DE1782158B2 - Vorrichtung zur erzeugung von gasblasen fuer eine truebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen für eine Trübe mit Partikeln, die zu den Gasblasen aktive Oberflächen aufweisen, wobei die Gasblasen aus drei Medien, nämlich aus einem Gas. insbesondere Luft, einem oberflächenaktiven Mittel und einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, hergestellt werden und zur Bildung eines stabilen Schaumes in der Trübe dienen.

Bei einer großen Zahl von technologischen Prozessen, zum Beispiel in der Chemie, etwa bei der Sulfidierung oxydischer Mineralien, aber auch in der Aufbereitung, insbesondere der Flotation, dienen so enri.-.gte Schäume der Einwirkung der Luft bzw. des Gases auf die Oberfläche der Partikeln. Bei diesen Vorgängen spielt deshalb die Größe der Blasen des Schaumes für die Effektivität des betreffenden Prozesses eine entscheidende Rolle.

Es ist bekannt, in eine Flüssigkeit oder eine Trübe mit Hilfe von Rührwerken oder anderen mechanischen Vorrichtungen Luft oder andere Gase einzuschlagen, um dadurch Schaum zu erzeugen. Es ist auch bekannt, bereits vorhandene Gasblasen in einer FlüssigKeit oder Trübe durch solche Vorrichtungen

ίο zu dispergieren. Die Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels dient dann zur Stabilisierung des Schaumes. An solchen Vorrichtungen sind der beträchtliche Energieaufwand und die Tatsache nachteilig, daß sich der Bläschendurchmesser nur in geringen Grenzen und nur durch Energie änderungen einstellen läßt. Energieänderungen führen jedoch dazu, daß sich die Strömungsverhältnisse ändern. Dann wird das Spektrum der verschiedenen Bläschendurchmesser sehr breit und es ergeben sich nicht reproduzierbare Werte.

Es ist auch bekannt, Gas oder Luft durch poröse Stoffe oder Injektordüsen strömen zu lassen. Bei der Injektordüse wird du.ch Erzeugung eines Unterdrukkes Luft oder Gas aus der Umgebung mitgerissen.

Wenn mit einer solchen Injektordüse Schaum erzeugt werden soll, fühn dies zu einem Prozeß von außerordentlicher Empfindlichkeit. Das ergibt sich daraus, daß ein bestimmtes Flüssigkeit-Gas-Verhältnis eingehalten werden muß, was die Einhaltung bestimmter Strömungs- und Druckverhältnisse erforderlich macht. Dabei ergeben sich sehr große Flüssigkeitsmengen und hohe Strömungsgeschwindigkeiten, die einen nachgeschalteten Diffusor erforderlich machen. Das Gemisch aus Gasblasen und Flüssigkeit durchströmt ein solches System mit hoher Turbulenz; das macht im Ergebnis eine Kontrolle der Bläschengröße unmöglich.

Es sind auch Vorrichtungen bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 188 561), durch die eine schaumbil-

4i- der.de Flüssigkeit versprüht wird. Hierbei wird das Gas durch ein Rohr zugeführt, die Flüssigkeit strömt in den Gasstrom ein. wodurch im Rohr ein Schaum erzeugt wird. Jedoch können mit dieser Vorrichtung keine Gasblasen definierter und konstanter Größe erzielt werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugiunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine Einstellung des Bläschendurchmessers und eine Einhaltung des einmal eingestellten Bläscheniurchmessers bei der Schaumbildung ermöglicht, wobei im allgemeinen ein verhältnismäßig geringer Durchmesser der B.äschen erhalten werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch wenigstens ei'ie rohrförmige Düse, deren Öffnung sich stufenweise erweitert und einen kleinen Durchmesser zur Einführung des Gases, einen anschließenden größeren Durchmesser zur Einführung des oberflächenaktiven Mittels und einen darauffolgenden noch größeren Durchmesser für die Zuleitung der

6» Flüssigkeit aufweist und die in die Trübe mit dem Ende mündet, das den größten Durchmesser aufweist.

Die die erfindungsgemäße Vorrichtung verlassenden Blasen weisen jeweils einen Kern aus Gas auf, ein diesen Kern umgebendes Häutchen aur, dem Schäumer und eine äußere Molekülschicht der Flüssigkeit. Hierdurch wird gegenüber der bisher praktizierten Bildung von Blasen in der Trübe der Vorteil einer

stabilen Blasengröße durch Vermeidung von Koaleszenserscheinungen erreicht, wobei sich in der Düsenöffnung ein Blasenzylinder aus Gas und Schäumer bildet,"der dann von der Flüssigkeit umhüllt wird. Die Größe der nach dem Austritt entstehenden Blase wird durch die Einhaltung der gegebenen Mengen an Luft, oberflächenaktivem Mittei und Flüssigkeit konstant gehalten.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ergeben die aneinander anschließenden Teilbereiche der Düse durch Auswahl bestimmter Werkstoffe eine abfallende Oleophobie bzw. Hydrophobie, d. h. durch die Materialauswahl wird eine Polarisation des oberflächenaktiven Mittels zur Bildung eines Schäumerhäutchens an der Grenzfläche Gas-Flüssigkeit begünstigt.

Das Abschnüren der Blasen läßt sich dadurch erleichtern, daß die Teilbereiche von verschiedenem Durchmesser der Düse unter Bildung ringförmiger Zugänge für die Anschlüsse im Abstand ν ineinander. jedoch miteinander fluchtend angeordnet sind. Das hat gleichzeitig den Vorteil, daß das oberflächenaktive Mittel und die Flüssigkeit an die Innenwand der Düse geleitet werden und so deren richtige Zuordnung zum Gaskern der Blase begünstigt wird.

An der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Mittel verwirklicht werden, um die Ablösung der Blasen aus der Düse zu erleichtern. Dazu wird der Vorrichtung eine der Durchflußgeschwindigkeit durch die Düse entsprechende Schwingung aufgeprägt.

Für technische Anlagen wird naturgemäß eine Mehrzahl von Düsen benötigt, um die erforderlichen Schaummengen zur Verfugung stellen zu können. Für diesen Zweck empfiehlt die Erfindung eine Mehrzahl zwei Teilkreisen 6 bzw. 7 jeweils eine Mehrzahl von konzentrisch angeordneten Düsenöffnungen trägt.

Die Düsen sind unter sich gleich ausgebildet, so daß nachfolgend nur eine der Dü-en näher erläutert zu werden braucht.

Jede Düse ist in drei Teilbereiche 8. 9 und 10 unterteilt. Die Teilbereiche unterscheiden sich voneinander durch ihre Durchmesser. Jeder Teilbereich weist im übrigen je einen Anschluß auf.

Der Abschluß für den Teilbereich 8 besteht aus einem Ringkanal 11. der aus einem Rohrstutzen 12 mit Luft oder einem anderen Gas beaufschlagt wird. Die Strömungsrichtung des Gases ist durch einen Pfeil angegeben.

Der anschließende und im Durchmesser größere Teilbereich 9 der Düse besitzt seinerseits einen Anschluß 13 in Gestalt eines Ringkanals, der von einem Rohrstutzen 15 mit einem oberflächenaktiven Mittel. z. B. mit Öl. beaufschlagt wird Das Mittel gelangt an

die Innenseite des Teilbereiches Γ durch den ringförmigen Abstand zwischen dem Ende des Teilbereiches 8 und dem Anfang des Teilbereiches 9.

Der dritte Teilbereich 10 erhält Wasser oder eine andere Flüssigkeit aus einem Rohr 16 über einen

Kanal 17 in einem Anschluß 18. der seinerseits ringkanalaitig ausgebildet ist. Auch hier gelangt die Flüssigkeit durch den ringförmigen Abschnitt zwi sehen den Teilbereichen 9 und 10.

Es ist hiernach ersichtlich, daß die ringkanalartigen

Anschlüsse 11, 13 und 18 gleichzeitig die Versorgung einer Vielzahl von Düsen, deren Öffnungen auf den Teilkreisen 6 und 7 angeordnet sind, jeweils mit den drei Komponenten zur Erzeugung eines stabilen Schaums ermöglichen. Dabei handelt es sich um ein

von Düsen auf einem oder mehreren konzentrischen 35 Gas, beispielsweise Luft, um eine Flüssigkeit bei-Teiikreisen anzuordnen, und diese axial in einen im spielsweise Wasser, und um ein oberflarhenaktive' Zentrum öis Teilkreises geführten Trübestrom nun- Mittel, im dargestellten Ausführungsbeispiel um Ol den zu lassen. " Durch nicht dargestellte Vorrichtungen werden

Durch diese Anordnung ergibt sich eine Art Du- diese drei Komponenten in dosierter und gleichsenkopf. der einen etwa doppelt konischen Einsatz 40 bleibender Menge den Anschlüssen zugeführt,
und einen Anschluß zur axialen Zuführung der Trübe Die Düsenöffnungen befinden sich in Kunststoff-

aufweist sowie mit einem Kranz von Düsen versehen zylindern, die in entsprechende Bohrungen eingesetzt ist. deren Mündung jeweils an der Basis beider Konen sind. Dadurch lassen sich Oleophobie und Hydroliest. Dieser Düsenkopf hat Anschlüsse für Gas, Flüs- phobie beeinflussen. Die Schaumblaschen treten an sigkeit und oberflächenaktives Mittel, wobei den An- 45 den Teilkreisen 6 und 7 der Bohrungen aus und gelangen in den Trübestrom, dessen Volumen sich entsprechend vergrößert. Deshalb weist der Teilbereich 20 des Düsenkopfes größere Strömungsquerschnitte

auf als der Teilbereich 21. Die Vorrichtung besitzt im

Schlüssen jeweils Ringkanäle zugeordnet sind, in die die verschiedenen Durchmesser aufweisenden Teilbereiche münden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der

Erfindung näher erläutert; die Zeichnung zeigt im 5η üVigen einen Abschlußflansch 22, an den sich ein Längsschnitt ein Beispiel für den zuletzt erwähnten Rohr 23 anflanschen läßt, das die Trübe mit dem in

ihr verteilten Schaum abführt.

Handelt es sich um die Flotation, so kann die

Düsenkopf.

Die Vorrichtung sitzt am Ende eines Rohres 1, das von einer Trübe in Richtung des angegebenen Pfeiles Trübe in eine übliche Flotationszelle von oben nach

durchströmt wird. Die Trübe führt !'artikeln, welche 55 unten zugeführt werden und tritt mit dem erzeugten

zu den Gasblasen eines stabilen Schaumes aktive Schaum im Tiefsten der Flotationszelle aus dem Rohr

Oberflächen aufweisen. Das Rohr hat einen Anschluß- 23 aus.

flansch 2 zur Anbringung der nachfolgend näher er- Nicht dargestellt sind Vorrichtungen, welche geläuterten Düse 3. eignet sind, dem Düsenkopf eine Schwingung aufzu-Im Zentrum der Düse sitzt ein doppelt konischer 60 prägen, welche der Durchflußgeschwindigkeit durch Einsatz 4. Dadurch wird der Trübestrom zunächst die Düsen entspricht. Dadurch läßt sich das Ablösen auseinandergelenkt und strömt an seiner breitesten der Schaumblaschen an den Enden der Düsen er-Stelle an einem erweiterten Teil 5 vorbei, welcher auf leichtern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Gasbiascn für eine Trübe mit Partikeln, die zu den Gasblasen aktive Oberflächen aufweisen, wobei die Gasblasen aus drei Medien, nämlich aus einem Gas, insbesondere Luft, einem oberflächenaktiven Mittel und einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, hergestellt werden und zur Bildung eines stabilen Schaumes in der Trübe dienen, gek vnnzeichnet durch wenigstens eine rohrförmige Düse, deren Öffnung sich stufenweise erweiten und einen kleinen Durchmesser (8) zur Einführung des Gases, einen anschließender, größeren Durchmesser (9) zur Tinführung des oberflächenaktiven Njütels und einen darauffolgenden noch größeren Durchmesser (10) für die Zuleitung der Flüssigkeit und die in die Trübe mit dem Ende mündet, das den größten Durchmesser aufweist.

2. Vorrichtung nach Ansf uch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander anschließenden Teilbereiche der Düse voneinander abweichende, mit Hilfe ihres Werkstoffes hervorgerufene Oleophobie bzw. Hydrophobie aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennze.-hnet, daß die Teilbereiche der Düse im gegenseitigen Abstand voneinander, jedoch miteinander fluchtend angeordnet sind und daß die durch die Abstände gebih' :ten Zwischenräume (13, 18) zur Zuführung der beiden Medien an das Gas der Blase dienen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche 2 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des Ablösens der Gasblasen von dem Ende der Düse dieser eine Schwingung aufgeprägt ist, deren Frequenz nach der Strömungsgeschwindigkeit der Medien durch die Düse gewählt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder allen der folgenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Düsen kranzförmig in einem doppelt konisch ausgebildeten und von der Trübe durchströmten Rohr (20, 21) angebracht und so angeordnet sind, daß sie an der Basis beider Konen (4) mündet, und daß sie das Zuführungsrohr Anschlüsse (11, 15, 16) für die Medien der Gasblasen und Ringkanäle (11, 13, 18) zu deren Weiterleitung in die betreffenden Düsenteilbereiche (8 bis 10) aufweist.