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Flotationsapparat Die Erfindung betrifft einen Flotationsapparat mit
einer Zelle zur Aufnahme der die abzuscheidenden Bestandteile enthaltenden Waschtrübe
oder Lösung, einem Flüssigkeitseinlaß in einer Seitenwand der Zelle, einem Flüssigkeitsauslaß
in einer anderen Seitenwand der Zelle, einer Mehrzahl mit einem Gebläse verbundenen
Luftzuführungsröhren, die in geringem Abstand vom Boden der Zelle angeordnet sind
und auf ihrer Oberseite enge Öffnungen zum Ausblasen von Luft in Blasenforen in
die zu behandelnde Trübe bzw. Lösung ausweisen, sowie einem Luftauslaß oben an der
Zelle.
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Derartige Flotationsgeräte dienen zum Reinigen von Suspensionen und
Lösungen und ihrer Abscheidungen in den verschiedensten Industrien. Die ausgeschiedenen
Bestandteile, gleichgültig ob sie fest oder flüssig oder gasförmig sind, sollen
wiedergewonnen werden. Gegebenenfalls kann die Vorrichtung auch zur Aufbereitung
von Erzen benutzt werden. Schließlich kann sie zur Wiedergewinnung benutzter oberflächenaktiver
Mittel in kondensierter Form benutzt werden.
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Der Erfindung gemäß ist eine Anzahl V-förmiger trogartiger Glieder
im oberen Teil der Zelle parallel zueinander, im Abstand voneinander und von den
benachbarten breiten Seitenteilen der Zelle angeordnet. Die Enden dieser trogartigen
Glieder sind mit den Seitenwandungen der Zelle verbunden.
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Der die Mineralpartikel oder gelöste Substanzen tragende Schaum fließt
über die Kanten der V-förmigen Glieder in den Innenraum derselben, um dort die flüssigen
Tragteilchen und die noch gasförmige Elemente enthaltende Luft aufzubrechen. In
einer Seitenwand der Zelle wurden eine Anzahl von Auslässen für die flüssigen Teilchen
derart angeordnet, daß sie mit dem Innenraum der V-förmigen Glieder kommunizieren.
An sie ist eine Sammelleitung angeschlossen, über welche die aus den Auslässen kommenden
flüssigen Teilchen abfließen können.
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Diese Tröge begünstigen eine Abtrennung des Schaumes von der Flüssigkeit;
das überströmen des Schaumes in den Innenraum der V-förmigen Tröge erfolgt über
die Ränder der Tröge hinweg unter Vermeidung von Verzögerungen, die ein vorzeitiges
Aufbrechen des Schaumes verursachen könnten.
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Die Ausscheidewirkung des die Partikel oder gelösten Stoffe tragenden
Schaumes ist abhängig von dem Druck der in die Flüssigkeit mittels der Zuführungsröhren
eingeblasenen Luft, ihrer Temperatur, der Größe und Zahl der Öffnungen in den Luftzuführungsröhren,
der Menge der in der Trübe zugemischten Reagenzien, der Größe und dem Gewicht der
Partikeln und der Viskosität sowie der Temperatur der Trübe; weiter ist sie abhängig
besonders von der Höhe und dem Winkel der V-förmigen Tröge, dem Abstand zwischen
den V-förmigen Trögen und den Luftzuführungsleitungen, den der die Partikeln tragende
Schaum zu durchwandern hat, und von dem Abstand zwischen den Rändern benachbarter
V-förmiger Tröge und dem Abstand zwischen den Seitenwänden des Kessels und den Rändern
der äußersten Tröge.
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Vorteilhaft ist es, unter den trogartigen Gliedern ein rostartiges
Glied einzubauen, um die zunächst ungeregelt bewegten Schaumbläschen den trogartigen
Gliedern in einer regelmäßigen, gleichförmigen Aufwärtsbewegung zuzuführen. Auch
dadurch wird einem vorzeitigen Aufbrechen der Bläschen entgegengewirkt.
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An sich ist die Benutzung rostartiger Glieder in Flotationsapparaten
bekannt. Zur Erleichterung des Aufbrechens des Schaumes im Innenraum der V-förmigen
Glieder kann in denselben eine längliche Platte als Zwischenboden angeordnet werden.
Zur Erhöhung des Ausseheideeffektes können, wie für andere Abscheidesysteme bekannt,
mehrere der Erfindung entsprechende Zellen in Serien hintereinandergeschaltet werden.
Der Erfindung gemäß geschieht dies in der Weise, daß die Zellen durch Zwischendoppelwände
voneinander getrennt werden; eine Wand dieser Doppelwände enthält Abströmöffnungen
oben, die andere Wand der Doppelwände enthält Zuströmöffnungen unten.
Die
zu behandelnde Flüssigkeit fließt -stufenweise nacheinander von der ersten Zelle
in jede folgende, und die Luft wird mittels der Zuführungsröhren entweder in sämtliche
Zellen gleichzeitig eingeblasen oder stufenweise nacheinander von der an letzter
Stelle angeordneten Zelle in die jeweils vorhergehende Zelle.
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Der erfindungsgemäße Flotationsapparat ist einfach im Aufbau und leicht
zu handhaben. Er ist geeignet, größere Flüssigkeitsmengen wirtschaftlich zu behandeln.
Die durch den besonderen Einbau der V-förmigen Tröge und der zugehörigen Abströrnöffnungen
erzielte Ausscheidewirkung ermöglicht es, die ausgeschiedenen Gase, flüssigen und
festen Stoffe gut getrennt abzuführen, so daß ihre Wiederverwendung erleichtert
wird. Die Flotierwirkung wird durch diese Vorrichtung erhöht.
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Weitere Eigentümlichkeiten und Vorteile der Erfindung werden aus der
Beschreibung und der Zeichnung hervorgehen.
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Fig. 1 ist ein senkrechter Querschnitt durch eine einstufige Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes; Fig.2 ist ein waagerechter Querschnitt gemäß Linie 1-I
in Fig. 1; Fig.3 ist ein senkrechter Längsschnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1; Fig.
4 ist ein senkrechter Querschnitt, der in größerem Maßstab die V-förmigen in der
Vorrichtung gemäß Fig. 1 benutzten Glieder zeigt; Fig. 5 zeigt einen senkrechten
Querschnitt durch eine andere einstufige Ausführungsform der Erfindung; Fig.6 ist
ein waagerechter Querschnitt gemäß Linie III-III in Fig. 5; Fig.7 zeigt einen senkrechten
Querschnitt durch eine mehrstufige Ausführungsform der Erfindung; Fig. 8 zeigt in
Vorderansicht eine andere Ausführungsform, gleichfalls mehrstufig, der Erfindung;
Fig.9 ist ein senkrechter Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. B.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 ist die die Flüssigkeit
aufnehmende Zelle 1 in einer Seitenwand mit einem Trübeeinlaß 2 und in der anderen
mit einem Trübeauslaß 3 versehen. Eine Mehrzahl von Luftzuführungsröhren 4, die
mit einem Ventilator verbunden sind, ist parallel zueinander und in geringem Abstand
vom Boden der Zelle 1 angeordnet. Jede der Röhren ist oben mit kleinen Öffnungen
zum Auslaß der Luft in die Flüssigkeit versehen. Eine Anzahl V-förmiger trogartiger
Glieder 5 ist im oberen Teil des Kessels 1 parallel zueinander angeordnet und mit
seinen Enden mit den Zellenwandungen verbunden. In diesen Wandungen sind Auslaßöffnungen
6 für die flüssigen Schaumanteile angeordnet, die innen mit den Troginnenräumen
kommunizieren. Eine diese Öffnungen verbindende Sammelleitung 7 ist außen am Kessel
1 angeordnet. Oben besitzt die Zelle 1 eine Luftauslaßöffnung B.
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Die Arbeitsweise der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Vorrichtung
ist folgende: Die die festen oder flüssigen Bestandteile enthaltende, zu behandelnde
Flüssigkeit wird mittels des Einlasses 2 der Zelle 1 zugeleitet. Die Druckluft wird
mittels der in den Zuführungsröhren 4 vorgesehenen kleinen Öffnungen in die Flüssigkeit
eingeblasen. Die Luftblasen steigen von den Zuleitungsröhren eine nach der anderen
durch die in der Zelle 1 enthaltene Flüssigkeit aufwärts zu den V-förmigen Trögen
5 und bilden während des Aufstieges den die festen oder flüssigen Beimengungen tragenden
Schaum.
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Jeder der V-förmigen Tröge 5 bildet einen Kanal 5 a mit spitzwinkligem
Querschnitt. Die Seitenwände liegen auch im spitzen Winkel zur Strömungsrichtung
des aufwärts fließenden Schaumes. Sie sind voneinander und den freien Wänden der
Zelle 1 derart entfernt, daß sie verhältnismäßig schmale Kantenzwischenräume
5 b zwischen den Kanten 5 c und 5 d
nebeneinanderliegender Tröge
5 und Zwischenräume 5 e zwischen den freien Seitenwänden der Zelle 1 und der äußersten
Kante des in ihrer Nähe liegenden Troges 5 bilden. Der Schaum fließt ununterbrochen
durch die Öffnungen 5 b und 5 e über die Kanten 5 c und 5 d in die Tröge
5 und wird in die flüssigen Teilchen, welche die in fester oder viskoser Form auftretenden
Substanzen enthalten und in die gasförmigen Teile aufgebrochen.
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Die flüssigen Schaumbestandteile fließen aus dem Kessel l durch die
Auslaßöffnungen 6 und den Sammelkanal 7. Die gasförmigen Teile strömen zusammen
mit der benutzten Luft durch den Luftauslaß 8 ab. Etwa in der Flüssigkeit enthaltene
oberflächenaktive Mittel fließen aus der Zelle 1 gleichfalls durch die Auslaßöffnungen
6 und die Sammelleitung 7 ab. Die so gereinigte oder als Hilfsmittel benutzte Flüssigkeit
wird aus der Zelle 1 durch den Flüssigkeitsauslaß.3 abgeleitet. Der Bodenauslaß
9 wird für Reinigungszwecke und zur Entnahme von Niederschlägen benutzt.
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Sämtliche Bestandteile des erfindungsgemäßen Flotationsapparates müssen
aus chemisch inaktivem Material hergestellt werden, unter Berücksichtigung der zu
behandelnden Flüssigkeit. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 4 ist die
Zelle beispielsweise aus bleiplatierten Eisenplatten hergestellt. Die V-förmigen
Tröge bestehen aus Polyvinylchloridharzplatten von 5 mm Dicke. Die V-förmigen Tröge,
die je 400 mm breit und 350 mm hoch sind, weisen einen Winkel von 60° auf und sind
von den Luftzuführungsröhren 1400 mm entfernt. Ihr Kantenabstand beträgt 80 mm voneinander
und 40 mm von der Seitenwandung der Zelle. Die Luftzuführungsröhren haben Öffnungen
von 1 mm Durchmesser. Sie sind mit einem überzug von Polyvinylidenchloridgewebe
von 0,9 mm Dicke und 601/o Porösität versehen. Diese Maße sind natürlich nicht bindend,
sondern beispielsweise angegeben. Die Trübe wird mit Zimmertemperatur und 5001/Min.
zugeführt, 20 cbm Min. Luft werden unter einem Druck von 0,5 kg/cm2 zugeführt. Die
Reinigung erfolgt dabei derart, daß der H. ,S-Inhalt von ursprünglich 0,0388 gm/1
auf 0,0057 gm/1 reduziert wird, der CS.- Gehalt von ursprünglich 0,0265 gm/1 auf
0,0023 gm/1 und die Klarheit von ursprünglich 80 bis 8311/o auf 90 bis 92 0/0 (100
% für reines destilliertes Wasser).
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Bei dem Reinigungssystem, das in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist,
kommt ein Rostglied 10 zur Anwendung, das waagerecht unmittelbar unter den V-förmigen
Trögen 5 im Innern der Zelle 1 angeordnet ist. Dieses Glied 10 besteht ans einer
Platte, die mit einer Mehrzahl regelmäßig geformter, senkrechter Öffnungen ausgestattet
ist. Die Öffnungen sind breit und tief genug, um die unregelmäßige Bewegung des
Schaumes in eine regelmäßige, gleichförmige Aufwärtsbewegung durch die zu behandelnde
Flüssigkeit umzuwandeln. Beim Ausführungsbeispiel wird eine
5 mm
dicke Polyvinylchloridharzplatte benutzt, die mit Öffnungen versehen ist, welche
je einen Querschnitt von 90 mm2 und eine Höhe von 200 mm aufweisen. Sie erhöht die
Klarheit auf 93 bis 95%.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.5 und 6 wird außerdem eine
längliche Platte 11 benutzt, die als Zwischenboden im Innern jedes V-förmigen Bodens
5 angeordnet ist und den Innenraum etwa halbiert. Sie erleichtert das Aufbrechen
des auf sie auftreffenden Schaumes und tangiert mit einem Ende unten den Auslaß
12 für die flüssigen, vom Schaum mitgeführten Teile, der in einer Seitenwand der
Zelle angeordnet ist, so daß diese ausgeschiedene Flüssigkeit ohne Widerstand aus
dem Innenraum des V-förmigen Troges ausfließen kann.
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Außer der Anordnung des rostähnlichen Gliedes 10 und der länglichen
Platte 11 sind wesentliche Änderungen in der Wirkungsweise des in den Fig. 5 und
6 gezeichneten Ausscheidungssystems gegenüber dem in den Fig. 1 bis 4 gezeichneten
nicht vorgenommen.
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Um den Ausscheidungseffekt weiter zu vervielfachen, wurde das in Fig.
7 dargestellte Ausführungsbeispiel geschaffen. Bei ihm ist die Zelle 21a der ersten
Stufe mit der Zelle 21 b der zweiten Stufe unter Verwendung senkrechter Zwischenwände
22 a und 22 b verbunden und die Zelle 21 b der zweiten Stufe mit der Zelle 21 c
der dritten Stufe unter Verwendung der Zwischenwände 23 a und 23 b. Die Zellen 21
a, 21 b und 21 c sind ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ausgestattet.
Die Zwischenwände sind derart ausgebildet, daß die Zwischenwände 22a und 23a unten
im Abstand vom Boden enden und die Zwischenwände 22 b und 23 b oben im Abstand von
der Rostplatte 10. Zwischen ihnen wird ein länglicher Kanal 22 c bzw. 23 c zwischen
dem Kessel 21 a der ersten Stufe und 21 b der zweiten Stufe bzw. 21b der zweiten
Stufe und 21c der dritten Stufe gebildet. Die zu behandelnde Flüssigkeit wird zunächst
durch den Flüssigkeitseinlaß 24 der Zelle 21 a der ersten Stufe zugeführt und fließt
sodann nacheinander in die Zelle 21 b und 21 c der folgenden Stufen, wobei sie einen
Zickzackweg durch die länglichen Kanäle 22 c und 23 c beschreibt. Die Luftzuführungsröhren
25 sämtlicher Zellen sind mit einem gemeinsamen Gebläse 26 verbunden, und die Luftauslässe
27 am Kopf der Zellen sind sämtlich offen, um die benutzte Luft zusammen mit den
gasförmigen Stoffen, die eventuell anfallen, abzuleiten. Die Flüssigkeit, die entweder
gereinigt oder als Hilfsmittel benutzt wurde, wird durch den Auslaß 28 abgeführt,
der der dritten Stufe 21c zugeordnet ist. Sämtliche flüssigen Bestandteile, die
aus dem Schaum ausgeschieden sind, gelangen zu den Auslässen 29 in den Seitenwänden
der Zellen, und diese sind mit einem einzigen Sammelkanal 30, der außen an den Zellen
angeordnet ist, verbunden, so daß die ausgeschiedenen festen oder viskosen Bestandteile
gesammelt über die Sammelleitung mit der sie tragenden Flüssigkeit ausfließen. Das
Rostglied 31 und die V-förmigen Tröge 32, die mit je einer länglichen Platte 33
als Zwischenboden ausgestattet sind, sind in jeder der Zellen ähnlich angeordnet
wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 6.
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In den Fig. 8 und 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Mehrstufenvorrichtung
dargestellt. Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist die Zelle 41 a der ersten
Stufe in Serie mit den Zellen 41 b und 41 c der folgenden Stufen geschaltet, und
zwar wieder über Zwischenwände 42 a und 42 b bzw. 43 a und 43 b. Die zu behandelnde
Flüssigkeit wird durch den in einer Seitenwand der Zelle angeordneten Flüssigkeitseinlaß
44 zunächst in die Zelle 41 a der ersten Stufe eingeleitet und sodann der Zelle
41 b der zweiten Stufe durch den Zwischenkanal 42 c zwischen den Zwischenwänden
42 a und 42 b und sodann der Zelle 41 c der dritten Stufe durch den
Kanal 43 c zwischen den Zwischenwänden 43 a und 43 b zugeleitet.
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Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 7 ist bei der Ausführungsform
nach den Fig. 8 und 9 der Luftauslaß 45 c am Kopf der Zelle 41 c der dritten Stufe
mittels eines Verbindungsrohres 47 b über ein zusätzliches Gebläse 48 b mit den
Luftzuführungsröhren 46 b der Zelle 41 b verbunden. Der Luftauslaß
45 b am Kopf der Zelle 41 b der zweiten Stufe ist mit den Zuftzuführungsröhren
46 a der Zelle 41 a der ersten Stufe mittels eines Verbindungsrohres 47a über ein
Zusatzgebläse 48a verbunden. Der Luftauslaß 45 a am Kopf der Zelle 41
a der ersten Stufe ist offen. Die Luftzuführungsröhren 46 c der Zelle 41
c der dritten Stufe sind direkt mit dem gemeinsamen Gebläse 49 verbunden. Infolgedessen
wird im Gegensatz zur Strömungsrichtung der behandelten Flüssigkeit die vom Gebläse
49 abgegebene Luft zunächst der dritten Stufe 41 c durch die Zuführungsröhren 46
c zugeführt, sodann der Zelle 41 b der zweiten Stufe mittels des Zusatzgebläses
48 b im Verbindungsrohr 47 b, welches den Luftauslaß 45 c der Zelle 41 c der dritten
Stufe mit den Luftzuführungsröhren 46 b der Zelle 41 b der zweiten
Stufe verbindet und sodann in die Zelle 41 a der ersten Stufe mittels des zweiten
Zusatzgebläses 48a der Verbindungsleitung 47a, welche den Luftauslaß 45b
der Zelle 41 b der zweiten Stufe mit den Luftzuführungsröhren 46 a der Zelle 41
a der ersten Stufe verbindet. Schließlich strömt sie aus dem System durch den Luftauslaß
45 a der Zelle 41 a der ersten Stufe zusammen mit den gasförmigen Ausscheidungen,
um so gesammelt einer weiteren Behandlung unterworfen zu werden. Die V-förmigen
Tröge 50, die mit länglichen Platten 51 als Zwischenboden versehen sind, die rostförmigen
Glieder 52 und die Auslässe 53 für die ausgeschiedenen flüssigen Teile sind ähnlich
angeordnet wie bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 7, desgleichen die
besonders in Fig. 7 dargestellte Sammelleitung 54, die zum Ableiten der flüssigen
Teilchen dient, welche die festen oder viskosen Ausscheidungen oder beide enthalten,
und der Flüssigkeitsauslaß 55, der mit der Zelle der letzten dritten Stufe in Verbindung
steht und die gereinigte oder behandelte Flüssigkeit ableitet.
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Der Ausführungsform nach den Fig. 8 und 9 ist die Zelle 41 d einer
Zusatzstufe eigentümlich, die dem Zweck dient, die der Zelle 41 d zugeführten ausgeschiedenen
flüssigen Teilchen zusätzlich zu reinigen oder zu raffinieren. Die aus der Sammelleitung
54 ausströmenden flüssigen Tragteilchen werden infolge Verbindung der Sammelleitung
54 mit der Einlaßöffnung 56, der in der Seitenwandung der Zusatzzelle 41d angeordnet
ist, diesem zugeführt. Im übrigen ist die Zusatzzelle 41d ähnlich ausgestattet wie
die Zellen der in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen. Die V-förmigen Tröge
57 sind wieder mit länglichen Platten 58 als Zwischenboden ausgerüstet. Weiter sind
die rostförmigen Glieder 59, die Auslässe 60 für die flüssigen Tragteilchen, die
Sammelleitung
61 für diese Auslässe, der Luftauslaß 62 und der
Flüssigkeitsauslaß 63 vorgesehen. Die Luftzuführungsröhren 64 sind jedoch mit dem
Hauptgebläse 49 verbunden. Die Wirkungsweise der Zelle 41d der Zusatzstufe ist derjenigen
des in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiels ähnlich. Die festen und viskosen
Beimengungen werden nach ihrer Ausscheidung über die Auslaßöffnungen 60 und
die Sammelleitung 61 abgeleitet, die gasförmigen Elemente zusammen mit der benutzten
Luft über den Luftauslaß 62 und die Flüssigkeit über den Flüssigkeitsauslaß 63.
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Auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 7 bis 9 wird der für
die Abreinigung und Abführung von Niederschlägen benutzte Auslaß, der in den Fig.
1 bis 6 gezeigt ist, zweckmäßig an jeder Zelle angebracht. In den Fig. 7 bis 9 ist
er zur Vereinfachung der Darstellung fortgelassen. Die Teile der letzten Ausführungsform
sind aus chemisch von der behandelten Flüssigkeit nicht angreifbaren Materialien
herzustellen.
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Die Vorteile des beschriebenen mehrstufigen Reinigungssystems gemäß
der Erfindung sind zahlreich. In erster Linie ist der Reinigungs- oder Trennungsprozeß
entsprechend der Zahl der in dem System benutzten Zellen vervielfältigt, so daß
der Endeffekt entsprechend verbessert ist. In zweiter Linie werden die gasförmigen
Elemente in einem bei weitem kondensierterem Zustand erhalten als beim einstufigen
System. Dadurch wird die Weiterbehandlung zur Rückgewinnung der Elemente wesentlich
erleichtert. Die erhaltenen Teilchen sind drittens derart raffiniert, daß sie leicht
weiteren Behandlungen, wie Filtration oder Niederschlägen, unterworfen werden können.
Viertens macht die nochmalige Behandlung der in flüssiger Form ausgeschiedenen Teilchen
in der Zusatzstufe das System wirksamer in bezug auf Wiedergewinnung oberflächenaktiver
Mittel, die von dem Schaum abgeführt werden.
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Das in Fig.7 dargestellte Ausführungsbeispiel weist drei Stufen auf.
Das in den Fig. 8 und 9 dargestellte Beispiel hat einer Zusatzstufe. Die Zahl der
Stufen kann beliebig erhöht werden. Die Verfahrensweise bleibt unabhängig von der
Erhöhung der Stufen, im wesentlichen gleich.