с конкретным тестом, были добавлены в емкость 20 вместе с необходимым количеством воды, с поверхностным уровнем жидкости, лежащим выше мешалки. Мешалку 40 начали вращать в течение нескольких минут при низкой скорости (40-60 Гц или с частотой вращения от 800 до 1200 об.), пока твердые частицы не стали в виде суспензии. Незадолго до того, как мешалка была остановлена, флокулянт был добавлен к смеси. Тип флокулянта, такой как полимерный флокулянт, определяется типом твердых частиц, чтобы быть агломерированными. Затем мешалка 40 была замедлена и остановлена через четыре минуты, а твердым частицам дали осесть. Более тяжелые частицы оседают наиболее быстро, чтобы сформировать фильтрующий слой 50, за ними следуют более легкие частицы. Следовательно, если крупные, более тяжелые частицы были добавлены в качестве задающего слоя, то они оседают, чтобы сформировать фильтрующий слой первыми. Как и в способе выщелачивания, описанном выше, когда самые мелкие частицы оседают из суспензии, тонкая пленка образуется у 54 над слоем 50. Чтобы позволить жидкости продолжать течь через слой 50, иглофильтры или фильтры 60 простираются через пленку мелкой фракции, которая покрывает фильтрующий слой у 54.
[00042] Иглофильтры затем очищают обратной промывкой, посредством обратного вакуумного насоса 56, а затем рециркуляционная жидкость идет вниз через иглофильтры с помощью вакуумного насоса 56 с открытыми клапанами иглофильтров и закрытым центральным проходом через грохоченные ванны 48. После того, как иглофильтры очищены, через 3 минуты рециркуляции, клапаны иглофильтров закрывают, и жидкость отводят через иглофильтры внутрь слоя 50 и из нижней части грохоченных ванн 48 посредством вакуумного насоса 56. Первоначально отфильтрованную жидкость затем рециркулируют посредством отправки ее обратно выше фильтрующего слоя в верхнюю часть емкости 20, а затем через иглофильтры 60 и фильтрующий слой 50 в течение дополнительного короткого периода времени, такого как 5-6 минут, чтобы очищать жидкость до тех пор, пока чистота вытекающего потока не станет достаточной для дополнительной обработки. Жидкость затем может быть втянута непосредственно с помощью вакуумного насоса 56 через иглофильтры 60 посредством открытия клапанного соединения иглофильтров в трубу 52 или в обход, через слой 50 и ванны 48 внутрь выпускной трубы 52, и перекачена в емкость для хранения. В случае процесса обезвоживания, обезвоженные твердые частицы затем физически удаляют механическими средствами из емкости для транспортировки в другие места. Например, если используются крупномасштабные емкости, доступ во внутреннюю часть емкости может быть обеспечен с помощью пилотируемого компактного гусеничного погрузчика или фронтального погрузчика, чтобы физически извлекать и транспортировать обезвоженные твердые частицы. Доступ к емкости может быть, например, посредством подвижной герметичной двери.
Пример 2 - Мелкое минеральное сырье
[00043] Было достигнуто эффективное обезвоживание мелкого минерального сырья с использованием подготовленного материала с крупным минеральным слоем в емкости с мешалкой. Были проведены два теста, в одном из которых никакого материала с крупным слоем не было добавлено, а в другом 4 кг материала с крупным слоем было добавлено в емкость. Используемое мелкое минеральное сырье было остатком хвостов концентрационного вибростола выщелачивания цианированием. Это был тонкодисперсный гранулометрический состав, мелко подобранный таким образом, что все частицы были меньше, чем 1 мм в диаметре и это была P80 в 370 микрон (80% материала прошло фильтр в 370 микрон). Следующие параметры были получены и измерены, где “вес подачи” - это общий вес твердых частиц (в том числе материал с задающим фильтрующим слоем), “вес материала слоя (%)” - это процент по весу материала слоя к общему весу подачи, “добавка флокулянта (г)” - это количество в граммах добавленного флокулянта, “плотность пульпы (%)” является весовым процентом твердого вещества к общему весу суспензии, “время осаждения” является временем в минутах после прекращения перемешивания и до слива, а “время слива’ - это время в минутах от начала слива до момента, когда уже нет стоячей воды над слоем и нет дополнительной жидкости, протекающей через иглофильтры.
| Мелкое минеральное сырье | ||
| Номер теста | 1 | 2 |
| Вес подачи (кг) | 6 | 10 |
| Вес материала слоя (%) | 0 | 40 |
| Добавка флокулянта (г) | 25 | 25 |
| Плотность пульпы (%) | 40 | 40 |
| Время осаждения (мин) | 15 | 15 |
| Время слива (мин) | >300 | 45 |
[00044] В этом тесте показано, что без материала с крупным слоем, 6 кг мелкого минерального сырья потребовалось >300 минут для естественного обезвоживания, хотя был слив в нижней части емкости. Когда 4 кг материала с крупным слоем были добавлены в емкость общее время обезвоживания (так, что никакой стоячей воды не присутствовало над материалом) был сокращено до 45 минут.
Пример 3 - Обезвоживание органического вещества (почвы)
[00045] Было также достигнуто эффективное обезвоживание органического вещества с использованием подготовленного материала с крупным минеральным слоем в емкости с мешалкой. Были проведены два теста, в одном из которых не добавляли материал с крупным слоем, в другом 5 кг материала с крупным слоем были добавлены в емкость. Органическое вещество было стандартным садовым торфом. Был использован один цикл перемешивания, осаждения и вакуумирования. Следующие параметры были измерены и получены.
| Органическое вещество (почва) | ||
| Номер теста | 1 | 2 |
| Вес подачи (кг) | 2,5 | 5 |
| Вес материала слоя (%) | 0 | 50 |
| Добавка флокулянта (г) | 30 | 30 |
| Плотность пульпы (%) | 25 | 25 |
| Время осаждения (мин) | 45 | 45 |
| Время слива (мин) | 300 | 15 |
[00046] В этом тесте показано, что без материала с крупным слоем, 2,5 кг почвенного сырья потребовалось 300 минут для естественного обезвоживания, хотя был слив в нижней части емкости. Когда 5 кг материала с крупным слоем были добавлены в емкость, общее время обезвоживания (так, что никакой стоячей воды не присутствовало над материалом) было сокращено до 15 минут.
[00047] В то время как ряд примерных аспектов и вариантов осуществления обсуждался выше, специалистам в данной области техники будут понятны определенные их модификации, перестановки, добавления и их суб-комбинации. Таким образом, предполагается, что изобретение должно интерпретироваться, как включающее в себя все такие модификации, перестановки, добавления и суб-комбинации, так как они находятся в пределах их подлинной сущности и объема.
1. Устройство для отделения жидкости от твердых частиц, включающее в себя:
I) емкость для содержания твердых частиц и жидкости в виде суспензии;
II) впуск во внутреннюю часть емкости для введения твердых частиц и жидкости в емкость;
III) выпускной проход для жидкости, сообщающийся с внутренней частью емкости;
IV) мешалку, подвешенную внутри емкости, для формирования суспензии упомянутых частиц в упомянутой жидкости;
V) упомянутую емкость, имеющую зону фильтрующего слоя в ее нижней части для формирования фильтрующего слоя из осаждения твердых частиц из суспензии, через который жидкость выходит из емкости; и
VI) фильтр, проходящий вверх через зону фильтрующего слоя, причем фильтр имеет полую внутреннюю область и имеет на своей верхней поверхности множество отверстий к полой внутренней области вдоль его длины выше и ниже упомянутой зоны фильтрации, и сообщающийся с выпускным проходом для приема на своем верхнем конце потока жидкости сверху зоны фильтрующего слоя, который проводят вниз, чтобы вытечь через фильтрующий слой в выпускной проход для жидкости или непосредственно в выпускной проход для жидкости.
2. Устройство по п.1, в котором упомянутый фильтр является иглофильтром или скважинным фильтром.
3. Устройство по п.1, в котором упомянутая мешалка представляет собой мешалку с регулируемой скоростью.
4. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:
VII) проход для удаления твердых частиц из упомянутой емкости после жидкостного разделения.
5. Устройство по п.1, дополнительно содержащее:
VIII) насос для удаления жидкости через упомянутый выпускной проход для жидкости.
6. Способ разделения жидкости от твердых частиц, содержащий следующие стадии:
I) предоставление устройства для обезвоживания твердых частиц, содержащего:
а) емкость для содержания твердых частиц и жидкости в виде суспензии;
b) впуск во внутреннюю часть емкости для введения твердых частиц и жидкости в емкость;
c) выпускной проход для жидкости, сообщающийся с внутренней частью емкости;
d) мешалку, подвешенную внутри емкости для формирования суспензии твердых частиц в жидкости;
e) упомянутую емкость, имеющую зону фильтрующего слоя в ее нижней части для формирования фильтрующего слоя из осаждения твердых частиц из суспензии, через который жидкость выходит из емкости с целью отвода жидкости из емкости; и
f) фильтр, проходящий вверх через зону фильтрующего слоя и сообщающийся с выпускным проходом для жидкости для приема на своем верхнем конце потока жидкости сверху нижней секции, который проводят вниз, чтобы вытечь через зону фильтрующего слоя в выпускной проход для жидкости или непосредственно в выпускной проход для жидкости.
II) введение твердых частиц и жидкости в емкость;
III) перемешивание твердых частиц и жидкости с целью образования суспензии;
IV) прекращение упомянутого перемешивания, чтобы дать упомянутой суспензии осесть, тем самым образуя фильтрующий слой для отвода жидкости из емкости;
V) использование фильтра для перемещения жидкости сверху фильтрующего слоя внутрь фильтрующего слоя или непосредственно в упомянутый выпускной проход;
VI) отвод жидкости из твердых частиц; и
VII) удаление твердых частиц.
7. Способ по п.6, в котором множество крупных твердых частиц добавляют к упомянутым твердым частицам и жидкости в упомянутой емкости, причем упомянутые крупные твердые частицы пригодны для формирования фильтрующего слоя.
8. Способ по п.6 или 7, в котором упомянутый фильтр является иглофильтром или скважинным фильтром.
9. Способ по п.6, 7, в котором упомянутая мешалка представляет собой мешалку с регулируемой скоростью и упомянутое перемешивание замедляется перед упомянутой стадией осаждения.
10. Устройство по любому из пп.1, 2, применяемое для выщелачивания с перемешиванием минералсодержащих или металлсодержащих частиц, значительная часть из которых имеет 1 мм в диаметре или более, причем упомянутый материал в виде частиц содержит золото, серебро, медь или уран и упомянутая жидкость содержит концентрации выщелачивателя.
11. Способ по любому из пп.6, 7, применяемый для выщелачивания с перемешиванием минералсодержащих или металлсодержащих частиц, значительная часть из которых имеет 1 мм в диаметре или более, причем упомянутый материал в виде частиц содержит золото, серебро, медь или уран и упомянутая жидкость содержит концентрации выщелачивателя.
