DE3703148A1 - Stangenturbine, insbesondere zur konditionierung und flotation der erze - Google Patents

Stangenturbine, insbesondere zur konditionierung und flotation der erze

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DE3703148A1
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turbine
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Silvio Rodoz
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Silvio Rodoz
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING, DISPERSING
    • B01F7/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles, i.e. movement of the receptacle not being meant to effect the mixing; Kneaders
    • B01F7/00008Stirrers, i.e. rotary stirring devices
    • B01F7/00091Mounting of the stirring elements on the stirrer shaft
    • B01F7/00108Disposition with respect to the rotating axis
    • B01F7/00125Disposition with respect to the rotating axis perpendicular with respect to the rotating axis

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischanlage von festen und flüs­ sigen Materialien, insbesondere eine Erz-Konditionierungs- und/oder Flotationsanlage durch ein Naßverfahren, mit einem Tank, der die zu behandelnde Mischung, insbesondere den von zerkleinerten Erzen, Wasser und Reagenzen gebildeten Pulp enthält, und mit einer drehenden Turbine zum Umrühren der Mischung im Tank.

Das Flotationsverfahren ist ein Naßveredelungsverfahren von Erz, zur Scheidung nach Zerkleinerung und Klassierungssie­ bung des veredelten Erzes von dem Ganggestein. Die Konzentrie­ rung des veredelten Erzes besteht schematisch aus drei Stufen:

  • a) Mahlen und Naßklassierung des rohen Erzes zur Bildung einer Pulp genannten Mischung von Erz, Ganggestein und Wasser mit einer geeigneten Konzentrierung von festen Stoffen.
  • b) Konditionierung dieses Pulpes in einem Tank durch Rühren mit den zur Flotations-Scheidung des Erzes und des Gangge­ steines nötigen Reagenzen.
  • c) Kontinuierliches Durchfließen des konditionierten Pulpes in Flotationszellen mit Turbinen.

Die Konditionierung dient besonders dazu, die Reagenzen so schnell und so vollständig wie möglich mit den zu veredelnden Erzkörnern und auch mit dem ausgeschiedenen Ganggesteinkör­ nern in Kontakt zu bringen. Es handelt sich gewöhnlich darum, die zu veredelnden Körner hydrophob zu machen, während das Ganggestein im Gegenteil hydrophil gemacht wird, um es besser vom Erz zu scheiden. Sie dient auch zur Verteilung des Schäu­ mungsmittels, um Luftblasen zu bilden, die im Flotationsver­ fahren die Scheidungsträger des Erzes sind.

Die Turbinen der Flotationszellen dienen zur Suspension des Pulpes, um ein kontinuierliches Abfließen von einem Ende zum anderen der Anlage zu ermöglichen. Sie dienen zur Bildung von Luftblasen, die an die Oberfläche wandern und dabei die hydrophoben Erzkörner sammeln. Diese Schaumschicht wird abge­ führt während der überbleibende Pulp weiterfließt bis zum Ende, wo er erschöpft weggeworfen wird.

Die nötige Flotations- und Konditionierungszeit hängt von der Erzart ab und sie wird durch Prüfungen bestimmt. Für ein be­ stimmtes Erz hängt diese Zeit besonders von der Turbinenart ab, die in der Konditionierungsvorrichtung und in den Flota­ tionszellen aufgestellt ist. Dasselbe gilt für die nötige Reagenzmenge und die beste Rückgewinnung des veredelten Erzes.

Die bekannten Stangen- oder Flügelturbinen haben nicht den besten Wirkungsgrad, und es ist die Erfindungsaufgabe, die Herstellung einer Stangenturbine zu ermöglichen, die die größte Rückgewinnung mit den wenigsten Reagenzen und Ener­ gieverbrauch erreicht.

Die Anlage gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine mit einer senkrechten Welle eine Mehrzahl von sich von der senkrechten Welle aus radial erstreckenden Stangen trägt, die auf verschiedenen übereinanderliegenden waagerechten Ebenen verteilt sind, wobei die auf derselben Ebene liegenden Stangen abwechselnd verschiedene Längen haben, um Differentialgeschwindigkeiten zu erzeugen und die Mischung in dünne Flüssigkeitsstrahlen zu verteilen.

Um den besten Wirkungsgrad dieser Turbine in den Flotations­ zellen zu erreichen, ist es nötig, eine Turbine derselben Art für die vorangehende Pulpkonditionierung zu benützen.

Mit der Turbine gemäß der Erfindung wird eine schnelle und vollständige Dispersion der Reagenzen in dem Pulp während der Konditionierung erreicht, sowie eine sehr feine Zerstreuung von einer großen Luftmenge pro Volumen und Zeiteinheit während der Scheidung durch Flotation. Diese beiden Funktionen werden durch das Umrühren bewirkt, welches den Pulp in möglichst dünne Flüssigkeitsstrahlen zerteilt, wobei die Körner in Suspension bleiben ohne Absetzen während des Umlaufens. Eine Turbine, die während der Versuche die besten Ergebnisse gab, hatte vier in senkrechter Richtung verteilte Stangenreihen und acht Stangen pro Reihe, von denen vier lange und vier kurze um 45° gegenein­ ander versetzt waren. Dieselbe Versetzung von 45° besteht zwi­ schen langen und kurzen Stangen von einer Reihe zur anderen. Ähnliche Anordnungen sind selbstverständlich möglich.

Gegenüber den bekannten Turbinen hat die erfindungsgemäße Tur­ bine während der industriellen Versuche in einem Tank von 1200 l eine Energieeinsparung pro Turbine von 30 bis 40% er­ reicht. Die Reagenzmengeneinsparung belief sich je nach Art des Erzes auf 30 bis 80%, wobei die höchsten Werte für gewisse Metallerze erreicht wurden. Die Rückgewinnung wurde um 5-15% erhöht, während eine bessere Konzentrierung durch eine bessere Selektivität während der Flotationsscheidung erreicht wurde.

Die Stangenturbine gemäß der Erfindung arbeitet vorteilhaft mit einer erzwungenen Lüftung, und die hohle Trag- und Antriebs­ welle führt die Druckluft nach der Turbinennabe. Am Ende der Welle auf der Seite des Antriebsrades liegt eine drehende Dich­ tung für die Zufuhr der Druckluft. In einer Zelle von 1200 l kann eine feine Verteilung von 2 m3 Luft pro Minute ohne Aufbrau­ sen an der Oberfläche durch die Turbine mit erzwungener Lüftung erreicht werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung und anders als die üblichen Flotationsturbinen mit Lüftung, arbeitet die erfindungs­ gemäße Turbine ohne Diffuseur. Der Vortex-Effekt kann durch ein einfaches, feststehendes, über der Turbine aufgestelltes Gitter vermieden werden. Der Pulp ist dadurch mit wenigen abnutzbaren Teilen in Kontakt, und die Kosten können gegenüber den Turbinen mit Diffuseuren vermindert werden.

Die Turbine gemäß der Erfindung kann durch mechanisches Zusammensetzen hergestellt werden, und sie ist durch einen Gummiüberzug geschützt. Wenn die Flotationsreagenzen den Gummi angreifen, kann die Turbine aus Ni-Hartguß sein, der einen hohen Verschleißwiderstand aufweist.

Der Tankinhalt von 1200 l kann zum Beispiel 32mal größer sein als das Turbinenvolumen, und die Umdrehgeschwindigkeit kann 275 Umdrehungen pro Minute betragen, also eine Geschwindigkeit von ungefähr 6,33 m/Sek. am Ende der längsten Stangen von 160 mm. Diese Kennzeichen genügen, um die Größe der Turbine für einen Flotationstank von 400 l bis zu mehreren Kubikmetern zu bestimmen.

Wird die Turbine für die Konditionierung benützt, dann ist die Luftzufuhr nicht unbedingt notwendig, aber sie kann in vielen Fällen nützlich sein. Die Turbine kann in den üblichen oder schon bestehenden Flotationstanken benützt werden, und die Vor­ teile der Erfindung können ohne Umbauen der ganzen Anlage er­ reicht werden. Das Anbringen des Gitters über der Turbine ist auch einfach und billig.

Der Energieverbrauch einer erfindungsgemäßen Turbine von 440 mm Durchmesser in einem Tank von 1200 l mit normaler Lüftung beträgt ungefähr 7 KWStd.

Die Stangen können zur Verschleißminderung gerade oder ge­ krümmt in der Drehrichtung sein. Gerade Stangen sind für nicht abschleifenden Pulp benützbar, während die krummen Stangen bes­ ser für abschleifende Pulpe benützt werden. Die Stangen können hohl und am Ende offen sein, um die Lüftung zu erhöhen. Luftaus­ trittslöcher können längs und auf der Hinterseite der Stangen angebracht werden.

Die Stangen sind rund oder abgerundet, um beim Umdrehen eine Kavitation und ein Abreißen der Flüssigkeitsstrahlen zu erzeu­ gen. Der Abstand zwischen den Reihen muß groß genug sein, um den Antrieb der ganzen Masse in einem Stück zu vermeiden.

Die Stangenturbine kann für jede Misch- oder Rührvorrichtung mit oder ohne Luft benützt werden.

Andere Vorteile und Kennzeichen kommen in der folgenden Be­ schreibung eines Ausführungsbeispieles zum Vorschein. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht im Schnitt von zwei Flotationszellen gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt der Zellen gemäß Fig. 1;

Fig. 3 und 4 eine Vorderansicht und eine Draufsicht im ver­ größerten Maßstab der Turbine gemäß Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der Fig. 4;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 3;

Fig. 7 und 8 den Fig. 3 und 4 ähnliche Sichten einer Ausfüh­ rungsvariante.

Tankförmige Flotationszellen 10 sind mit den zu behandelnden Pulpen gefüllt und haben an der Unterseite Verbindungslöcher 13 zum Ablaufen des überbleibenden Pulpes. Jede Zelle 10 hat an der Oberseite einen Überlauf 14 für die Rückgewinnung der Schaum­ schicht. Eine Turbine 16 mit senkrechter Welle 18 ist im Unter­ teil jedes Tankes 12 aufgestellt und sie wird durch einen Motor 22 mit einem Übertragungsriemen 24 und eine auf der Welle 18 gekeilte Rolle 20 in Drehung gebracht. Mehrere Zellen 10 können durch denselben Motor 22 angetrieben werden, und nur zwei Zellen 10 sind auf Fig. 1 gezeigt. Ein Gitter 26 ist waagerecht über der Turbine 16 zwischen den Tankseitenwänden fest befestigt. Das Gitter 26 besteht aus stehenden Flacheisen von 100 × 5 mm mit einer Masche von 100 × 100 mm. Das Gitter 26 verhindert das Mit­ drehen des Pulpes durch die Turbine 16 und stört kaum das Durch­ laufen des Pulpes im Tank.

Man sieht auf Fig. 3 bis 6, daß die Turbine 16 Stangen L, C auf­ weist, die auf vier übereinander stehende Reihen I, II, III, IV verteilt sind. Jede Reihe liegt in einer waagerechten Ebene und hat vier lange Stange L 1, L 2, L 3, L 4, und vier kurze Stangen C 1, C 2, C 3, C 4, die regelmäßig um die Welle 18 wie Radspeichen verteilt sind. Zwei nebeneinander liegende Stangen bilden einen Winkel von 45°, und eine lange Stange L folgt abwechselnd einer kurzen Stange C usw. Eine ähnliche Versetzung von 22,5° besteht zwischen den Stangen von zwei übereinander liegenden Reihen, um eine Differentialgeschwindigkeit von einer Stange zur anderen und von einer Reihe zur anderen zu bilden. Die Stangen L, C haben einen runden Querschnitt von ungefähr 25 mm, aber andere Formen oder Durchschnitte können benützt werden. Das Stangen­ profil muß jedoch ein Abreißen der Flüssigkeitsstrahlen be­ wirken, sowie eine Kavitation, um die Mischung zu verbessern. Der Abstand zwischen den Reihen I, II, III, IV muß groß genug sein, um das Mitdrehen der Pulpmasse in einem Stück zu vermeiden. Ein Abstand von ungefähr 120 mm gibt gute Resultate.

Die Welle 18 der Turbine 16 ist hohl und bildet ein Durchlauf­ rohr für Druckluft. Diese Druckluft strömt an der Oberseite in das Rohr 18 ein und strömt durch auf der Höhe der untersten Reihen III und IV angebrachte Löcher 32 aus. In einer nicht ge­ zeichneten Ausführungsform sind die Stangen L, C ebenfalls hohl und sie stehen in Verbindung mit dem Innern der Welle 18. Luft­ ausströmlöcher sind in diesem Falle ebenfalls längs der Stangen L, C auf der Hinterseite, in Drehrichtung der Stangen, ange­ bracht.

Die Drehung der Turbine 16 zerteilt den Pulp in dünne Strahlen, und die sehr feine Diffusion der Luft bewirkt eine gute Flota­ tionsscheidung. Es wird kein Diffusor benutzt und dadurch dreht die Turbine 16 leichter und der Energieverbrauch ist kleiner.

Fig. 7 und 8 zeigen eine Ausführungsvariante der Turbine 16 mit nach hinten gekrümmten Stangen L, C gegenüber der durch den Pfeil gezeigten Drehrichtung. Der Verschleiß der Stangen wird verringert, und diese Form ist deshalb für abschleifende Pulpe besonders geeignet.

Dieselbe Turbine 16 mit dem Gitter 26 wird vorteilhaft für die Pulpkonditionierung benützt, wobei der Konditionierungstank den Flotationszellen gemäß Fig. 1 und 2 ähnlich ist. Die Untertei­ lung in dünne Flüssigkeitsstrahlen verbessert die Mischung der Körner mit den Reagenzen, und die Durchströmungsgeschwindigkeit kann vergrößert werden mit einer Verminderung des Energiever­ brauches. Die Turbine 16 kann ohne Luftblasung benützt werden, und sie ist für jede Mischungs- oder Rührvorrichtung geeignet. Es können selbstverständlich Stangen mit einer anderen zwischen L und C liegenden Länge zwischen den kurzen und langen Stangen eingesetzt werden, und die Anzahl der Reihen und der Stangen kann verschieden sein.

Claims (10)

1. Mischanlage von festen und flüssigen Materialien, insbeson­ dere eine Erz-Konditionierungs- und/oder Flotationsanlage durch ein Naßverfahren, mit einem Tank (10), der die zu behandelnde Mischung, insbesondere den von zerkleinerten Erzen, Wasser und Reagenzen gebildeten Pulp enthält, und mit einer drehenden Turbine (16) zum Umrühren der Mischung im Tank, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (16) mit einer senkrechten Welle (18) eine Mehrzahl von sich von der senkrech­ ten Welle aus radial erstreckenden Stangen (L, C) trägt, die auf verschiedenen übereinanderliegenden waagerechten Ebenen (I, II, III, IV) verteilt sind, wobei die auf derselben Ebene liegenden Stangen abwechselnd verschiedene Längen haben, um Differentialgeschwindigkeiten zu erzeugen und die Mischung in dünne Flüssigkeitsstrahlen zu verteilen.
2. Anlage nach Anspruch 1, mit Pulp-Konditionierungszellen und Flotationszellen zum Ausscheiden der Erze durch Flotation, dadurch gekennzeichnet, daß die Flota­ tionszellen und die Konditionierungszellen mit derselben Turbine (16) ohne Diffusor ausgerüstet sind.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Turbine (16) kurze (C) und lange (L) Stangen hat, wobei die auf einer selben Ebene liegenden Stangen eine Reihe (I, II, III, IV) von Stangen bilden, die regelmäßig um die Turbinenwelle (18) mit abwechselnd langen und kurzen Stangen verteilt sind.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Turbine (16) acht Stangen pro Reihe hat, vier kurze (C) und vier lange (L) Stangen, die abwechselnd je um 45° versetzt an der Welle (18) befestigt sind.
5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Turbine (16) mehrere Reihen (I, II, III, IV) von Stangen (L, C) hat, wobei die Stangen von einer Reihe zur anderen winkelig versetzt sind, und daß der Versetzungs­ winkel ein Bruchteil des zwischen zwei Stangen gebildeten Win­ kels ist.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Turbine (16) vier übereinander­ liegende Reihen (I, II, III, IV) hat, wobei der Versetzungs­ winkel von einer Reihe zur anderen 22,5° beträgt.
7. Anlage nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt, insbeson­ dere der runde Querschnitt der Stangen (L, C) einen Kavitations- Effekt und ein Abreißen der Flüssigkeitsstrahlen bewirkt.
8. Anlage nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stangen gekrümmt sind in der der Drehrichtung der Turbine (16) entgegengesetzten Richtung, um den Verschleiß zu verringern.
9. Anlage nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein feststehendes Gitter (26) in dem Tank (10) über der letzten Stangenreihe angeordnet ist.
10. Anlage nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (18) der Turbine (16) zum Durchströmen von Druckluft hohl ist, und daß die Druck­ luft durch Ausströmlöcher im unteren Teil der Welle und/oder durch hohle Stangen (L, C) ausgeblasen wird zum Einführen von Luft in die Mischung.
DE19873703148 1986-02-11 1987-02-03 Stangenturbine, insbesondere zur konditionierung und flotation der erze Withdrawn DE3703148A1 (de)

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