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Anlage zum Patentgesuch der
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Klöckner-Humbold-Deutz Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung
für die Trennung von Stoffen durch Rotation Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung für die Trennung von Stoffen durch Flotation.
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Die zunehmende Ausnutzung auch armer Lagerstätten erfordert aufgrund
eines hohen Verwachsungsgrades der Mineralien eine sehr weitgehende Aufmahlung,
so daß an die Apparaturen zur flotativen Behandlung dieser Ausgangsstoffe besonders
mit- Hinblick auf Leistung, Selektivität und Wirtschaftlichkeit gestiegene Anforderungen
gestellt werden müssen. Eine besonders für sehr kleine Teilchen wünschenswerte Beschleunigung
des Flotationsvorganges läßt sich durch die
Erzeugung eines Zentrifugalkraftfeldes
erreichen, in welchem die Bewegung der Teilchen wesentlich höheren Druckgradienten
unterliegt.
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Aus der Literatur (Aufbereitungs-Technik Nr. 10, 1964, Seiten 532-543)
sind Flotationsapparate mit Zentrifugalkraftfeldern bekannt, die aus einem aufrecht
aufgestellten, zylindrischen, im oberen Bereich offenen, im unteren Bereich konisch
auslaufenden Behälter bestehen. Der Behälter weist zueinander parallele Zulaufleitungen
für die zu behandelnden Stoffe, sowie im unteren Bereich einen zentralen, axialen
Auslaß für den Flotationsrückstand auf. Bei einem derartigen Apparat stellt sich
ein der Wirbelsenkenströmung ähnliches Strömungsfeld ein, welches durch eine sich
in der Mitte ausbildende Trombe gekennzeichnet ist. Im Bereich der Trombe erreicht
die Strömung derartig hohe Werte, daß aufgeschwommene Stoffe zusammen mit dem Flotationsrückstanusgetragen
werden können. In Kenntnis dieser Nachteile sind diese bekannten Apparate deshalb
für eine solch geringe Einströmgeschwindigkeit der zu behandelnden Stoffe dimensioniert,
daß sich ein nennenswertes Zentrifugalkraftfeld gar nicht erst aufbauen kann. Der
Flotationsvorgang findet somit überwiegend im Schwerefeld statt, so daß die
spezifischen
Vorteile eines Zentrifugalkraftfeldes wie der höhere Druckgradient und die dadurch
bedingte Beschleunigung des Aufschwimmvorganges gar nicht zur Geltung kommen Eine
weitere Entwicklung (Aufbereitungs-Technik Nr. 3, 1973> Seiten 156-161) geht
dahin, den oberen Bereich eines zylindrisch konischen, vertikal angeordneten Behälters
zu verschließen, sowie letzteren mit einem Tauchrohr zu versehen, welches von oben
in den Behälter hineinragt.
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Das Tauchrohr dient dem Abführen der aufgeschwommenen Stoffe, des
Schaumes. Die durch die tangentiale Zuführung der zu behandelnden Stoffe anfänglich
aufgebaute Rotationsströmung wird jedoch besonders im Bereich des aufsteigenden
Schaumes durch perforierte Bleche abgebremst, um in einer beruhigten Zone austragen
zu können. Innerhalb und/oder unterhalb des Tauchrohres ist auf dieser Weise die
Wirkung des Zentrifugalkraftfeldes weitgehend abgebaut. Die zum Zweck der Beruhigung
der Rotationsströmung in dem Behälter angeordneten Einbauten stellen jedoch hohe
Strömungswiderstände dar, die Energieverluste verursachen und auf diese Weise die
Wirtschaftlichkeit der Apparatur belasten.
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Bei den bekann@@n, mit Zentrifugalkraftfeldern arbeitenden Flotat
..,apparaten findet somit überwiegend eine Flotation im Schwerefeld statt oder eine
anfänglich aufgebaute Rotationsströmung wird durch zu diesem Zweck angeordnete @
@@@ten im Behälter gleich wieder abgebremsu..
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Die verfahr@@@@echnischen Vorteile eines Zentrifugalkraftfeldes kommen
@@mit bei diesen bekannten Apparaturen gar nicht zur Gt.i.!ng.
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Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren unci eine
Vorrichtung zur Flotation im Zentrifugalkraftfeld zu schaffen, die @@e oben aufgeführten
Nachteile vermeiden und in einfacher Weise eine wirtschaftliche flotative Aufbereitung
@@i hohem Durchsatz auch bei sehr kleinen Teilchen ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Trennung der Stoffe in
eir.:,. Zentrifugalkraftfeld eines in einem feststehenden Behlter rotierenden Flüssigkeitsringes
durchgeführt wird. ,t uf diese Weise können die mit Hinblick auf den Flotation.-iorgang
vorteilhaften Eigenschaften eines Zentrifugalkr@@@feldes optimal genutzt werden.
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Der Ablauf des Flotationsvorganges wird entscheidend beeinflußt durch
die zur Außenseite des rotierenden Flüssigkeitsringes hin gerichtete Fliehkraft,
welche an dieser Stelle eine Ansammlung der spezifisch schwereren Teilchen erwirl-t
und den zur Innenseite des Flüssigkeitsring'es hin gerichteten Druckgradienten,
der ein rasches Aufschwirnnen der beladenen Luftblasen auf der Innenseite dieses
Flüssigkeitsringes gewa}lrleistet. Durch eine entsprechende Wahl der Umfangsgeschwindigkeit
des rotierenden Flüssigkeitsringes kann erreicht werden, daß die durch die Fliehkraft
gegebene Radialbeschleunigung ein Vielfaches der Erdbeschleunigung erreicht, wobei
gleichzeitig die durch den Druckgradienten im Zentrifugalkraftfeld gegebene Auftriebskraft
ein Vielfaches der Auftriebskraft eines Schierkraftfeldes beträgt. Im Vcrhältnis
zu den bekannten, überwiegend durch die Bedingungen eines Schwerkraftfelde 5 bestiwnten
Flotationsverfahren ergibt sich auch aufgrund der zum Aufbau des Flüssigkeitsringes
erforderlichen hohen Strömungsgeschw?indigkeit eine erhebliche Durchsatzsteigerung,
wobei auch das Aufschwimrnen kleinster Teilchen in kürzester Zeit möglich ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird den zu trennenden Stoffen
die zum aufbau und zur Aufrechterhaltung des rotierenden Flüssigkeitsringes erforderliche
Energie innerhalb und/oder außerhalb des feststehenden Behälters zugefü@rt. Eine
Energiezufuhr außerhalb des feststehendcn Behälters kann beispielsweise durch Druckerhöhung
bzw. durch eine entsprechende Beschleunigung der zu trenlienden Stoffe erfolgen.
Eine derartige Energiezufuhr k@nn jedoch auch im Inneren des Behälters durch die
Mitnahme-bzw. Verdrängerwirkung rotierender Teile durcgcfUhrt werden. Sehr vorteilhaft
und die Flexibilisät des erfindungsgemäßen es Verfahrens erhöhend wirkt#sich aus,
wenn beide Möglichkeiten der Energieübert@@ : auf die zu trennenden Stoffe gegeben
sind. Auf dXc;e Weise kann bestimmten, verfahrens technischen Bedin@ungen des Flotierens
noch besser Rechnung getragen erden.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden die zu trennenden
Stoffe dem Seztstehenden Behälter zur Erzeugung des rotierenden Flüssigkeitsringes
tangential zugeführt. Durch die tangentiale Zuführung der zu behandelnden Stoffe
zum Aufs eines rotierenden Flüssigkeitsringes ergibt sich eine b@@@nders verlustarme
Strömungsführung.
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Auch werden durch die Vermeidung scharfer Umlenkungen die beladenen
Luftblasen geringstmöglichen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, womit Fehlausträgen
entgegengewirkt wird.
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Das erfindungsgemäße Flotationsverfahren kann sehr vorteilhaft in
einem feststehenden, zylindrischen und/oder konischen Behälter durchgeführt werden,
der zur Erzeugung eines rotierenden Flüssigkeitsringes wenigstens eine Zulaufleitung
für die zu trennenden Stoffe sowie Austragsleitungen für die voneinander getrennten
Stoffe aufweist, wobei am Behälter für den Austrag des Flotationsrückstandes wenigstens
eine Austragsleitung am Umfang und eine andere an einer Stirnseite des Behälters
angeordnet ist. Dadurch, daß eine Austragsleitung am Umfang in Kombination mit einer
stirnseitigen Austragsleitung vorgesehen ist, ergibt sich die Möglichkeit, einen
im Behälter rotierenden Flüssigkeitsring den definierten radialen Ausmaßen zu realisieren.
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Innerhalb dieses Flüssigkeitsringes kann ein Strömungszustand eingestellt
werden, der zwischen den Grenzfällen einer starren Rotationsströmung mit konstanter
Winkelgeschwindigkeit und einer Wirbelsenkenströmung durch
einfache
Variation der jeweils am Umfang oder stirnseitig abgeführten Mengen des Flotationsrückstandes
beliebig variiert werden kann. Es besteht ferner die Möglichkeit, durch Variation
des Zuführungsdruckes der zu behandelnden Stoffe eine sich einstellende Axialgeschwindigkeitskomponente
der Strömung innerhalb des Flüssigkeitsringes zu verändern. Auf diese Weise kann
die Verweilzeit einer beladenen Luftblase im Behälter derart gesteuert werden, daß
letztere bereits nach Zurücklegen einer im Verhältnis zur Länge des Behälters relativ
kurzen Strecke die freie, innere Oberfläche des Flüssigkeitsringes erreicht. Auf
diese Weise wird der Apparat den Flotationseigenschaften der zu behandelnden Stoffe,
soweit sie strömungsmechanisch bedingt sind, jeweils optimal angepaßt. Der sich
im zylindrischen Innenraum ansammelnde Schaum kann anschließend durch ein Fördermittel
ausgetragen werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Behälter in
der Wandung mit mehreren, axial mit Abstand und/oder in der Ebene eines Querschnittes
winkelversetzt angeordneten Zulaufleitungen für die zu trennenden Stoffe versehen.
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Der Behälter kann eine derartige axiale Erstreckung haben, daß mit
Abstand mehrere Zulaufleitungen vorgesehen werden können. Auf diese Weise wird dem
rotierenden Flüssigkeitsring an geeigneten Stellen erneut kinetische Energie zugeführt,
so daß Reibungsverluste kompensiert werden und insgesamt zu einer optimalen Ausnutzung
der gesamten Länge des Behälters beigetragen wird. Dabei hängt der axiale Abstand
der einzelnen Zulaufleitungen von der Geschwindigkeit des Aufschwinunvorganges im
Flüssigkeitsring bzw..von der Größenordnung der radialen Beschleunigung ab. Durch
das Vorsehen mehrerer Zulaufleitungen wird außerdem in vorteilhafter Weise ein teilweiser
Leerlauf des Behälters vermieden, der sich z.B. dann einstellt, wenn der Aufschwimmvorgang
im Flüssigkeitsring unmittelbar nach dem Einlauf bereits vollendet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Behälter
im wesentlichen horizontal angeordnet und die stirnseitige Austragsleitung mit einer
Stauscheibe für die aufgeschwommenz Stoffe versehen. Auf diese Weise wird der sich
im Innenraum des Behälters ansammelnde Schaum an einem Austritt durch die stirnseitige
Austragsleitung gehindert, so daß durch letztere nur der Flotationsrückstand abfließt.
Die Selektivität des Apparates wird durch diese Maßnahme verbessert.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der öffnungsquerschnitt
der stirnseitigen Austragsleitung in der Weite einstellbar ausgebildet. Der öffnungsquerschnitt
der stirnseitigen Austragsleitung stellt einen überlauf für den im Behälter rotierenden
Flüssigkeitsring dar, so daß sich immer eine definierte Grenze zwischen den aufschwimmenden
Stoffen und der Flüssigkeit ergibt. Mittels einer rotationssymizdrischen Variation
der Weite des öffnungsquerschnittes wird somit die radiale Erstreckung des Flüssigkeitsringes
verändert. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, durch Variation dieses öffnungsquerschnittes
das Strömungsbild zu verändern. Auf diese Weise können weitere, durch die Strömungsmechanik
gegebene Randbedingungen den Flotationserfordernissen der jeweiligen zu behandelnden
Stoffe angepaßt werden.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Behälter für den Austrag der aufgeschwommenen Stoffe mit einem Fördermittel verstehen,
welches die aufgeschwommenen Stoffe axial in Gegenrichtung zu den Flotationsrückständen
aus dem Behälter austrägt. Auf diese Weise ist ein rascher und unkomplizierter Austrag
des Schaumes gewährleistet, wobei gleichzeitig eine exakte Trennung von Schaum und
Flotationsrückstand erreicht, bzw. ein Fehlaustrag von Schaum etwa
zusammen
mit Flotat rückstand vermieden wird.
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Gemäß einer anderen r @taltung der Erfindung ist der Behälter für
den Aust g ausgeschwommenen Stoffe mit einem Fördermittel @@@@chen, welches die
aufgeschwor.
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Stoffe in gleicher @@ ung wie die Flotationsrückst@@ aus dem Behälter
austr@gt. Eine derartige Ausführungsf@@@ ist insbesondere d-nll zweckmäßig, wenn
die Zufuhr deJ trennenden Stoffe axial erfolgt, wobei ein rotiere; Flüssigkeitsring
durch die Umlenkwirkung eines feststehenden oder bewegten Schaufelrades erzeugt
wird.
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In einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der Innenraum des
Behälters : einem Sieb, Gitter oder derglei n umgeben. Auf diese Weir wird vermieden,
daß gröbere Partikel des Flotatio@@@rückstandes von dem rotierenden Flüssigkeitsring
entweichenden Luftblasen mitgerissen und zusammen mit dem Schaum ausgetragen werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben ic:: aus den folgenden,
itì (er Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen:
Es
zeigen: einen einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Apparates zur Durchftihrung
des Verfahrens, Ei. 2 einen Längsschnitt einer anderen Ausführung des erfindungsgeniBen
Apparates zur Durchführung des Verfahrens mit einem Schaufelrad und tangentialer
(radialer) Zufuhrung der zu trennenden Stoffe, Fig. 3 einen Längsschnitt einer weiteren
Ausführung des erfindungsgemäsen Apparates zur Durchfuhrung des Verfahrens mit axialer
Zuführung der zu trennenden Stoffe.
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Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung einen ruhenden zylindrischen
Behälter 1 im Schnitt, der in geeigneten, nicht dargestellten Halterungen waagerecht
gelagert ist.
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Der Behälter 1 weist an seinen Stirnseiten Öffnungen 2 und 2' auf
und ist an dem einen Endbereich mit einer tangentialen Zulaufleitung 3 für die mit
Luft und Flotationsreagenzien versetzten Stoffe und an dem anderen Endbereich mit
einer ebenfalls tangentialen Austragsleitung 4 für den Flotationsrückstand versehen.
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An die Öffnung 2' schließt sich - nach außen in axialer Richtung des
Behälters 1 gesehen - ein Rohrstutzen 5 an, welcher als axiale Austragsleitung für
den Flotationsrückstand dient. Rechtwinklig zum Rohrstutzen 5 erstreckt sich eine
Leitung 6 für den Austrag des Flotationsrückstandes. An die öffnung 2 schließt sich
ein weiterer Rohrstutzen 7 an, der auf der, dem Behälter 1 zugekehrten Seite einen
konischen Bereich 8 aufweist. Rechtwinklig zum Rohrstutzen 7 verläuft eine Leitung
9, die der Abführung des Schaumes dient.
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Koaxial zu den öffnungen 2 und 2' verläuft die Welle 10 einer Förderschnecke
11, die in den Rohrstutzen 5 und 7 in mit Dichtungen versehenen Lagern, die in der
Zeichnung jedoch nicht dargestellt sind, gelagert ist. Ein ebenfalls nicht dargestellter
Antrieb bekannter Bauart dient zum Antrieb der Schnecke 11.
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Der durch die öffnungen 2 und 2' und die axiale Erstreckung des Behälters
1 definierte zylindrische Innenraum wird durch ein Sieb 12 umschlossen. Da8 Sieb
12 ist an den Stirnseiten des Behälters 1 befestigt und trägt eine mit Abstand vor
der öffnung 2' angeordnete, letztere zentrisch überdeckende, kreisförmige Scheibe
13, die in ihrer Mitte eine Öffnung 14 zum Durchtritt der Schneckenwelle 10 aufweist.
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Auf die öffnung 2' folgt - in Richtung der Erstreckung des Rohrstutzens
5 gesehen - eine Blende 15, deren Innendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser
des zylindrischen Teils des Rohrstutzens 7.
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Im Betrieb des Apparates treten die zu behandelnden Stoffe durch die
Zulaufleitung 3 tangential in den Behälter ein, wobei der Flotationsrückstand durch
die Austragsleitung 4 tangential und durch den Rohrstutzen 5 axial austritt, Dabei
bildet sich im Behälter 1 ein rotierender Flüssigkeitsring aus, dessen Strömungsfeld
als eine Überlagerung einer starren Rotationsströmung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit
und einer Wirbelsenkenströmung angesehen werden kann. Die Geschwindigkeit eines
in diesem FlUssigkeitsring sich bewegenden Flüssigkeitsteilchens weist eine zum
Behälter 1 radiale, tangentiale und axiale Komponente auf. Dabei erfolgt der Durchlauf
eines Flüssigkeitsteilchens durch den Behälter 1 in einer Zeit, die mit Sicherheit
das Aufschwimmen auch feinster Teilchen ermöglicht, welch letztere anschließend
von der Förderschnecke 11 erfaßt und in Richtung des Pfeiles 16 ausgetragen werden.
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Eine unmittelbar in der Nähe der Öffnung 2' eingebaute Stauscheibe
13 taucht in den rotierenden Flüssigkeitsring ein und verhindert, daß Schaum mit
den über die Öffnung 2' und die Blende 15 abfließenden Anteilen des Flotationsrückstandes
abgeschieden wird.
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Die beladenen Luftblasen durchwandern bis zum Erreichen der freien
Oberfläche nur eine verhältnismäßige kurze Strecke, wobei der aufgrund des Zentrifugalkraftfeldes
aufgebaute Druckgradient als treibende Kraft wirkt.
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Sowohl der im Verhältnis zum Schwerefeld höhere Druckgradient als
auch insbesondere die kurze Strecke, die von einer Luftblase-bis zum Erreichen einer
freien Oberfläche durchlaufen werden muß, wirken sich beschleunigend auf den Aufschwimmvorgang
aus.
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Aufgrund der starken radialen Beschleunigung, die vorzugsweise mindestens
dem 5- fachen der Erdbeschleunigung entsprechen soll, können auch anfänglich mitgerissene
Anteile des Flotationsrückstandes aufgrund ihrer Dichte sehr rasch wieder abgeschieden
werden. Diese Flotationsrückstandsanteile werden in die äußeren Bereiche des Behälters
1 geschleudert, so daß die Gefahr einer Rückvermischung zwischen
diesen
Anteilen und dem Schaum vermieden und die Selektivität und die Effizienz des Apparates
erhöht wird.
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Bei bestimmten zu behandelnden Stoffen, die ein sehr rasches Aufschwin'snen
der mit den jeweiligen selektierten Teilchen beladenen Luftblasen gestatten, kann
es zweckmäßig sein, zur besseren Ausnutzung der gesamten Behälterlänge mehrere tangentiale
Zulaufleitungen vorzusehen. Eine solche Maßnahme bietet außerdem den Vorteil, daß
der Anteil an kinetischer Energie, der durch Reibungsverluste irreversibel in Wärme
umgewandelt worden ist, kompensiert wird, womit gleichzeitig die Stabilität der
hydrodynamischen Randbedingungen für einen Flüssigkeitsring auch bei einem verhältnismäßig
langen Behälter 1 gewährleistet ist. Ein Behälter 1 von verhältnismäßig langer Bauart
hat weiterhin den Vorteil, daß der in ihm durchzuführende Trennvorgang bereits bei
einmaligem Durchgang der zu trennenden Stoffe erschöpfend sein kann. Auf diese Weise
kann eine Flotation auch bei schlecht flotierbaren Stoffen oder bei sehr hohen Anforderungen
an die Reinheit des Flotationsrückstandes in einem einzigen Apparat erreicht werden.
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Figur 2 zeigt eine andere Ausführung eines erfindungsgemäßen Apparates,
bestehend aus einem eststehenden, waagerecht gelagerten Behälter 17, der an beiden
Stirnseiten Öffnungen 18 und 19 aufweist und an seinem einen Ende mit einer tangentialen
Zulaufleitung 20 für die mit Luft und Flotationsreagenzien Stoffe sowie an seinem
anderen Ende mit einer ebenfalls tangentialen Austragsleitung 21 für den Flotationsrückstand
versehen ist.
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An die öffnung 18 schließt sich ein Rohrstutzen 22 an, welcher als
stirnseitige Austragsleitung 22 für den Flotationsrückstand dient. Der Flotationsrückstand
wird silber den Rohrstutzen 22 schließlich mittels einer Leitung 23 abgeführt. Im
Rohrstutzen 22 befindet sich eine Blende 24, welche in analoger Weise wie bei dem
unter Figur 1 beschriebenen Apparat der Einstellung der radialen Erstreckung des
rotierenden Flüssigkeitsringes dient.
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Durch die Öffnung 19 ragt das eine Ende einer Hohlwelle 25 in den
Behälter 17. Die Hohlwelle 25 ist an der Stelle 26, wie schematisch angedeutet,
gelagert und trägt auf ihrem, in den Behälter 17 hineinragenden einen Ende ein Schaufelrad
27, das in geeigneter Weise mit der Hohlwelle 25 fest verbunden ist.
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Die Hohlwelle 25 wird über ein an ihrem anderen Ende befestigtes Stirnrad
28, das über ein Ritzel 29 mit einem Antriebsmotor 30 in Verbindung steht, angetrieben.
Der Antriebsmotor 30 ist an der Stelle 31 mittels nicht näher dargestellter Befestigungselemente
gehalten.
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Koaxial zum Innenraum der Hohlwelle 25 erstreckt sich ein feststehendes
Rohr 32, welches dem Austrag des Schaumes in Richtung des Pfeiles 32' dient. Das
Rohr 32 ist mittels geeigneter, zeichnerisch nicht dargestellter Lagerungselemente
gehalten. Vor der Öffnung 18 befindet sich eine kreisförmige Scheibe 33, die den
auf dem rotierenden Flüssigkeitsring aufschwimmenden Schaum an einem Austritt durch
den Rohrstutzen 22 hindert.
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Es kann ein Fördermittel zur Unterstützung des Schaumaustrags in ähnlicher
Weise wie bei dem unter Fig. 1 beschriebenen Apparat angeordnet sein.
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Bei diesem erfindungsgemäßen Apparat (Fig. 2) besteht die Möglichkeit,
die flotativ zu trennenden Stoffe Uber-die tangentiale Zulaufleitung 20 mit geringer
Geschwindigkeit einströmen zu lassen.
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Die für den Aufbau und die Aufrechterhaltung des rotierenden Flüssigkeitsringes
erforderliche Energie wird den zu trennenden Stoffen über das Schaufelrad 27 zugeführt.
Das Schaufelrad 27 muß zu diesem Zweck mit einer solchen Drehzahl betrieben werden,
daß den zu behandelnden Stoffen unmittelbar nach Eintritt in den Behälter 17 die
zur Erzeugung eines rotierenden Flüssigkeitsringes erforderliche Beschleunigung
erteilt wird.
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das Es ist zweckmäßig, Schaufelrad 27 so zu gestalten, daß eine möglichst
pulsations- und verlustarme Strömung entsteht.
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Dies kann dadurch geschehen, daß die Schaufeln des Schaufelrades 27
profiliert gestaltet und unter einem Winkel zur Achse der Hohlwelle 27 angeordnet
sind. Durch letztere Maßnahme werden insbesondere Pulsationen und starke Verwirbelungen
vermieden.
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Die Zufuhr der zu trennenden Stoffe kann auch über eine radiale Zulaufleitung
20' erfolgen, wobei auch in diesem Fall durch eine zweckmäßige Gestaltung und Anordnung
der Schaufeln des Schaufelrades 27' eine verlustarme Strömung erzielt werden kann.
Auf diese Weise werden auch in diesem Fall Verwirbelungen und die damit verbundenen
mechanischen Beanspruchungen der beladenen Luftblasen in Grenzen gehalten.
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Anstelle des Schaufelrades 27' können Jedoch auch feste Umlenkbleche
zur Erzeugung des rotierenden Flüssigkeitsringes Verwendung finden.
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Es besteht ferner die Möglichkeit, insbesondere bei verhältnisäßig
langen Behältern 17 mehrere Zulaufleitungen (20, 20') mit oder ohne Schaufelräder
(27, 27') anzuordnen.
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Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Apparates.
Man erkennt einen im wesentlichen zylindrischen Behälter 34, der an einer Stirnseite
eine axiale Zulaufleitung 35 für die mit Luft und Flotationsreagenzien versetzten
Stoffe aufweist. Im Behälter 34 befindet sich mit Abstand vor dem Einlaufbereich
der Zulaufleitung 35 ein zentral angeordneter, rotationssymmetrischer Strömungskörper
36. Durch den Strömungskörper 36 und den Behälter 34 wird im Bereich 37 ein kreisringförmiger
Durchströmungsquerschnitt für die zu trennenden Stoffe definiert. In diesem kreisförmigen
Durchströmungsquerschnitt befinden sich Umlenkbleche oder -schaufeln 38. Die über
die Zulaufleitung 35 axial einströmenden zu trennenden Stoffe werden durch den Strömungskörper
36 auf den kreisringförmigen Querschnitt verteilt, wobei die Umlenkbleche 38 der
axialen
Strömung eine Komponente auch in Umfangrichtung verleihen.
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Die zu trennenden Stoffe erhalten auf diese Weise einen Drall, so
daß ein rotierender Flüssigkeitsring entsteht, in dessen Zentrifugalkraftfeld sich
der Flotationsvorgang abspielt.
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Durch das Maß der durch die Umlenkbleche 38 erzeugten Umlenkung wird
das Verhältnis von Axial- und Umfangsgeschwindigkeit der Strömung im Bereich des
rotierenden Flüssigkeitsringes und damit auch die Durchlaufzeit einer beladenen
Luftblase durch den Behälter 34 wesentlich beeinflußt. Zur einfachen Einstellung
unterschiedlicher Verweilzeiten kann es daher zweckmäßig sein, die Umlenkbleche
zwischen dem Strömungskörper 36 und der Innenwandung des Behälters 34 so zu befestigen,
daß der Anstellwinkel eines Umlenkbleches gegenüber der Achsrichtung leicht verändert
werden kann.
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Der Behälter 34 ist an seinem, der Zulaufleitung 35 abgekehrten Ende
mit einer tangentialen Austragsleitung 39 und einer stirnseitigen Austragsleitung
40, die durch eine Leitung 41 fOrtgesetzt wird, versehen.
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Die Austragsleitung 40 weist ferner zur Regulierung der radialen Erstreckung
des rotierenden Flüssigkeitsringes eine Blende 42 auf.
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Koaxial und mit Abstand zentral innerhalb der Austragsleitung 40 ist
ein Rohr 43 angeordnet, das dem Austrag des Schaumes in Richtung des Pfeiles 43'
dient. Das Rohr 43 geht an seinem, der Innenseite des Behälters 34 zugekehrten Ende
in eine konische Brwteiterung 44 über, die im Endbereich teilweise in den rotierenden
Flüssigkeitsring eintaucht. Auf diese Weise wird vermieden, daß Schaum über die
Austragsleitung 40 mit ausgetragen wird.
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Der Austrag des aufgeschwommenen Schaumes kann durch ein, in Fig.
3 nicht dargestelltes Fördermittel, beispielsweise eine Förderschnecke unterstützt
werden.
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Schließlich kann anstelle der ortsfesten Schaufeln ein rotierendes
Schaufelrad vorgesehen sein, welches mit einem geeigneten Antrieb in Verbindung
steht. Bei einer derartigen Ausführung besteht die Möglichkeit, die zum Aufbau des
rotierenden Flüssigkeitsringes erforderliche Energie den zu trennenden Stoffen ganz
oder teilweise über dieses Schaufelrad zuzuführen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich jedoch nicht nur für
die Durchführung eines Flotationsverfahrens zum Trennen von mindestens 2 in einer
Flüssigkeit dispergierten Feststoffen, sondern auch zum Trennen von unterschiedlichen
Flüssigkeiten.
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Er ist ebenso anwendbar für das Flotieren von allen, in einer Flüssigkeit
befindlichen, flotierbaren Stoffen, also auch besonders vorteilhaft zur flotativen
Abwasseraufbereitung.