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Die Erfindung betrifft eine Schaumflotationszelle zur Aufbereitung
von Erzen oder Mineralien mit einer Rührvorrichtung und einem die Rührerwelle umgebenden
Luftzuführungsrohr sowie einem festen Abdeckteil, das dicht über dem Flügelrad der
Rührvorrichtung angeordnet ist und eine zentrale Einlaßöffnung aufweist.
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In derartigen Schaumflotationszellen wird Trübe mit einem Gas bzw.
Luft angereichert, wobei der beim Anreichern an der Oberfläche der Trübe entstehende
Schaum an einem Schaumüberlauf abfließt. Die Trübe wird durch eine Rührvorrichtung
in Bewegung gehalten, so daß sie in einem Kreislauf innerhalb der Zelle zirkuliert,
während die Luft aus einem Behälter oder einer Versorgungsleitung mit erhöhtem Luftdruck
zugeführt und unter der Wirkung der Rührvorrichtung in der umlaufenden Trübe verteilt
wird.
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Eine bekannte Ausführung weist im unteren Teil der Zelle zwei übereinander
angeordnete, an einer Hohlachse unterhalb eines Abdeckteils angebrachte Flügelräder
auf. Dabei saugt das obere Flügelrad die Trübe durch eine Öffnung im Abdeckteil
an, während das untere Flügelrad die Trübe nach außen in eine wiederaufsteigende
Richtung treibt, wobei sie mit der Luft vermischt wird. Die Luft wird einmal durch
die Hohlachse unter das untere Flügelrad geleitet, zum anderen durch einen die Hohlachse
umgebenden Zylinder zum oberen Flügelrad geführt. Die Hohlachse und der Zylinder
stehen durch eine Bohrung in der Hohlachse in Verbindung und werden so aus der gleichen
Versorgungsleitung mit Luft versorgt.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung wird die Luft mit Hilfe eines
den Trübeumlauf antreibenden, unterhalb einer Glocke angeordneten Flügelrades eingesaugt.
Die Rührflügel sind dazu so ausgebildet, daß ein kräftiges Ansaugen von Trübe erzielt
wird. Auf diese Weise wird das Vakuum, das in der Drehrichtung hinter dem Flügelrad
bei der Trübeansaugung entsteht, für ein selbsttätiges Ansaugen von Außenluft ausgenutzt
und das Zuführen von Gebläseluft ist nicht erforderlich. Die angesaugte Luftmenge
ist für die Zwecke der normalen Erzflotation ausreichend.
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In neuerer Zeit werden auch Trüben mit verhältnismäßig groben Teilchen
angereichert, beispielsweise Kaliminerale, deren Teilchengröße zwischen 3,0 bis
1,2 mm liegen.
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Für das Anreichern einer solchen Trübe läßt sich diese bekannte Anordnung
aber nicht einsetzen, da dafür nicht genügend Außenluft angesaugt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine Schaumflotationszelle mit einer großen
Ansaugleistung für Luft zu schaffen, die für das Anreichern von Trüben mit relativ
groben Teilchen geeignet ist, ohne daß Luft aus einem Druckbehälter zugeführt werden
muß.
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Die erfindungsgemäße Schaumflotationszelle ist dadurch gekennzeichnet,
daß das gegenüber der i Trübe über die ganze Länge dichte Luftzuführungsrohr bis
in die zentrale Einlaßöffnung des Abdeckteils hinabreicht und einen kleineren Durchmesser
besitzt als die zentrale Einlaßöffnung des Abdeckteils und mit den Seiten der Einlaßöffnung
eine Durch- i Laufverengung für die zum Flügelrad strömende Trübe bildet.
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Dabei kann das Einlaßrohr des Luftzuführungsrohres zur freien Atmosphäre
offen und der wirksame Querschnitt der Durchlaufverengung veränderbar sein.
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Bei einer Ausführungsform ist ein mit einem Trübeeinlauf für die Durchlaufverengung
versehener Zylinder vorgesehen, wobei der Durchlaufquerschnitt des Zylinders größer
als derjenige der Durchlaufverengung ist.
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Auf diese Weise arbeitet das Flügelrad sowohl als Ansaugpumpe als
auch als Trübe-Mischer. Das Material, das über der zentralen Einlaßöffnung steht,
bewegt sich in einer durch die Ansaugkapazität des Flügelrades bestimmten Menge
zum Flügelrad. Der umgebende Zylinder hat in seinem oberen Teil eine Öffnung mit
großer Einlaßweite, durch die die umlaufende Trübe eintritt, um zum Flügelrad zu
strömen. Die Luft tritt durch das Luftzuführungsrohr ein, das gegenüber der Trübe
abgedichtet ist, und wird erst am unteren Strömungseinlaß innerhalb der zentralen
Einlaßöffnung eingelassen.
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Die durch die zentrale Einlaßöffnung zum Flügelrad strömende Trübe
und der hydrostatische Druck am Gaseinlaß verhindern einen rückwärts gerichteten
Gasdruck durch die zentrale Einlaßöffnung, der durch die Bewegung des Flügelrades
entstehen kann, so daß eine Abdichtung bewirkt wird und kein Gas durch die zentrale
Einlaßöffnung entweichen kann. Auf diese Weise ist das Flügelrad als Ansaugpumpe
besonders wirksam. Dabei wird der Gaszustrom am Gaseinlaß der Strömungskapazität
des Flügelrades angepaßt.
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Luft und zirkulierende Trübe werden somit beim Zutritt zur Flügelradanordnung
gründlich gemischt, worauf eine weitere Mischung bei peripheren Austreten des Gemisches
aus dem Bereich des Flügelrades erfolgt.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind, näher erläutert.
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F i g. 1 ist ein vertikaler Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schaumflotationszelle;
F i g. 2 ist ein vertikaler Teilschnitt des unteren Teiles einer anderen Ausführungsform
der Schaumflotationszelle; F i g. 3 und 4 zeigen vertikale Schnitte durch weitere
Ausführungsformen erfindungsgemäßer Schaumflotationszellen.
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Die Schaumflotationszelle gemäß F i g. 1 besitzt einen flachen Boden
10, eine senkrechte Rückwand 11 und eine senkrechte Vorderwand 12 mit einem
abgeschrägten Oberteil, das eine Schaumüberlauflippe 12 x aufweist. Dieses Bauelement
kann wie die Antriebs- und Steuerelemente am oberen Teil der Zelle befestigt sein.
Eine Platte oder ein Tragbalken 13 ist als Befestigungsteil angedeutet. Eine Welle
14 ist in einer Lageranordnung 15 an dem Teil 13 drehbar gelagert und ragt nach
unten bis unmittelbar über den Zellenboden 10.
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Ein schalenförmiges Flügelrad 16 ist am unteren Ende der Welle 14
befestigt und weist radial angeordnete nach oben gerichtete Flügel 16 x auf. Am
Tragbalken 13 ist ein Zylinder 17 befestigt, der die Welle 14 umgibt. Ein Abdeckteil
18 ist am unteren Ende des Zylinders 17 befestigt. Es weist eine zentrale Einlaßöffnung
18 a und ein nach außen ragendes nicht durchbrochenes Oberteil 18 b auf. Der Zylinder
17 ist mit einer oder mehreren Öffnungen 19 versehen, die als Trübeeinlauf dienen
und für die
Trübe einen zum Flügelrad 16 zurückführenden Kreislauf
herstellen.
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Ein Luftzuführungsrohr 20 ist vom Tragbalken nach unten gerichtet
und umgibt die Welle 14. Sein verschlossenes oberes Ende ist an diesem Tragteil
13
befestigt und das offene untere Ende 20 x liegt unmittelbar über dem Flügelrad
16 und ragt bis unter die obere Ebene des die zentrale Öffnung 18 abegrenzenden
Flanschteiles 18 x. Das Abdeckteil gemäß F i g. 1 besitzt vorzugsweise eine Reihe
von nach unten ragenden radial angeordneten Flügeln 18 c, die eine Teilummantelung
bilden, durch die die belüftete Trübe vom Flügelrad 16 aus strömt. Das Flanschteil
18 x ist ziemlich dick und bildet mit dem Ende 20 x des Luftzuführungsrohres 20
einen verengten Durchlauf, durch den die Trübe auf das Flügelrad 16 trifft. Durch
ein mit einem Ventil gesteuertes Einlaßrohr 21 gelangt das Gas bzw. Luft in großen
Mengen in das Luftzuführungsrohr 20 und tritt durch dessen unteres Ende 20
x heraus.
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Das einströmende Gas gelangt auf die schalenförmige Oberfläche des
Flügelrades 16, auf die auch die Trübe aus dem Zylinder 17 fließt. Das Flügelrad
dreht sich mit hoher Drehzahl. Da das Abdeckteil 18
und die Flügel 16x dicht
beieinanderliegen, erfolgt ein starkes Schlagen und Mischen, wenn die belüftete
Trübe durch die Zentrifugalkraft des Flügelrades 16 nach außen getrieben wird. Bei
diesem Vorgang besteht aber die Gefahr, daß ein rückwärts gerichteter Druck entsteht,
der das Eindringen von Gas in den Zylinder 17 bewirken kann. Die Durchlaufverengung
in der zentralen Einlaßöffnung 18 a hemmt aber den der Schwerkraft folgenden Fluß
der Trübe vom Zylindereinlaß aus. Aus diesem Grund ist der untere Teil des Zylinders
17 immer mit Flüssigkeit angefüllt, die als hydrostatische Abdichtung wirkt und
ein Eintreten von Gas in den Zylinder 17 verhindert.
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Es ist offensichtlich, daß dosierte Mengen von Gas durch das Einlaßrohr
21 und das Luftzuführungsrohr 20 zum Flügelrad 16 strömen. Da sich das Flügelrad
16 mit hoher Drehzahl dreht, wird ein Trübekreislauf durch den Einlauf 19 und die
zentrale Einlaßöffnung 18 a in Bewegung gesetzt, wobei die Strömungskapazität des
Trübeeinlaufs 19 größer ist als die der zentralen Einlaßöffnung 18 a, so
daß die Trübe in einem ziemlich großen Abstand oberhalb dieser Öffnung zur Ruhe
kommt. Dadurch entsteht eine Drucksäule über der Öffnung, die der Gesamttiefe der
Trübe in der Zelle entspricht.
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Hieraus ergibt sich, daß der gesamte durch das Ende 20 x auf
das Flügelrad 16 fließende Gasstrom dem durch die Flügel 16x hervorgerufenen
Schlag-und Mischvorgang unterworfen wird. Das Gas verteilt sich in kleinen Bläschen
in der durch die Zentrifugalkraft des Flügelrades nach außen getriebenen Trübe.
Die Gefahr, daß bei dieser Strömung ein Rückdruck auftritt, wird durch die hohe
Flüssigkeitssäule über der Öffnung 18 a ausgeschaltet, so daß das Gas nur zusammen
mit der Trübe peripher aus dem Bereich des Flügelrades 16 entweichen kann.
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Durch Vermeidung eines Gegendruckes läßt sich der Gaszustrom mit Hilfe
des Ventils am Einlaßrohr 21 in jeder gewünschten Stärke einstellen. Sofern keine
neuen Arbeitsbedingungen vorliegen, ist eine Überwachung der Einstellung nicht notwendig.
Hierdurch wird nicht nur eine intensive Belüftung erreicht, sondern auch ein Sedimentieren
der relativ groben Feststoffe verhindert. Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2
arbeitet ähnlich wie die Anordnung gemäß F i g.1. Hier fehlt aber die Säule um das
Luftzuführungsrohr, außerdem ist die Größe der Durchlaufverengung veränderbar. Soweit
auf den Aufbau der Zelle nach F i g. 2 nicht eingegangen wird, entspricht er im
wesentlichen dem Zellenaufbau nach F i g. 1. Die Zelle besteht ebenfalls aus einem
Boden 10, einer senkrechten Rückwand 11 und einer Vorderwand 12. Eine
Welle 14
trägt das Flügelrad 16 unmittelbar über dem Zellenboden
10. Ein Luftzuführungsrohr 20 führt Sprudelgas in der schon beschriebenen
Weise zum Flügelrad 16.
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Das Abdeckteil 28 ist im wesentlichen ähnlich wie das Abdeckteil
18 und weist ein Flanschteil 28 x auf, das eine zentrale Einlaßöffnung
28 a begrenzt. Das verbleibende Oberteil 28 b ist ohne Öffnungen. Verbindungsteile
27 sind am Luftzuführungsrohr 20 angeordnet und am Oberteil 28 b befestigt.
Gewindebolzen 26, die vom oberen Teil der Zelle aus bedient werden können,
erstrecken sich durch Blocks 25 am Luftzuführungsrohr 20 und sind an ihrem unteren
Ende mit einem ringförmigen keilartigen Teil 26 x versehen, das sich heben und senken
läßt, um den wirksamen Querschnitt der Durchlaufverengung für die Trübe zum Flügelrad
zu verändern.
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Auch diese Anordnung bewirkt eine hydrostatische Abdichtung, die Druckverluste
durch etwa auftretenden Gegendruck verhindert und die Menge der Trübe, die von der
Zelle zum Flügelrad strömt, reguliert. Es kann dabei vorteilhaft sein, die Einstellung
des keilförmigen Teils 26 x in der Öffnung 28 a in Verbindung mit
der Einstellung des die Gaszufuhr zum Luftzuführungsrohr 20 regelnden Ventils
vorzunehmen. Wenn aber einmal die gewünschte Belüftung eingestellt ist, arbeitet
die Anlage lange ohne weitere Überwachung.
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Die in F i g. 3 gezeigte Flotationszelle arbeitet in der gleichen
Weise wie die Flotationszelle gemäß F i g. 1, jedoch ist die Anordnung der Bauteile
etwas anders. Auch diese Zelle besitzt einen Boden 10, eine senkrechte Rückwand
11 und eine Vorderwand 12,
die an ihrem oberen Ende in einer Schaumüberlauflippe
12 x ausläuft. Eine Welle 14 ist mittels einer Lageranordnung 15 am Tragteil 13
drehbar gehalten. Am unteren Ende der Welle 14 ist das Flügelrad 16 kraftschlüssig
befestigt. Um die Welle 14 ist ein Luftzuführungsrohr 20 angeordnet, das
ein unteres offenes Ende 20 x aufweist. Durch ein mit einem Ventil gesteuertes Einlaßrohr
21 tritt Luft in das Luftzuführungsrohr 20 ein und strömt zum Flügelrad
16.
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Ein an beiden Enden offener Zylinder 30 sitzt fest auf dem Abdeckteil
31, das über dem Flügelrad 16
hängt. Der Zylinder 30 kann in jeder
geeigneten Weise befestigt sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird Halterung
durch ein Tragkreuz 39 gebildet, das an dem Luftzuführungsrohr 20 befestigt und
an einzelnen Punkten mit dem Zylinder 30 verbunden ist. Das Abdeckteil31
besitzt eine zentrale Einlaßöffnung 31 a, die durch einen abstehenden Flansch
31 x begrenzt ist. Das Oberteil 31 b ist undurchlässig, so daß das
durch die Öffnung 31 a eintretende Material zur Peripherie des Flügelrades geleitet
wird.
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Bei dieser Anordnung wird die Trübe durch die obere Öffnung des Zylinders
30 und die Durchlaufverengung 31 a zwischen dem Flansch 31 x und dem Endteil 20x
des Luftzuführungsrohres 20 geleitet, wobei
ebenfalls eine
hydrostatische Abdichtung über dem Flügelrad erfolgt. Das Gas, das durch das Luftzuführungsrohr
20 zum Flügelrad gelangt, entweicht unter Druck durch den Raum zwischen der
schalenförmigen Oberfläche des Flügelrades 16 und der Unterseite des Abdeckteiles
31. Auf diese Weise verteilt sich das Gas und wird mit der Trübe vermischt, die
durch die zentrale Einlaßöffnung 31 a einströmt. Es unterliegt einer Schlag- und
Mischbewegung durch die Flügel des Rührers, bevor es über dessen Umfang austritt
und an der Unterseite des Abdeckteiles 31 entlang nach außen strömt. Ein Druckverlust
durch einen Gegendruck vom Flügelrad 16 aus wird durch die Flüssigkeitssäule über
der zentralen Einlaßöffnung 31 a verhindert und der gesamte Gaseinlauf wird gleichmäßig
ausgestoßen.
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Die Schaumflotationszelle gemäß F i g. 4 ist der Anordnung in F i
g. 2 ähnlich. Hier fehlt aber die Einstellvorrichtung für die Durchlaufverengung,
durch die die Trübe zum Flügelrad 16 gelangt. Auch diese Zelle besteht aus einem
Boden 10, einer senkrechten Rückwand 11 und einer Vorderwand 12, die in einer
Schaumüberlauflippe 12 x endet. Die Welle 14, an der das Flügelrad 16 unmittelbar
über dem Boden 16 angeordnet ist, ist durch eine Lageranordnung 15 an dem Tragteil
1.3 gehalten. Sie wird von einem Luftzuführungsrohr 20 umgeben, das ein mit einem
Ventil gesteuertes Einlaßrohr 21 aufweist.
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Die Belüftungsvorrichtung dieser Zelle besteht aus einem Abdeckteil
28, wie es schon beschrieben wurde, das an dem Luftzuführungsrohr 20 mittels mehrerer
Verbindungsteile 37 befestigt ist. Das Flügelrad 16 ist am unteren Ende der Welle
14 befestigt, wobei die Oberteile der Flügel unmittelbar unter der Unterseite des
Abdeckteiles 28 angeordnet sind. Die umlaufende Trübe wird durch die Durchlaufverengung
28 a zum Flügelrad gesaugt und wirkt als hydrostatische Abdichtung, so daß
ein Entweichen von Gas verhindert wird.
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Somit wird das Gas vom offenen Ende 20 x des Luftzuführungsrohres
20 in den Bereich des Flügelrades gedrückt, und während es sich zur Peripherie des
Flügelrades bewegt, wird es einem Schlag, und Mischvorgang unterworfen.
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Aus der obigen Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele
geht hervor, daß die Öffnung im Abdeckteil, durch die die umlaufende Trübe zum Flügelrad
gelangt, ausreichend verengt ist, um über der Öffnung eine hohe Flüssigkeitssäule
aufrechtzuerhalten. Der dabei entstehende hydrostatische Druck bewirkt eine Abdichtung,
so daß auch bei jedem etwa auftretenden Gegendruck im Bereich des Flügelrades ein
Entweichen von Gas durch diese Öffnung wirksam verhindert wird.
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Mit dieser Anordnung läßt sich Gas in großen Mengen unter Druck einführen
und in der zirkulierendenTrübe gleichmäßig verteilen, wobei eine starke Belüftungswirkung
erreicht wird. Dadurch steigen auch die größeren Feststoffteilchen zur Oberfläche,
wo sie im Schaum. gesammelt werden und als Konzentrat abfließen.
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Ein weiteres 'gemeinsames Merkmal der beschriebenen Anordnungen ist,
daß der Trübezulauf, durch den die zirkulierende Trübe zur zentralen Einlaßöffnung
fließt, eine größere Strömungskapazität besitzt. Dieses Merkmal ist von der Größe
und Form der die Strömung leitenden Oberflächen und dem Volumen der Trübe, die über
der zentralen Einlaßöffnung steht und den abdichtenden hydrostatischen Druck bewirkt,
abhängig. Somit ist die Durchlaufverengung in der zentralen Öffnung in ihren verschiedenen
Formen eine wirksame Abdichtung gegen jeden Gegendruck und zwingt das einströmende
Gas, zur Peripherie des Flügelrades hin zu entweichen.
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In den Anordnungen gemäß den F i g. 2 und 4 wirkt der nach oben abstehende
Flansch, der die zentrale Einlaßöffnung im Abdeckteil begrenzt, als Führung für
die Trübe.
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Die Strömungskapazität an seiner Oberseite ist größer als die Strömungskapazität
der Öffnung an seiner Unterseite. Selbstverständlich kann der Flansch auch höher
ausgebildet sein, um Trübe aus einem oberen Bereich derselben zu der Einlaßöffnung
zurückzuführen. In den übrigen Ausführungsformen, in denen die Trübe durch einen
Zylinder zur Öffnung des Abdeckteiles geleitet wird, ist die Strömungskapazität
am Trübeeinlaß größer als an der. Durchlaufverengung, wodurch die gleiche Wirkung
erzielt wird.
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In den beschriebenen Anordnungen wird durch den Strömungskreislauf
verhindert, daß sich die festen Teile der Trübe am Boden aufschichten. Dieser Strömungskreislauf
führt eine ausreichende Menge von dünnflüssiger , Trübe mit feineren Feststoffteilchen
zum Flügelrad, um die abgelagerten Feststoffteilchen auf dem Zellenboden unterhalb
des Flügelrades aufzuwirbeln. Dieses Aufwirbeln hält die Feststoffteilchen aller
Korngrößen im Schwebezustand, so daß eine kontinuierliche Anreicherung unter optimalen
Bedingungen erreicht wird.