DE1186811B

DE1186811B - Method and device for ventilating a flotation vessel

Info

Publication number: DE1186811B
Application number: DEH44569A
Authority: DE
Inventors: Joseph P Matoney
Original assignee: Heyl and Patterson Inc
Current assignee: Heyl and Patterson Inc
Priority date: 1961-11-13
Filing date: 1962-01-09
Publication date: 1965-02-11
Also published as: GB965706A; NL273214A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Belüften einer Flotationstrübe Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einführen einer Flüssigkeit und eines feinverteilten komprimierten Gases in eine Flotationszelle sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.Method and device for aerating a flotation pulp The invention relates to a method of introducing a liquid and a finely divided one compressed gas in a flotation cell and a device for implementation this procedure.

Bei der Schaumflotation werden in einer Trübe suspendierte Teilchen fester oder flüssiger Stoffe durch Schaumbildung ausgeschieden. Dabei ist es wesentlich, daß das schaumbildende Gas möglichst fein über die Trübe verteilt wird, wobei sich die suspendierten Teilchen an die Luftblasen anlagern sollen und der Schaum nach oben steigt, wo er abgezogen werden kann. Um die Schaumflotation durchzuführen, sind Flotationszellen bekannt, in denen mittels bekannter mechanischer Rührwerke die Trübe bewegt wird und die Luft durch entsprechende Düsen eingeblasen wird. Die mechanischen Rührwerke geben zwar eine sehr kräftige Bewegung der Trübe, jedoch ist die Anlage aufwendig in der Anschaffung und kostspielig in der Unterhaltung. Die Kosten der Unterhaltung sind insbesondere bei der Flotation von Trüben mit festen, harten Teilchen infolge Verschleiß sehr hoch.In froth flotation, particles are suspended in a turbidity solid or liquid substances excreted through foam formation. It is essential that that the foam-forming gas is distributed as finely as possible over the pulp, whereby the suspended particles are supposed to attach to the air bubbles and the foam after rises above where it can be withdrawn. To perform froth flotation, flotation cells are known in which by means of known mechanical agitators the slurry is moved and the air is blown in through appropriate nozzles. the mechanical agitators give the slurry a very powerful movement, however the system is complex to purchase and expensive to maintain. The maintenance costs are particularly important in the case of the flotation of pulp with solid, hard particles very high due to wear.

Die bekannte rührerlose Aneinanderbringung der zur Flotation notwendigen Komponenten Trübe und Luft zur Bläschenbildung, wobei der Bewegungsimpuls der Trübe durch injektorartig eingeblasene Luft erteilt wird, ist ebenfalls unbefriedigend. Bei einer derartigen pneumatischen Belüftung ist die Durcharbeitung der Trübe und damit die Anlagerung der Luftblasen an die Feststoffpartikeln relativ gering. Es wird daher nur der feinere Anteil der in der Trübe im Schwebezustand gehaltenen Teilchen durch die Schaumflotation ausgeschieden, während die gröberen Teilchen zum großen Teil in der Trübe verbleiben, und die Wirkung der Flotation wird dadurch erheblich vermindert.The well-known agitator-free juxtaposition of the components necessary for flotation Components turbidity and air for the formation of bubbles, the movement impulse of the turbidity is given by injector-like blown air is also unsatisfactory. With such a pneumatic ventilation, the working through of the turbidity and thus the accumulation of air bubbles on the solid particles is relatively low. It therefore only the finer fraction of that kept in suspension in the sludge Particles excreted by the froth flotation, while the coarser particles largely remain in the pulp, and the effect of flotation is thereby considerably reduced.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren zur Schaumflotation ohne mechanisches Rührwerk zu schaffen, bei dem eine sehr starke Bewegung der Trübe in der Flotationszelle einerseits und eine sehr feine Verteilung des eingeblasenen, schaumbildenden Gases andererseits erreicht wird, d. h., es sollen die Vorteile der Flotationszellen mit mechanischem Rührwerk mit denen der rührwerkslosen Zellen vereinigt werden. Die Erfindung geht dabei von dem wesentlichen Grundgedanken aus, das schaumbildende Gas zusammen mit einer besonderen Agitationsflüssigkeit in die Trübe einzumischen. Dabei wird zur Verbesserung der Mischwirkung die Agitationsflüssigkeit so eingeführt, daß sie auf die Trübe einen Wirbelimpuls überträgt. Gemäß der Erfindung wird als Agitationsflüssigkeit ein Teil von der Trübe abgetrennt, bis unterhalb des Spiegels der Trübe in einer Wirbelbewegung zugeführt und das Gas in den dabei entstehenden Wirbeltrichter eingeführt.The object on which the invention is based is a method to create foam flotation without mechanical agitator, in which a very strong Movement of the pulp in the flotation cell on the one hand and a very fine distribution of the blown foaming gas, on the other hand, is achieved, d. h., it should the advantages of the flotation cells with mechanical agitator with those of the agitatorless ones Cells are pooled. The invention is based on the essential basic idea from, the foaming gas together with a special agitation liquid to mix in the turbidity. The agitation liquid is used to improve the mixing effect introduced so that it transmits a vortex impulse to the pulp. According to the invention a part of the sludge is separated as agitation liquid to below of the level of the pulp in a whirling motion and the gas in the process resulting vortex funnel introduced.

Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich also eines »hydraulischen Rührwerks«, da der wesentliche Bewegungsimpuls für die Trübe von der Agitationsflüssigkeit aufgebracht wird, wobei die Impulswirkung durch das in die einströmende Flüssigkeit eingeblasene Gas erhöht wird und außerdem die Verteilung des Gases durch die anfängliche Berührung mit der Agitationsflüssigkeit und die Zerteilung des Gases durch diese Agitationsflüssigkeit in der Trübe außerordentlich fein ist.The method according to the invention thus uses a »hydraulic Agitator «, since the essential impulse for the turbidity of the agitation liquid is applied, the impulse effect through the flowing into the liquid injected gas is increased and also the distribution of the gas through the initial Contact with the agitation liquid and the division of the gas through it Agitation liquid in the turbidity is extremely fine.

Dabei kann entweder die Agitationsflüssigkeit und das Gas im Gegenstrom zueinander in die Trübe eingeleitet werden, oder aber das Gas kann mit der Agitationsflüssigkeit im Gleichstrom eingeführt werden, wobei das Gas vorteilhafterweise in dem durch die Wirbelbildung flüssigkeitsfreien Zentrum eines Wirbelrohres zusammen mit der Agitationsflüssigkeit eingeblasen wird.Either the agitation liquid and the gas can flow in countercurrent to each other are introduced into the turbidity, or the gas can be mixed with the agitation liquid be introduced in cocurrent, the gas advantageously in the through the vortex formation liquid-free center of a vortex tube together with the Agitation liquid is blown in.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat vorzugsweise einen Behälter, in dem die Flotationstrübe enthalten ist, mit einer Wirbelkammer mit tangentialer Zuführung für die Agitationsflüssigkeit und einem unter dem Trübspiegel ausmündenden Wirbelrohr. Dabei kann bei Zuführung von Gas und Agitationsflüssigkeit im Gleichstrom die Gaszuführleitung vorzugsweise zentral von oben in die Wirbelkammer münden. Es kann aber auch die Gaszuführleitung koaxial und entgegengerichtet zum Wirbelrohr vor dessen Mündungsbereich enden. Das erfindungsgemäße hydraulische Agitieren der Trübe mittels eines als Agitationsflüssigkeit dienenden Teilstroms derselben verknüpft die Vorteile der rührerlosen Flotation (geringer mechanischer Aufwand, größerer Mengendurchsatz) mit den Vorteilen der Rührwerksflotation (hartes« Einschlagen der Luft und somit Erzielen feinster Luftbläschen und Anlagerung derselben auch an gröbere Körnungen, so daß insgesamt ein wesentlich verbesserter Flotationswirkungsgrad gegeben ist) in vorteilhafter Weise.The device for performing the method preferably has one Container in which the flotation pulp is contained, with a vortex chamber with tangential Feed for the agitation liquid and one opening out below the turbid level Vortex tube. In this case, gas and agitation liquid can be supplied in cocurrent the gas supply line preferably open centrally from above into the vortex chamber. It but the gas supply line can also be coaxial and in the opposite direction to the vortex tube end in front of its mouth area. The hydraulic according to the invention Agitation of the pulp by means of a partial flow serving as agitation liquid the same combines the advantages of stirrerless flotation (less mechanical Effort, larger throughput) with the advantages of agitator flotation (hard « Impacting the air and thus achieving the finest air bubbles and accumulation of the same also on coarser grains, so that overall a significantly improved flotation efficiency is given) in an advantageous manner.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 schematisch einen Axialschnitt durch eine Flotationszelle mit Gleichstromführung von Gas und Agitationsflüssigkeit, F i g. 2 eine Seitenansicht der Wirbelkammer, wie sie zur Zuführung von Gas und Agitationsflüssigkeit in der in F i g. 1 dargestellten Anordnung dienen kann, F i g. 3 eine Draufsicht auf die Wirbelkammer gemäß F i g. 2, F i g. 4 schematisch eine erfindungsgemäß betriebene Flotationszelle mit einem Leitungsschema für die Zuführung von Agitationsflüssigkeit und Luft und F i g. 5 eine Ansicht ähnlich F i g. 1 auf eine abgewandelte Anordäuhmr Zuflihrung des Flotationsgases. , . . , . Die F i g. 1 zeigt eine Flotationsanlage mit einem Wirbelrohr 2, dessen Mündung 3 in dem Behälter 4 unterhalb des Spiegels ö der Trübe 5 liegt. Nach der Darstellung ist die Achse des. Rohres 2 senkrecht angeordnet, und diese Anordnung bringt normalerweise die besten Ergebnisse.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings of exemplary embodiments. In the drawings, F i g. 1 schematically shows an axial section through a flotation cell with direct current flow of gas and agitation liquid, FIG. 2 shows a side view of the vortex chamber as it is used for the supply of gas and agitation liquid in the embodiment shown in FIG. 1 can serve the arrangement shown, F i g. 3 shows a plan view of the vortex chamber according to FIG. 2, fig. 4 schematically a flotation cell operated according to the invention with a line diagram for the supply of agitation liquid and air and FIG. 5 is a view similar to FIG. 1 to a modified arrangement for supplying the flotation gas. ,. . ,. The F i g. 1 shows a flotation plant with a vortex tube 2, the mouth 3 of which lies in the container 4 below the level 6 of the pulp 5. The axis of the tube 2 is shown to be perpendicular and this arrangement will normally give the best results.

Durch das Wirbelrohr 2 bewegt sich die Agitationsffüssigkeit 7 wirbelnd . nach unten in die Trübe 5, wobei sich - wie oben erläutert - ein Wirbeltrichter 8 bildet. Es wird apgenommen, . daß der Teil der Trübe 5, der axial unter der Rohrleitung 2 liegt, eine etwa die Form einer parabolischen Fläche 9 einnimmt. In diesen Wirbeltrichter . wird nun das Flotationsgas eingerührt. . Die wirbelnde und sich progressiv nach unten bewegende Agitationsflüssigkeit 7 wirkt mit der Trübe 5 zusammen und zerteilt das durch den Wirbeltrichter 8 eingelassene Gas in deine Bläschen, die mit 10 bezeichnet sind. Diese Bläschen steigen durch die Trübe 5 nach oben, binden sich an die Teilchen in der Trübe, nehmen diese mit und bilden an der Oberfläche der Trübe den Flotationsschaum.The agitation liquid 7 moves in a whirling manner through the vortex tube 2. down into the pulp 5, with a vortex funnel 8 forming - as explained above. It is taken ap,. that the part of the pulp 5 which lies axially under the pipe 2 assumes approximately the shape of a parabolic surface 9. In this whirling funnel. the flotation gas is now stirred in. . The swirling agitation liquid 7, which is moving progressively downwards, interacts with the turbidity 5 and divides the gas admitted through the vortex funnel 8 into your bubbles, which are denoted by 10. These bubbles rise through the pulp 5, bind to the particles in the pulp, take them with them and form the flotation foam on the surface of the pulp.

Die F i g. 2 und 3 zeigen eine Einlaßvorrichtung für die Agitationsflüssigkeit. In einem Gehäuse 11 a ist eine zylindrische Wirbelkammer 11 vorgesehen und am Gehäuse eine allgemein tangential angeordnete Zuführung 12, durch die beständig Flüssigkeit unter Druck eingelassen wird. Das Wirbelrohr 2 verläuft senkrecht nach unten axial zur zylindrischen Kammer 11 und ist offen am, oberen, in die Kammer 11 hineinführenden. Ende sowie offen am unteren Ende, das, wie bereits erläutert, unterhalb des Spiegels der im Behälter befindlichen Trübe liegt. Durch eine zum Wirbelrohr 2 koaxial angeordnete Gaszuführleitung 13 wird .ein Gas im allgemeinen unter Überdruck eingelassen. Es strömt in die zylindrische Kammer 11 diametral gegenüber dem Wirbelrohr 2, wie aus F i g. 2 zu ersehen ist. Die bei 12 tangential unter Druck einströmende Flüssigkeit bildet in der Kammer 11 eine wirbelnde Masse, die sich nach unten in das Rohr 2 hinein und durch deren offenes Ende 3 hinaus erstreckt. Das durch die Zuführleitung 13 eingelassene Gas kann aus Luft oder einem anderen Gas bestehen, sein Druck kann etwas größer sein als der in der Kammer 11 herrschende Druck, oder das Gas wird durch den Unterdruck angesaugt, der eine Folge der Fliehkraftwirkung der wirbelnden Flüssigkeitsmasse ist. Soweit das Gas in die Kammer 11 eingelassen wird, braucht die Gaszuführleitung 13 nicht koaxial zum Wirbelrohr 2 angeordnet zu werden, obwohl eine koaxiale Anordnung nach der F i g. 2 vorzuziehen ist. Wie oben vorgeschlagen, kann das Gas auch zusammen mit der Agitationsflüssigkeit durch die tangentiale Zuführung 2 eingelassen werden. Wird das Gas zusammen mit der Flüssigkeit durch den tangentialen Einlaß 12 eingelassen, so kann das Rohr 13 weggelassen oder verschlossen werden, da es in diesem Falle nicht gebraucht wird.The F i g. 2 and 3 show an inlet device for the agitation liquid. In a housing 11 a, a cylindrical swirl chamber 11 is provided on the housing and a generally tangentially arranged supply 12 is admitted through the resistant liquid under pressure. The vortex tube 2 runs vertically downwards axially to the cylindrical chamber 11 and is open at the upper part leading into the chamber 11 . End and open at the lower end, which, as already explained, is below the level of the pulp in the container. A gas is generally admitted under excess pressure through a gas supply line 13 arranged coaxially with the vortex tube 2. It flows into the cylindrical chamber 11 diametrically opposite the vortex tube 2, as shown in FIG. 2 can be seen. The liquid flowing in tangentially under pressure at 12 forms a swirling mass in the chamber 11 which extends downward into the tube 2 and through its open end 3 out. The gas admitted through the supply line 13 can consist of air or another gas, its pressure can be slightly higher than the pressure prevailing in the chamber 11, or the gas is sucked in by the negative pressure which is a result of the centrifugal force of the swirling liquid mass. As far as the gas is admitted into the chamber 11 , the gas supply line 13 does not need to be arranged coaxially to the vortex tube 2 , although a coaxial arrangement according to FIG. 2 is preferable. As suggested above, the gas can also be admitted through the tangential feed 2 together with the agitation liquid. If the gas is admitted together with the liquid through the tangential inlet 12, the tube 13 can be omitted or closed, since in this case it is not needed.

Die F i g. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Flotationsanlage, deren Behälter 4' einen kegeligen Boden 4" hat. Dieser Behälter ist mit einer Trübe 5' gefüllt. Die zylindrische Kammer 11' wird zum Bilden und Zuführen der wirbelnden und sich progressiv vorwärts bewegenden Flüssigkeitsmasse benutzt, die aus der Kammer durch das Wirbelrohr 2' und durch deren Mündung 3' nach unten ausströmt. Die Agitationsflüssigkeit wird durch die Zuführung 12' tangential in die Kammer 11' eingelassen, während das in feine Bläschen zu zerteilende Gas, im allgemeinen Luft, durch die Leitung 13' eingelassen wird. Die Luft kann durch einen Verdichter 13" komprimiert werden: Der Druck kann an einem Druckmesser 13"' abgelesen und entsprechend eingestellt werden. Die Luft wird durch das Zusammenwirken der Agitationsflüssigkeit mit der Trübe zerteilt und bildet feine Bläschen, die durch die Trübe 5' nach oben steigen, sich an die aus der Trübe abzuscheidenden Teilchen anheften und über der Trübe im Behälter 4' einen Schaum bilden. Bei 15 kann der Schaum in eine Wanne oder einen Behälter 16 überströmen. Wenn gewünscht, kann ein Teil der Trübe durch ein Rohr 17, eine Pumpe 18, ein Rohr 19 und durch die Zuführung 12' wieder in Umlauf gesetzt werden. In diesem Fall besteht also die Agitationsflüssigkeit aus Trübe. Sie kann durch bei 20 eingelassene zusätzliche Trübe wieder aufgefüllt werden. Mit Hilfe eines Ventils 19' kann der Druck in der Zuführung 12' eingestellt und am Druckmesser 19" abgelesen werden. Ein Teil des Bodensatzes kann durch ein Rohr 21 unter Benutzung des Ventils 22 abgelassen werden.The F i g. 4 shows a schematic representation of a flotation plant, the container 4 'of which has a conical bottom 4 ". This container is filled with a pulp 5'. The cylindrical chamber 11 'is used for the formation and supply of the swirling and progressively advancing liquid mass which flows out of the chamber through the vortex tube 2 ' and down through its mouth 3'. The agitation liquid is introduced tangentially into the chamber 11 'through the feed 12', while the gas to be divided into fine bubbles, generally air, through the pipe 13 'is admitted. The air can be compressed by a compressor 13 " : The pressure can be read on a pressure gauge 13"' and adjusted accordingly. The air is broken up by the interaction of the agitation liquid with the turbidity and forms fine bubbles that pass through the slurry 5 'rise to the top, attach to the particles to be separated from the slurry and place one above the slurry in the container 4' Form foam. At 15, the foam can overflow into a tub or container 16. If desired, some of the pulp can be recirculated through a pipe 17, a pump 18, a pipe 19 and through the feed 12 ' . In this case, the agitation liquid consists of turbidity. It can be replenished with additional sludge let in at 20. With the aid of a valve 19 ' , the pressure in the feed 12' can be adjusted and read on the pressure gauge 19 ". A part of the sediment can be drained off through a pipe 21 using the valve 22 .

Die F i g. 5 ist eine der F i g. 1 ähnliche Darstellung, wobei die den Bauelementen der Einrichtung nach F i g. 1 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen unter Addition von 100 versehen sind. Bei der Einrichtung nach F i g. 5 wird das Gas nicht innerhalb des Wirbelrohres 102, sondern durch eine Gaszuführleitung 23 aus einer Richtung eingelassen, die allgemein entgegengesetzt zu der Richtung liegt, aus der die Agitationsflüssigkeit in die Trübe im Behälter eingelassen wird. Die Leitung 23 tritt in den Behälter 104 durch dessen Boden ein und erstreckt sich nach oben im wesentlichen koaxial zum Wirbel 102. Wie dargestellt, endet die Leitung 23 etwas unterhalb der Mündung des Wirbelrohres 102, was für den vorliegenden Zweck als ausreichend angesehen wird, obwohl die Leitung 23 sich auch nach oben in die Mündung des Wirbelrohres 102 hinein erstrecken kann. Das Gas entströmt der Leitung 23 am oben offenen Ende, gelangt mit der Flüssigkeitsmasse 107 in Berührung, wird in die Trübe 105 eingeführt und zerteilt sich in der oben beschriebenen Weise in feine Bläschen 110. Die Wirksamkeit des Verfahrens wird erhöht, wenn das Gas aus einer Richtung eingelassen wird, die allgemein entgegengesetzt zu der Richtung liegt, aus der die Flüssigkeitsmasse in die im Behälter befindliche Trübe hineingetrieben wird, so daß im allgemeinen das Verfahren und die Einrichtung nach F i g. 5 den anderen Verfahren vorgezogen wird. Es ist nicht erforderlich, die Gaszuführungsleitung 23 koaxial zum Wirbelrohr 102 anzuordnen. Wesentlich ist jedoch, daß das Gas durch das obere offene Ende der Zuführleitung 23 innerhalb der Flüssigkeit 107 eingelassen wird, so daß diese das Gas mitreißt und in die Trübe 105 einführt.The F i g. 5 is one of the F i g. 1 similar representation, the components of the device according to FIG. 1 are provided with the same reference numerals with the addition of 100. When setting up according to F i g. 5, the gas is not admitted within the vortex tube 102, but through a gas supply line 23 from a direction generally opposite to the direction from which the agitation liquid is admitted into the sludge in the container. The conduit 23 enters the container 104 through the bottom thereof and extends upwardly substantially coaxially with the vortex 102. As shown, the conduit 23 terminates somewhat below the mouth of the vortex tube 102 , although this is considered sufficient for the present purpose the line 23 can also extend upwards into the mouth of the vortex tube 102 . The gas flows out of the line 23 at the open end, comes into contact with the liquid mass 107, is introduced into the sludge 105 and breaks up into fine bubbles 110 in the manner described above. The effectiveness of the method is increased if the gas from a Direction is admitted which is generally opposite to the direction from which the liquid mass is driven into the pulp in the container, so that in general the method and the device according to FIG. 5 is preferred to the other procedures. It is not necessary to arrange the gas supply line 23 coaxially with the vortex tube 102. It is essential, however, that the gas is let into the liquid 107 through the upper open end of the feed line 23, so that the liquid 107 entrains the gas and introduces it into the slurry 105.

Claims

Claims: 1. Method for aerating a flotation pulp without agitator with the introduction of a liquid and a finely divided gas, e.g. B. air, in a flotation tank, with the liquid passing through a tube under the mirror the pulp in the container is pressed, d a -characterized in that an agitation liquid separated from the flotation slurry to below the slurry level in a whirling motion and the gas into the whirling funnel that is created is introduced.

2. The method according to claim 1, characterized in that the agitation liquid and the gas are fed in countercurrent.

3. The method according to claim 1, characterized characterized in that the gas is supplied with the agitation liquid in countercurrent will.

4. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized by a container (4) in which the flotation pulp is contained and a vortex chamber (11) with a tangential feed (12) for the agitation liquid and one below the turbidity level (6) opening vortex tube (2, 102) and a gas supply line (13, 23).

5. Device according to claim 4, characterized in that that the gas supply line (13) opens centrally from above into the swirl chamber (11).

6. Device according to claim 4, characterized in that the gas supply line (23) coaxial and opposite to the vortex tube (102) in front of its mouth area ends. Publications considered: German Patent No. 345 243.