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Flotationsklassierer Die Erfindung betrifft einen Flotationsklassierer
mit zylindrisch-konischem Behälter und in die Trübe eintauchender Aufgabevorrichtung
sowie mit einer im Behältertiefsten angeordneten Wasserzufuhr und einem Luftheberaustrag
für die Sinkfraktion.
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Bei der Gewinnung von Phosphaten aus Gesteinen, welche Phosphate und
Siliziumdioxyd enthalten, werden Verfahren angewendet, bei denen in einer ersten
Stufe der als Phosphatsand bezeichnete Anteil des Gesteins in feinen Grus und Grobmaterial
getrennt wird, worauf in der Folge beide Fraktionen in getrennten Verfahren weiterbehandelt
werden. Typische Behandlungsweisen sind dabei eine gröbere Flotation jeder Fraktion
mit einem anionischen Flotationsreagenz und anschließender Säurenentölung und Auswaschung,
sodann eine zweite Flotation, wobei das Produkt dieser Behandlungen aus der Grusfraktion
mit dem entsprechenden der Grobmaterialfraktion gemeinsam mit kationischen Flotationsmitteln
behandelt wird, um die restlichen feinverteilten Siliziumdioxyd-Verunreinigungen
auszuschwimmen.
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Die Anwendung zweier grober Flotationsstufen, sowohl für die Grusfraktion
als auch für die Fraktion aus Grobmaterial, ist unwirtschaftlich und wurde bislang
nur durch die .zusätzliche Gewinnung von Trikalziumphosphat durch gesonderte Behandlung
der groben Fraktion gerechtfertigt. Es war immer schon klar, daß ein Verfahren mit
nur einer Flotationsstufe ohne Verzicht auf die Trikalziumphosphatgewinnung vorzuziehen
sei und gegenüber den bekannten Verfahren wirtschaftlich und verfahrenstechnisch
vorteilhaft sein müßte.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen etwa zentrisch angeordneten
Flotierzylinder mit einem Druckluft-Verteilerring und Austrittsöffnungen; einem
Schaumüberlauf und einer Schaumsammelrinne; einem an den Flotierzylinder angeschlossenen,
nach unten offenen Sammelzylinder für den feineren Flotationsrückstand mit Austragsleitung;
einem darunter befindlichen, sich an den Behälterkonus anschließenden Sammelzylinder
für den gröberen Flotationsrückstand, der sich zu einem zylindrischen Teil erweitert
und einer Druckluft-Ringleitung im konischen Behälterteil.
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Entsprechend einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden
die in einer ersten Verfahrensstufe nicht flotierten Teilchen mit einem geeigneten
Reagenz behandelt und dann flotiert. Die an sich in der ersten Stufe flotierbaren
Teilchen, welche in dem Gemisch noch enthalten sind, werden in dieser Stufe nicht
flotiert. Einer ausführlicheren Erläuterung dient die Zeichnung; diese zeigt im
vertikalen Querschnitt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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In F i g. 1 besteht der Haupttank 10 aus einem oberen zylindrischen
Teil 11 und einem unteren kegelstumpfförmigen Teil 12, welcher sich vom zylindrischen
Teil 11 abwärts zu einer Absitzsäule 13 verjüngt, unter der sich ein zylindrischer
Teil 14 mit etwas größerem Durchmesser als Teil 13 befindet. Innerhalb des
Haupttanks 10 ist koaxial ein zylindrischer Tank 15 angeordnet, welcher oben geschlossen
ist und unten eine Öffnung 16 mit vollem Zylinderquerschnitt besitzt. Dieses offene
Ende 16 befindet sich in Abstand über dem zylindrischen Teil 13 und besitzt den
gleichen oder vorzugsweise einen größeren Durchmesser als Teil 13.
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Im unteren Abschnitt des zylindrischen Teils 14 sind Leitungen 17
zur kontinuierlichen Einführung beträchtlicher Wassermengen tangential zu Teil 14
angeordnet. Unmittelbar darüber befindet sich eine Platte 1ß, welche den zylindrischen
Teil 14 der Absitzsäule in eine obere und eine untere Zone trennt. Diese Platte
ist mit zahlreichen Bohrungen versehen, durch welche das mittels der Rohre 17 eingeführte
Wasser mit großer Geschwindigkeit hindurchfließt, um in die Säule 13 zu steigen
und dort die Bedingungen für ein verzögertes Absitzen zu schaffen. Um zu
jeder
Zeit Flüssigkeit abziehen zu können, erstreckt sich ein Rohr 20 (mit gewöhnlich
geschlossenem Ventil) von der Platte 18 abwärts.
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Um Material am oberen Ende der oberen Säule 15 entnehmen zu können,
ist ein Rohrstutzen 21 mit einer Vielzahl seitlicher Öffnungen zum Eintritt der
Flüssigkeit direkt unterhalb des Abschlusses des oberen Endes der Säule 15 angeordnet.
Dieser Rohrstutzen 21 ist mit einem Abführrohr 22 vom Siphontyp verbunden,
welches sich, mit einem geeigneten Ventil versehen, nach außen bis zu einer (nicht
gezeigten) Entleerungsstelle erstreckt, um die in der oberen Säule 15 aufsteigende
Flüssigkeit abziehen zu können.
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In Teil 14 ist oberhalb der Platte 18 eine weitere Entnahmeeinrichtung
angeordnet. Es sind verschiedene Ausführungen möglich. Bevorzugt wird eine Anordnung,
welche aus einem schwimmerventilgesteuerten Siphonsystem besteht. Ein langes Rohr
24 mit einem erweiterten, nach unten geöffneten Abschnitt 23 führt zu einem Punkt
oberhalb des Tankes 10, wo es mit einem weiteren Rohrabschnitt 25 verbunden ist,
welcher nach außen zu einer (nicht gezeigten) Entleerungsstelle führt.
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In Teil 14 ist in der Höhe von Teil 23 ein nach unten geöffnetes
Rohr 26 eingeführt, welches zur Ausbildung einer hydrostatischen Säule mit dem Boden
der Schwimmerventilkammer 27 verbunden ist, welche sich oberhalb von Tank 10 und
oberhalb des horizontalen Teils von Rohr 25 befindet. Die Kammer 27 ist oben mit
der atmosphärischen Luft über ein Belüftungsrohr 28 verbunden, ebenso mit dem Verbindungspunkt
der Rohre 24 und 25 über das Lüfterrohr 29, welches durch ein Schwimmventilelement
30 beim Aufwärtsschwimmen geschlossen wird.
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Das Schwimmerventil ist bezüglich der Oberfläche 31 der Flüssigkeit
in Tank 10 so angeordnet, daß es sich schließt, wenn der Druck an der Öffnung am
unteren Ende von Rohr 26 größer ist als der normale Flüssigkeitsdruck an dieser
Stelle um einen vorgegebenen Wert, welcher für eine bestimmte Teilchendichte an
dieser Stelle repräsentativ ist. Wenn die Flüssigkeit in der hydrostatischen Säule
auf eine vorgegebene Höhe oberhalb des Flüssigkeitsspiegels infolge der künstlich
vergrößerten Flüssigkeitsdichte in Teil 14 steigt, so schließt sich das Ventil
30 und trennt die Leitungen 24 und 25 von der Atmosphäre ab. Dadurch wird
die Siphonaktion in Gang gesetzt, um teilchentragende Flüssigkeit aus Teil 14 zu
entfernen. Wasser zur Ergänzung wird in die untere Siphonsektion 23 über Rohr 32
zur Ingangsetzung der Siphonaktion zugeführt.
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Ein ringförmiger Schaumüberlauf ist oben an der Außenwand von Tank
10 angeordnet. Der äußere ; Rand 34 des Überlaufs ist etwas höher als der Rand des
Tanks 10, welcher wiederum die Höhe des Flüssigkeitsspiegels 31 hat. Das
heißt mit anderen Worten: Tank 10 ist bis zum Rand gefüllt. Der überlauf 33 hat
(wie in F i g. 1 gezeigt) eine flachere und E eine tiefere Seite mit abfallenden
Zwischenstücken. An der tiefen Seite (links in F i g. 1) befindet sich das Schaumabzugsrohr
36 zur Entleerung des Über-Laufs 33.
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über der Säule 15 befindet sich der Zuführzylinder e 37. Dieser ist
im unteren Teil mit ringförmig angeordneten Bohrungen 38 versehen, welche in regelmäßigen
Abständen zueinander angeordnet sind. Das
Zuführzylinders 37 ist
dadurch gekennzeichnet, daß sich an eine Region schneller Wasserstrahlen verhältnismäßig
unbewegte Wassermengen anschließen. Da die Wasserdüsen dicht und gleichmäßig verteilt
sind, sind die überschneidungszonen ähnlich plaziert. Zusätzlich wird durch die
Wasserstrahlen Luft mitgerissen, welche als feine Blasenströme im Zylinder 37 abwärts
wandern im gleichen Sinn wie die absinkende Pulpe aus Rohr 51 und dann, wenn die
Kraft der Düsenstrahlen verbraucht ist, im Gegenstrom zur absinkenden Pulpe wieder
aufwärts wandern, jedoch in einer zerstreuteren Anordnung der Blasen. Das heißt,
die durch die Wasserstrahlen erzeugten Bläschen bewegen sich in getrennten Strömen
abwärts, jedoch in zerstreuter Form wieder aufwärts, wobei sie das Volumen des Zylinders
37 auszufüllen trachten. Die Teilchen der Trübe werden somit der Wirkung der feinen
Luftbläschen ausgesetzt. Diese Wirkung sucht die Teilchen zu trennen und sie aufzuschwimmen.
Diese beiden Prozesse verlaufen kontinuierlich und gleichgerichtet. Eine weitere
Funktion der Düsenrohre 49 liegt darin, daß sie das Nachfüllwasser liefern, welches
das Phosphat-Schaumprodukt von der Flüssigkeitsoberfläche 31 in den überlauf 33
spülen.
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Zusätzliche Luftblasen werden von der ringförmigen Leitung 41 am Boden
des Zylinders 37 eingedrückt. Ehe die aus der Versorgungsleitung 51 einströmenden
Teilchen auf den Boden des Zuführzylinders 37 gelangen, ist schon ein großer Teil
von ihnen durch die Luftblasen flotiert worden, so daß die zum Boden des Zylinders
37 gelangenden Festteilchen zum großen Teil aus der nicht flotierbaren Sorte der
ursprünglichen Trübe bestehen. Diese sich auf dem Boden des Zylinders absetzenden
Teilchen breiten sich bis zur unteren Bodenkante des Zylinders aus, d. h. bis zu
den ringförmig angeordneten Bohrungen 38. Durch diese Bohrungen gelangen die Teilchen
in den ringförmigen Raum zwischen den Wänden 15 und 11. Unterhalb dieses Raumes
wird wie bei der zuvor erwähnten ringförmigen Leitung 41 durch die Leitungen
43 und 45 eine Vielzahl feiner Luftbläschen erzeugt, welche die im
ringförmigen Raum zwischen den Wänden 15 und 11 absinkenden festen Teilchen aus
dem Zuführzylinder 37 im Gegenstrom kreuzen. Noch vorliegende flotierbare Teilchen
werden von den Luftbläschen nach oben an die Oberfläche 31 geschwemmt. Der an der
Oberfläche erscheinende Schaum enthält praktisch nur flotierbares Material (im Fall
des vorliegenden Beispiels Phosphat) und kann nach Überspülen in den Überlauf 33
über das Rohr 36 abgezogen werden.
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Die nicht flotierbaren Teilchen setzen sich nach Passieren der Luftblasenströme
aus den Ringleitungen 43 und 45, gelangen dann in die zwischen den
beiden Zylindern für freies 15 und verzögertes Absitzen 13 gelegene Region und gelangen
unter den Einfluß dieser beiden Säulen. Wenn sich Teilchen in der Säule ansammeln,
so wird durch Wirkung des durch die Platte 18 über die Rohre 17 eingeführte Wasser
eine höhere Flüssigkeitsdichte bewirkt und das verzögerte Absitzen eingeleitet.
Daher gelangen im wesentlichen nur die größeren oder sich schneller absetzenden
Teilchen in die Säule 13 bis zum Siphoneinlaß 23 und können über die Rohre 24 und
25 abgezogen werden. Dies ist möglich, da infolge des vergrößerten hydrostatischen
Druckes in der Zone des Siphoneinlasses das Schwimmerventil 30 das Entlüftungsrohr
28 von der Siphonleitung 24-25 abgeschlossen hat, nachdem die Vergrößerung des Drucks
mittels der Leitung 26 auf das Ventil übertragen wurde. Die feineren oder sich langsamer
absetzenden Teilchen, welche in der Säule 13 nicht abwärts wandern können, werden
in die Säule 13 getragen und von dort über die Rohre 21-22 entfernt.
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Die über die Leitungen 21-22 abgezogene Fraktion feinen Gruses besteht
aus Siliziumdioxyd und anderen Verunreinigungen, während die über die Leitungen
23, 24, 25 abgezogene Fraktion gröberer Teilchen zwar auch aus Siliziumdioxyd und
anderen Verunreinigungen besteht, jedoch eine kleine Menge gröberer Phosphatteilchen
enthält. Wegen der großen Gesamtwirksamkeit des Verfahrens der Erfindung kann diese
kleine Phosphatmenge vernachlässigt werden.
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Die beschriebene Betriebsweise ist in umgekehrter Richtung anwendbar,
wenn das Ausgangsmaterial so konditioniert wird, daß das Siliziumdioxydmaterial
flotierbar wird und das Phosphat nicht flotierbar bleibt. Im allgemeinen machen
anionische Flotationsmittel das Erzmaterial (Phosphat) flotierbar, kationische Reagenzien
machen die Verunreinigungen flotierbar. Es ist bei der Phosphaterz-Anreicherung
üblich, zuerst einen anionischen Flotationsschritt anzuwenden, um das Phosphat zu
flotieren, und danach nach geeigneter Zwischenkonditionierung in einem kationischen
Flotationsschritt das Phosphat von den feinkörnigen Siliziumdioxyd-Verunreinigungen
völlig zu entfernen.
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Die beschriebene Vorrichtung kann für beide Methoden verwendet werden.
Bei der anionischen Flotation enthält der Schaum, wie schon beschrieben, das Phosphat.
Bei der kationischen Flotation enthält der Schaum das Siliziumdioxyd (Rückstandsflotation).