BRPI0810649B1

BRPI0810649B1 - sistema e método de separação por flotação para separar lama e unidade dispersora para formar bolhas em uma lama

Info

Publication number: BRPI0810649B1
Application number: BRPI0810649A
Authority: BR
Inventors: S Yan Eric; H Luttrell Gerald; Kohmuench Jaisen; J Mankosa Michael
Original assignee: Eriez Mfg Co
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2019-01-29
Also published as: BRPI0810649A2; CN101622074A; CN101622074B; US8960443B2; ZA200907086B; US10478830B2; MX336785B; CA2676776C; US20080251427A1; AU2008240254B2; US20150108044A1; MX2009009309A; CA2676776A1; WO2008128044A1; AU2008240254A1

Abstract

dispositivo e método para a separação por flotação a presente invenção refere-se a um sistema de separação por flotação que é fornecido para separar um lodo que inclui uma espécie hidrofóbica que pode aderir-se à bolhas de gás formadas no lodo. o sistema de separação por flotação compreende uma cela de separação por flotação que inclui uma unidade dispersara e um tanque de separação. a unidade dispersara tem uma entrada de lodo para receber lodo e uma entrada de gás para receber gás com ao menos uma pressão suficiente para permitir a formação de bolhas no lodo ao interior da unidade dispersara. a unidade dispersara inclui um mecanismo dispersar construído para dispersar as bolhas de gás dentro do lodo. o mecanismo dispersar dispersa e corta as bolhas de gás até formar uma dispersão de bolhas para assim produzir substancialmente a adesão da espécie hidrofóbica às bolhas de gás ao interior da unidade dispersora e ao mesmo tempo causar uma queda de pressão de aproximadamente 68900 kpa (1 o psig) ou menos através do mecanismo dispersar. a unidade dispersara inclui uma saída de lodo para descarregar o lodo e a dispersão de bolhas no interior do tanque de separação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E MÉTODO DE SEPARAÇÃO POR FLOTAÇÃO PARA SEPARAR LAMA E UNIDADE DISPERSORA PARA FORMAR BOLHAS EM UMA LAMA".

Antecedentes [001] Separadores por flotação são usados exaustivamente em toda a indústria de minerais para separar e recobrar as espécies constituintes de lamas. Uma lama é uma mistura de líquidos (normalmente água) com várias espécies que possuem distintos graus de hidrofobi-cidade. As espécies podem ser matéria particulada insolúvel, tais como carvão, metais, argila, areia, etc. ou elementos solúveis ou compostos em solução. Os separadores por flotação funcionam baseados no princípio de que as diferentes espécies em uma lama interatuam de modo diferente com bolhas formadas na lama. As bolhas de gás introduzidas na lama se unem, já seja por meios físicos ou químicos, a uma ou mais das espécies hidrofóbicas da lama. Os aglomerados de espécies hidrofóbicas-bolhas são suficientemente flotantes como para separar-se do resto dos constituintes e são removidos para ser processados mais ainda a fim de concentrar e recobrar as espécies aderidas. Vários métodos usados para alcançar este processo tipicamente precisam de uma energia significativa para injetar gás na lama e formar uma dispersão de bolhas.

Sumário [002] Um sistema de separação por flotação é fornecido para separar uma lama que inclui espécies hidrofóbicas que podem aderir-se à bolhas de gás formadas na lama. O sistema de separação por flotação compreende uma cela que inclui uma unidade dispersora e um tanque de separação. A unidade dispersora tem uma entrada para receber a lama e uma entrada de gás para receber gás com ao menos uma pressão suficiente para permitir a formação de bolhas na lama dentro da unidade dispersora. A unidade dispersora inclui um mecanismo dispersor construído para dispersar bolhas de gás dentro da lama. O mecanismo dispersor dispersa as bolhas de gás até formar uma dispersão de bolhas que provoca uma adesão considerável das espécies hidrofóbicas às bolhas de gás dentro da unidade dispersora, ao mesmo tempo provocando uma queda de pressão de aproximadamente 68900 KPa (10 psig) ou menos através do mecanismo dispersor. A unidade dispersora inclui uma saída de lama para descarregar a lama e a dispersão de bolhas no tanque de separação. O tanque de separação tem uma capacidade suficiente para permitir que a dispersão de bolhas forme uma espuma no alto do tanque de separação. Várias modalidades do sistema de separação por flotação podem incluir um poço central que cerque a unidade dispersora.

[003] Em uma modalidade, o mecanismo dispersor da unidade dispersora inclui um elemento altamente cortante para transformar as bolhas formadas na lama em uma dispersão de bolhas. O elemento altamente cortante pode incluir elementos altamente cortantes rotativos ou uma combinação de elementos altamente cortantes rotativos e estáticos. Os elementos rotativos altamente cortantes podem compreender uma série de elementos rotativos no comprimento da unidade dispersora. O elemento altamente cortante pode compreender alternativamente uma série de discos sulcados comprimidos uns com os outros para formar canais desde as entradas de gás à lama com gás passando através dos canais para alcançar a lama. Outras possíveis modalidades e variações são discutidas em mais detalhe aqui.

[004] Aqueles versados na técnica irão compreender que esta invenção é capaz de modalidades que diferem das mostradas e que os detalhes dos dispositivos e métodos podem ser mudados de vários modos sem afastar-se do escopo da presente invenção. Consequentemente, as figuras e descrições devem ser entendidos como incluindo tais modalidades equivalentes, de modo que não se afastem do espírito e escopo dessa invenção.

Breve descrição das figuras [005] Para uma compreensão e apreciação mais profundas da presente invenção, e suas múltiplos vantagens, se fará referência à seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com as figuras que acompanham. a figura 1 é uma vista em perspectiva de uma cela de separação por flotação com uma unidade dispersora; a figura 2 é uma vista em perspectiva de uma cela de separação por flotação com três unidades dispersoras; a figura 3 é uma modalidade de uma unidade dispersora; a figura 4 é uma vista de uma modalidade de uma unidade dispersora mostrando o elemento altamente cortante rotativo do mecanismo dispersor; a figura 5 é uma vista de uma modalidade de uma unidade dispersora mostrando os elementos altamente cortantes estáticos e rotativos do mecanismo dispersor; a figura 6A é uma vista de uma modalidade de uma unidade dispersora na qual o mecanismo dispersor possui entradas de gás no seu comprimento; a figura 6B é uma vista do mecanismo dispersor da unidade dispersora da figura 6A; a figura 6C é um close da válvula de inspeção da entrada de gás da figura 6A;

a figura 6D é uma entrada de gás da FIG 6A; a figura 6E é uma vista diferente da entrada de gás da FIG 6D; a figura 7A é uma modalidade de uma unidade dispersora que não usa um motor elétrico; a figura 7B é uma vista de uma unidade dispersora da figura 7A mostrando o mecanismo dispersor com o elemento altamente cortante que consiste em uma série de discos sulcados; a figura 7C é uma vista do elemento altamente cortante da figura 7B; a figura 7D é uma vista do elemento altamente cortante da figura 7B sem os discos sulcados; a figura 7E é uma vista de um disco sulcado da figura 7B; a figura 8 é uma vista de uma modalidade alternativa dos discos sulcados da figura 7B; a figura 9A é uma modalidade de uma unidade dispersora com um sistema de limpeza para a unidade dispersora; a figura 9B é um close da unidade dispersora da FIG 9A sem os discos sulcados; a figura 9C é uma vista expandida da unidade dispersora da FIG 9A; a figura 10 é uma unidade dispersora na qual o mecanismo dispersor é um dispositivo de deslocamento linear de alta frequência; a figura 11 é uma vista de uma modalidade de uma unidade dispersora mostrando um mecanismo dispersor que tem uma fila de múltiplos elementos rotativos altamente cortantes; a figura 12 é uma representação de alguns dos sistemas de controle para uma cela de separação por flotação; a figura 13 mostra um sistema de separação por flotação que compreende uma série de celas de separação por flotação em um arranjo vertical modular; a figura 14 mostra um sistema de separação por flotação que compreende uma série de celas de separação por flotação em um arranjo horizontal escalonado; a figura 15 é um gráfico representando a recuperação de uma espécie-alvo versus a taxa do processo e o tempo de retenção para várias configurações de circuitos; a figura 16A mostra um sistema de separação por flotação no qual a cela de separação por flotação descarrega lama desde o porto de remoção debaixo do fluxo à entrada de uma cela de flotação convencional; a figura 16B mostra um sistema de separação por flotação no qual a cela de separação por flotação descarrega lama desde o porto de remoção debaixo do fluxo à entrada de uma cela de flotação de coluna; a figura 17A mostra uma modalidade de uma cela de separação por flotação que incorpora um poço central; a figura 17B mostra o poço central mostrado na FIG 17A mostrando a unidade dispersora dentro do poço central; a figura 18A mostra uma modalidade diferente da cela de separação por flotação na qual o nível do líquido do poço central é mantido ajustando o tamanho dos orifícios no final do poço central baseando-se nas leituras dos sensores de pressão; a figura 18B mostra uma modalidade diferente da cela de separação por flotação na qual o nível do líquido do poço central é mantido ajustando a entrada de lama na cela de separação por flotação; a figura 18C mostra uma modalidade diferente da cela de separação por flotação que compreende um número de celas de separação por flotação em série nas quais o nível do líquido do poço central para cada cela de separação por flotação é mantido ajustando a entrada de fluxo de lama a cada cela de separação por flotação; a figura 19 é uma vista em perspectiva de uma cela de separação por flotação com quatro unidades dispersoras que alimentam lama desde o fundo do tanque de separação; a figura 20 é uma vista em perspectiva de uma cela de separação por flotação com quatro unidades dispersoras que alimentam lama através das paredes laterais do tanque de separação; e a figura 21 é uma vista em perspectiva de uma cela de separação por flotação na qual o porto de remoção inferior ao fluxo abandona o tanque de separação por um lado do tanque.

Descrição detalhada [006] Referindo-se às figuras, algumas das referências numéricas são usadas para designar as mesmas partes ou partes correspondentes através de várias modalidades e figuras mostradas e descritas. As partes correspondentes são denotadas em diferentes modalidades com a adição de letras minúsculas. As variações em forma ou função das partes correspondentes que são representadas nas figuras são descritas. Será entendido que as variações nas modalidades podem geralmente ser intercambiadas sem desviar-se da invenção.

[007] A separação por flotação é, de modo comum, usada na indústria de minerais para separar espécies de minerais em suspensão em lamas líquidos. Tais espécies minerais estão frequentemente suspendidas com uma mistura de espécies constituintes indesejadas. Atualmente os separadores por flotação de uso comum precisam de uma extensiva aplicação de grandes quantidades de energia para pressurizar gás, pressurizando a lama, incrementando a velocidade de fluxo da lama, e/ou mantendo a lama em suspensão.

[008] Entretanto, uma separação por flotação efetiva é possível com as modalidades descritas aqui sem a necessidade de um consumo alto de energia. Em uma modalidade, mostrada na figura 1, um sistema de separação por flotação compreende ao menos uma cela de separação 10 em um sistema hidráulico para a divisão e recuperação dos constituintes da lama. A cela de separação por flotação 10 compreende ao menos uma unidade dispersora 12 na qual gás é introdu- zido na lama. A unidade dispersora 12 inclui um mecanismo dispersor 42 para dispersar gás em uma dispersão de bolhas ao interior da lama. O mecanismo dispersor 42 está configurado de modo tal que o fluxo de lama através do mesmo é consideravelmente ilimitado. A área aberta efetiva no mecanismo dispersor 42 é substancialmente a mesma que a área efetiva na unidade dispersora 12 a montante e a jusante do mecanismo dispersor 42. Isto assegura uma baixa queda de pressão através do mecanismo dispersor 42 que permite uma menor pressão e taxa de fluxo da lama através da unidade de dispersão 12 e representa uma economia significativa de energia para o sistema de separação por flotação. A queda de pressão através do mecanismo dispersor 42 é de aproximadamente 68900 KPa (10 psig) ou menos. As operações de várias modalidades de unidades dispersoras 12 são descritas em mais detalhe a continuação.

[009] A unidade dispersora 12 alimenta a mistura de lama e a dispersão de bolhas em um tanque de separação 14. O tanque de separação 14 compreende uma lavagem de transbordados 16, um porto de remoção de fluxo baixo 18, e um sistema de lavado de espuma 20. A lavagem de transbordados conecta a um bueiro de transbordados 22. A cela de separação por flotação 10 pode estar apoiada por pernas 24 ou por qualquer outro meio requerido pela aplicação particular. A cela de separação por flotação 10 pode inclusive colocar-se diretamente no chão se houver garantia por parte do desenho da instalação na qual a cela de separação por flotação 10 for instalada. O tanque de separação 14 não precisa de nenhum equipamento adicional dentro do tanque para assistir na formação de espuma (como será discutido em mais detalhe à continuação) ou para manter a lama em suspensão. Isto representa uma maior economia de energia na operação total em comparação com sistemas de separação por flotação convencionais, sistemas de separação por flotação de coluna, e sistemas de separa- ção por flotação de coluna acumulada. A operação do sistema de separação por flotação será apresentada em mais detalhe à continuação. [0010] As lamas de flotação tipicamente incluem espécies hidrofíli-cas e hidrofóbicas. A separação por flotação aproveita-se da hidrofobi-cidade diferida destas espécies. Quando bolhas de gás são introduzidas na lama, as espécies hidrofóbicas dentro da lama tendem a aderir-se seletivamente às bolhas enquanto as espécies hidrofílicas tendem a permanecer em suspensão. Dispersar, ou romper as bolhas em uma dispersão de bolhas de várias bolhas menores aumenta a área de superfície disponível de bolhas para a adesão de espécies hidrofóbicas. As bolhas, com as espécies hidrofóbicas aderidas, tendem a subir no alto da lama e formar uma espuma no tanque de separação 14 que é facilmente separada do resto da lama para um processamento posterior para recuperar as espécies hidrofóbicas aderidas. Na modalidade mostrada na figura 1, a remoção da espuma consegue-se transbordando a espuma desde o tanque de separação 14 na lavadora de transbordados 16 e drenando a espuma coletada através do bueiro de transbordados 22 nos processos a jusante.

[0011] As espécies não aderidas à espuma permanecem na lama e são descarregadas através do porto de remoção para fluxo baixo 18 para processamento posterior. Este processamento posterior pode incluir uma fase subsequente de formação de espuma para capturar espécies hidrofóbicas que por diferentes razões não foram capturadas na fase precedente.

[0012] Os sistemas de separação por flotação tipicamente formam parte de sistemas hidráulicos maiores que processam lama mediante várias etapas. A porção líquida da lama é tipicamente água. A química da lama é de modo comum ajustada com aditivos para assistir a recuperação de componentes-alvo dependendo das espécies constituintes da lama. Reagentes modificadores da tensão superficial, também co- nhecidos como espumantes, são frequentemente adicionados às lamas para assistir a formação de bolhas. Existem muitos tipos de espumantes, incluindo álcoois, gliceróis, Metilisobutil Carbinol (MIBC), e várias combinações.

[0013] Ás vezes as espécies-alvo a recuperar da lama são naturalmente hidrofóbicas, por exemplo o carvão. Mas em lamas nos quais as espécies-alvo não são hidrofóbicas, introduzem-se aditivos químicos, também conhecidos como coletores, a fim de ativá-las. Os coletores incluem óleo combustível, ácidos graxos, xanthenatos, várias ami-nas, etc.

[0014] Algumas espécies-alvo são quase hidrofóbicas. Por exemplo, carvões oxidados tendem a ser menos hidrofóbicos e são mais difíceis de recuperar de uma lama que carvões não-oxidados. Aditivos químicos, denominados extensores, são usados para incrementar sua hidrofobicidade. Exemplos de extensores são combustíveis diesel e outros óleos combustíveis.

[0015] Aditivos químicos denominados depressores são usados para reduzir a hidrofobicidade de uma espécie. Por exemplo, na recuperação de minérios de ferro, vários tipos de amidos são usados para diminuir a resposta dos minérios de ferro à adesão de bolhas de modo que unicamente pode flutuar sílica na espuma da lama. Se os depressores não são adicionados, uma porção do minério de ferro também será aderida às bolhas e flutuará na espuma.

[0016] Devido ao fato que o pH da lama pode afetar a formação de espuma, outros aditivos químicos podem ser introduzidos para modificar o pH da lama. Ácidos ou bases são adicionados à medida que for preciso para ajustar o pH dependendo da composição da lama.

[0017] Na flotação mineral, a recuperação de uma espécie particular é predominantemente controlada e proporcional a dois parâmetros: a taxa de reação e o tempo de retenção. A recuperação pode ser ge- ralmente representada pela seguinte equação: R = kT [1] [0018] Onde R é a recuperação de uma espécie particular, k é a taxa de reação da adesão de uma espécie à bolha, e T é o tempo de retenção da lama no sistema de separação por flotação. Um aumento em qualquer um dos parâmetros proporciona um aumento correspondente na recuperação R. A taxa de reação k para um processo é indicativa da velocidade na qual a separação por flotação procederá e pode ser uma função de vários parâmetros incluindo, mas não limitados ao tamanho das bolhas, à taxa de introdução de gás, ao tamanho das espécies e à química. A taxa de reação k aumenta-se quando estes parâmetros são ajustados para maximizar a probabilidade de que uma espécie hidrofóbica irá colidir com ou aderir-se à uma bolha e para reduzir a probabilidade de que uma espécie hidrofóbica irá desprender-se de uma bolha. A probabilidade de adesão é controlada pela química de superfície tanto das espécies como das bolhas na corrente do processo e aumenta-se quando a probabilidade de uma colisão entre uma espécie hidrofóbica e uma bolha aumenta. A probabilidade de colisão é diretamente proporcional à concentração de espécies hidrofóbicas na região dispersora. A probabilidade de separação é controlada pela hidrodinâmica da cela de separação por flotação. Como tal, o arejamento da lama prévio à sua introdução no tanque de separação é o método preferido de dispersão, já que assegura que a máxima quantidade de espécies flutuantes estará concentrada dentro da unidade dispersora para obter uma alta recuperação das espécies hidrofóbicas. As modalidades descritas aqui apontam a incrementar a taxa de reação, k, o que significa que um menor tempo de retenção, T, e, portanto, um menor tanque de separação, pode ser usado para obter uma recuperação adequada, R.

[0019] Nas modalidades descritas aqui, a taxa de reação, k, da Equação [1] aumenta-se forçando o contato partícula-bolha com altas concentrações de partículas e bolhas e impartindo uma energia signifi-cante na zona de contato partícula/bolha. A recuperação, R, também pode ser representada nos sistemas turbulentos descritos aqui como uma função da concentração de bolhas, Cb, da concentração de partículas, Cp, e do fornecimento específico de energia, E, como segue-se: R^CbCpE [2] [0020] As modalidades descritas aqui pré-arejam lama eficientemente na unidade dispersora 12 da cela de separação por flotação 10 previamente à injeção da mistura de lama e gás no tanque de separação 14. A lama introduzido na unidade dispersora 12 passa através do mecanismo dispersor 42, descrito em mais detalhe à continuação. O mecanismo dispersor 42 dispersa o gás na lama formando uma dispersão de bolhas, criando uma área superficial relativamente grande para a adesão de espécies hidrofóbicas na unidade dispersora 12 de modo que a adesão de espécies hidrofóbicas ocorre substancialmente na unidade dispersora 12 antes que a dispersão de lama e bolhas seja descarregada no tanque de separação 14. Esta aproximação assegura que as bolhas sejam geradas na presença da lama antes de qualquer diluição com água de lavagem (se for utilizada), mantendo portanto a concentração máxima de partículas (Cp). Adicionalmente, o conjunto dispersor 30 é operado com uma fração muito alta de ar (>40%), garantindo que a concentração de bolhas (Cb) seja maximizada. Finalmente, o desenho do mecanismo dispersor 42 na unidade dispersora 12 é tal que uma máxima energia seja impartida à lama com o único propósito de que ocorra contato partícula-bolha. Como resultado, o tempo de contato é reduzido em várias ordens de magnitude mais que as artes prévias convencionais de separadores de coluna e separadores por flotação. Após o contato, a lama é descarregado no tanque de separação 14 para uma separação de fase (lama e espuma) e para a lavagem de espuma (se utilizada). Já que a separação de gás é um processo relativamente rápido, o tamanho relativo do tanque de separação 14 é reduzido significativamente.

[0021] O mecanismo dispersor 42 é configurado de modo tal que o fluxo de lama através do mesmo é consideravelmente ilimitado. A área aberta efetiva no mecanismo dispersor 42 é substancialmente a mesma que a área aberta efetiva da unidade dispersora 12 a montante e a jusante do mecanismo dispersor 42. Isto assegura uma baixa queda de pressão através do mecanismo dispersor 42 que permite uma menor pressão e taxa de fluxo de lama através da unidade dispersora 12 e representa uma economia significativa de energia para o sistema de separação por flotação. A queda de pressão através do mecanismo dispersor 42 é de aproximadamente 68900 KPa (10 psig) ou menos. Não obstante, os formatos descritos aqui são capazes de operar com quedas de pressão de aproximadamente 16,894 KPa (1 psig) ou menos.

[0022] À medida que o grosso da adesão de espécies hidrofóbicas à bolha ocorre na unidade dispersora 12, a cela de separação por flotação 10 não precisa que a lama seja introduzido a uma alta velocidade e/ou alta pressão. A lama pode ser bombeado sob pressão na unidade dispersora 12 se a hidráulica do sistema de separação por flotação assim precisar, mas isto unicamente precisa ser suficiente para fornecer uma pressão hidráulica suficiente para que a lama flua através do sistema de separação por flotação. A lama pode ser introduzido na cela de separação por flotação 10 na entrada de lama da unidade dispersora 12 a uma pressão hidráulica de aproximadamente 1172,36 KPa (25 psig) ou menos. As modalidades descritas aqui são capazes de operar à pressões hidráulicas de introdução de lama de 13,78 KPa (2 psig) ou menos.

[0023] O gradiente de pressão hidráulica relativamente baixo que a lama deve superar representa uma economia de energia durante a operação da cela de separação por flotação 10. A hidráulica da cela de separação por flotação 10 pode ser ajustada em várias modalidades, por exemplo, ajustando a altura da unidade dispersora 12 em relação à altura da lama no tanque de separação 14 ou ajustando o ponto de entrada da lama na cela de separação por flotação 10.

[0024] Similarmente, o mecanismo dispersor 42, descrito em mais detalhe à continuação, não exige a introdução de gás à uma alta pressão. A pressão de introdução de gás precisa unicamente ser suficientemente alta como para formar bolhas na lama e o mecanismo dispersor 42 descrito aqui dispersará as bolhas em uma dispersão de bolhas efetiva. Os requerimentos de baixa pressão e baixo fluxo tanto para a introdução de lama como para a do gás representa uma economia significante de energia comparada com sistemas convencionais de separação por flotação, sistemas de separação por flotação de coluna, e sistemas de separação por flotação de coluna acumulada.

[0025] Como já foi discutido, com um aumento na taxa de reação fornecido pelo método de pré-aeração, há uma diminuição correspondente no tempo de retenção exigido para uma aplicação dada. Portanto, a mesma recuperação por flotação pode ser obtida em um volume menor que com os sistemas prévios da técnica. Como a anexação de bolhas e espécies ocorre substancialmente com muita proximidade ao mecanismo dispersor 42 nas unidades dispersoras 12, descrito em mais detalhe à continuação, e não dentro do tanque de separação 14, o tanque de separação 14 é unicamente precisado para fornecer tempo para que a lama e a fase de bolhas se separem. Um tanque de separação 14 menor pode ser utilizado sem equipamento adicional no tanque de separação em comparação com sistemas de separação por flotação convencionais, sistemas de separação por flotação de coluna, e sistemas de separação por flotação de coluna acumulada. A cela de separação por flotação 10 mais simples e menor permite uma maior flexibilidade no desenho de sistemas de separação por flotação para aplicações particulares. Tampouco consume-se energia para manter a lama em suspensão no tanque de separação 14.

[0026] Devido a que o tanque de separação 14 é usado unicamente para a separação de espuma, e não precisa de nenhum equipamento adicional para manter a lama em suspensão, as modalidades descritas aqui são capazes de manter uma espuma relativamente profunda no tanque de separação 14 sem turbulência adicional outorgada no tanque de separação 14. Portanto, à diferença dos sistemas de separação por flotação convencionais, a adição de água desde o sistema de lavagem de espuma 20 (descrito em mais detalhe à continuação) para limpar a espuma não afeta o tempo de retenção da espuma no tanque de separação 14. Portanto, é possível ter uma lavagem efetiva de espuma nos sistemas de separação por flotação descritos aqui. [0027] Como a energia dada ao sistema está enfocada especialmente em criar bolhas finas e não em manter as partículas em suspensão, a energia total outorgada ao sistema é reduzida. Enquanto um compressor pode ser usado para introduzir gás no sistema de separação por flotação, por que o mecanismo dispersor 42 opera à pressão atmosférica, não requere-se de um compressor para superar a cabeça do sistema hidrostático. Em seu lugar, um soprador simples pode ser utilizado, fornecendo energia e economia de manutenção. A redução de energia, evidentemente, implica custos de operação reduzidos. Finalmente, as exigências do tanque de separação 14 menor reduz custos de equipamento e de instalação. As exigências do aço estrutural são significantemente menores devido à redução do peso e da capacidade ativa do tanque. Os requerimentos espaciais são menores do que os exigidos para a separação por flotação de coluna convencional. O envio e a instalação também são simplificados já que as unidades podem ser enviadas completamente armadas e instaladas sem ter que soldar em terreno.

[0028] Dependendo dos requerimentos operacionais do sistema ao qual o sistema de separação por flotação está instalado, a figura 2 mostra como a cela de separação por flotação 10a pode ser desenhada com unidades dispersoras múltiplas 12a, neste caso três, com um tanque de separação 14a do tamanho apropriado. Um distribuidor de alimentação múltipla 26a tendo canos distribuidores 28a pode ser usado para distribuir lama equilibradamente à cada unidade dispersora 12a.

[0029] Em uma modalidade da unidade dispersora que pode ser melhor compreendida comparando as figuras 3 e 4, cada unidade dispersora 12b compreende um conjunto dispersor 30b que permite a passagem de lama de alimentação à um tanque de separação (14 e 14a nas figuras 1 e 2). O tamanho do conjunto 30b é ditado pelo tamanho do sistema de separação por flotação ao qual a unidade dispersora 12b é instalada e é primariamente intencionada a dirigir a descarrega de lama à uma localização apropriada dentro do tanque de separação 14. A lama deveria ser descarregado suficientemente profundamente no tanque de separação 14 como para não interferir com a formação de espuma no alto do tanque de separação 14.

[0030] A lama é introduzido na unidade dispersora 12b através de uma entrada de lama 38b e passa através de um mecanismo dispersor 42b. Como já foi discutido, o mecanismo dispersor 42b está configurado de tal modo que o fluxo de lama através do mesmo seja consideravelmente ilimitado. A área aberta efetiva no mecanismo dispersor 42b é substancialmente a mesma que a área aberta efetiva na unidade dispersora 12b a montante e a jusante do mecanismo dispersor 42b. A queda de pressão através do mecanismo dispersor 42b é de aproximadamente 68900 KPa (10 psig) ou menos.

[0031] Na modalidade descrito nas figura 3 e 4, o mecanismo dispersor 42b compreende um elemento rotativo altamente cortante 32b anexado a uma barra rotatória 34b que é alimentada por um motor elétrico 36b. A lama pode ser alimentado por gravidade se houver uma pressão hidráulica suficiente para assegurar que a lama fluirá através do sistema de separação por flotação. Se a hidráulica do sistema exige que a lama seja bombeado, a lama precisa ser bombeado unicamente a uma pressão suficiente para assegurar a passagem da lama através do sistema de separação por flotação. Porém, a unidade dispersora 12b funcionará bem dentro de uma ampla extensão de taxas de fluxo de lama e pressões. A lama pode ser introduzido na entrada de lama 38b ou na unidade dispersora 12b à uma pressão hidráulica de aproximadamente 1172,36 KPa (25 psig) ou menos. A unidade dispersora 12b pode operar a uma pressão hidráulica de lama de aproximadamente 13,78 KPa (2 psig) ou menos.

[0032] O gás (tipicamente ar) é introduzido na unidade dispersora 12b através de entradas de gás 40b que é abastecido desde um sistema de injeção de gás (discutido em mais detalhe à continuação). O fluxo de lama que passa imediatamente corta o gás para formar bolhas à medida que o gás entra na unidade dispersora 12b através das entradas de gás 40b. O gás não precisa estar a uma alta pressão para a formação efetiva de bolhas na lama. Inclusive a altas taxas de alimentação de lama, o fluxo e a pressão de gás precisa unicamente ser suficientemente alta para permitir a formação de bolhas na lama.

[0033] As bolhas são cortadas em pequenas bolhas à medida que a lama passa através do mecanismo dispersor 42b e forma uma dispersão de bolhas finas dentro da lama. A formação da dispersão de bolhas na unidade dispersora 12b expõe um grande volume de lama à superfície das bolhas. Isto aumenta a incidência da colisão de espécies hidrofóbicas com as bolhas e aumenta a probabilidade de adesão de uma espécie hidrofóbica à uma bolha. Na modalidade descrito nas figuras 3 e 4, este corte de gás é ajudado com o elemento altamente cortante rotante 32b. O elemento altamente cortante rotante está intencionado unicamente para cortas as bolhas de gás e não está intencionado para agitar ou misturar todo o volume de lama, portanto, o motor elétrico 36b precisa unicamente ser suficientemente grande como para acionar o elemento altamente cortante rotante 32b. Isto representa uma economia significante de energia em comparação com sistemas de separação por flotação que exigem a agitação da lama para cortar as bolhas.

[0034] A criação de uma dispersão de bolhas na unidade dispersora 12b expõe todo o volume de lama à superfície de uma bolha. Portanto o grosso da adesão de uma espécie hidrofóbica à uma bolha é provável que ocorra dentro do conjunto dispersora 30b, e a jusante do mecanismo dispersor 42b.

[0035] Uma vez que a lama passou através do mecanismo dispersor 42b, a dispersão de bolhas e lama é descarregada em um tanque de separação (14 e 14a nas figuras 1 e 2) através de uma saída de lama 51b. A velocidade da descarga de lama é ajustada mudando a locação da placa distribuidora 44b usando parafusos de ajuste 46b. [0036] Como é mostrado na modalidade descrito na figura 5, a as-semblagem dispersora 30c pode conter cataventos estáticos opostos 48c para incrementar o corte das bolhas de gás no mecanismo dispersor 42c. Será apreciado que os elementos altamente cortantes rotan-tes 32b e 32c, como mostra-se nas figuras 4 e 5, e os cataventos estáticos 48c mostrados unicamente na figura 5 tenham o único propósito de exemplo e que outras configurações de elementos altamente cortantes rotativos e cataventos estáticos são possíveis e intencionados a ser cobertos aqui.

[0037] Nas modalidades mostradas nas figuras 4 e 5, as entradas de gás 40b e 40c estão situadas a montante dos mecanismos disper-sores 42b e 42C. Entretanto, as modalidades do mecanismo dispersor 42b representado nas figuras 6A e 6B tem entradas de gás 40d por todo o comprimento do mecanismo dispersor 42d. As entradas de gás 40d são abastecidas por gás de uma manga externa 45d que conecta como o sistema de injeção de gás (discutido em mais detalhe à continuação) através de uma conexão de mangueira 47d. As entradas de gás 40d mostram-se em mais detalhe nas figuras 6C à 6E e compreende uma válvula de check-up elastomérica 49d que evita o fluxo inverso de lama dentro da mangueira externa 45d.

[0038] Os elementos altamente cortantes rotantes 32b e 32c e os cortaventos estáticos 48c nos mecanismos dispersores 42b e 42c servem para romper as bolhas formadas nas entradas de gás 40b e 40c em bolhas mais pequenas para aumentar a superfície acumulativa. São possíveis variações das unidades dispersoras de ar nas quais o gás é introduzido na lama através de mecanismos dispersores de modo tal que as bolhas formadas são de um tamanho apropriado para formar uma dispersão de bolhas.

[0039] Como pode entender-se melhor comparando os arranjos alternativos nas figuras 7A à 7E, o alto da unidade dispersora 12e compreende um abastecedor de gás 50e associado ao sistema de injeção de gás (como discutido em mais detalhe à continuação). O gás é abastecido através de um tubo abastecedor 52e ao mecanismo dispersor 42e. O fundo do tubo abastecedor 52e termina em uma série de fendas 56e que definem o comprimento do mecanismo dispersor 42e. Nesta modalidade, o mecanismo dispersor 42e compreende uma série de discos 58e que estão empilhados até ao menos o comprimento das fendas 56e no tubo abastecedor de gás 52e. Cada disco 58e tem uma série de sulcos 60e que correm desde as fendas 56e no tubo abastecedor de gás 52e até a beira externa do disco 58e. Quando os discos 58e estão empilhados um em cima do outro, os sulcos 60e definem canais para a mistura do gás com a lama que passa. Nesta modalidade cada surco 60e atua como uma entrada de gás para a unidade dispersora 12e. O número e o tamanho dos sulcos 60e e a grossura e o número dos discos 58e estão determinados pela aplicação particular. Quanto menores forem os sulcos 60e, menores serão as bolhas formadas quando o fluxo de lama passante disperse o gás. As bolhas mais pequenas criadas pelo mecanismo dispersor 42b nesta modalidade são de um tamanho apropriado para formar uma dispersão de bolhas. Portanto os sulcos 60e também servem como o elemento altamente cortante desta modalidade de unidade dispersora 12e. Esta unidade dispersora 12e precisa inclusive de menos energia para operar que as modalidades apresentados previamente.

[0040] Porém, o mecanismo dispersor 42e está configurado de modo tal que o fluxo de lama através do mesmo é consideravelmente ilimitado. A área aberta efetiva do mecanismo dispersor 42e é substancialmente o mesmo que a área aberta efetiva na unidade dispersora 12e a montante e a jusante do mecanismo dispersor 42e. A queda de pressão através do mecanismo dispersor 42e e de aproximadamente 68900 KPa (10 psig) ou menos.

[0041] A unidade dispersora 12e pode ser facilmente desconecta-da do sistema de injeção de gás (discutido em mais detalhe à continuação) e água, gás, ou outro agente de limpeza pode ser forçado através dos sulcos 60e para facilitar a limpeza do mecanismo dispersor 42e. Os discos 58e podem ser feitos de metal, plástico, poliuretano, cerâmicas, ou qualquer outro material que seja apropriado para a aplicação particular. Enquanto os discos 58e representados nas figuras 7A à 7E tem sulcos 60e unicamente em um lado, a figura 8 mostra um disco 58f que tem sulcos 60f em ambos lados.

[0042] A unidade dispersora 12g mostrada nas FIGS 9A à 9C são uma variação da unidade dispersora 12e da figura 7A. Esta modalidade incorpora um mecanismo de limpeza para o mecanismo dispersor 42g. Como pode entender-se melhor comparando as figuras 9A à 9C, a unidade dispersora 12g inclui um tubo abastecedor de gás interno 52g conectado por um acomplante abastecedor de gás 50g ao sistema de injeção de gás (discutido em mais detalhe à continuação). Um fluido de limpeza acoplante 53g permite a introdução de um fluido de limpeza na unidade dispersora 12g. O fluido pode ser água, gás comprimido, ou outro fluido que possa ser alimentado à alta pressão para limpar restos ou limpar os sulcos nos discos 58g durante a manutenção de rotina ou quando seja necessário.

[0043] A modalidade da unidade dispersora 12h mostrada na figura 10 mostra o mecanismo dispersor 42h que compreende um dispositivo de deslocamento de alta frequência 54h. Nesta modalidade gás é introduzido na unidade dispersora 12h de um modo similar ao da modalidade mostrada anteriormente, mas são possíveis outros mecanismos de injeção de gás. O dispositivo de deslocamento de alta frequência 54h gera uma vibração de alta frequência no elemento altamente cortante 32h que dispersa bolhas pelas entradas de gás (não-mostradas) à medida que as bolhas passam pelo mecanismo dispersor 42h. Esta vibração corta as bolhas para criar uma dispersão de bolhas finas na lama. Porém, o mecanismo dispersor 42h está configurado de tal modo que o fluxo de lama através do mesmo é consideravelmente ilimitado. A área efetiva no mecanismo dispersor 42h é substancialmente a mesma área aberta efetiva na unidade dispersora 12h a montante e a jusante do mecanismo dispersor 42h. A queda de pressão através do mecanismo dispersor 42h é de aproximadamente 68900 KPa (10 psig) ou menos.

[0044] Como mostra-se na figura 11, outras modalidades da unidade dispersora 12i são possíveis nas quais o mecanismo dispersor 42i estende-se ao longo do comprimento do conjunto dispersora 30i. Estas modalidades funcionam similarmente à unidade dispersora 12b mostrada e descrita na figura 4 acima, porém qualquer outra das modalidades descritas acima funcionariam igualmente bem. O mecanismo dispersor 42i mostrado na figura 11 compreende uma série de elementos altamente cortantes rotantes 32i que servem para romper e quebrar mais ainda o gás introduzido em bolhas finas. Nesta modalidade, as lâminas dos elementos altamente cortantes 32i tem cortes abertos para cortar ainda mais as bolhas. Os elementos altamente cortantes rotantes empilhados 32i incrementam a quantidade de cortes aos quais cada unidade de volume de lama está exposto à medida que se movimenta através da unidade dispersora 12i. Assim como nas modalidades discutidas acima, a energia fornecida à unidade dispersora 12i é para cortar o gás introduzido em uma dispersão de bolhas finas e não para agitar a lama. A unidade dispersora 12i poderia também incorporar cortaventos estáticos como mostra-se por exemplo na figura 5 para incrementar os cortes das bolhas de gás no mecanismo dispersor. A modalidade mostrada na figura 11 mostra as saídas 51 i desde a unidade dispersora 12i como furos feitos em um lado do conjunto dispersora 30i.

[0045] Independentemente das modalidades da unidade dispersora 12j usada, a operação do sistema de separação por flotação é demostrada na cela de separação por flotação 10j representada na figura 12. A cela de separação por flotação 10j mostra três unidades dispersoras 12j, mas a operação descrita é aplicável a qualquer número de unidades dispersoras 12j. Uma cela de separação por flotação que tem uma única unidade dispersora (por exemplo como a mostrada na figura 1) não precisaria de um distribuidor de alimentação múltipla como o mostrado na figura 12.

[0046] A lama é alimentado no distribuidor múltiplo 26j desde ope- rações acima da corrente nas quais a cela de separação por flotação 10j está instalada. Como já foi discutido, a lama pode ser bombeado sob pressão ao interior da unidade dispersora se a hidráulica do sistema exigir, mas isto unicamente precisa ser suficiente como para fornecer suficiente pressão hidráulica para que a lama flua através da cela de separação por flotação 10j. A lama pode ser introduzido na cela de separação por flotação 10j pela entrada de lama 38j da unidade dispersora 12j à uma pressão hidráulica de aproximadamente 1172,36 KPa (25 psig) ou menos. O distribuidor de alimentação múltipla 26j distribui lama equitativamente às entradas de lama 38j da unidade dispersora 12j através de canos distribuidores 28j. A queda de pressão através do mecanismo dispersor da unidade dispersora 12j é de aproximadamente 68900 KPa (10 psig) ou menos.

[0047] O gás, tipicamente ar, é fornecido à unidade dispersora 12j desde o sistema de injeção de gás 62j. Como já foi discutido, a pressão de introdução de gás precisa unicamente ser suficiente como para permitir as formação de bolhas na lama. O sistema de injeção de gás 62j consiste em um regulador de pressão 64j, um medido de fluxo de gás 66j, uma válvula reguladora de fluxo 70j, e um distribuidor múltiplo de gás 72j. Um soprador de gás de baixa pressão (não-mostrado) pre-ferentemente forneceria gás ao sistema de injeção de gás 62j. Alternativamente, tanques de gás comprimido (não-mostrados) ou compressores de gás (não-mostrados) podem ser utilizados.

[0048] A operação da unidade dispersora 12j é como foi descrita previamente. A lama e a dispersão de bolhas são descarregados no tanque de separação 14j, o qual permite a separação das espécies hidrofóbicas flutuantes e não-flutuantes. Uma espuma de bolhas com espécies hidrofóbicas flutuantes aderidas forma-se acima da lama no alto do tanque de separação 14j. A espuma pode ser removida do alto do tanque de separação para processamento posterior. Em uma mo- dalidade, a espuma transborda o tanque de separação, sendo recebida por uma lavadora de produtos 16j. A espuma transbordada é descarregada desde a lavadora de produtos 16j através do bueiro de transbordados 22j para processamentos posteriores.

[0049] As espécies hidrofóbicas não-flutuantes, partículas pesadas que não aderem à espuma, e qualquer outras espécies hidrofóbicas que por qualquer razão não aderiram à espuma caem ao fundo do tanque de separação 14j e são drenadas através do porto de remoção de transbordados 18j para processamentos posteriores. A taxa da descarga de transbordados é controlada através de uma válvula de controle 74j que atua em base de um sinal fornecido por um controlador do processo 76j. A emissão do controlador do processo 76j é proporcional à um sinal de entrada derivada de um sensor de pressão 78j localizado em um lado do tanque de separação 14j. Alternativamente, vários outros sistemas de controle de nível podem ser utilizados tais como bombas, portões de areia, e sistemas de barragem de transbordados.

[0050] A espuma no alto do tanque de separação é lavada com o sistema de lavagem de espuma 20j. A água e qualquer outro líquido de limpeza usado para a lavagem de espuma é controlado pelo sistema de controle de lavagem de espuma 80j. No sistema de lavagem de espuma 20j, água limpa é distribuída equitativamente através do alto da espuma usando uma panela de lavagem perfurada. Alternativamente, o sistema de lavagem de espuma 20j pode compreender anéis de canos perfurados (não-mostrados). O fluxo de água de lavagem é controlado usando um medidor de fluxo 82j e uma válvula de controle de fluxo 84j.

[0051] Um sistema de escala piloto de separação por flotação similar à cela de separação por flotação ilustrada na figura 1 está atualmente em operação. A cela de separação por flotação piloto compre- ende um tanque de separação que mede 122 cm (48 polegadas) de diâmetro e aproximadamente 152 cm (60 polegadas) de profundidade e tem uma única unidade dispersora que é de aproximadamente 10,1 cm (4 polegadas) de diâmetro. A unidade dispersora processa lama de carvão à uma taxa de aproximadamente 2271,2 rpm (600 gpm). O mecanismo dispersor é similar à modalidade ilustrado na figura 4. O elemento altamente cortante da unidade dispersora rota à aproximadamente 1.200 rpm. O gás é introduzido nas entradas de gás à aproximadamente 1699 rpm (60 scfm). A lama entra no mecanismo dispersor por gravidade e no mecanismo dispersor mediu-se que tem uma pressão hidráulica menor a 16,894 KPa (1 psig). Durante condições de operação normais, a lama enche o tanque de separação até 91,4 cm (3 pés) desde o fundo com espuma enchendo uns 60,9 cm (2 pés) adicionais por cima da lama. A espuma é lavada com água limpa rociada no alto da espuma através de um arranjo de canos perfurados à uma taxa de até 227,12 rpm (60 gpm).

[0052] A resposta de flotação de vários tipos de carvão foi investigada, incluindo o Amburgy, Hazard No. 4, Red Ash, Gilbert e Pocahontas No. 3. Para os carvões Amburgy e Hazard No. 4 (Figura 5), o conteúdo de cinzas da alimentação de flotação foi em média 52%, por peso. A recuperação de combustível variou entre 30% a 78% dependendo dos parâmetros operantes. A recuperação de combustível para um tratamento de fase única foi aproximadamente 60% com um conteúdo de cinzas do produto de 6%. Similarmente, uma recuperação média de combustível de entre 40% e 50% foi alcançada durante o tratamento dos carvões Red Ash, Gilbert, ou Pocahontas No. 3. Para estes carvões, as cinzas do produto foram em média menos do 4% em peso. O menor conteúdo de cinzas de alimentação (isto é, 18%) para estes carvões resultou em um intervalo moderadamente menor de recuperação de combustível. Este descobrimento não é inesperado dado que à medida que as cinzas de alimentação descressem, a quantidade de carvão flutuante aumenta para um fluxo de volume e um tempo de retenção dados.

[0053] Enquanto a adesão de espécies hidrofóbicas à uma dispersão de bolhas nas unidades dispersoras 12j permite uma alta recuperação de espécies hidrofóbicas na lama, não todas as espécies hidrofóbicas na lama irão aderir-se à uma bolha. Mais ainda, há uma redução na área superficial das bolhas na interfase da espuma e da lama no tanque de separação 14j que conduz a que algumas espécies hidrofóbicas aderidas se desprendam e se percam na valeta de fluxo baixo 18j. Como já foi discutido previamente, o sistema de separação por flotação descrito aqui precisa de um tanque de separação de menor tamanho que o dos sistemas de separação por flotação convencionais. Como mostra-se nas figuras 13 e 14, isto permite que várias celas de separação por flotação 10j sejam combinadas facilmente em série para negar os efeitos das espécies que se misturam e de espécies hidrofóbicas secundárias da dispersão de bolhas.

[0054] O princípio fundamental que favorece uma aproximação de tanques em série é simples e bem conhecido: para um tempo de retenção equivalente, uma série de tanques perfeitamente misturados fornece uma maior recuperação que uma cela única. Este ponto é ilustrado pela seguinte equação: em que a variação na recuperação, R, é uma função do número de misturadores perfeitos (N) para um sistema com uma taxa (k) e um tempo de retenção (t) de processo constantes. Como mostra-se na figura 15, o aumento do número de misturadores em série, a um valor constante de kT, resulta em um aumento na recuperação. Por exemplo, para um valor de kT de 4, mudando de um tanque perfeitamente misturado à quatro celas em série resulta em um aumento na recuperação de quase 15%.

[0055] Este conceito pode ser entendido examinando a operação básica de uma cela de flotação convencional. Cada cela contém um elemento misturador que é usado para dispersar ar e manter os sólidos em suspensão. Como resultado, cada cela comporta-se "quase" como um tanque único perfeitamente misturado. Por definição, um tanque perfeitamente misturado tem uma concentração de material igual em qualquer localização do sistema. Portanto, uma porção do material de alimentação tem uma oportunidade de fazer curto circuito imediatamente ao ponto de descarga traseiro. Em um sistema que usa uma única cela grande, isto implicaria uma perda na recuperação. Porém, ao descarregar em um segundo tanque, existe outra oportunidade para coletar o material flutuante. Assim mesmo, isto também é certo com a terceira e quarta cela na série. Evidentemente, em certo ponto, aplica a lei de retornos diminuídos. Em sistemas de flotação convencionais, isto ocorre tipicamente após quatro ou cinco celas em série. Porém, o ganho de recuperação exige uma energia adicional com cada cela.

[0056] Baseado no mesmo princípio, os arranjos em série mostrados por exemplo nas figuras 13 e 14 reduzem o desvio inadvertido da lama de alimentação desde celas de separação por flotação individuais 10j. Em tais arranjos em série modulares, a lama que abandona através da valeta de fluxo baixo 18j de um tanque de separação é redirecionado às unidades dispersoras 12j da próxima cela de separação por flotação 10j. Este arranjo aumenta a recuperação de particulado desde uma corrente de lama. As celas de separação por flotação 10j podem ser situadas em um arranjo vertical modular (como o da figura 13), um arranjo horizontal em ziguezague (como na figura 14), ou qualquer outro arranjo que permite uma pressão hidráulica suficiente para transportar a lama de cela em cela. Se dita configuração não for possível na aplicação particular, a lama poderia ser bombeado a cada cela subsequente na série. O número de celas de separação por flotação necessárias 10j será dependente da aplicação específica.

[0057] Em qualquer uma das modalidades daqui, é também possível desviar uma porção da descarga de lama desde o porto de remoção de fluxo baixo 18 ou o bueiro de transbordamento de volta à unidade dispersora inicial 12 (ou ao distribuidor de alimentação múltipla 26a em sistemas de separação por flotação com mais de uma unidade dispersora 12a). Isto serviría para reciclar qualquer um dos aditivos químicos usados para promover a formação de espuma e iria reduzir os custos materiais de operação. Similarmente, nas modalidades mostradas nas figuras 13 e 14, uma porção da descarga desde o porto de remoção de fluxo baixo 18j ou bueiro de transbordados (não-mostrados) desde a última cela de separação por flotação 10j pode ser desviada de volta ao distribuidor de alimentação múltipla 26j da primeira cela de separação por flotação 10j.

[0058] Os requerimentos de energia dos sistemas de separação por flotação descritos aqui são ordens de magnitude menores que os sistemas de separação por flotação convencionais, sistemas de separação por flotação de coluna, e sistemas de separação por flotação de coluna acumulada para processar uma quantidade similar de lama com resultados de recuperação comparáveis. Um sistema de separação por flotação convencional que processa 11356,24 rpm (3.000 gpm) de lama de carvão pode tipicamente compreender de 6-8 tanques de separação em série, com cada tanque de separação contendo um motor 20-30 HP para girar impulsores para misturar a lama nos tanques, para um total de aproximadamente 200 HP para agitação mecânica. Dito sistema convencional precisaria de 150 HP adicionais para potenciar o sistema soprador de ar para a dispersão de gás. Um típico sistema de separação por flotação que processa 11356,24 rpm (3.000 gpm) de lama de carvão precisa de bombas de recirculação de lama que poderíam precisar de aproximadamente 200 HP para operar. 200 HP adicionais seriam necessários para operar os compressores de gás para dispersar bolhas. Um sistema de separação por flotação de coluna acumulada de uma capacidade similar de 3.000 gpm tipicamente teria requerimentos similares aos de um sistema de separação por flotação de coluna típica com aproximadamente 200 HP para bombas de recirculação e aproximadamente 200 HP para compressores de ar.

[0059] Em contraste, um sistema de separação por flotação como o descrito aqui para processar 3.000 gpm de lama de carvão, que compreende três celas de separação por flotação em série, cada cela tendo uma única unidade dispersora com mecanismos dispersores que compreendem uma série de elementos altamente cortantes rotan-tes (similares a aqueles mostrados na figura 11) precisaria de significantemente menos energia. A energia requerida para potenciar cada unidade dispersora em dito sistema seria de aproximadamente 20 HP para um total de 60 HP para o total de três unidades dispersoras. A energia exigida pelo sistema de abastecimento de gás seria de aproximadamente 70 HP para o total de três unidades dispersoras. Cada tanque de separação em dita configuração seria de aproximadamente 3,35 m (11 pés) de diâmetro e aproximadamente 1,82 m (6 pés) de profundidade. Isto representa uma economia significante de consumo de energia e de requerimentos materiais.

[0060] A pequena superfície de espaço requerido para a cela de separação por flotação 10j sugere que este pode ser usado para aliviar a carga nas celas de separação por flotação existentes 85j como é mostrado por exemplo na figura 16A. Em um arranjo como este, a lama que foi processado na cela de separação por flotação 10j e descar- regado através do porto de remoção de fluxo baixo 18j é alimentado na entrada 86j de uma cela de flotação convencional 85j. A espuma coletada desde a lavadora de fluxo baixo 16j e do bueiro de fluxo baixo 22j da cela de separação por flotação 10j é combinada com os produtos coletados desde as descargas 87j das celas de flotação convencionais 85j. Como uma porção significante das espécies hidrofóbicas na lama foram removidas pela cela de separação por flotação 10j, o carregamento reduzido à cela de flotação convencional 85j conduz a um aumento total de seu desempenho e uma melhor porcentagem total de recuperação das espécies hidrofóbicas da separação por flotação. [0061] Similarmente, como mostra-se na figura 16B, a cela de separação por flotação 10j pode estar localizada a montante de uma cela de flotação de coluna existente 88j. Em um arranjo tal, a lama que foi processado na cela de separação por flotação 10j e descarregado através de um porto de remoção de fluxo baixo 18j é alimentado à entrada 89j de uma cela de flotação de coluna convencional 88j. A espuma coletada desde a lavadora de transbordados 16j e do bueiro de transbordados 22j da cela de separação por flotação 10j é combinada com o produto coletado desde a descarga 91 j da cela de flotação de coluna 88j. Como uma porção significante das espécies hidrofóbicas na lama foi removida pela cela de separação por flotação 10j, a carga reduzida da cela de flotação de coluna 88j conduz a um aumento total de seu desempenho e de uma melhor porcentagem de recuperação das espécies hidrofóbicas da separação por flotação.

[0062] O teste de escala piloto indica que existirão benefícios adicionais para os sistemas de separação por flotação revelados aqui se um poço central 90k for incorporado no tanque de separação 14k, como mostra-se na figura 17A. Como pode ser melhor entendido comparando as figuras 17A e 17B, o poço central encaixa ao redor do exterior da unidade dispersora 12k e compreende um tubo que percorre a altura do tanque de separação 14k. Saídas 92k perto do fundo do poço central 90k permitem que a lama descarregada desde a unidade dispersora 12k entre no tanque de separação 14k.

[0063] O propósito do poço central 90k é assegurar que a assem-blagem dispersora dentro do poço central 90k permaneça submergida por baixo do nível do líquido, ajudar na formação eficiente de bolhas e promover uma interação eficiente partícula/bolha. À fluxos baixos, o nível de líquido do poço central estará ao mesmo nível que aquele do tanque de separação circundante 14k. Porém, à fluxos mais altos, o nível dentro do poço central será mais alto do que aquele do tanque de separação circundante 14k. O nível mais alto assegura que não existe chance de que ar vá coalescer dentro da unidade dispersora 12k e a fim de contas reduz a erupção e o contato ineficiente dentro da unidade dispersora 12k. O nível de líquido no poço central 90k pode ser determinado fazendo uma leitura de um indicador de pressão de baixa pressão (não-mostrado) que está instalado na saída de lama 38k. A fim de assegurar que o poço central permaneça cheio, o poço central deve estar engenhado de modo tal que escorra levemente mais lento do que seja preenchido. Unicamente precisa-se de uma pressão positiva para indicar que o poço central 90k esteja cheio.

[0064] O controle do nível no poço central pode ser mantido de diferentes modos como mostra-se nas figuras 18A à 18C. Como é mostrado na figura 18A, o poço central 90/ é construído de modo tal que o tamanho das saídas 92/ possa ser ajustado continuamente. Um indicador de pressão baixa 94/ instalada na saída de lama 38/ monitoria a pressão na unidade dispersora 12/. Um circuito fechado de controle PID 96/ ajusta o tamanho da saída em resposta à mudanças nas leituras de pressão - um aumento na pressão por sobre o limite atual provocará que o circuito fechado de controle PID 96/ incremente a saída 92/ para permitir que mais lama abandone a unidade dispersora 12/ e o poço central 90/; uma diminuição na pressão atual provocará que o circuito fechado PID 96/ diminua o tamanho da saída 92/ o que causará uma maior retenção de lama no poço central 90/ e manterá a unidade dispersora 12/ submergida. Foi contemplado que o controle direto de nível do nível do tanque de separação 14/ podería ser realizado usando um controlador de processo PID para controlar o fluxo que sai desde a valeta de fluxo baixo 18/ baseado nas leituras de pressão no tanque de separação 14/. Enquanto este método irá assegurar um nível consistente no tanque de separação 14/, não asseguraria que há suficiente pressão no interior do tanque central 90/.

[0065] Um esquema de controle mais simples é mostrado na figura 18B que nega a necessidade para que um mecanismo de controle seja situado dentro do tanque de separação 14m. Em essência, o nível do poço central 90m é mantido controlando o fluxo desde o influxo ao tanque de separação automatizando uma válvula compensadora 98m através de um circuito fechado PID 96m de modo tal que uma leitura de baixa pressão desde o indicador de pressão de pressão baixa 94m provoca que líquido adicional, e portanto fluxo, seja enviado à cela de separação 10m.

[0066] Este método pode ser facilmente aplicado a uma série de tanques de separação 10n, como mostra-se na figura 18C. Para a próxima cela em série para sistemas de separação por flotação que compreendem uma série de celas de separação por flotação 10n, um segundo circuito fechado de controle PID 100n controla a valeta de fluxo baixo 18n na cela de separação prévia 10n na série. Estas modalidades precisam unicamente da automatização das valetas de fluxo baixo 18n como por aceitação da prática industrial.

[0067] Outros desenhos de celas de separação por flotação também são possíveis. A figura 19 mostra uma cela de separação por flotação 10o na qual a lama entra nas unidades dispersoras 12o desde debaixo do tanque de separação 14o. Um distribuidor múltiplo de alimentação 26o distribui lama à cada unidade dispersora 12o através de canos distribuidores 28o ao mecanismo dispersor 42o. O gás é fornecido às unidades dispersoras como foi descrito acima. Os motores elétricos 36o que potenciam o elemento altamente rotante (não-mostrado) via uma varas rotatórias 34o localizam-se por cima do tanque de separação 14o. Os motores elétricos são mantidos no lugar com um anel de apoio 90o. A lama sobe através do mecanismo dispersor 42o e entra no tanque de separação 14o.

[0068] A figura 20 mostra uma modalidade de uma cela de separação 10p na qual as unidades dispersoras 12p estão localizadas no lado do tanque de separação 14p. Nesta modalidade o distribuidor múltiplo de alimentação 26p é mostrado alimentando as unidades dispersoras 12p desde abaixo do tanque de separação 14p. O distribuidor múltiplo de alimentação 26p também pode estar localizado por cima do tanque de separação 14p como mostra-se em modalidades anteriores. [0069] O porto de remoção de fluxo baixo 18q não precisa estar localizado no fundo da cela de separação por flotação 10q. A modalidade mostrada na figura 21 mostra como o porto de remoção de fluxo baixo 18q pode retirar lama desde o lado do tanque de separação 14q. O porto de remoção de fluxo baixo tem um angulo reto curvado em direção ao fundo do tanque de separação 14q para permitir uma retirada uniforme de lama desde o fundo do tanque de separação 14q. A lama poder ser retirado desde o porto de remoção de fluxo baixo 18q por gravidade por drenagem ou com uma bomba, portões de areia, um sistema de barragem de transbordamento, ou qualquer outro mecanismo apropriado.

[0070] Esta invenção foi descrita com referência a várias modalidades preferidas. Muitas modificações e alterações irão ser imaginadas por outros após a leitura e entendimento da especificação prece- dente. Pretende-se que a invenção seja interpretada como incluindo todas aquelas alterações e modificações à medida em que este no alcance das reivindicações anexadas ou os equivalentes destas reivindicações.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Sistema de separação por flotação para separar lama, a lama incluindo uma espécie hidrofóbica que pode aderir-se à bolhas de gás formadas na lama, dito sistema de flotação por separação compreendendo: uma cela de separação por flotação (10), dita cela de separação por flotação (10) incluindo uma unidade dispersora (12) e um tanque de separação (14); a dita unidade dispersora (12) tendo uma entrada de lama (38b, 38j) para receber lama e uma entrada de gás para receber gás com uma pressão ao menos suficiente para permitir a formação de bolhas na lama dentro da dita unidade dispersora (12); a dita unidade dispersora (12) tendo uma saída de lama (38k, 51b) para descarregar a lama e a dispersão de bolha no dito tanque de separação (14); e o dito tanque de separação (14) tendo capacidade suficiente para permitir que a dispersão de bolhas forme uma espuma no alto do dito tanque de separação (14); caracterizado pelo fato de que a dita unidade dispersora (12) incluindo ainda um mecanismo dispersor (42) construído para dispersar bolhas de gás dentro da lama e para cortar bolhas de gás para formar uma dispersão de bolhas de modo a causar adesão das espécies hidrofóbicas às bolhas de gás dentro de dita unidade dispersora (12) enquanto ao mesmo tempo causa uma queda de pressão de aproximadamente 68900 KPa (10 psig) ou menos através do dito mecanismo dispersor (42), o mecanismo dispersor (42) sendo configurado de tal modo que o fluxo de lama através dele é irrestrito, e a área efetiva de abertura no mecanismo dispersor (42) é a mesma que a área efetiva na unidade dispersora (12) a jusante e a montante do mecanismo dispersor (42).

2. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda mais de uma da dita cela de separação por flotação (10) em série.

3. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: mais de uma da dita cela de separação por flotação (10) em série; a lama separada da espuma em cada dito tanque de separação (14) em cada dita cela de separação por flotação (10) direcionado à saída de lama (38k, 51b) de cada dita cela de separação (10) subsequente; e a lama separada da espuma no dito cada tanque de separação (14) da última dita cela de separação por flotação (10) em série direcionado para fora do sistema de separação por flotação.

4. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda mais de uma dita cela de separação por flotação (10) em série; a lama separada da espuma em cada dito tanque de separação (14) em cada dita cela de separação por flotação (10) direcionado à saída de lama (38k, 51b) de cada dita cela de separação por flotação (10) em série subsequente; e uma porção de lama separada da espuma no dito tanque de separação (14) na última dita cela de separação por flotação (10) em série direcionado à primeira dita cela de separação por flotação (10) nas séries e o resto da lama separada da espuma no dito tanque de separação (14) na última dita cela de separação (10) em série direcionado para fora do sistema de separação por flotação.

5. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cela de separação por flotação (10) inclui um poço central (90k, 90m, 901) ao redor da dita unidade dispersora (12).

6. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a dita cela de separação por flotação (10) incluindo um poço central (90k, 90m, 901) ao redor da dita unidade dispersora (12); e o dito sistema de separação por flotação tendo um mecanismo de controle de nível para manter o nível do líquido no dito poço central (90k, 90m, 901).

7. Sistema de flotação por separação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a dita cela de separação por flotação (10) incluindo um poço central (90k, 90m, 901) ao redor da dita unidade dispersora (12); o dito sistema de separação por flotação tendo um mecanismo de controle de nível para manter o nível do líquido no dito poço central (90k, 90m, 90/); e o mecanismo controlador de nível incluindo saídas ajustáveis no dito poço central (90k, 90m, 901).

8. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a dita cela de separação por flotação (10) incluindo um poço central (90k, 90m, 901) ao redor da dita unidade dispersora (12); o dito sistema de separação por flotação tendo um mecanismo de controle de nível para manter o nível do líquido no dito poço central (90k, 90m, 90/); e o dito mecanismo controlador de nível inclui um circuito fechado de controle (96/) para regular fluxo adicional em direção a e desde o sistema de separação por flotação.

9. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a queda de pressão atra- vés do dito mecanismo dispersor (42) é de aproximadamente 16,894 KPa (1 psig) ou menos.

10. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lama é introduzida na unidade dispersora (12) a uma pressão hidráulica de aproximadamente 1172,36 KPa (25 psig) ou menos.

11. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lama é introduzida na unidade dispersora (12) a uma pressão hidráulica de aproximadamente 13,78 KPa (2 psig) ou menos.

12. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lama é introduzida na unidade dispersora (12) a uma pressão hidráulica determinada pelo fluxo de gravidade.

13. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lama inclui um aditivo para modificar a química da lama.

14. Sistema de flotação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lama inclui um aditivo para modificar a química da lama, dito aditivo é selecionado a partir do grupo consistindo em um modificador da tensão superficial, um coletor, um extensor, um depressor, e um modificador de pH.

15. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cela de separação por flotação (10) compreende uma lavadora de transbordados (16) para capturar a espuma transbordada do dito tanque de separação (14).

16. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cela de separação por flotação (10) compreende um porto de remoção de fluxo baixo (18).

17. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cela de separação por flotação (10) compreende ainda um porto de remoção de fluxo baixo (18), dito porto de remoção de fluxo baixo (18) é um bueiro, uma bomba, portões de areia, ou um sistema de barragem de transbordados.

18. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cela de separação por flotação (10) compreende ainda um sistema de lavagem de espuma (20) para lavar a espuma no dito tanque de separação (14).

19. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cela de separação por flotação (10) compreende ainda um sistema de lavagem de espuma (20) para lavar a espuma no dito tanque de separação (14), o dito sistema de lavagem de espuma (20) é uma panela de lavagem perfurada ou canos perfurados.

20. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita entrada de gás recebe ar desde um dos grupos consistindo em um compressor de gás, um tanque de gás comprimido, e um soprador de gás.

21. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cela de separação por flotação (10) compreende mais de uma unidade dispersora (12) para introduzir lama em mais de uma locação dentro do dito tanque de separação (14).

22. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita cela de separação por flotação (10) compreende ainda mais de uma unidade dispersora (12) para introduzir lama em mais de uma locação dentro do dito tanque de separação (14); e um distribuidor múltiplo de alimentação (26j, 26o, 26p, 72j) para distribuir lama a cada uma das ditas unidades dispersoras (12).

23. Sistema de separação por flotação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas unidades dispersoras (12) compreendem ainda placas distribuidoras ajustáveis (44b) próximas às ditas saídas de lama (38k, 51b) para ajustar a velocidade da lama e a descarga da dispersão de bolhas ao interior do dito tanque de separação (14).

24. Unidade dispersora (12) para formar bolhas em uma lama em um sistema de separação por flotação como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 23, a unidade dispersora (12) conectada à uma cela de separação por flotação (10), a lama incluindo uma espécie hidrofóbica que pode aderir-se às bolhas de gás formadas na lama, a unidade dispersora (12) caracterizada pelo fato de que compreende, a dita unidade dispersora (12) tendo uma entrada de lama (38b, 38j) para receber lama e uma saída de gás para receber gás com uma pressão ao menos suficiente para permitir a formação de bolhas na lama no interior da dita unidade dispersora (12); a dita unidade dispersora (12) incluindo ainda um mecanismo dispersor (42) construído para dispersar bolhas de gás dentro da lama e tendo um elemento altamente cortante (32b, 32h) para dispersar as bolhas de gás para formar uma dispersão de bolhas e assim provocar substancialmente a adesão das espécies hidrofóbicas às bolhas de gás ao interior da dita unidade dispersora (12) ao mesmo tempo provocando uma queda de pressão de aproximadamente 68900 KPa (10 psig) ou menos através do dito mecanismo dispersor (42); e a dita unidade dispersora (12) incluindo uma saída de lama (38k, 51b) para descarregar a lama e a dispersão de bolhas desde a unidade dispersora (12).

25. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a queda de pressão através do dito mecanismo dispersor (42) é de aproximadamente 16,894 KPa (1 psig) ou menos.

26. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a lama é introduzida na unidade dispersora (12) a uma pressão hidráulica de aproximadamente 1172,36 KPa (25 psig) ou menos.

27. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a lama é introduzida na unidade dispersora (12) a uma pressão hidráulica de aproximadamente 13,78 KPa (2 psig) ou menos.

28. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a lama é introduzida na unidade dispersora (12) a uma pressão hidráulica determinada pelo fluxo gravi-tacional.

29. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que o dito elemento altamente cortante (32b, 32h) compreende um elemento altamente cortante (32b, 32h) rotante.

30. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que o dito elemento altamente cortante (32b, 32h) compreende uma série de elementos altamente cortantes (32b, 32h) rotatórios.

31. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que o dito elemento altamente cortante (32b, 32h) compreende elementos altamente cortantes (32b, 32h) rotatórios e estáticos.

32. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que compreende ainda as ditas entradas de gás descarregam gás dentro do lama através do dito mecanismo dispersor (42); e os ditos elementos altamente cortantes (32b, 32h) compreendem uma série de discos sulcados comprimidos um com os outros para formar canais, e o gás passa através de tais canais para alcançar a lama.

33. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que compreende ainda as ditas entradas de gás descarregam gás na lama através do dito mecanismo dispersor (42); e o elemento altamente cortante (32b, 32h) compreende uma série de discos sulcados comprimidos um com os outros para formar canais, tais discos sulcados tendo sulcos em ambos lados, e o gás passa através de tais canais para alcançar a lama.

34. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que compreende ainda as entradas de gás descarregam gás na lama através do dito mecanismo dispersor (42); e o dito elemento altamente cortante (32b, 32h) compreende uma série de discos sulcados comprimidos uns com os outros para formar canais, tais discos sulcados tendo sulcos em um lado, e o gás passa através dos ditos canais para alcançar a lama.

35. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que o dito elemento altamente cortante (32b, 32h) compreende um dispositivo de deslocamento de alta frequência (54h).

36. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a lama inclui um aditivo para modificar a química da lama.

37. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a lama inclui um aditivo para modificar a química da lama, dito aditivo é selecionado a partir do grupo consistindo em um modificador de tensão superficial, um coletor, um extensor, um depressor, e um modificador de pH.

38. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que compreende ainda placas distribuidoras ajustáveis (44b) próximas às saídas de lama (38k, 51b) para ajustar a velocidade da lama e a descarga da dispersão de bolhas desde a dita saída de lama (38k, 51b).

39. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a dita entrada de gás recebe ar desde um do grupo consistindo em um compressor de gás, um tanque de gás comprimido, e um soprador de gás.

40. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a dita unidade dispersora (12) está rodeada por um poço central (90k, 90m, 901).

41. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que compreende ainda a dita unidade dispersora (12) rodeada por um poço central (90k, 90m, 90/); e um mecanismo de controle de nível para manter o nível do líquido no dito poço central (90k, 90m, 901).

42. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que compreende ainda a unidade dispersora (12) rodeada por um poço central (90k, 90m, 90/); um mecanismo de controle de nível para manter o nível do líquido no dito poço central (90k, 90m, 90/); e o dito mecanismo controlador de nível incluindo saídas ajustáveis no dito poço central (90k, 90m, 901).

43. Unidade dispersora (12), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que compreende ainda a dita unidade dispersora (12) rodeada por um poço central (90k, 90m, 90/); um mecanismo de controle de nível para manter o nível do líquido no dito poço central (90k, 90m, 90/); e o dito mecanismo controlador de nível inclui um circuito fechado de controle (96/) para regular fluxo adicional desde e para o sistema de separação por flotação.

44. Método de separação por flotação para separar a lama em um sistema de separação por flotação como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 23, o sistema de separação por flotação incluindo uma cela de separação por flotação (10), cada cela de separação por flotação (10) incluindo uma unidade dispersora (12) e um tanque de separação (14), a unidade dispersora (12) incluindo um mecanismo dispersor (42), a lama incluindo uma espécie hidrofóbica que pode aderir-se à bolhas de gás formadas na lama, o método de separação por flotação caracterizado pelo fato de que inclui, introduzir lama dentro da unidade dispersora (12); introduzir gás dentro da lama na unidade dispersora (12) com ao menos pressão suficiente para formar bolhas na lama; dispersar o gás na lama até formar uma dispersão de bolhas com o mecanismo dispersor (42) a uma queda de pressão através do mecanismo dispersor (42) de aproximadamente 68900 KPa (10 psig) ou menos; e descarregar a lama e a dispersão de bolhas desde a unidade dispersora (12) ao interior do tanque de separação (14) para permitir que a dispersão de bolhas forme uma espuma no alto do tanque de separação (14).

45. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que compreende ainda passar a lama através de mais de uma cela de separação por flotação (10) em série.

46. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que compreende ainda passar a lama através de mais de uma cela de separação por flotação (10) em série; e separar a lama da espuma no tanque de separação (14) da última cela de separação por flotação (10) nas séries e a direção da lama para fora do sistema de separação por flotação.

47. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que compreende ainda passar a lama através de mais de uma cela de separação por flotação (10) em série; separar uma porção da lama da espuma no tanque de separação (14) da última cela de separação por flotação (10) das séries e a direção da porção da lama ao primeiro tanque de separação (14) em série; e direcionar a lama restante para fora do sistema de separação por flotação.

48. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que compreende ainda adicionar aditivos à lama para modificar a química da lama.

49. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que compreende ainda adicionar aditivos à lama para modificar a química da lama, os aditivos selecionados a partir do grupo consistindo em um modificador de pressão superficial, um coletor, um extensor, um depressor, e um modificador de pH.

50. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que compreende ainda introduzir lama e dispersão de bolhas ao interior do tanque de separação (14) em várias localizações dentro do tanque de separação (14).

51. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que compreende ainda lavar a espuma que sobe até o alto do tanque de separação (14).

52. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que a queda de pressão através do mecanismo dispersor (42) é de aproximadamente 16,894 KPa (1 psig) ou menos.

53. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que a lama é introduzida na unidade dispersora (12) a uma pressão hidráulica de aproximadamente 1172,36 KPa (25 psig) ou menos.

54. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que a lama é introduzida na unidade dispersora (12) a uma pressão hidráulica de aproximadamente 13,78 KPa (2 psig) ou menos.