DE3606747A1 - Vorrichtung zum begasen von fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten, enthaltend ein Lamellenpaket, das von einer Flüssigkeit im wesentlichen zentrisch und senkrecht zur Lamellenfläche durchströmbar ist und dabei Gas zwischen benachbarten Lamellen hindurch in die Flüssigkeiten gelangt.

Solche Vorrichtungen sind erforderlich zum Entfernen von in Suspensionen enthaltenen Feststoffteilchen durch Flotation. Üblicherweise wird vor der Begasung die Flüssigkeit-Feststoff-Suspension mit Flotationsreagenzien versetzt.

Aus der DE 33 25 969 A1 ist eine Begasungsvorrichtung bekannt, bei der eine Suspension über ein Zuführungsrohr in eine Flotationszelle eingeleitet wird, wo in der Rohrwandung des Zuführungsrohres Öffnungen für die Zufuhr des Begasungsmediums vorgesehen sind und diese Öffnungen in der Rohrwandung für die Zufuhr des Begasungsmediums aus einzelnen mit Abstand voneinander angeordneten, hintereinander gereihten Lamellen gebildet werden. Mit dieser Vorrichtung wird erreicht, daß an allen Öffnungen der Begasungsvorrichtung am Phasenübergang Begasungsmedium/Suspension gleiche Druckverhältnisse vorliegen, so daß ein dauerhafter, konstant bleibender Eintrag von gleich großen bzw. gleich feinen Gasbläschen in die Suspension gewährleistet ist.

Bei dieser bekannten Begasungszelle wird beobachtet, daß sich im Laufe der Zeit durch Festsetzen von Feststoffteilchen die Durchtrittsfläche für das Gas verkleinert, was nur bis zu einem gewissen Grad durch eine Druckerhöhung des Begasungsmediums ausgeglichen werden kann.

Bei bestimmten Suspensionen mit sehr feinen Partikeln, wie sie z. B. bei der Flotation von Erzen mit feiner Aufschlußkorngröße (0,063 mm) häufig angetroffen werden, muß diese bekannte Begasungszelle nach spätestens 4 Tagen ausgebaut und gereinigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten so weiterzubilden, daß die zeitlichen Intervalle zwischen den Reinigungsvorgängen vergrößert werden.

Die Aufgabe wird von einer Begasungszelle der eingangs erwähnten Art erfüllt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Lamellen eine antiadhäsive Oberfläche aufweisen.

Unter Lamelle wird eine ebene Platte verstanden, gewöhnlich hat sie die Form eines Kreisringes. Die Lamellen sind so zu einem Paket zusammengebaut, daß zwischen den Lamellen schlitzförmige Hohlräume verbleiben, durch die das Begasungsmedium von außen in die das Lamellenpaket zentral durchströmende Flüssigkeit gepreßt oder gesaugt werden kann. Die Abstände zwischen den einzelnen Lamellen liegen in der Größenordnung 0,1 mm.

Bei der Verwendung von Lamellen aus Stahl, Glas oder keramischen Werkstoffen lagern sich auf den Lamellen konzentrisch zum Trübekanal im Abstand von ca. 1 mm zur Trübe feinste Feststoffpartikel ab, weil beim Blasenbildungsvorgang die Flüssigkeit kurzfristig periodisch in die Schlitze zwischen den Lamellen eindringen kann. Weist jedoch die Oberfläche der Lamellen eine antiadhäsive Oberfläche auf, so entsteht erstens im Schlitz eine negative Kapillarkraft, die dem Eindringen der Flüssigkeit entgegenwirkt und zweitens sind die Adhäsionskräfte zwischen Lamellenoberfläche und Feststoffteilen so gering, daß ein Festhaften derselben nur noch in sehr geringem Maße beobachtet wird.

Die Fertigungstechnik für Lamellen aus Polytetrafluorethylen bzw. Polytrifluorchlorethylen ist sehr aufwendig, um die gewünschte Präzision zu erhalten, die es ermöglicht, die Schlitze im Lamellenpaket sehr gleichmäßig zu formen. Daher ist bei einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, einen Lamellengrundkörper aus Stahl oder Keramik mit Polytetrafluorethylen oder Polytrifluorchlorethylen zu beschichten. Bei letzterem Herstellungsverfahren läßt sich der Lamellengrundkörper über spanabhebende Bearbeitung bezüglich Ebenheit und Oberflächenrauhigkeit auf ± 0,005 mm genau herstellen. Die elektrostatische Beschichtung von Metalloberflächen mit den antiadhäsiven Stoffen gehört zum Stand der Technik, sie erfolgt in einem gleichmäßig dünnen Film, so daß im wesentlichen die Geometrie und Oberfläche des Grundmaterials erhalten bleibt.

Auch solche beschichteten Lamellen lassen sich zu einem Lamellenpaket zusammenbauen, bei denen die Spalte zwischen den Lamellen zwischen 0,01 und 0,5 mm, besonders bevorzugt um 0,025 mm, liegen. Mit einem solchen erfindungsgemäßen Lamellenpaket lassen sich sehr effektive, gleichmäßige Begasungen bei langen Standzeiten erreichen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden weiter beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Begasungsvorrichtung im Längsschnitt gemäß Linie I-I nach Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Begasungsvorrichtung gemäß Linie II-II in Fig. 1.

Der Begasungsvorrichtung (1) strömt im Bereich (2) eines Zuführungsrohres (3) ein unbegastes Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch zu. Die Beladung der Suspension mit Gas erfolgt im Bereich (4). Das "Rohr" zur Führung der Suspension besteht in diesem Bereich aus den Innenringen durchbohrter Lamellen (5) und den "Öffnungen" (6), die dadurch entstehen, daß die einzelnen Lamellen (5) durch kurze linienförmige oder punktförmige Abstandhalter (7) Gasdurchtrittsflächen bilden. Die einzelnen Lamellen (5) werden, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, durch in Längsrichtung des Zuführungsrohres (3) verlaufende Haltestifte (14) gehalten und durch eine Spannvorrichtung (8) aneinander gepreßt. Nach außen sind die Lamellen (5) von einem Gehäuse (9) mit einem Deckel (10) umgeben, an das eine Druckleitung (11) für das Begasungsmedium anschließbar ist. Das Begasungsmedium gelangt über einen Ringraum (15) durch die Öffnungen (6) in die Suspension.

Die Lamellen (5) bestehen hier aus nichtrostendem Stahl; sie haben eine Dicke von 1 bis 10 mm, einen Außendurchmesser von 30 bis 300 mm und einen Innendurchmesser von 25 bis 250 mm. Vor der Beschichtung werden sie geläppt und poliert, die mittlere Oberflächenrauhigkeit beträgt ± 0,005 mm. Jede Lamelle ist im ganzen mit einer 0,05-0,1 mm starken Polytetrafluorethylenschicht bzw. Polytrifluorchlorethylenschicht ummantelt. Eine Nachbearbeitung der beschichteten Lamellen ist nicht erforderlich.

Das Zusammenschalten dieser Begasungszelle mit dem eigentlichen Trenngefäß zu einer Flotationszelle ist bekannt.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Begasungszelle. Auch bei beschichteten Lamellen müssen die Abstandhalter (7) nicht unbedingt punktförmig wie in diesem Beispiel ausgeführt sein.

Der folgende Vergleichsversuch zeigt die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Begasungszelle ober die im Stand der Technik bekannten Zellen. Bei einer Begasungszelle mit Polytetrafluorethylen beschichteten Lamellen wurde der Abstand zwischen den einzelnen Lamellen im Lamellenpaket auf 0,025 mm eingestellt. Es wurde damit eine Schwerspat-Pyrit-Wasser-Suspension begast, wobei sich die spezifische Gasdurchsatzrate über die Versuchsdauer (mehrere Stunden) überhaupt nicht änderte.

Durch diese engen Spalte ergab sich ein erheblich feiner dispergiertes Blasenbild und damit auch deutlich bessere Flotationsergebnisse als bei einer Begasungszelle nach der DE 33 25 969 A1 mit einer Spaltbreite von 0,1 mm. Obwohl bei dieser Begasungszelle die Spalte vier mal so weit waren als bei der erfindungsgemäßen Begasungszelle, war die Standzeit nur 4 Tage, während mit der erfindungsgemäßen Begasungszelle Standzeiten unter sonst gleichen Bedingungen von einigen Wochen erreicht werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten, enthaltend ein Lamellenpaket, das von einer Flüssigkeit im wesentlichen zentrisch und senkrecht zur Lamellenfläche durchströmbar ist und dabei Gas zwischen benachbarten Lamellen hindurch in die Flüssigkeit gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (5) eine antiadhäsive Oberfläche aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (5) aus Polytetrafluorethylen oder Polytrifluorchlorethylen gefertigt oder Lamellengrundkörper aus Stahl oder Keramik mit Polytetrafluorethylen oder Polytrifluorchlorethylen beschichtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenflächen plan bearbeitet sind, bevorzugt mit einer Oberflächenrauhigkeit um oder unter ± 0,005 mm.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Lamellen (5) gebildete Spalte (6) zwischen 0,01 und 0,5 mm, besonders bevorzugt um 0,025 mm, liegen.