СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИХ ЦЕННЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ СОДЕРЖАЩЕГО МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИЕ ЦЕННЫЕ ВЕЩЕСТВА СУСПЕНЗИОННОГО МАССОВОГО ПОТОКА
METHOD OF PRODUCING METAL-CONTAINING VALUABLE SUBSTANCES FROM METAL-CONTAINING VALUABLE SUBSTANCES OF SUSPENSION MASS FLOW

Изобретение касается способа получения металлосодержащих ценных веществ из содержащего металлосодержащие ценные вещества суспензионного массового потока, при этом соответствующий, находящийся под давлением после прохождения по меньшей мере одного насосного устройства, смешанный с газом массовый поток по меньшей мере по одному подводящему трубопроводу подается по меньшей мере в одно форсуночное устройство по меньшей мере одной флотационной камеры, причем в этой по меньшей мере одной флотационной камере выделяются металлосодержащие ценные вещества.
Флотационные способы получения или, соответственно, приготовления металлосодержащих ценных веществ из содержащего металлосодержащие ценные вещества суспензионного массового потока, то есть, например, руд из рудосодержащей пульпы, широко известны. При этом происходит выделение содержащихся в пульпе ценных веществ путем соединения их с подаваемым в пульпу газом. При необходимости гидрофобизированные гидрофобизирующим средством, таким как, например, ксантат, частицы ценных веществ откладываются на газовых пузырях и могут выноситься с пеной, собирающейся на поверхности флотационной камеры.
У так называемых гибридных камер, в которых комбинируются пневматическая и колонная камеры, возникают две области, в которых всегда образуется соответствующая пена. Обычно в пневматической камере преимущественно выносится тонкая доля частиц ценных веществ. В колонной камере выносится также грубая доля соответствующих частиц ценных веществ.
Введение газа происходит, как правило, через форсуночное устройство, например в виде многоступенчатого эжектора, через которое содержащий ценные вещества массовый поток вводится во флотационную камеру.
При этом известно, что содержащий ценные вещества массовый поток под предварительным давлением, то есть, находясь под давлением, направляется через форсуночное устройство для повышения растворимости газов. Для получения тонких газовых пузырей предусмотрено создание в предусмотренном для форсуночного устройства смесительном устройстве высоких сил среза так, чтобы подаваемый газ «разрывался» на отдельные пузыри. Необходимые для этого высокие скорости течения требуют высокого давления потока воды, из-за чего этот поток предварительно проходит через насосное устройство.
Однако время выдержки газа в предусмотренном для форсуночного устройства смесительном устройстве и вместе с тем возможность физического перехода в значительной мере в раствор очень малы. Таким образом, известные из уровня техники подходы к получению тонко распределенного профиля газовых пузырей внутри соответствующего содержащего металлосодержащие ценные вещества массового потока не являются удовлетворительными.
Поэтому, в основе изобретения лежит задача усовершенствовать получение тонко распределенных газовых пузырей в подаваемом во флотационную камеру массовом потоке.
Проблема в соответствии с изобретением решается с помощью способа вышеназванного рода, который отличается тем, что наполнение газом содержащего металлосодержащие ценные вещества массового потока происходит по меньшей мере частично после прохождения насосного устройства и перед входом массового потока в форсуночное устройство.
Предлагаемый изобретением принцип предусматривает подачу газа уже перед форсуночным устройством, через которое находящийся под давлением массовый поток, в частности тангенциально, вводится во флотационную камеру. Соответственно этому, газ имеет больше времени смешиваться с находящимся под давлением массовым потоком, гомогенно распределяться в нем и образовывать тонкие газовые пузыри. В качестве газа может, например, применяться воздух и/или азот. Подаваемый газ предпочтительно сам также находится под давлением, то есть подается под давлением.
В принципе, стремятся также к тому, чтобы дать газу как можно больше времени распределяться в массовом потоке с образованием тонких газовых пузырей, так что предпочитается дозированно подавать газ как можно раньше после выхода из насосного устройства, из-за чего в предпочтительном варианте осуществления изобретения массовый поток смешивается с газом непосредственно после выхода из насосного устройства. Таким образом, возможно максимальное время выдержки газа в массовом потоке, что способствует образованию тонких и хорошо распределенных газовых пузырей при расширении газосодержащего массового потока после выхода из форсуночного устройства, то есть при входе во флотационную камеру.
Предлагаемый изобретением принцип, следовательно, обеспечивает возможность увеличения общей поверхности пузырей, а также более гомогенного распределения газовых пузырей во флотационной камере.
По сравнению с уровнем техники при известных условиях могут, следовательно, применяться также проще выполненные, при известных условиях даже одноступенчатые форсуночные устройства, так как разделение газовых пузырей большей частью происходит в массовом потоке. Предлагаемый изобретением принцип позволяет, к тому же, применять более низкие давления, так как в форсуночном устройстве по сравнению с уровнем техники требуются меньшие скорости сдвига, что равным образом уменьшает износ форсуночного устройства, а также потребление энергии предвключенного ему насосного устройства.
Необходимые для флотационной камеры диаметры газовых пузырей находятся, например, в пределах от 0,1 мм до 1 мм и без затруднений реализуемы с помощью предлагаемого изобретением принципа.
Предлагаемая изобретением теория использует принцип, что находящийся под давлением массовый поток по сравнению с не находящимся под давлением массовым потоком может поглощать или, соответственно, физически растворять больше газа. Это можно пояснить на следующем примере. В одном килограмме воды при давлении окружающей среды, равном приблизительно 1 бар, и температуре, равной приблизительно 20°С, может раствориться примерно 20 мг воздуха. При повышении давления до 5 бар в равном объеме и при прочих равных условиях может раствориться уже 110 мг воздуха.
При соответствующем содержащем ценные вещества массовом потоке с долей твердых веществ, равной 50%, при характерном отношении массового потока к газовому потоку, равном 2:1, и давлении, равном приблизительно 4,5 бар, примерно 10% газового потока растворяется в массовом потоке. Соответственно этому в рамках предлагаемого изобретением способа предпочтительно, чтобы по меньшей мере 10% подаваемого в массовый поток общего количества газа подавалось перед входом массового потока в форсуночное устройство.
В принципе, однако, стремятся к тому, чтобы дозированно подавать все подаваемое в массовый поток количество газа перед форсуночным устройством. Однако можно также подавать часть подаваемого в массовый поток общего количества газа, например, как известно до сих пор, непосредственно через форсуночное устройство.
Может быть также, чтобы массовый поток дополнительно перед входом в насосное устройство смешивался с газом. Это, в частности, предпочтительно, так как насосное устройство, наряду с повышением давления, осуществляет как бы перемешивание газа с массовым потоком. Это, таким образом, интенсивное перемешивание массового потока с газом приводит к образованию тонких газовых пузырей. Предпосылкой является, впрочем, применение надлежащего насосного устройства, то есть насосного устройства, позволяющего одновременно нагнетать газ.
Подача газа происходит предпочтительно посредством соединенного с подводящим трубопроводом между насосным устройством и форсуночным устройством устройства для вдувания. Устройство для вдувания может, например, включать в себя некоторое количество форсунок, через которые газ подается или, соответственно, вдувается в подводящий трубопровод. Благодаря этому может достигаться наиболее равномерное возможное распределение газа по поперечному сечению подводящего трубопровода, а также увеличение поверхности пузырей.
Чтобы дополнительно улучшить физическое растворение газа в массовом потоке, в частности в течение увеличенного времени выдержки газа в массовом потоке, в принципе стремятся к низким скоростям течения массового потока. Соответственно этому массовый поток течет по подводящему трубопроводу предпочтительно со скоростью в пределах 0,5-5 м/с, предпочтительно 0,75-3 м/с, в частности, 1 м/с.
С той же целью, альтернативно или дополнительно, может быть также предусмотрено увеличение длины подводящего трубопровода между насосным устройством и форсуночным устройством.
Целесообразно в качестве насосного устройства применять центробежный насос. Центробежные насосы делают возможным хорошее перемешивание газа и массового потока, в частности, они позволяют также одновременно нагнетать газ, так что предлагается применение соответствующих центробежных насосов, в частности, для предлагаемого изобретением варианта осуществления, по которому массовый поток дополнительно перед входом в насосное устройство смешивается с газом.
Изобретение касается также устройства для выполнения описанного выше способа. Устройство имеет по меньшей мере одно насосное устройство и по меньшей мере одну соединенную посредством по меньшей мере одного подводящего трубопровода с насосным устройством флотационную камеру для выделения металлосодержащих ценных веществ из содержащего ценные вещества массового потока. Между подводящим трубопроводом и флотационной камерой расположено по меньшей мере одно форсуночное устройство.
Предлагаемое изобретением устройство отличается тем, что между насосным устройством и форсуночным устройством расположено по меньшей мере одно устройство для вдувания газа в подводящий трубопровод. Соответственно этому с помощью предлагаемого изобретением устройства возможно увеличенное время выдержки газа, подаваемого посредством устройства для вдувания, которое может включать в себя несколько форсунок, в соответствующих массовых потоках, что приводит к образованию тонких и гомогенно распределенных газовых пузырей, которые необходимы в рамках соответствующего флотационного способа.
Особенно долгое время выдержки газа в массовом потоке получается, когда устройство для вдувания расположено непосредственно после насосного устройства.
Возможно, чтобы по меньшей мере одно дополнительное устройство для вдувания было расположено на участке трубопровода перед насосным устройством. Таким образом, в этом варианте осуществления предлагаемого изобретением устройства газ может подаваться в массовый поток по меньшей мере в двух местах, то есть, как перед насосным устройством, так и после насосного устройства. Этот вариант осуществления предлагается, в частности, когда насосное устройство позволяет одновременно нагнетать газ, как это, например, происходит у центробежных насосов.
Возможно также, чтобы по меньшей мере одно дополнительное устройство для вдувания было расположено на форсуночном устройстве. Расположение соответствующего устройства для вдувания на самом форсуночном устройстве позволяет дополнительно подавать газ непосредственно перед входом во флотационную камеру.
При нескольких устройствах для вдувания им может быть предвключено сообщающееся с соответствующими устройствами для вдувания распределительное устройство, которое выполнено для распределения газового потока по соответствующим устройствам для вдувания. Распределительное устройство позволяет получить целенаправленный подвод потока газа к устройствам для вдувания. Устройства для вдувания могут снабжаться, каждое, одинаковыми или, индивидуально, то есть, например, в отношении давления, действующего на подводимые потоки газа, различными подводимыми потоками газа.
Предпочтительно, при этом предусмотрено сообщающееся с распределительным устройством регистрирующее устройство для регистрации размера газовых пузырей, текущих внутри подводящего трубопровода, при этом распределение газового потока по соответствующим устройствам для вдувания происходит в зависимости от результата регистрации. Регистрирующее устройство может, например, включать в себя оптические средства измерения, посредством которых возможна регистрация размера и/или распределения газовых пузырей в массовом потоке. Средства измерения могут быть расположены в разных местах подводящего трубопровода к форсуночному устройству, так что вдоль подводящего трубопровода получаются разные значения измерений, и таким образом может регистрироваться, в частности непрерывно, размер и/или распределение газовых пузырей в потоке воды. В зависимости от количества и расположения соответствующих устройств для вдувания, соответствующие средства измерения могут быть также предусмотрены в участке трубопровода перед насосным устройством, а также при необходимости на форсуночном устройстве.
В зависимости от результата регистрации, посредством распределительного устройства может осуществляться подвод потока соответствующих газов через соответствующие устройства для вдувания. Если, например, регистрируется, что на небольшом расстоянии перед форсуночным устройством в массовом потоке имеется еще относительно небольшое количество тонких газовых пузырей, может подключаться расположенное на форсуночном устройстве устройство для вдувания, так что в форсуночное устройство, в частности, под высоким давлением втекает дополнительный газ.
Другие преимущества, признаки и подробности изобретения содержатся в описанных ниже примерах осуществления, а также на чертежах.
При этом показано:
фиг.1: принципиальный эскиз предлагаемого изобретением устройства по первому приведенному в качестве примера варианту осуществления изобретения, и
фиг.2: принципиальный эскиз предлагаемого изобретением устройства по второму приведенному в качестве примера варианту осуществления изобретения.
На фиг.1 показан принципиальный эскиз предлагаемого изобретением устройства 1 по первому приведенному в качестве примера варианту осуществления изобретения. Устройство 1 имеет насосное устройство 2, например в виде центробежного насоса, и соединенную посредством подводящего трубопровода 3 с насосным устройством 2 флотационную камеру 4 для выделения металлосодержащих ценных веществ из содержащего металлосодержащие ценные вещества массового потока, такого как рудосодержащая пульпа или тому подобное. Флотационной камере 4 предвключено форсуночное устройство 5 в виде эжектора, посредством этого форсуночного устройства 5 массовый поток тангенциально подается во флотационную камеру 4. Подводящий трубопровод 3 впадает в форсуночное устройство 5.
Между осуществляющим подачу давления на массовый поток насосным устройством 2 и форсуночным устройством 5 расположено первое устройство 6 для вдувания (сравн. стрелку 7) газа, то есть, в частности воздуха или азота, в подводящий трубопровод 3. Газ, подаваемый в находящийся под давлением текущий в подводящем трубопроводе 3 массовый поток, позволяет осуществлять присоединение при необходимости гидрофобизированных металлосодержащих ценных веществ, так что эти вещества после выхода из форсуночного устройства 5 в виде пены собираются на поверхности флотационной камеры 4 и могут выноситься оттуда (сравн. стрелку 8).
Чтобы обеспечить возможность как можно более долгого времени выдержки газа, подаваемого посредством устройства 6 для вдувания, в подводящем трубопроводе 3 и, таким образом, хорошего перемешивания газа с содержащимися в массовом потоке частицами ценных веществ, устройство 6 для вдувания подключено непосредственно после насосного устройства 2. Это значит, по существу вся длина подводящего трубопровода 3 служит для образования газовых пузырей или, соответственно, перемешивания газовых пузырей с металлосодержащими ценными веществами. При необходимости длина подводящего трубопровода 3 может увеличиваться сверх обычного необходимого размера, так что также обеспечивается возможность более долгого времени выдержки газа в массовом потоке, что получается за счет сравнительно более длинного пути, который должен проходить газ. Путем подачи газа в находящийся под давлением массовый поток может достигаться увеличение количества газа, физически растворимого в массовом потоке.
С той же целью скорость течения наполненного газом массового потока регулируется примерно на 1 м/с. Это значит, стремятся предпочтительно к небольшим скоростям течения. Скорость течения массового потока может, например, устанавливаться посредством производительности насосного устройства 2, то есть давления массового потока.
Растворенный газ образует, в частности, при выходе из форсуночного устройства 5 или, соответственно, при входе во флотационную камеру 4 и вместе с тем при понижении давления тонкие, гомогенно распределенные газовые пузыри. Соответственно имеющаяся в распоряжении свободная поверхность газовых пузырей может увеличиваться и более равномерно распределяться во флотационной камере 4. Таким образом, может повышаться коэффициент полезного действия флотационной камеры 4 и вместе с тем предлагаемого изобретением способа.
Предпочтительно по меньшей мере 10% количества газа, которое в целом должно подаваться в массовый поток, подается перед входом массового потока в форсуночное устройство 5.
На фиг.2 показан принципиальный эскиз предлагаемого изобретением устройства 1 по второму приведенному в качестве примера варианту осуществления изобретения. Существенное отличие от варианта осуществления, показанного на фиг.1, заключается в том, что для устройства 1 предусмотрены несколько устройств 6 для вдувания, то есть, в частности, дополнительно предусмотрено устройство 6 для вдувания в участке трубопровода перед насосным устройством 2, а также другое дополнительное устройство 6 для вдувания, которое расположено непосредственно на форсуночном устройстве 5. Таким образом, здесь можно подавать соответствующие подводимые потоки газа в трех различных местах, то есть непосредственно перед насосным устройством 2, непосредственно после насосного устройства 2, а также непосредственно в форсуночное устройство 5.
Соответствующие устройства 6 для вдувания соединены с распределительным устройством 9, посредством которого один или несколько газовых потоков могут распределяться по соответствующим устройствам 6 для вдувания. Соответственно, посредством соответствующих устройств 6 для вдувания можно дозированно подавать различные количества газа при необходимости с различными давлениями в соответствующие участки подводящего трубопровода 3.
С распределительным устройством 9 сообщается регистрирующее устройство 10, которое посредством средств 11 измерения, предусмотренных для него в различных местах участков подводящего трубопровода 3, регистрирует размер или, соответственно, распределение газовых пузырей, находящихся внутри подводящего трубопровода 3 или, соответственно, участка подводящего трубопровода. При этом средства 11 измерения могут, например, включать в себя оптические измерительные устройства, посредством которых могут регистрироваться размер или, соответственно, распределение газовых пузырей внутри подводящего трубопровода 3.
В настоящем случае пять средств 11 измерения расположены по длине подводящего трубопровода 3, так что регистрирующее устройство 10 непрерывно или периодически получает выдаваемые средствами 11 измерения данные измерений, касающиеся размера или, соответственно, распределения газовых пузырей. Результат регистрации может, в частности, использоваться для того, чтобы управлять распределением газового потока по соответствующим устройствам 6 для вдувания посредством распределительного устройства 9. Это значит, когда, например, определяется, что на средстве 11 измерения, расположенном непосредственно перед форсуночным устройством 5, регистрируется, что в массовом потоке, текущем в подводящем трубопроводе 3, имеется недостаточно приемлемое количество газа, может подключаться предусмотренное для форсуночного устройства 5 устройство 6 для вдувания, и посредством этого устройства в газовый поток еще вдувается соответствующее количество газа. Соответственно посредством регистрирующего устройства 10 или, соответственно, средств 11 измерения могут регистрироваться изменения размера газовых пузырей или, соответственно, распределения газовых пузырей внутри подводящего трубопровода 3, так что после этого может осуществляться индивидуальная настройка или, соответственно, регулирование устройств 6 для вдувания. При необходимости для этого могут учитываться заложенные в запоминающем средстве (не показано), предусмотренном для регистрирующего устройства, введенные данные, предельные значения или тому подобное.
Хотя изобретение было подробнее проиллюстрировано и описано в деталях на этом предпочтительном примере осуществления, изобретение не ограничено раскрытыми примерами, и специалистом могут быть выведены отсюда другие варианты без выхода из объема охраны изобретения.