DE3741843A1 - Verfahren und vorrichtung zur innigen vermischung von fluessigkeiten mit gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur innigen Vermischung von Flüssigkeiten mit Gasen, insbesondere einer Flotationstrübe, die einer Flotationszelle zugeführt wird, wobei die Flüssigkeit unter Druck durch einen Kanal hindurchgeführt und dabei mit Gas beaufschlagt wird.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 33 25 969 ist eine Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere eine mit Flotationsreagenzien versetzte Flüssigkeits-/ Feststoff-Suspension, bekannt, die über ein Zuführungsrohr in eine Flotationszelle eingeleitet wird. In der Rohrwan­ dung des Zuführungsrohres sind hierbei Öffnungen für die Zufuhr der Begasungsmedien vorgesehen, welche aus einzel­ nen, mit Abstand voneinander angeordneten, hintereinander­ gereihten Lamellen gebildet werden. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird die zu begasende Flüssigkeit im wesent­ lichen in einer gleichförmigen Strömung durch das Rohr hindurchgeführt und dabei durch die zwischen den Lamellen befindlichen Öffnungen mit Gas beaufschlagt. Hierdurch werden am Übergangsbereich von Begasungsmedium zur Suspen­ sion gleiche Druckverhältnisse erreicht und dadurch ein gleichmäßiger Eintrag von feinen Gasbläschen in die Sus­ pension gewährleistet.

Gemäß der aus der deutschen Offenlegungsschrift 36 06 747 bekannten Vorrichtung zur Begasung von Flüssigkeiten wei­ sen die mit Abstand voneinander angeordneten, hintereinan­ dergereihten Lamellen eine antiadhäsive Oberfläche auf. Hierdurch wird ein Festsetzen von Feststoffteilchen in den Öffnungen zwischen den Lamellen weitgehend vermieden, so daß die zeitlichen Intervalle zwischen den Reinigungsvor­ gängen wesentlich vergrößert werden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, das die innige Vermischung von Flüssigkeiten mit Gasen, insbesondere einer Flotationstrübe, in besonders einfacher und wirtschaftlicher Weise ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit im Kanal mäanderförmig umgelenkt wird. Durch die mäanderför­ mige Umlenkung der Flüssigkeit im Kanal wird eine beson­ ders intensive Vermischung und gleichmäßige Verteilung der Gasbläschen in der Flüssigkeit erreicht, so daß, wie die Praxis gezeigt hat, bei der Begasung einer mit sehr feinen Kohlepartikeln versetzten Flotationstrübe das Ausbringen der Kohlepartikeln aus der Trübe bei der anschließenden Flotation im Vergleich zu den bisherigen bekannten Metho­ den erheblich gesteigert werden kann.

Besonders gute Ergebnisse konnten, wie die Praxis gezeigt hat, bei der Flotation einer mit sehr feinen Kohleparti­ keln versetzten Flotationstrübe erreicht werden, wenn, gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die Flüssigkeit im Kanal mehrfach mäanderförmig umgelenkt wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er­ findung wird die Flüssigkeit im Kanal ringmantelförmig geführt und dabei von innen und/oder von außen mit Gas beaufschlagt. Mit Hilfe dieser Maßnahmen kann auch eine innige Vermischung von Flüssigkeiten oder sonstigen Trüben mit Gasen in einfacher Weise erreicht werden, bei denen die bisher bekannten Methoden versagten oder aber einen sehr hohen Energie- und Kostenaufwand erforderten.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen einer in der Zeichnung schematisch dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Wie die Zeichnung zeigt, besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung aus einem im wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten Kanal (1) mit axialer Flüssigkeitszuführung (Pfeile 2) und Flüssigkeits­ abführung (Pfeile 3). Der Kanal (1) ist außen von einem mit geringem Abstand vom Kanal (1) angeordneten Mantel (4) umgeben, der mit einem Rohrstutzen (5) für die Zuführung der Gase (Pfeil 6) versehen ist. Innen im Kanal (1) sind gemäß der Erfindung nach innen vorspringende Ringscheiben (7) mit verhältnismäßig großem Abstand voneinander ange­ ordnet. Innerhalb dieser Ringscheiben (7) ist wiederum ein axial verlaufender Verdrängungskörper (8) mit scheibenför­ migen Vorsprüngen (9) angeordnet, die in die Freiräume (10) zwischen den in der Kanalwandung angeordneten Ring­ scheiben (7) weisen. Die Zuführung der Gase in den Kanal erfolgt über Öffnungen (11) in der im Trübeeinlaufbereich befindlichen ersten Ringscheibe (7), die einen Durchmesser zwischen etwa 0,5 und 2 mm aufweisen. Die Öffnungen (11) sind hierbei kreisrund ausgebildet und gleichmäßig über dem Umfang in der Ringscheibe (7) verteilt angeordnet. Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiel sind 36 Öffnungen (11) in der Ringscheibe (7) vorge­ sehen.

Im Betrieb der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die Flüssigkeit oder die Flota­ tionstrübe dem Kanal (1) in Pfeilrichtung (2) unter Druck zugeführt. Im Kanal (1) wird die Flüssigkeit um den Ver­ drängungskörper (8) ringmantelförmig geführt und dabei von den nach innen vorspringenden Ringscheiben (7) und den in die Freiräume (10) hineinragenden Scheiben (9) des Ver­ drängungskörpers (8) mehrfach mäanderförmig umgelenkt. Gleichzeitig wird Gas in Pfeilrichtung (6) durch den Stutzen (5) in den Ringraum (12) unter Druck eingeführt, von wo es über eine ringförmige Ausnehmung (13) in der Kanalwandung in die runden Öffnungen (11) der Ringscheibe (7) gelangt und von dort in den Freiraum (10) eintritt. Hier findet bereits eine starke Verwirbelung und innige Vermischung der Flüssigkeit mit dem Gas statt, die sich bei jeder nachfolgenden mäanderförmigen Umlenkung wieder­ holt, so daß der aus dem Kanal (1) in Pfeilrichtung (3) austretende Flüssigkeits- oder Flotationstrübestrom mit über den gesamten Querschnitt des Flüssigkeits- oder Trübestroms gleichmäßig verteilten feinen Gasbläschen durchsetzt ist. Eine gleichmäßige Verteilung und innige Vermischung der Gasbläschen mit der Flüssigkeit ist insbe­ sondere zur flotativen Trennung von in der Flotationstrübe vorhandenen, sehr feinkörnigen Erz- oder Kohlepartikeln für das Aufschwimmen und Ausbringen dieser feinkörnigen Feststoffe aus der Flotationstrübe von wesentlicher Bedeu­ tung.

Wie die Praxis gezeigt hat, konnte durch die innige Vermi­ schung einer mit sehr feinen Kohlepartikeln (unter 20 µm) durchsetzten Flotationstrübe mit den feinen Luftbläschen in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung das Ausbringen der Kohlepartikeln in der nachgeschalteten Flotationszelle - im Vergleich zu den bisher bekannten Flotationsmethoden ganz wesentlich gesteigert werden, und zwar bei einer Durchsatzleistung von 12 bis 16 m³/h.

Darüber hinaus zeichnet sich die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch hinsichtlich der sehr einfachen und kosten­ günstigen konstruktiven Ausgestaltung aus. Für den Fall, daß sich die Flüssigkeit schwierig mit den Gasen vermi­ schen läßt, kann es ggf. auch vorteilhaft sein, daß sie, während sie den Kanal mäanderförmig durchströmt, sowohl von innen her als auch von außen her mit Gas bzw. Luft beaufschlagt wird. Hierfür ist der Verdrängungskörper (8) mit einer in der Zeichnung gestrichelt dargestellten, axialen Bohrung (15) versehen, an die schräg in Strömungs­ richtung der Flüssigkeit nach außen verlaufende Bohrungen (16) mit einem Durchmesser zwischen etwa 0,5 bis 2 mm an­ geschlossen sind, die in den Kanal (1) einmünden. Die Bohrungen (16) im Verdrängungskörper (8) können selbstver­ ständlich auch sehr vorteilhaft radial verlaufend angeord­ net sein, so daß die durch den Verdrängungskörper (8) unter Druck eingeführten Gase im Kanal (1) senkrecht auf die Flüssigkeitsströmung auftreffen und sich mit dieser innig vermischen. Dasselbe gilt auch für die in der Ring­ scheibe (7) angeordneten Öffnungen (11), die nicht nur, wie in der Zeichnung dargestellt, axial verlaufend ange­ ordnet sein können, sondern die auch schräg oder radial zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit oder Flotations­ trübe verlaufend angebracht sein können. Wesentlich bei dieser in der Zeichnung dargestellten, erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist die mäanderförmige Umlen­ kung des Flüssigkeits- oder Flotationstrübestroms im Kanal (1), durch die in einfacher Weise eine optimale und innige Vermischung einer beliebigen Flüssigkeit oder Flotations­ trübe mit Gasen bzw. Luft ermöglicht wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann beispielsweise die Zuführung von Gasen oder von Luft in den im Kanal (1) mäanderförmig geführten Flüssigkeitsstrom über mehrere Ringscheiben (7) mit entsprechenden Durchtrittsöffnungen erfolgen. Auch kann ggf. der Kanal (1) so ausgestaltet sein, daß der durch ihn hindurchgeführte Flüssigkeitsstrom nur einmal, zweimal oder auch mehr als viermal darin mäan­ derförmig umgelenkt wird. Schließlich kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung außer zur Belüftung einer Flotations­ trübe, die einer Flotationszelle zugeführt wird, auch sehr vorteilhaft zur Begasung von Laugen oder dgl. in Reak­ tionsbehältern eingesetzt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur innigen Vermischung von Flüssigkeiten mit Gasen, insbesondere einer Flotationstrübe, die einer Flotationszelle zugeführt wird, wobei die Flüs­ sigkeit unter Druck durch einen Kanal hindurchgeführt und dabei mit Gas beaufschlagt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeit im Kanal (1) mäander­ förmig umgelenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit im Kanal (1) mehrfach mäanderför­ mig umgelenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flüssigkeit im Kanal (1) ringman­ telförmig geführt und dabei von innen und/oder von außen mit Gas beaufschlagt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus einem im wesentli­ chen zylinderförmig ausgebildeten Kanal (1) mit axia­ ler Flüssigkeitszu- und Flüssigkeitsabführung und Gaszuführung, dadurch gekennzeichnet, daß im Kanal (1) nach innen vorspringende Ringscheiben (7) mit verhältnismäßig großem Abstand voneinander angeordnet sind, und daß innerhalb der Ringscheiben (7) ein axial verlaufender Verdrängungskörper (8) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Gase in die Flüssigkeit über Öffnungen (11) in wenigstens einer der Ringscheiben (7) erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb der Ringscheiben (7) ein axial verlaufender Verdrängungskörper (8) mit schei­ benförmigen Vorsprüngen (9) angeordnet ist, die in die Freiräume (10) zwischen den in der Kanalwandung angeordneten Ringscheiben (7) weisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (7) und/oder der Verdrängungskörper (8) mit Öffnungen (11, 16) für die Zuführung der Gase in die Flüssigkeit versehen sind, die einen Durchmesser von 0,5 bis 2 mm aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (11, 16) rund oder schlitzförmig ausgebildet sind.