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Title:
TRIPLE-ROTOR FLOTATION CELL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/207862
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to two devices for a flotation cell system. The first is a triple-rotor agitation device and the second is a suction device, which, operating together, are used to separate hydrophobic particles from a mixture of particles and liquid, also called "pulp", remove blockages, and reduce energy consumption and water consumption.

Inventors:
DÍAZ MUÑOZ SANDRO (CL)
Application Number:
PCT/CL2020/050040
Publication Date:
October 21, 2021
Filing Date:
April 14, 2020
Export Citation:
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Assignee:
MANRIQUEZ ROMAN RODRIGO (CL)
International Classes:
B03D1/14; B01F3/04; B01F15/00
Domestic Patent References:
WO2012090167A22012-07-05
WO2015117929A12015-08-13
Foreign References:
CL2019001015A12019-08-02
CN1105607A1995-07-26
CN109225663A2019-01-18
US3779531A1973-12-18
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Claims:
PLIEGO DE REIVINDICACIONES

1. Sistema para celda de flotación, utilizado para separar partículas hidrofóbicas de una mezcla de partículas y líquido, y que además sirve para eliminar embancamientos, reducir el consumo de energía y reducir el consumo de agua, CARACTERIZADO porque comprende: a. Un dispositivo de agitación de triple rotor (2) (figura 2), el cual está compuesto por: i. un eje centrado al interior de la celda dispuesto de forma vertical (2A), que va desde la polea (2J) de la celda hasta la parte inferior de esta. En la parte superior del eje lleva una ii. un eje centrado al interior de la celda dispuesto de forma vertical (2A), que va desde la polea (2J) de la celda hasta la parte inferior de esta. En la parte superior del eje lleva una iii. polea (2J) que transmite el movimiento al eje (2A), a continuación, va el iv. portarodamiento (2K) el cual queda fijo a la estructura de soporte (2L). En dicho eje van montados tres rotores. El primero es un v. rotor cilindrico de aletas rectas (2B), el cual está ubicado en la parte superior al interior del estanque de la celda. Y está fijado al eje mediante conos de ajuste y chaveteros. Este rotor queda completamente sumergido bajo el nivel de la pulpa y sobre el anillo cilindrico (3A). El giro de este rotor produce dos vórtices, uno en la parte superior que permite ingresar el aire a presión atmosférica a la pulpa y un segundo vórtice en la parte inferior que permite generar la succión de la pulpa a través del tubo de aspiración (3C). En el centro del rotor se junta la pulpa con el aire y esta mezcla es centrifugada y expulsada contra el dispersor (ID) y los faldones (1E). El dispersor (ID) y los faldones (1E) quedan soportados en la parte inferior de la cámara de aire (1C). El segundo es un vi. rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C), y esta adosado a la parte inferior del primer rotor (2B). Y está fijado al eje mediante conos de ajuste y chaveteros. En la parte inferior del rotor lleva una tuerca de fijación (21). Este rotor (2C) trabaja al interior del anillo cilindrico (3 A) y cumple dos funciones. La primera función es despresurizar la zona interior del anillo (3 A) para facilitar el ascenso de la pulpa al interior del tubo de succión (3C) y la segunda es direccionar el flujo al rotor superior (2B). El tercero es un vii. rotor cónico de aletas helicoidales (2F), y se encuentra ubicado en la parte inferior del eje (2 A) a la altura del fondo falso (3D) de la celda (1). Y está fijado al eje mediante conos de ajuste y chaveteros. Este rotor (3D) cumple varias funciones, empezando por mantener en suspensión los sólidos que están en la parte inferior de la celda evitando la sedimentación de estos, aumentar el flujo de pulpa al interior del tubo de aspiración, aumentar las velocidades en las perforaciones del fondo falso evitando los embancamientos en esas zonas. En la parte inferior del rotor lleva una viii. tuerca de fijación (2F). Entre los rotores (2C) y (2E), se encuentra un ix. cono de recubrimiento (2D) montado de manera concéntrica sobre al eje (2A), el cono de recubrimiento (2D) permite proteger el eje y direccionar las partículas de sólido y líquido hacia los rotores cilindricos (2C) y (2B). x. El eje de accionamiento (2A) tiene una cavidad en su interior (2H) a lo largo de todo el eje (2A). Esta cavidad permite inyectar aire forzado en caso de que el aire de autoaspir ación fuera insuficiente para el proceso. Permite inyectar aire o gases que ingresan a la mezcla de partículas y liquido por unos xi. conductos (2G) conectados a unos orificios entre las aletas helicoidales del rotor cónico helicoidal (2E), permitiendo mejorar la distribución de aire al interior de la celda (1), aumentando la probabilidad de adherencia de las partículas valiosas con las burbujas lo que contribuye a un mayor porcentaje de recuperación. xii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el elemento intermedio (2D) posee una geometría de cono invertido con un ángulo de 10 grados xiii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2) (figura 2), el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E) son elementos independientes. xiv. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E), están fabricados con aceros al carbono. xv. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E), tienen un recubrimiento de protección para el desgaste en poliuretano. xvi. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y conos de ajuste. xvii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, tiene sus aletas rectas. xviii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, posee 10 aletas distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2C). xix. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda. xx. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y la tuerca de fijación (21). xxi. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) tiene sus aletas en un ángulo de 5 grados. xxii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) posee 10 aletas helicoidales distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2C). xxiii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda. xxiv. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E) queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y la tuerca de fijación (2F). xxv. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E) posee aletas helicoidales en un ángulo de 12 grados con respecto al eje coaxial del rotor (2E). xxvi. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E), posee 10 aletas helicoidales distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2E). xxvii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda xxviii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), es hueco en su interior para permitir inyectar aire a la celda de flotación. xxix. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), es fabricado como una única pieza. b. El segundo es un dispositivo de aspiración (3) (figura 5), el cual está compuesto por: i. un anillo cilindrico (3A) de mayor altura con ii. perforaciones laterales (3B) y con un iii. flange (3E) para ajustar la unión y apriete, el cual queda montado en la parte superior del iv. tubo de aspiración (3C). A su vez, el tubo de aspiración (3C) queda apoyado sobre el v. fondo falso (3D) y llega a la altura de la parte inferior del segundo rotor (2C). El tubo de aspiración tiene vi. perforaciones en la parte inferior (3F). vii. La función del anillo cilindrico (3A) de mayor altura y con perforaciones laterales (3B) es aumentar el flujo al interior del tubo mediante la reducción y control del vórtice que se genera en esta zona. De esta manera se aprovecha la energía que antes se ocupaba en el vórtice para utilizarla en el aumento de flujo al interior del tubo de aspiración (3C). Las perforaciones laterales (3B) permiten regular que cantidad del flujo del vórtice va a reingresar al rotor superior (2B). Las viii. perforaciones laterales (3F) en la parte inferior del tubo de aspiración (3C) permiten aumentar y mejorar el flujo de recirculación de pulpa y de burbujas de aire al interior del tubo de aspiración y de la celda. El susbsistema de aspiración queda apoyado sobre un ix. fondo falso (3D), el que a su vez está apoyado sobre los x. soportes 3G, los cuales a su vez quedan apoyados en el xi. fondo del estanque (IB) de la celda (1). xii. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), queda apoyado sobre el fondo falso (3D) (figura 5). xiii. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), llega a la altura de la parte inferior del segundo rotor (2C). xiv. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C) en la parte inferior, tiene 6 perforaciones distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C). xv. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C) en la parte inferior, tiene una zona cilindrica de perforaciones distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C). xvi. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), tiene perforaciones de 10 cm de diámetro, distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C). xvii. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda. xviii. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), queda montado sobre el fondo falso y se fija apernando el flange horizontal (31). xix. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), y el fondo falso (3D), están fabricados como elementos independientes. xx. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), está fabricado con aceros al carbono. xxi. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), tiene un recubrimiento de protección para el desgaste en poliuretano.

2. Dispositivo de agitación de triple rotor (2), utilizado para separar partículas hidrofóbicas de una mezcla de partículas y líquido, y que además sirve para eliminar embancamientos, reducir el consumo de energía y reducir el consumo de agua, CARACTERIZADO porque comprende: i. un eje centrado al interior de la celda dispuesto de forma vertical (2A), que va desde la polea (2J) de la celda hasta la parte inferior de esta. En la parte superior del eje lleva una ii. polea (2J) que transmite el movimiento al eje (2A), a continuación, va el iii. portarodamiento (2K) el cual queda fijo a la estructura de soporte (2L). En dicho eje van montados tres rotores. El primero es un iv. rotor cilindrico de aletas rectas (2B), el cual está ubicado en la parte superior al interior del estanque de la celda. Y está fijado al eje mediante conos de ajuste y chaveteros. Este rotor queda completamente sumergido bajo el nivel de la pulpa y sobre el anillo cilindrico (3A). El giro de este rotor produce dos vórtices, uno en la parte superior que permite ingresar el aire a presión atmosférica a la pulpa y un segundo vórtice en la parte inferior que permite generar la succión de la pulpa a través del tubo de aspiración (3C). En el centro del rotor se junta la pulpa con el aire y esta mezcla es centrifugada y expulsada contra el dispersor (ID) y los faldones (1E). El segundo es un v. rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C), y esta adosado a la parte inferior del primer rotor (2B). Y está fijado al eje mediante conos de ajuste y chaveteros. En la parte inferior del rotor lleva una tuerca de fijación (21). Este rotor (2C) trabaja al interior del anillo cilindrico (3A) y cumple dos funciones. La primera función es despresurizar la zona interior del anillo (3A) para facilitar el ascenso de la pulpa al interior del tubo de succión (3C) y la segunda es direccionar el flujo al rotor superior (2B). El tercero es un vi. rotor cónico de aletas helicoidales (2F), y se encuentra ubicado en la parte inferior del eje (2A) a la altura del fondo falso (3D) de la celda (1). Y está fijado al eje mediante conos de ajuste y chaveteros. Este rotor (3D) cumple varias funciones, empezando por mantener en suspensión los sólidos que están en la parte inferior de la celda evitando la sedimentación de estos, aumentar el flujo de pulpa al interior del tubo de aspiración, aumentar las velocidades en las perforaciones del fondo falso evitando los embancamientos en esas zonas. En la parte inferior del rotor lleva una vii. tuerca de fijación (2F). Entre los rotores (2C) y (2E), se encuentra un viii. cono de recubrimiento (2D) montado de manera concéntrica sobre al eje (2A), el cono de recubrimiento (2D) permite proteger el eje y direccionar las partículas de sólido y líquido hacia los rotores cilindricos (2C) y (2B). ix. El eje de accionamiento (2A) tiene una cavidad en su interior (2H) a lo largo de todo el eje (2A). Esta cavidad permite inyectar aire forzado en caso de que el aire de autoaspiración fuera insuficiente para el proceso. Permite inyectar aire o gases que ingresan a la mezcla de partículas y liquido por unos x. conductos (2G) conectados a unos orificios entre las aletas helicoidales del rotor cónico helicoidal (2E), permitiendo mejorar la distribución de aire al interior de la celda (1), aumentando la probabilidad de adherencia de las partículas valiosas con las burbujas lo que contribuye a un mayor porcentaje de recuperación. xi. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el elemento intermedio (2D) posee una geometría de cono invertido con un ángulo de 10 grados xii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2) (figura 2), el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E) son elementos independientes. xiii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E), están fabricados con aceros al carbono. xiv. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E), tienen un recubrimiento de protección para el desgaste en poliuretano. xv. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y conos de ajuste. xvi. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, tiene sus aletas rectas. xvii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, posee 10 aletas distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2C). xviii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda. xix. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y la tuerca de fijación (21). xx. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) tiene sus aletas en un ángulo de 5 grados. xxi. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) posee 10 aletas helicoidales distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2C). xxii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda. xxiii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E) queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y la tuerca de fijación (2F). xxiv. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E) posee aletas helicoidales en un ángulo de 12 grados con respecto al eje coaxial del rotor (2E). xxv. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E), posee 10 aletas helicoidales distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2E). xxvi. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda xxvii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), es hueco en su interior para permitir inyectar aire a la celda de flotación. xxviii. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), es fabricado como una única pieza.

3. El dispositivo de agitación de triple rotor (2) utilizado en el sistema celdas de flotación (1) (figura 2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque trabaja con tres rotores (2B), (2C) y (2E), y con el cono de recubrimiento (2D).

4. El dispositivo de agitación de triple rotor (2) utilizado en el sistema celdas de flotación (1) (figura 7), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque trabaja con dos rotores (2B), (2E), y con el cono de recubrimiento (2D).

5. El dispositivo de agitación de triple rotor (2) utilizado en el sistema celdas de flotación (1) (figura 8), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque trabaja con dos rotores (2B), (2C).

6. El dispositivo de agitación de triple rotor (2) y el dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 1, CARACTERIZADO porque se pueden utilizar en celdas abiertas o selladas.

7. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el elemento intermedio (2D), posee una geometría de cono invertido con un ángulo de 10 grados, pudiendo reducir o aumentar su ángulo con respecto a su eje coaxial.

8. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E) son elementos independientes. Pudiendo ser fabricados como elementos integrados o solidarios.

9. El dispositivo de agitación de triple rotor (2) (figura 2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cilindrico superior (2B) y el rotor intermedio (2C), son elementos independientes. Pudiendo ser fabricados como elementos integrados o solidarios.

10. El dispositivo de agitación de triple rotor (2) (figura 2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C) y el cono de recubrimiento (2D), son elementos independientes. Pudiendo ser fabricados como elementos integrados o solidarios.

11. El dispositivo de agitación de triple rotor (2) (figura 2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E), son elementos independientes. Pudiendo ser fabricados como elementos integrados o solidarios.

12. El dispositivo de agitación de triple rotor (2) (figura 2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E) son elementos independientes. Pudiendo ser fabricados como elementos integrados o solidarios.

13. El dispositivo de agitación de triple rotor (2) (figura 2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E), están fabricados con aceros al carbono, pero pueden ser fabricados en otras aleaciones ferrosas, no ferrosas como aluminio o bronces, materiales orgánicos como madera, materiales compuestos como fibra de vidrio o fibra de carbono, plásticos como policloruro de vinilo o polietileno, o cualquier otro material que soporte las cargas y condiciones mecánicas exigidas.

14. El dispositivo de agitación de triple rotor (2) (figura 2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E), tienen un recubrimiento de protección para el desgaste en poliuretano, pero pueden estar recubiertos por caucho natural, goma neopreno, nitrilo, recubrimientos cerámicos, aceros líquidos, pinturas antiabrasivas, polietileno, polímeros, placas de desgaste.

15. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y conos de ajuste, pudiendo fijarse también con pernos, soldaduras, pasadores o flanges.

16. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, tiene sus aletas rectas, pudiendo fabricarse en ángulo con respecto al plano vertical posicionado en su eje coaxial o en forma helicoidal.

17. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, posee 10 aletas distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2C), pudiendo reducir o aumentar la cantidad de aletas.

18. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda, si el tamaño de la celda aumenta, el diámetro del rotor y su altura también aumentan.

19. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y la tuerca de fijación (21), pudiendo fijarse también con pernos, soldaduras, pasadores o flanges.

20. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) tiene sus aletas en un ángulo de 5 grados, pudiendo reducir o aumentar su ángulo con respecto al plano vertical posicionado en su eje coaxial.

21. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) posee 10 aletas helicoidales distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2C), pudiendo reducir o aumentar la cantidad de aletas.

22. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda, si el tamaño de la celda aumenta, el diámetro del rotor y su altura también aumentan.

23. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cónico helicoidal (2E) queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y la tuerca de fijación (2F), pudiendo fijarse también con pernos, soldaduras, pasadores o flanges.

24. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cónico helicoidal (2E) posee aletas helicoidales en un ángulo de 12 grados con respecto al eje coaxial del rotor (2E), pudiendo reducir o aumentar su ángulo con respecto al eje coaxial del rotor (2E).

25. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cónico helicoidal (2E), posee 10 aletas helicoidales distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2E), pudiendo reducir o aumentar la cantidad de aletas.

26. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el rotor cónico helicoidal (2E), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda, si el tamaño de la celda aumenta, el diámetro del rotor y su altura también aumentan.

27. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el eje (2A), es hueco en su interior para permitir inyectar aire a la celda de flotación, pudiendo ser macizo.

28. El dispositivo de agitación de triple rotor (2), según reivindicación 2, CARACTERIZADO porque el eje (2A), es fabricado como una única pieza, pudiendo ser fabricado en varias partes y y ser ensamblado mediante flanges, pernos, soldadura o pasadores.

29. Dispositivo de aspiración (3), utilizado para separar partículas hidrofóbicas de una mezcla de partículas y líquido, y que además sirve para eliminar embancamientos, reducir el consumo de energía y reducir el consumo de agua, CARACTERIZADO porque comprende: i. un anillo cilindrico (3 A) de mayor altura con ii. perforaciones laterales (3B) y con un iii. flange (3E) para ajustar la unión y apriete, el cual queda montado en la parte superior del iv. tubo de aspiración (3C). A su vez, el tubo de aspiración (3C) queda apoyado sobre el v. fondo falso (3D) y llega a la altura de la parte inferior del segundo rotor (2C). El tubo de aspiración tiene vi. perforaciones en la parte inferior (3F). vii. La función del anillo cilindrico (3A) de mayor altura y con perforaciones laterales (3B) es aumentar el flujo al interior del tubo mediante la reducción y control del vórtice que se genera en esta zona. De esta manera se aprovecha la energía que antes se ocupaba en el vórtice para utilizarla en el aumento de flujo al interior del tubo de aspiración (3C). Las perforaciones laterales (3B) permiten regular que cantidad del flujo del vórtice va a reingresar al rotor superior (2B). Las viii. perforaciones laterales (3F) en la parte inferior del tubo de aspiración (3C) permiten aumentar y mejorar el flujo de recirculación de pulpa y de burbujas de aire al interior del tubo de aspiración y de la celda. El susbsistema de aspiración queda apoyado sobre un ix. fondo falso (3D), el que a su vez está apoyado sobre los x. soportes 3G, los cuales a su vez quedan apoyados en el xi. fondo del estanque (IB) de la celda (1). xii. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), queda apoyado sobre el fondo falso (3D) (figura 5). xiii. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), llega a la altura de la parte inferior del segundo rotor (2C). xiv. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C) en la parte inferior, tiene 6 perforaciones distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C). xv. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C) en la parte inferior, tiene una zona cilindrica de perforaciones distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C). xvi. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), tiene perforaciones de 10 cm de diámetro, distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C). xvii. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda. xviii. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), queda montado sobre el fondo falso y se fija apernando el flange horizontal (31). xix. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), y el fondo falso (3D), están fabricados como elementos independientes.En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), está fabricado con aceros al carbono. xx. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), tiene un recubrimiento de protección para el desgaste en poliuretano.

30. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el anillo cilindrico (3 A), queda montado en la parte superior del tubo de aspiración (3C).

31. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el anillo cilindrico (3 A), tiene un flange vertical (3E) para ajustar la unión y apriete, pudiendo tener dos o más flanges de unión.

32. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el anillo cilindrico (3 A), tiene un flange vertical (3E), para ajustar la unión y apriete contra el tubo de aspiración, pudiendo fijarse también mediante un flange horizontal, soldadura, pasadores o pernos.

33. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el anillo cilindrico (3A), y el tubo de aspiración (3C), están fabricados como elementos independientes, pero pueden ser fabricados como un único elemento.

34. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el anillo cilindrico (3A), tiene 6 perforaciones distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del anillo cilindrico (3 A), pudiendo reducir o aumentar la cantidad de perforaciones.

35. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el anillo cilindrico (3A), tiene perforaciones de 10 cm de diámetro, distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del anillo cilindrico (3A), pudiendo reducir o aumentar el diámetro de las perforaciones.

36. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el anillo cilindrico (3A), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda, si el tamaño de la celda aumenta, el diámetro del anillo (3 A) y su altura también aumentan.

37. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el anillo cilindrico (3A), está fabricado con aceros al carbono, pero pueden ser fabricado en otras aleaciones ferrosas, no ferrosas como aluminio o bronces, materiales orgánicos como madera, materiales compuestos como fibra de vidrio o fibra de carbono, plásticos como policloruro de vinilo o polietileno, o cualquier otro material que soporte las cargas y condiciones mecánicas exigidas.

38. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el anillo cilindrico (3A), tiene un recubrimiento de protección para el desgaste en poliuretano, pero puede estar recubierto por caucho natural, goma neopreno, nitrilo, recubrimientos cerámicos, aceros líquidos, pinturas antiabrasivas, polietileno, polímeros o placas de desgaste.

39. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el tubo de aspiración (3C), queda apoyado sobre el fondo falso (3D) (figura 5) y son piezas independientes.

40. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 39, CARACTERIZADO porque el tubo de aspiración (3C), queda apoyado sobre el fondo falso (3D) (figura 5) y son piezas independientes, pudiendo ser piezas integradas.

41. El dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque llega a la altura de la parte inferior del segundo rotor (2C). Pudiendo aumentar o disminuir esta altura.

42. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el tubo de aspiración (3C) en la parte inferior, tiene 6 perforaciones distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C), pudiendo reducir o aumentar la cantidad de perforaciones.

43. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el tubo de aspiración (3C) en la parte inferior, tiene una zona cilindrica de perforaciones distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C), pudiendo tener una zona cónica cilindrica, cónica de base cuadrada, cónica con una base con pluralidad de lados.

44. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el tubo de aspiración (3C), tiene perforaciones de 10 cm de diámetro, distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C), pudiendo reducir o aumentar el diámetro de las perforaciones.

45. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el tubo de aspiración (3C), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda, si el tamaño de la celda aumenta, el diámetro del tubo de aspiración (3C), y su altura también aumentan.

46. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el tubo de aspiración (3C), queda montado sobre el fondo falso y se fija apernando el flange horizontal (31). pudiendo fijarse con soldadura o pasadores.

47. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el tubo de aspiración (3C), y el fondo falso (3D), están fabricados como elementos independientes, pero pueden ser fabricados como un único elemento.

48. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el tubo de aspiración (3C), está fabricado con aceros al carbono, pero pueden ser fabricado en otras aleaciones ferrosas, no ferrosas como aluminio o bronces, materiales orgánicos como madera, materiales compuestos como fibra de vidrio o fibra de carbono, plásticos como policloruro de vinilo o polietileno, o cualquier otro material que soporte las cargas y condiciones mecánicas exigidas.

49. El dispositivo de aspiración (3), según reivindicación 29, CARACTERIZADO porque el tubo de aspiración (3C), tiene un recubrimiento de protección para el desgaste en poliuretano, pero puede estar recubierto por caucho natural, goma neopreno, nitrilo, recubrimientos cerámicos, aceros líquidos, pinturas antiabrasivas, polietileno, polímeros o placas de desgaste.

Description:
CELDA DE FLOTACION DE TRIPLE ROTOR

La presente solicitud de patente de invención divulga dos dispositivos para un sistema de celda de flotación. El primero, es un dispositivo de agitación de triple rotor y el segundo es un dispositivo de aspiración. El dispositivo de agitación de triple rotor está compuesto por un eje dispuesto de forma vertical al interior de la celda que va desde la parte superior hasta la parte inferior de la celda. En dicho eje van montado tres rotores. Un primer rotor cilindrico de aletas rectas ubicado en la parte superior del conjunto de rotores, un segundo rotor cilindrico de aletas inclinadas adosado a la parte inferior del primer rotor, un cono de recubrimiento y un tercer rotor cónico de aletas helicoidales ubicado en la parte inferior del eje a la altura del fondo falso de la celda. El dispositivo de aspiración está compuesto por un anillo cilindrico de mayor altura y con perforaciones laterales, el cual va montado en la parte superior del tubo de aspiración, el cual también tiene perforaciones, pero en la parte inferior. Estos dos dispositivos al funcionar en conjunto sirven para separar las partículas hidrofóbicas desde una mezcla de partículas y líquido también denominada como pulpa. Además, evita que los sólidos sedimenten al interior de la celda y se generen los embaucamientos, también permite reducir las revoluciones hasta un 50% sin embancarse, permite operar con menos agua de proceso, reducir la turbulencia y mejorar la recuperación. Esta patente de invención se enfoca en los procesos de flotación en la minería, pero puede aplicarse también a los procesos de flotación requeridos en la industria del cemento, procesamiento de alimentos, industria papelera, en industrias de procesos relacionadas con el tratamiento de residuos industriales líquidos (Riles) y otras que utilicen dentro de su proceso la separación de partículas hidrofóbicas desde una mezcla de partículas y liquido mediante el proceso de flotación.

ESTADO DE LA TÉCNICA

El proceso de flotación es utilizado ampliamente en la industria para separar las partículas valiosas de las partículas de material de desecho. En la industria de los minerales, por ejemplo la roca que contiene un componente valioso se muele mediante equipos de molienda y luego se mezcla con el agua. Por lo general se incorporan a la mezcla de material y agua conocida también como pulpa, reactivos que se adhieren selectivamente a las partículas valiosas, haciendo que estas se vuelvan hidrofóbicas y dejando las partículas no deseadas en un estado hidrofílico.

En términos generales, la flotación consiste en la adhesión de partículas sólidas a las burbujas debido a propiedades hidrofóbicas en los minerales. Las partículas que se encuentran en suspensión en la pulpa, suben con las burbujas hacia la superficie de la celda por diferencia de densidad, formando en la parte superior de la celda una capa de espuma. La espuma que lleva el producto de flotación o concentrado, es recolectado por canaletas dispuestas en la parte superior de la celda.

Por otra parte, la pulpa con las partículas que no se recuperaron durante la flotación reciben el nombre de cola o relave.

Cuando las especies de interés representan una fracción pequeña del mineral y las especies estériles son de mayor volumen, las separaciones por flotación adquieren el aspecto de un proceso de concentración.

Este proceso es aplicable a especies de distintos orígenes, sean orgánicos o inorgánicos. En Los primeros se incluyen aceites y resinas, por lo que la flotación es aplicable en la industria de hidrocarburos, en la papelera (destintado), y en procesos ambientales. Por otro lado, entre las especies inorgánicas se encuentran las de origen mineral, sean metálicas o no metálicas, por lo que la flotación es aplicada ampliamente en la concentración de metales sulfurados, así como también en la industria de las sales.

Los sistemas de celdas de flotación pueden ser autoaspirante o con inyección de aire forzado. Se componen principalmente por un estanque rígido y un dispositivo de agitación que va montado al interior del estanque. El dispositivo de agitación está compuesto por un eje que va montado al centro de la celda y en forma vertical, desde la parte superior de la celda hasta la parte central o inferior dependiendo del tipo de celda. En la parte superior del eje va montada por lo general una polea y un portarodamiento y en la parte inferior va montado el rotor. En el interior de la celda el rotor trabaja con el estator o difusor. En el caso de las celdas autoaspirante el rotor va montado en la parte superior de la celda quedando completamente sumergido en la pulpa. Al girar el rotor produce un vórtice que levanta la pulpa desde el piso de la celda hasta la posición del rotor y al mismo tiempo este vórtice permite inyectar aire a presión atmosférica. El rotor centrifuga la pulpa mezclada con aire contra el dispersor, disgregando el aire y formado pequeñas burbujas las cuales mezcladas al reactivo permite que las partículas mineralizadas se adhieran.

Algunos ejemplos de celdas de flotación son descritos en las patentes US5.611.917 de Denver, US4.337.272 de Szatkowski et al.; US3.993.563 de Denver, US6.095.336 de Redden et al; y US6.070.734 de Hunt et al.

Un aspecto clave en la operación del proceso lo constituye la Cinética de Flotación. Dentro de ésta tenemos el tiempo de flotación (t), esta es una variable fundamental de diseño en el proceso y corresponde al tiempo máximo que hay que darles a las partículas más lentas para que puedan ser extraídas de la pulpa.

En el funcionamiento de una celda de flotación, el diseño del dispositivo de agitación constituye un elemento clave debido a que cumple cuatro funciones básicas del proceso: i) Suspensión de sólidos ii) Generación de burbujas iii) Dispersión de aire iv) Colisión partícula burbuja

El principal desafío en el diseño de un dispositivo de agitación es como realizar estas 4 funciones básicas en forma satisfactoria. El diseño del sistema de agitación afecta las características del flujo y la cinética de la celda, lo que a su vez determina el desempeño de las 4 funciones básicas.

Los sistemas de celdas autoaspirante actualmente presentan los siguientes problemas de diseño y operación:

• En primer lugar, los sistemas de celdas autoaspirante no son capaces de mantener en suspensión el total de los sólidos que están presentes en la pulpa, situación que genera múltiples embaucamientos al interior de la celda. Esta condición se repite en todas las plantas de flotación que tienen sistemas de celdas autoaspirantes.

• Por otra parte, al aumentar las revoluciones del dispositivo de agitación para mejorar los problemas de embaucamientos, se genera un segundo problema, ya que se incrementa la turbulencia que genera el rotor, afectando de esta manera la adhesión de las partículas con las burbujas, situación que disminuye las recuperaciones.

• Por otra parte, si se quiere reducir las revoluciones del dispositivo de agitación para disminuir la turbulencia y mejorar la selectiva, no es posible porque aumenta la sedimentación y embaucamiento.

• Cuando hay incrementos de densidad por falta de agua para el proceso el problema de embaucamiento se acrecienta y en ocasiones es necesario detener el proceso.

• Cuando aumentan el tamaño de las partículas mineralizadas que llegan a flotación también se genera un aumento en la sedimentación.

• Otro tema importante es el mayor consumo eléctrico que requiere esta celda. En los sistemas celdas autoaspirante los dispositivos de agitación deben girar a mayores revoluciones comparados con los sistemas celdas de aire forzado. Esto genera un consumo eléctrico adicional. • La zona inferior del rotor superior queda traslapada con el anillo cilindrico que va montado sobre el tubo de aspiración. En esta zona de traslape se generan dos problemas, el primero es que la pulpa centrifugada por el rotor choca contra la pared del anillo cilindrico generando una zona de presión. Esta zona de presión dificulta el ascenso de la pulpa desde el piso de la celda a la zona del rotor, generando la sedimentación de los sólidos. El segundo problema es que en la periferia exterior en la parte superior del anillo se genera un vórtice que está continuamente alimentando al centro del rotor con parte de la carga que esta por fuera del anillo cilindrico, reduciendo de esta manera el flujo de pulpa al interior del tubo de aspiración, situación que también genera la sedimentación de los sólidos. Además, este vórtice consume energía y no aporta a la eficiencia cinética del diseño. Finalmente, el flujo de este vórtice va creciendo a medida que el tubo de aspiración se va embancando.

• Los embaucamientos al interior de la celda, producen pérdida de capacidad volumétrica y afectan los tiempos de residencia y las recuperaciones. También producen incrementos en las vibraciones, temperaturas y oscilaciones en los consumos de corrientes.

• Los sistemas de celdas de flotación deben detenerse de forma programada cada cierto tiempo para hacer limpieza de los embanque y de las perforaciones del fondo falso. Afectando la continuidad del proceso y los resultados.

Respecto a lo que existe actualmente en el estado de la técnica. Otros autores han propuesto diseños de agitadores para celdas de flotación, como las patentes MX2015005708 A y WO2013/067343. Dichos diseños presentan características diferentes del diseño a patentar en cuanto a su funcionalidad, materiales de construcción y geometría. En dichos aspectos, la presente invención ofrece contundentes mejoras con respecto al estado de la técnica actual, ofreciendo un diseño novedoso y que logra solucionar todos los problemas antes mencionados.

Particularmente el objetivo de esta invención es proveer un dispositivo de agitación que entregue mayor eficiencia al proceso por medio de la mejora del diseño del equipo, principalmente a través de la combinación de diferentes tipos de rotores y geometrías que permitan optimizar al máximo la cinética de flotación, el consumo de energía y el uso del agua.

En base a lo expuesto anteriormente, la solución propuesta en esta solicitud, consiste en un diseño de celda de flotación en la cual se destacan dos dispositivos.

El primero, es un dispositivo de agitación de triple rotor y el segundo es un dispositivo complementario de aspiración. El dispositivo de agitación está compuesto por un eje centrado al interior de la celda dispuesto de forma vertical, que va desde la parte superior hasta la parte inferior de esta. En dicho eje van montados tres rotores. El primer rotor cilindrico de aletas rectas, está ubicado en la parte superior de la celda. Este rotor queda completamente sumergido bajo el nivel de la pulpa y sobre el anillo cilindrico. El giro de este rotor produce dos vórtices, uno en la parte superior que permite ingresar el aire a presión atmosférica a la pulpa y un segundo vórtice en la parte inferior que permite generar la succión de la pulpa a través del tubo de aspiración. En el centro del rotor se junta la pulpa con el aire y esta mezcla es centrifugada y expulsada contra el dispersor.

El segundo rotor es cilindrico de aletas inclinadas y esta adosado a la parte inferior del primer rotor. Este rotor trabaja al interior del anillo cilindrico y cumple dos funciones. La primera función es despresurizar la zona interior del anillo para facilitar el ascenso de la pulpa al interior del tubo de succión y la segunda es direccionar el flujo hacia al rotor superior.

El tercer rotor es cónico de aletas helicoidales y se encuentra ubicado en la parte inferior del eje a la altura del fondo falso de la celda. Este rotor cumple varias funciones, empezando por mantener en suspensión los sólidos que están en la parte inferior de la celda evitando la sedimentación de estos, aumentar el flujo de pulpa al interior del tubo de aspiración, aumentar las velocidades en las perforaciones del fondo falso evitando los embaucamientos en esas zonas.

El segundo dispositivo es el de aspiración y está compuesto por un anillo cilindrico de mayor altura con perforaciones laterales el cual queda montado en la parte superior del tubo de aspiración. A su vez, el tubo de aspiración queda apoyado sobre el fondo falso y su altura llega a la parte inferior del segundo rotor. El tubo de aspiración tiene perforaciones en la parte inferior. La función del anillo cilindrico de mayor altura y con perforaciones laterales es aumentar el flujo al interior del tubo mediante la reducción y control del vórtice que se genera en esta zona. De esta manera se aprovecha la energía que antes se ocupaba en el vórtice para utilizarla en el aumento de flujo al interior del tubo de aspiración. Las perforaciones laterales permiten regular que cantidad del flujo del vórtice va a reingresar al rotor superior.

Las perforaciones laterales en la parte inferior del tubo de aspiración permiten aumentar y mejorar el flujo de recirculación de pulpa y de burbujas de aire al interior de este.

La combinación de estos dos dispositivos, uno compuesto por un dispositivo de triple rotor y otro dispositivo compuesto por un anillo con perforaciones laterales, un tubo de aspiración con perforaciones en la parte inferior, permite mantener en suspensión la totalidad de los sólidos, evitando la sedimentación de las partículas y los embaucamientos al interior de la celda de flotación, solucionando de esta forma el principal problema de diseño que presentan las celdas autoaspirantes. Además, esta combinación de dispositivos permite reducir las revoluciones del equipo hasta un 50% sin presentar problemas de embaucamiento, característica que no tienen las otras celdas. También permite trabajar con sólidos más altos y reducir el consumo de agua en el proceso. Otra ventaja es que, al reducir las revoluciones se reduce exponencialmente el consumo de energía. Otra ventaja importante, es que, al reducir las revoluciones, también se reduce la turbulencia en la parte superior de la celda, que es en donde se encuentra la fase de espuma con las partículas mineralizadas. Esto aumenta la probabilidad de que las partículas se mantenga adheridas a las burbujas obteniendo una mejora en la eficiencia de la recuperación. También tenemos que, al poder reducir las revoluciones, las partículas más gruesas o de mayor tamaño flotan con mayor facilidad. También permite trabajar minerales con partículas de mayor tamaño, sin generar problemas de sedimentación. En igual caso, si llegase a faltar agua para el proceso y sea necesario aumentar la densidad, este diseño permite operar sin problemas en esta condición. La combinación de estos dispositivos también permite aumentar la capacidad de recirculación del equipo en un 80% reduciendo de esta manera los cortocircuitos, aumenta el flujo al interior del tubo de aspiración. En caso de requerir más aire, permite la inyección de aire en el tercer rotor. Mejora la auto inyección de aire y la disgregación permitiendo obtener un mayor caudal y burbujas de menor tamaño. Reduce las vibraciones, temperaturas en los sistemas dinámicos. Mantiene la capacidad volumétrica de diseño y los tiempos de residencia debido a que no presenta zonas muertas por embaucamiento.

Esta patente de invención se enfoca en los procesos de flotación en la minería, pero puede aplicarse también a los procesos de flotación requeridos en la industria del cemento, procesamiento de alimentos, industria papelera, en industrias de procesos relacionadas con el tratamiento de residuos industriales líquidos (Riles) y otras que utilicen dentro de su proceso la separación de partículas hidrofóbicas desde una mezcla de partículas y liquido mediante el proceso de flotación.

El sistema también ofrece una alta versatilidad, ya que permite ser automatizado desde una estación de control remota, lo que posibilita aplicar diversas tecnologías, como control y monitoreo extemo de la celda mediante sistemas de retroalimentación dinámica, o bien aplicando sistemas avanzados de inteligencia artificial o control por redes neuronales.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1. Vista principal donde se ilustra una sistema de celda de flotación (1), compuesta por un estanque (1A), el fondo del estanque (IB), un fondo falso (3D), soportes fondo falso (3G), un ducto de aspiración (3C), un anillo cilindrico (3A) con perforaciones (3B), un rotor cónico con aletas helicoidales (2E) ubicado en la parte inferior del eje (2A), un cono de recubrimiento (2D) para protección del eje (2A), un rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) ubicado en la parte inferior del rotor (2B) y un rotor cilindro de aletas rectas (2B) ubicado en la parte superior al interior del estanque (1A).

Figura 2. Vista del dispositivo de agitación de triple rotor (2) compuesto por una polea (2J), ubicada en la parte superior del eje (2A), un portarodamiento (2K), un eje (2A), un rotor cilindrico de aletas rectas (2B), un segundo rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) ubicado en la parte inferior del rotor (2B), un tercer rotor cónico de aletas helicoidales (2E) ubicado en la parte inferior del eje (2A), un cono protector de eje (2D) y un dispositivo de fijación (2F).

Figura 3. Vista en corte del conjunto de rotores del dispositivo de agitación (2) donde se muestra el eje (2A), un rotor cilindrico de aletas rectas (2B) , un segundo rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) ubicado en la parte inferior del rotor (2B), un dispositivo de fijación (21), un tercer rotor cónico de aletas helicoidales (2E) ubicado en la parte inferior del eje (2A), un cono protector de eje (2D), un dispositivo de fijación (2F), perforaciones (2G) ubicadas entre las aletas helicoidales del rotor cónico (2E) y un conducto hueco (2H) a lo largo de todo el eje (2A).

Figura 4. Vista en corte de la celda de flotación (1) en donde se muestra el anillo cilindrico (3 A) con perforaciones laterales (3B) ensamblado por un flange de ajuste (3E) el cual va montado en la parte superior del ducto de aspiración (3C), el que a su vez va montado sobre el fondo falso (3D), el cual queda apoyado a su vez sobre los soportes (3G).

Figura 5. Vista explosionada donde se muestran los componentes del dispositivo de aspiración (3), compuesto por un anillo cilindrico (3 A), con perforaciones (3B), con un flange de ajuste (3E), el cual va montado sobre el ducto de aspiración (3C), con perforaciones (3F), el cual tiene flanges (3F) y (31). Además el dispositivo de aspiración (3), queda apoyado sobre el fondo falso (3D), el cual a sus vez se apoya en los soportes (3G).

Figura 6. Vista principal donde se ilustra una celda de flotación (1) con un dispositivo de agitación con una combinación de doble rotor (2), compuesta por un estanque (1A), el fondo del estanque (IB), un fondo falso (3D), soportes fondo falso (3G), un ducto de aspiración (3C), un anillo cilindrico (3A) con perforaciones (3B), un rotor cónico con aletas helicoidales (2E) ubicado en la parte inferior del eje (2A), un cono de recubrimiento (2D) para protección del eje (2A) y un rotor cilindro de aletas rectas (2B) ubicado en la parte superior al interior del estanque (1A).

Figura 7. Vista del dispositivo de agitación (2), combinación de dos rotores, compuesto por un eje (2A), un rotor cilindrico de aletas rectas (2B) ubicado en la parte superior del conjunto de rotores, un rotor cónico de aletas helicoidales (2E) ubicado en la parte inferior del conjunto de rotores, un cono protector de eje (2D), un dispositivo de fijación (2F).

Figura 8. Vista del dispositivo de agitación (2), combinación de dos rotores, compuesto por un eje (2A), un rotor cilindrico de aletas rectas (2B) ubicado en la parte superior del conjunto de rotores, un segundo rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) ubicado en la parte inferior del rotor (2B), un dispositivo de fijación (2E).

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La invención divulga dos dispositivos para un sistema de celda de flotación. El primero, es un dispositivo de agitación de triple rotor y el segundo es un dispositivo de aspiración, los cuales al funcionar en conjunto sirven para separar las partículas hidrofóbicas desde una mezcla de partículas y líquido también denominada como pulpa, además sirve para eliminar embancamientos, reducir el consumo de energía y reducir el consumo de agua. A continuación, se describen ambos dispositivos.

El primero, es un dispositivo de agitación de triple rotor, el cual está compuesto por un eje centrado al interior de la celda dispuesto de forma vertical (2A), que va desde la polea (2J) de la celda hasta la parte inferior de esta. En la parte superior del eje lleva una polea (2J) que transmite el movimiento al eje, a continuación, va el portarodamiento (2K) el cual queda fijo a la estructura de soporte (2L). En dicho eje van montados tres rotores. El primer rotor cilindrico de aletas rectas (2B), está ubicado en la parte superior al interior del estanque de la celda (1A). Y está fijado al eje mediante conos de ajuste y chaveteros. Este rotor queda completamente sumergido bajo el nivel de la pulpa y sobre el anillo cilindrico (3A). El giro de este rotor produce dos vórtices, uno en la parte superior que permite ingresar el aire a presión atmosférica a la pulpa y un segundo vórtice en la parte inferior que permite generar la succión de la pulpa a través del tubo de aspiración (3C). En el centro del rotor se junta la pulpa con el aire y esta mezcla es centrifugada y expulsada contra el dispersor (ID) y los faldones (1E).

El segundo rotor es cilindrico de aletas inclinadas (2C), y esta adosado a la parte inferior del primer rotor (2B). Y está fijado al eje mediante conos de ajuste y chaveteros. En la parte inferior del rotor lleva una tuerca de fijación (21). Este rotor (2C) trabaja al interior del anillo cilindrico (3A) y cumple dos funciones. La primera función es despresurizar la zona interior del anillo (3A) para facilitar el ascenso de la pulpa al interior del tubo de succión (3C) y la segunda es direccionar el flujo al rotor superior (2B).

El tercer rotor es cónico de aletas helicoidales (2F), y se encuentra ubicado en la parte inferior del eje (2A) a la altura del fondo falso (3D) de la celda (1). Y está fijado al eje mediante conos de ajuste y chaveteros. En la parte inferior del rotor lleva una tuerca de fijación (2F). Este rotor (3D) cumple varias funciones, empezando por mantener en suspensión los sólidos que están en la parte inferior de la celda evitando la sedimentación de estos, aumentar el flujo de pulpa al interior del tubo de aspiración, aumentar las velocidades en las perforaciones del fondo falso evitando los embancamientos en esas zonas.

Entre los rotores (2C) y (2E), se encuentra un cono de recubrimiento (2D) montado de manera concéntrica sobre al eje (2A), el cono de recubrimiento (2D) permite proteger el eje y direccionar las partículas de sólido y líquido hacia los rotores cilindricos (2C) y (2B).

El eje de accionamiento (2A) tiene una cavidad en su interior (2H) a lo largo de todo el eje (2A). Esta cavidad permite inyectar aire forzado en caso de que el aire de autoaspiración fuera insuficiente para el proceso. Permite inyectar aire o gases que ingresan a la mezcla de partículas y liquido por unos conductos (2G) conectados a unos orificios entre las aletas helicoidales del rotor cónico helicoidal (2E), permitiendo mejorar la distribución de aire al interior de la celda (1), aumentando la probabilidad de adherencia de las partículas valiosas con las burbujas lo que contribuye a un mayor porcentaje de recuperación.

El segundo es un dispositivo de aspiración (3) y está compuesto por un anillo cilindrico (3 A) de mayor altura con perforaciones laterales (3B) y con un flange (3E) para ajustar la unión y apriete, el cual queda montado en la parte superior del tubo de aspiración (3C). A su vez, el tubo de aspiración (3C) queda apoyado sobre el fondo falso (3D) y llega a la altura de la parte inferior del segundo rotor (2C). El tubo de aspiración tiene perforaciones en la parte inferior (3F). La función del anillo cilindrico (3A) de mayor altura y con perforaciones laterales (3B) es aumentar el flujo al interior del tubo mediante la reducción y control del reflujo del vórtice que se genera por la parte de afuera de esta zona. De esta manera se aprovecha la energía que antes se ocupaba para mover el flujo del vórtice moviendo ahora un mayor flujo al interior del tubo de aspiración (3C). Las perforaciones laterales (3B) permiten regular que cantidad del flujo del vórtice va a reingresar al rotor superior (2B).

Las perforaciones laterales (3F) en la parte inferior del tubo de aspiración (3C) permiten aumentar y mejorar el flujo de recirculación de pulpa y de burbujas de aire al interior del tubo de aspiración y de la celda. El dispositivo de aspiración queda apoyado sobre un fondo falso (3D), el que a su vez está apoyado sobre los soportes 3G, los cuales a su vez quedan apoyados en el fondo del estanque (IB) de la celda (1).

El dispositivo de agitación de triple rotor (2) para celdas de flotación (1), puede trabajar combinando de dos o tres rotores. A continuación, se definen las combinaciones de rotores que pueden ser utilizados dependiendo de la necesidad de cada proceso.

Primera combinación: El sistema de agitación se puede utilizar con tres rotores (2B), (2C) y (2E), y con el cono de recubrimiento (2D) (figura 2).

Segunda combinación: El sistema de agitación se puede utilizar con dos rotores (2B), (2C) (figura 7).

Tercera combinación: El sistema de agitación se puede utilizar con dos rotores (2B), (2E), y con el cono de recubrimiento (2D) (figura 8).

El dispositivo de agitación de triple rotor (2) y el dispositivo de aspiración (3), se pueden utilizar en celdas abiertas o selladas.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el elemento intermedio (2D) posee una geometría de cono invertido con un ángulo de 10 grados, pudiendo reducir o aumentar su ángulo con respecto a su eje coaxial.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E) son elementos independientes. Pudiendo ser fabricados como elementos integrados o solidarios.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), son elementos independientes. Pudiendo ser fabricados como elementos integrados o solidarios.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D), son elementos independientes. Pudiendo ser fabricados como elementos integrados o solidarios.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E), son elementos independientes. Pudiendo ser fabricados como elementos integrados o solidarios.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E) son elementos independientes. Pudiendo ser fabricados como elementos integrados o solidarios.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E), están fabricados con aceros al carbono, pero pueden ser fabricados en otras aleaciones ferrosas, no ferrosas como aluminio o bronces, materiales orgánicos como madera, materiales compuestos como fibra de vidrio o fibra de carbono, plásticos como policloruro de vinilo o polietileno, o cualquier otro material que soporte las cargas y condiciones mecánicas exigidas.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), el rotor cilindrico superior (2B), el rotor intermedio (2C), el cono de recubrimiento (2D) y el rotor cónico (2E), tienen un recubrimiento de protección para el desgaste en poliuretano, pero pueden estar recubiertos por caucho natural, goma neopreno, nitrilo, recubrimientos cerámicos, aceros líquidos, pinturas antiabrasivas, polietileno, polímeros, placas de desgaste. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y conos de ajuste, pudiendo fijarse también con pernos, soldaduras, pasadores o flanges.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, tiene sus aletas rectas, pudiendo fabricarse en ángulo con respecto al plano vertical posicionado en su eje coaxial o en forma helicoidal.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, posee 10 aletas distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2C), pudiendo reducir o aumentar la cantidad de aletas.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas rectas (2B), ubicado en la superior al interior de la celda, posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda, si el tamaño de la celda aumenta, el diámetro del rotor y su altura también aumentan.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y la tuerca de fijación (21), pudiendo fijarse también con pernos, soldaduras, pasadores o flanges.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) tiene sus aletas en un ángulo de 5 grados, pudiendo reducir o aumentar su ángulo con respecto al plano vertical posicionado en su eje coaxial.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C) posee 10 aletas helicoidales distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2C), pudiendo reducir o aumentar la cantidad de aletas.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cilindrico de aletas inclinadas (2C), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda, si el tamaño de la celda aumenta, el diámetro del rotor y su altura también aumentan.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E) queda fijo al eje (2A), mediante chaveteros y la tuerca de fijación (2F), pudiendo fijarse también con pernos, soldaduras, pasadores o flanges.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E) posee aletas helicoidales en un ángulo de 12 grados con respecto al eje coaxial del rotor (2E), pudiendo reducir o aumentar su ángulo con respecto al eje coaxial del rotor (2E).

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E), posee 10 aletas helicoidales distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del rotor (2E), pudiendo reducir o aumentar la cantidad de aletas.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el rotor cónico helicoidal (2E), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda, si el tamaño de la celda aumenta, el diámetro del rotor y su altura también aumentan.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), es hueco en su interior para permitir inyectar aire a la celda de flotación, pudiendo ser macizo.

En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), es fabricado como una única pieza. En el dispositivo de agitación de triple rotor (2), el eje (2A), es fabricado en varias partes y puede ser ensamblado mediante flanges, pernos, soldadura o pasadores.

En el dispositivo de aspiración (3), el anillo cilindrico (3A), queda montado en la parte superior del tubo de aspiración (3C).

En el dispositivo de aspiración (3), El anillo cilindrico (3A), tiene un flange vertical (3E) para ajustar la unión y apriete, pudiendo tener dos o más flanges de unión.

El dispositivo de aspiración (3), el anillo cilindrico (3A), tiene un flange vertical (3E), para ajustar la unión y apriete contra el tubo de aspiración, pudiendo fijarse también mediante un flange horizontal, soldadura, pasadores o pernos.

En el dispositivo de aspiración (3), el anillo cilindrico (3A), y el tubo de aspiración (3C), están fabricados como elementos independientes, pero pueden ser fabricados como un único elemento.

En el dispositivo de aspiración (3), el anillo cilindrico (3A), tiene 6 perforaciones distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del anillo cilindrico (3A), pudiendo reducir o aumentar la cantidad de perforaciones.

En el dispositivo de aspiración (3), el anillo cilindrico (3A), tiene perforaciones de 10 cm de diámetro, distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del anillo cilindrico (3A), pudiendo reducir o aumentar el diámetro de las perforaciones.

En el dispositivo de aspiración (3), el anillo cilindrico (3A), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda, si el tamaño de la celda aumenta, el diámetro del anillo (3A) y su altura también aumentan.

En el dispositivo de aspiración (3), el anillo cilindrico (3A), está fabricado con aceros al carbono, pero pueden ser fabricado en otras aleaciones ferrosas, no ferrosas como aluminio o bronces, materiales orgánicos como madera, materiales compuestos como fibra de vidrio o fibra de carbono, plásticos como policloruro de vinilo o polietileno, o cualquier otro material que soporte las cargas y condiciones mecánicas exigidas.

En el dispositivo de aspiración (3), el anillo cilindrico (3A), tiene un recubrimiento de protección para el desgaste en poliuretano, pero puede estar recubierto por caucho natural, goma neopreno, nitrilo, recubrimientos cerámicos, aceros líquidos, pinturas antiabrasivas, polietileno, polímeros o placas de desgaste.

En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), queda apoyado sobre el fondo falso (3D) (figura 5).

En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), llega a la altura de la parte inferior del segundo rotor (2C). Pudiendo aumentar o disminuir esta altura.

En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C) en la parte inferior, tiene 6 perforaciones distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C), pudiendo reducir o aumentar la cantidad de perforaciones.

En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C) en la parte inferior, tiene una zona cilindrica de perforaciones distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C), pudiendo tener una zona cónica cilindrica, cónica de base cuadrada, cónica con una base con pluralidad de lados. En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), tiene perforaciones de 10 cm de diámetro, distribuidas radialmente con respecto al eje coaxial del tubo de aspiración (3C), pudiendo reducir o aumentar el diámetro de las perforaciones.

En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), posee un diámetro y una altura que depende del tamaño de la celda, si el tamaño de la celda aumenta, el diámetro del tubo de aspiración (3C), y su altura también aumentan.

En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), queda montado sobre el fondo falso y se fija apernando el flange horizontal (31). pudiendo fijarse con soldadura o pasadores.

En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), y el fondo falso (3D), están fabricados como elementos independientes, pero pueden ser fabricados como un único elemento.

En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), está fabricado con aceros al carbono, pero pueden ser fabricado en otras aleaciones ferrosas, no ferrosas como aluminio o bronces, materiales orgánicos como madera, materiales compuestos como fibra de vidrio o fibra de carbono, plásticos como policloruro de vinilo o polietileno, o cualquier otro material que soporte las cargas y condiciones mecánicas exigidas.

En el dispositivo de aspiración (3), el tubo de aspiración (3C), tiene un recubrimiento de protección para el desgaste en poliuretano, pero puede estar recubierto por caucho natural, goma neopreno, nitrilo, recubrimientos cerámicos, aceros líquidos, pinturas antiabrasivas, polietileno, polímeros o placas de desgaste.