-
Verfahren zur Schaumflotation Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Schaumflotation in rührwerklosen Zellen und eine Schaumflotationsanlage zur
Durchführung dieses Verfahrens.
-
Bei der Schaumflotation werden in einer Trübe suspendierte Teilchen
durch Anlagerung an Luftblasen unter Schaumbildung ausgeschieden. Dabei ist es wesentlich,
daß das schaumbildende Gas (Luft) möglichst fein über die Trübe verteilt wird. 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 eine Rührwerksanlage sehr aufwendig in der Anschaffung
und kostspielig in der Unterhaltung wegen starken Verschleißes bei abrasivem Aufbereitungsgut,
auch sind die Betriebskosten der Rührwerke bekanntlich sehr hoch.
-
Aus diesem Grunde ist ein Verfahren zur Flotation von Trüben bekanntgeworden,
bei dem die Belüftung der Trübe durch die injektorartig eingeblasene Luft erfolgt.
Bei dieser Belüftungsart ist aber 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 das Grobkorn zum Teil in der Trübe verbleibt, wodurch die
Wirkung der Flotation erheblich vermindert wird.
-
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Vorteile einer Zelle mit
mechanischem Rührwerk mit den Vorteilen einer rührwerklosen Flotationszelle dadurch
zu vereinen, daß ein Strahl einer Agitationsflüssigkeit unter den Spiegel der Trübe
in der Zelle eingeführt wird und dadurch der Zerteilungsgrad der Luft erhöht wird.
Zur Verbesserung der Anlagerung der Bläschen an die Partikeln erfolgt die Zuführung
dabei in Wirbelform.
-
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Anordnung
zu schaffen; bei der ein derartiges »hydraulisches Rührwerk« nicht nur durch die
hydraulische Agitation eine harte Anlagerung der Luftbläschen an die Feststoffpartikeln
erreicht und damit auch relativ grobe Feststoffteilchen eingefangen werden, sondern
auch die Verweilzeit der Trübe in der Zelle verlängert und in weiten Grenzen geregelt
werden kann. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein Teil der Flotationstrübe
aus der Zelle abgezogen und als Agitationsflüssigkeit wirbelförmig in die Trübe
zurückgeführt wird. Dabei werden vorzugsweise in der Zelle mehrere Wirbelzonen gebildet,
aus denen wahlweise jeweils ein Teil der Trübe abgezogen und als Agitationsflüssigkeit
zurückgeführt wird.
-
Eine Schaumflotationsanlage zur Durchführung des Verfahrens kann eine
längliche Zelle mit mehreren in gleichen Abständen angeordneten Wirbelkammern und
eine Gasleitung mit gegenüber den Wirbelrohren aller Wirbelkammern mündenden Einströmdüsen
und ein Umwälzsystem für die Agitationstrübe mit Ansaugstutzen in jeder Wirbelzone
aufweisen. Dabei sind vorzugsweise in den Absaugstutzen Regelventile vorgesehen,
durch die die aus jeder Wirbelzone abgezogenen Trübenmengen regelbar sind. Um die
Beeinflussung benachbarter Wirbelzonen durch das Abziehen der Trübe aus einer der
Zonen zu verhindern, sind vorzugsweise zwischen den Wirbelzonen Trennwände bis etwa
in Höhe der Mündung der Wirbelrohre hochgezogen.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
-
In der Zeichnung ist eine Schaumflotationsanlage nach der Erfindung
schematisch gezeigt. In dieser Anlage wird die Trübe fortschreitend von links nach
rechts befördert. Die Anlage besteht aus einem länglichen, mit der Bezugszahl 2
bezeichneten Behälter, der in vier Zonen A, B, C, D geteilt ist. Die Trübe
wird an der Stelle in die Vorrichtung eingebracht, die
mit dem mit
dem Buchstaben a bezeichneten Pfeil gekennzeichnet ist. Sie fließt unter einem nach
unten gerichteten Leitblech 3 hindurch in die Zone A, über eine nach oben
gerichtete Trennwand 4 in die Zone B, über eine nach oben gerichtete Trennwand
5 in die Zone C; dann über eine nach oben gerichtete Trennwand 6 in die Zone
D und schließlich unter einem nach unten gerichteten Leitblech 8 zu einem
Auslaß 9, wo die Trübe mit den Abgängen (Berge usw.) die Anlage verläßt (durch den
mit b markierten Pfeil angedeutet). Zufriedenstellende Ergebnisse können auch ohne
die Trennwände 4, 5 und 6 erhalten werden; in diesem Fall durchläuft die
Trübe also einen länglichen, nicht unterteilten Behälter. Es wird jedoch auch hier
angenommen, daß der Behälter in vier Zonen A, B, C
und D geteilt ist, die
bei 4, 5 und 6 aneinanderliegen.
-
Die Trübe wird bewegt, indem eine Agitations-$üssigkeit und ein Gas
auf geeignete Weise unterhalb des Trübespiegels eingeführt werden. In Abständen
längs der Bahn der Trübe und in jeder Zone kann z. B. eine zylindrische Wirbelkammer
10 angeordnet sein, in welche die als Agitationsflüssigkeit abgezweigte Trübe gewöhnlich
tangential durch eine Einlaßleitung 11 eingeführt wird, worauf die Agitationsflüssigkeit
durch ein Wirbelrohr 12 wirbelartig nach unten und in die in dem Behälter bzw. der
jeweiligen Zone befindliche Trübe geleitet wird, in der sie sich von selbst ausbreitet
und verteilt. Das Gas - meist Luft - kann in irgendeiner geeigneten Weise zugeführt
werden, so z. B. durch eine Einströmdüse 13, die mit dem Wirbelrohr 12 gleichachsig
sein kann und zum Ausstoßen der Luft nach oben gerichtet ist, so daß die Luft mit
der Agitationsflüssigkeit oder der Trübe in innige Berührung kommt und dabei in
feine Blasen zerteilt wird, die durch die Suspension nach oben steigen. Die Luft
kann unter Druck durch eine Gasleitung 14 zugeführt werden, die in eine Reihe
von Einströmdüsen 13 übergeht, wobei für jedes Wirbelrohr 12 eine
Düse 13 vorgesehen ist. Wenn die Anlage, wie in der Zeichnung gezeigt,
in Zonen eingeteilt ist, werden Agitationsflüssigkeit und Luft in jede Zone eingeführt.
Wenn ein länglicher, nicht in Zonen eingeteilter Behälter verwendet wird, werden
Agitationsflüssigkeit und Luft in entsprechenden Abständen längs der Bahn der Trübe
in diese eingeführt. Der Pfeil c deutet die Stelle an, an der die Luft in die Anlage
eintritt.
-
Die Agitationsflüssigkeit wird durch ein Rohr 15
zu jeder der
Eintrittsleitungen 11 geleitet. Die Rohre 15 sind mit einer Verteilerleitung
16 verbunden, durch die die Agitationsflüssigkeit mit Hilfe einer
Pumpe 17
gepumpt wird. Die Agitationsflüssigkeit besteht vorzugsweise mindestens
zum Teil aus der bei dem Flotationsverfahren abgezogenen Trübe. Die Trübe wird vorzugsweise
vom Boden des Gefäßes oder der Zonen abgezogen und als Agitationsflüssigkeit zurückgeleitet.
Obwohl normalerweise die gesamte abgezogene Trübe ohne Verringerung oder Verdünnung
zurückgeleitet wird, kann in einigen Fällen auch nur ein Anteil der abgezogenen
Trübe als Agitationsflüssigkeit zurückgeleitet werden, oder es kann eine andere
Flüssigkeit zu der gesamten Menge oder einem Anteil der abgezogenen Trübe hinzugegeben
und darauf das Gemisch als Agitationsflüssigkeit verwendet werden.
-
Vorzugsweise wird die Trübe, die als Agitationsflüssigkeit zurückgeleitet
werden soll, aus der Zone abgezogen, die vom Austragsende der Zonenreihe mindestens
ebenso weit wie von der Aufgabeseite entfernt ist.
-
Die Absaugstutzen 18, 19 und 20, 21 dienen zum Abziehen
der Trübe von den Böden der Zonen A, B,
C und D. Durch die Absaugstutzen
18, 19, 20 und 21
fließt die Trübe zu der Sammelleitung 22,
die mit der Pumpe 17 verbunden ist. Je ein Ventil 18', 19', 20'
und
21' ist im Absaugstutzen 18, 19, 20 und 21 angeordnet. Durch
selektives Öffnen und Schließen der Ventile 18' 19', 20' und 21' kann bei der Ausführung
des Verfahrens bestimmt werden, aus welcher Zone oder welchen Zonen die als Agitationsflüssigkeit
zu verwendende Trübe abgezogen werden soll. Die in der Zeichnung schematisch dargestellte
Anlage ist eine Versuchsvorrichtung, mit der die zweckmäßigsten Stellen ermittelt
werden können, von denen die Trübe abgezogen wird, die als Agitationsflüssigkeit
verwendet werden soll. Das Verfahren wird durchgeführt, indem aus jeder der Zonen
A, B, C und D abwechselnd die Trübe abgezogen wird, um die relative
Wirksamkeit des Verfahrens bei jedem Versuch festzustellen. Dabei werden optimale
Ergebnisse dann erhalten, wenn die als Agitationsflüssigkeit zurückzuleitende Trübe
aus der Zone C abgezogen wird.
-
Zur Erläuterung wird angenommen, daß jede der Zonen A, B, C
und D etwa 22801 Trübe enthält. Die Wirksamkeit eines Schaumflotationsverfahrens
wird durch die Verweilzeit, d. h., durch die Zeit bestimmt, während der die Trübeteilchen
mit den den Schaum erzeugenden Luftblasen in innige Berührung gehalten werden. Damit
eine Gesamtverweilzeit von 3 Minuten erzielt wird, muß bei vier Zeilen ein Volumen
von etwa 30001 je Minute durch die Anlage fließen. Wenn ein solches Volumen je Minute,
das ein Drittel des Volumens einer Zone entspricht, jeder Zone als Agitationsflüssigkeit
zugeführt wird, sind bei einer Beschickung von 30001 je Minute und bei vier je 22801
fassenden Zone für die vier Zonen etwa 30001 Umlauf erforderlich, wobei jede Zone
etwa 7601 je Minute erhält.
-
In einer Anlage dieser Art besteht die Möglichkeit, daß ein Teil des
Materials schließlich abgezogen wird, ohne daß es 3 Minuten lang behandelt worden
ist, während andererseits ein Teil des Materials länger als 3 Minuten in der Anlage
verbleibt. Es ist gefunden worden, daß die Stelle in der Flotationsanlage, an der
die Agitationstrübe abgenommen wird, die geringste Verweilzeit erheblich beeinflußt,
d. h. die geringste Zeitdauer, die jedes Teilchen zur Behandlung in der Flotationsanlage
verbleibt.
-
Zu Beginn wurde das Ventil
18' geöffnet, und die Ventile
19', 20' und
21' wurden geschlossen, so daß die Agitationstrübe nur
aus der Zone A entnommen wurde. Bei diesem Versuch betrug also der Zufluß zur Zone
A 30001 -f- 7601 = 37601 je Minute. Davon werden 4 - 7601 = 30401 je Minute aus
der Zone A durch die Pumpe 17 entfernt und als Agitationstrübe für alle Zonen verwendet,
während
7201 je Minute zur Zone B fließen. Diese 7201 je Minute zuzüglich
der 7601 je Minute, die als Agitationstrübe in die Zone
B eingebracht werden,
ergeben für Zone
B eine Beschickung von 14801 je Minute. Die Beschickung
von Zone C beträgt 1480 -I- 760 oder 22401 je Minute und die Beschickung von Zone
D 2240 + 760 oder
30001 je Minute. Die Verweilzeit in jeder Zelle wird durch
Dividieren des Zonenraumes (in Liter) durch das Beschickungsvolumen (in Liter) je
Minute errechnet. Die Verweilzeit in den einzelnen Zellen ist bei
geöffnetem
Ventil
18' und bei geschlossenen Ventilen 19', 20' und 21' somit folgende:
| Zone A 22801 - 0,61 Minuten |
| 37601 je Minute |
| Zone B 22801 = 1,54 Minuten |
| 14801 je Minute |
| Zone C 22801 - 1,02 Minuten |
| 22401 je Minute |
| Zone D 22801 = 0,76 Minuten |
| 30001 je Minute |
| Geringste Verweilzeit = 1,37 Minuten |
Bei der Errechnung der geringsten Verweilzeit muß die Verweilzeit in den Zonen B
und C außer acht bleiben, weil das Material, das durch die Pumpe 17 als Agitationstrübe
in Zone D gefördert wird, der in Zone B oder Zone C erfolgenden Behandlung nicht
unterworfen wird. Die geringste Verweilzeit in der Vorrichtung bei geöffnetem Ventil
18' und geschlossenen Ventilen
19', 20' und
21' beträgt daher 0,61
Minuten in Zone
A zuzüglich 0,76 Minuten in Zone
D
oder insgesamt 1,37
Minuten.
-
Dann wurde das Ventil 19' geöffnet, und die Ventile 18', 20' und 21'
wurden geschlossen, so daß die Agitationstrübe aus Zone B entnommen wurde. Dabei
erhält die Zone A 3000 -I- 7601 je Minute = 37601 je Minute, die Zone B 3760 -f-
7601 je Minute = 14801 je Minute, weil 30401 je Minute die Zone B über die Pumpe
17 als Agitationsflüssigkeit verlassen. Die Zone C erhält 1480 + 7601 je Minute
= 22401 je Minute und die Zelle D 2240 -E- 7601 je Minute = 30001 je Minute. Die
Verweilzeit in den einzelnen Zonen bei geöffnetem Ventil
19' und geschlossenen
Ventilen 18', 20' und 21' ist also folgende:
| Zone A 22801 = 0,61 Minuten |
| 37601 je Minute |
| Zone B - 22801 = 0,50 Minuten |
| 45201 je Minute |
| Zone C 22801 = 1,02 Minuten |
| 22401 je Minute |
| Zone D 22801 = 0,76 Minuten |
| 30001 je Minute |
| Geringste Verweilzeit = 1,87 Minuten |
Bei der Berechnung der geringsten Verweilzeit muß die Verweilzeit in Zone C außer
Betracht bleiben, weil das Material, das über die Pumpe 17 als Agitationsflüssigkeit
in Zone D gefördert wird, in Zone C nicht behandelt wird. Die geringste Verweilzeit
in der Anlage bei geöffnetem Ventil 19' und geschlossenen Ventilen 18', 20' und
21' beträgt daher 0,61 Minuten in Zone A zuzüglich 0,50 Minuten in Zone B zuzüglich
0,76 Minuten in Zone D oder insgesamt 1,87 Minuten.
-
Dann wurde das Ventil 20' geöffnet, und die Ventile
18', 19'
und
21' wurden geschlossen, so daß die Bewegungsflüssigkeit von Zone C abgezogen
wurde. Dabei erhält die Zone A 3000 + 760 = 37601 je Minute und die Zone B 3760
-I- 760 = 45201 je Minute. In die Zone C fließen 4520 + 760 = 52801 je Minute, während
30401 je Minute die Zone C über die Pumpe 17 als Agitationsflüssigkeit verlassen,
die Zone C erhält also insgesamt 22401 je Minute. Die Beschickung von Zone D beträgt
2240 -f- 760 = 30001 je Minute. Keine der Zonen wird umgangen. Die Verweilzeit in
den entsprechenden Zonen bei geöffnetem Ventil 20' und geschlossenen Ventilen 18',
19' und 21' ist also folgende:
| Zone A 22801 = 0,61 Minuten |
| 37601 je Minute |
| Zone B 22801 = 0,50 Minuten |
| 45201 je Minute |
| Zone C 22801 = 1,02 Minuten |
| 22401 je Minute |
| Zone D 22801 = 0,76 Minuten |
| 30001 je Minute |
| Geringste Verweilzeit = 2,89 Minuten |
Dabei wird das gesamte Material in allen Zonen behandelt, so daß die geringste Verweilzeit
die Summe der Verweilzeiten in den einzelnen Zonen ist.
-
Dann wurde das Ventil 21' geöffnet und die Ventile 18', 19' und 20'
geschlossen, so daß die Agitationsflüssigkeit von Zone D abgezogen wurde. Dabei
erhält die Zone
A 3000 + 760 = 37601 je Minute, die Zone
B
3760 + 760
= 45201 je Minute und die Zone C 4520 -f- 760 = 52801 je Minute. In die Zone D fließen
5280 -E- 760 = 60401 je Minute, während 30401 je Minute als Agitationsflüssigkeit
abgezogen werden; die gesamte Beschickung von Zone D beträgt also 30001. Auch hier
wird keine der Wirbelzonen umgangen. Die Verweilzeit in den einzelnen Wirbelzonen
bei geöffnetem Ventil 21' und geschlossenen Ventilen 18', 19' und 20' ist folgende:
| Zone A 22801 = 0,61 Minuten |
| 37601 je Minute |
| Zone B 22801 = 0,50 Minuten |
| 45201 je Minute |
| Zone E 22801 = 0,43 Minuten |
| 52801 je Minute |
| Zone D 22801 = 0,76 Minuten |
| 30001 je Minute |
| Geringste Verweilzeit = 1,30 Minuten |
Die geringste Verweilzeit ist also wesentlich größer als dann, wenn die Trübe von
Zone
A oder Zone
B
abgezogen wird, ist aber kleiner als dann, wenn
die Trübe von Zone C abgezogen wird.
-
Bei einer Flotationsanlage wie der in der Zeichnung gezeigten wird
daher die Trübe vorzugsweise aus Zone C abgezogen, obwohl gute Ergebnisse auch beim
Abziehen aus Zone D erhalten werden. Die Agitationsflüssigkeit kann auch aus dem
Trübeauslaß 9 und nicht aus Zone D abgezogen werden, wobei das gleiche Ergebnis
wie beim Abziehen aus Zone D erhalten wird.