DE4031258C2 - Einrichtung zur Regelung der Abtrennung des Schaumkonzentrats vom tauben Gestein in einem Flotationsapparat - Google Patents
Einrichtung zur Regelung der Abtrennung des Schaumkonzentrats vom tauben Gestein in einem FlotationsapparatInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Aufbereitung ei
nes mineralischen Stoffes mit Hilfe einer Flotation von
festen Teilchen einer Wertstoffkomponente des minera
lischen Stoffes und betrifft insbesondere eine Einrich
tung zur Regelung des Vorganges der Ab
trennung des Schaumkonzentrats vom tauben Gestein in
einem Flotationsapparat.
Die Erfindung kann in der Schwarz- und Buntmetallur
gie, Kohlenindustrie und Diamantförderung
bei der Flotation von Bodenschätzen
angewendet werden, in denen die Wertstoffkomponente
des mineralischen Stoffes in Form sowohl von recht fei
nen als auch von groben Einsprengungen mit hydrophoben
Eigenschaften enthalten ist.
In den bekannten Flotationsapparaten beruht der Vor
gang der Abtrennung des Schaumkonzentrats vom tauben
Gestein entweder auf einer Schaumflotation, bei der das
Aufgabegut eine Feinfraktionen des aufzubereitenden
Stoffes enthaltende Trübe darstellt, oder auf der
Schaumflotation in Verbindung mit einer Schaumabschei
dung, bei der das Aufgabegut außer den Feinfraktionen
des aufzubereitenden Stoffes auch noch eine der Schaum
schicht zugeführte Grobfraktion enthält. Die Schaumflo
tation und die Kombination der Schaumflotation mit der
Schaumabscheidung werden dadurch gekennzeichnet, daß
es notwendig ist, die vorgegebene Trübehöhe in der
Zelle des Flotationsapparates bezüglich seines Wehres
aufrechtzuerhalten und damit die Trübe-Schaum-Grenze
auf dem Sollpegel sowie die Schaumschichtdicke konstant
zu halten; ein eingestelltes Verhältnis zwischen der
wäßrigen und Gasphase in der in die Zelle des Flotati
onsapparates einströmenden Trübe zu sichern, durch wel
ches im wesentlichen die Trübedichte und -höhe in der
Zelle bestimmt werden; eine optimale Konzentration in
der belüfteten Trübe des Schaummittels einzuhalten,
welches sowohl mit dem Umlaufwasser als auch unmittel
bar mit dem Aufgabegut kommt, was die Größe, die Verteilung
und die Aufstiegsgeschwindigkeit der Luftblasen
und folglich auch die Dichte der belüfteten Trübe bestimmt; eine
optimale Geschwindigkeit der Förderung des Aufgabegu
tes in das Volumen der belüfteten Trübe in der Zelle des
Flotationsapparates zu gewährleisten, deren Änderung die
Hydrodynamik der Ströme stört; das taube Gestein aus der
Zelle unter minimalen Verlusten der wäßrigen Phase der
Trübe auszutragen; die vorgegebene Trübehöhe und -dich
te im Zellenvolumen schnell wiederherzustellen.
Die Änderung der Trübehöhe und folglich auch der
Schaumschicht sowie des Verhältnisses zwischen der fes
ten, wäßrigen und der Gasphase der Trübe wird einmal
durch Schwankungen der Menge des Feststoffes und des
Wassers im Zellenvolumen des Flotationsapparates, zum
anderen durch Schwankungen der Verluste der flüssigen
Phase beim Austrag des tauben Gesteines wegen der Än
derung der Menge des Feststoffes und des Vorhandenseins
von Grobfraktionen und Schwergut darin bedingt. Die
Änderung der Trübehöhe in der Zelle des Flotationsap
parates wird auch durch Änderung der Trübedichte auf Grund von
Schwankungen der Konzentration des Schaummittels in der
Trübe bedingt.
Die Änderung der Geschwindigkeit der Förderung der
Trübe in die Zelle des Flotationsapparates ist auf die
Änderung des Verhältnisses zwischen dem Feststoff und
Wasser in der Trübe zurückzuführen. Die den Flotati
onsvorgang beeinflussenden Störwirkungen sind also
eine Änderung der Menge der Feststoff- und der flüssi
gen Phase der der Zelle des Flotationsapparates zugelei
teten Trübe, eine Änderung der Menge der bei der Aus
tragung des tauben Gesteines wegen einer Änderung des
Gehalts der groben und schweren Fraktion im tauben Ge
stein verlorengehenden flüssigen Phase, eine Änderung
der Konzentration des Schaummittels in dem in die Zelle
einströmenden Umlaufwasser, die zu einer Änderung des
Verhältnisses der flüssigen zur Gasphase in der Trübe
und also auch zu einer Änderung der Trübehöhe und
-dichte in der Zelle des Flotationsapparates führt.
Ausgehend vom oben Gesagten besteht zur Zeit das
Problem der Regelgüte der Vorgänge der Schaumflotation
und der Schaumflotation in Verbindung mit der Schaum
abscheidung, das durch eine gemeinsame Regelung mehre
rer Parameter bedingt ist. Besonders akut ist
dieses Problem bei Verwendung von Flotationsapparaten
großer Leistung wegen der großen Trägheit einer derar
tige Flotationsapparate umfassenden Flotationsanlage
und des Vorhandenseins verschiedener starker Störwir
kungen.
Das genannte Problem ist z. T. durch eine Einrich
tung zur automatischen Regelung des Vorganges der Ab
trennung des Schaumkonzentrates vom tauben Gestein in
einem Flotationsapparat (G. M. Kovin e.a. "Sistemy av
tomaticheskogo kontrolya i upravlenia tekhnologiches
kimi prozessami flotatsionnykh ustanovok" (Systeme
zur automatischen Kontrolle und Steuerung technologi
scher Prozesse in Flotationsanlagen), 1981, Verlag
"Nedra" (Moskau), S. 69 bis 73) gelöst, die eine Meß
schaltung für die Trübehöhe enthält, in der ein in
der Zelle des Flotationsapparates angeordnetes Druck
luftmischrohr mit einem Druckgeber und einem Luft
durchflußmengenregler verbunden ist. Der Ausgang des
Druckgebers ist an einen Trübehöhenregistrierer und
den Eingang einer Regelschaltung für die Geschwindig
keit des Auftrages des tauben Gesteines aus der Zelle
des Flotationsapparates angeschlossen, deren Ausgang
mit dem Antrieb eines Regelschiebers verbunden ist,
der an einem Stutzen zum Austrag des tauben Gesteines
aus der Zelle des Flotationsapparates angeordnet ist.
Die Einrichtung enthält auch eine Regelschaltung für
die Durchflußmenge des Schaummittels, in der die Durch
flußregelung des Schaummittels proportional zur Durch
flußmenge des aus der Zelle in Form der Trübe ausgetra
genen tauben Gesteines ist.
Die genannte Einrichtung zur automatischen Regelung
gewährleistet deshalb nicht die erforderliche Regelgüte,
weil bei der Messung der Trübehöhe in der Zelle des Flo
tationsapparates der durch eine Änderung der Trübedich
te eingebrachte Meßfehler nicht berücksichtigt wird.
Die Dosierung der Schaummittel-Durchflußmenge nach
dem Durchsatz des tauben Gesteines in Form der Trübe
ist beim Fehlen einer Überwachung der Trübedichte sehr
angenähert und führt zu einer Störung der Vorgänge der
Schaumbildung und der Hydrodynamik im Zellenvolumen
wegen beträchtlicher Schwankungen der Trübedichte, wo
durch der Vorgang der Stabilisierung der Trübehöhe ge
hemmt wird. Darüber hinaus wird durch das Fehlen solch
einer Regeleinwirkung wie die Stabilisierung der Durch
flußmenge des Wassers mit dem Schaummittel im Flotati
onsvorgang die Stabilisierung der Trübedichte erschwert.
Die genannte automatische Regeleinrichtung gewähr
leistet nicht die erforderliche Regelgüte, insbesondere in
den Flotationsapparaten großer Leistung, in denen neben
einer großen Trägheit der derartige Flotationsapparate
enthaltenden Flotationsanlagen starke Störwirkungen
auftreten.
Das genannte Problem ist z. T. durch eine Einrich
tung zur automatischen Regelung des Vorganges der Ab
trennung des Schaumkonzentrats vom tauben Gestein in
einem Flotationsapparat (GB 21 80 779 A) gelöst, die
eine Meßeinrichtung für Füllstand und Dichte in der
Zelle des Flotationsapparates enthält, in dem zwei
auf verschiedenen Höhen in der Trübe in der Zelle des
Flotationsapparates angeordnete Druckluftmischrohre
mit Luftdurchflußreglern und einem Druckdifferenzgeber
verbunden sind, der an den Eingang eines Reglers
der Durchflußmenge eines in die Zelle des
Flotationsapparates einströmenden Schaummittels und
an einen Informationseingang eines Korrekturgliedes
für den Wert der Trübehöhe angeschlossen ist, an dessen
anderen Informationseingang ein mit einem der Druck
luftmischrohre kommunizierender Druckgeber und dessen
Ausgang an den Eingang eines Regelkreises zur Füllstandsstabilisierung
in der Zelle des Flotationsapparates
gelegt ist, bei dem der Regler des Durchsatzes von taubem
Gestein aus der
Zelle des Flotationsapparates mit dem Antrieb eines
Regelventils zum Austrag des tauben Gesteines verbunden
ist, das an einem Stutzen zum Austrag des tauben Gestei
nes aus der Zelle des Flotationsapparates angeordnet
ist.
Die genannte automatische Regeleinrichtung sichert
ebenso wie die oben beschriebene nicht die erforderliche
Regelgüte. Dies ist dadurch bedingt, daß die Stabili
sierung der Trübehöhe durch bloße Änderung der Geschwin
digkeit des Austrages des tauben Gesteines aus der Zelle
des Flotationsapparates ineffektiv ist, insbesondere bei
Benutzung von Flotationsapparaten großer Leistung, we
gen der großen Trägheit der den Flotationsapparat ein
schließenden Flotationsanlage, des Vorhandenseins star
ker Störwirkungen und einer unzureichenden Stärke der
für eine rasche Wiederherstellung der Trübehöhe auf den
Sollwert erforderlichen Regelwirkung. Die einfache
Vergrößerung des Verstärkungsfaktors des Kanals zur
Stabilisierung der Trübehöhe führt aber bei großen
Störwirkungen zu einer Aufschaukelung des Systems, großen
Überregelungen und einer Vergrößerung der Regel
zeit und folglich auch zu einer Verschlechterung der
Regelgüte. Die Anwendung eines leistungsfähigeren
Regelventils zum Austrag des tauben Gesteines aus der
Zelle des Flotationsapparates großer Leistung zieht
eine Vergrößerung seiner eigenen Trägheit und folglich
auch eine Vergrößerung der Trägheit der Flotationsan
lage, die so den Flotationsapparat wie auch die Auto
matisierungsmittel umfaßt, und eine Verschlechterung
der Kennwerte der Regelgüte nach sich.
In der genannten automatischen Regeleinrichtung
wird zur Änderung der Geschwindigkeit des Austrages des
tauben Gesteines aus der Zelle des Flotationsapparates
ein Regelventil mit einer nichtlinearen Durchflußkenn
linie benutzt, was keine gewünschte Regelgüte sichert.
Das genannte Regelventil stellt keinen maximal freien
Auslaß des tauben Gesteines aus der Zelle des Flotati
onsapparates bei minimalen Verlusten der flüssigen
Phase der Trübe sicher, was gleichfalls eine Störwir
kung hinsichtlich der Trübehöhe in der Zelle des Flotationsappa
rates einbringt. Die vertikale Anordnung des genannten
Regelventils (die horizontale Anordnung des Sattels
eines Sperrorgans) kann zu teilweisen oder vollständi
gen Verstopfungen des Stutzens zum Austrag des tauben
Gesteines aus der Zelle des Flotationsapparates bei der
Flotation eines eine große Menge grober und schwerer
Fraktionen enthaltenden Erzes und also auch zu einer
Verringerung (Änderung) der Geschwindigkeit des Aus
trages des tauben Gesteines und zum Wirksamwerden zu
sätzlicher Störwirkungen hinsichtlich der Trübehöhe
in der Zelle des Flotationsapparates führen, was glei
chfalls die Regelgüte verschlechtert.
Der Flotationsapparat arbeitet mit einem Umlauf
wasser, in dem die Restkonzentration des Schaummittels
70 bis 80% der Arbeitskonzentration ausmacht und des
sen Durchflußmenge samt dem in die Zelle des Flotati
onsapparates geleiteten Aufgabegut sowie dessen Verlus
te beim Austrag des tauben Gesteines aus der Zelle des
Flotationsapparates sich ändern. Dies führt zu einer
Änderung der Trübehöhe und -dichte sowie der Hydrody
namik der Trübeströme in der Zelle des Flotationsappa
rates. Die Aufrechterhaltung der Arbeitskonzentration
des Schaummittels in der in der Zelle des Flotations
apparates befindlichen Trübe durch bloße Änderung der
zusätzlichen Förderung des Schaummittels in das Zellen
volumen des Flotationsapparates, ohne die Durchflußmen
ge des Wassers mit dem Schaummittel zu stabilisieren,
sichert also einerseits keine ausreichende Stabilisie
rung des Verhältnisses der Volumina von Wasser und
Luft im Volumen der belüfteten Trübe und folglich auch
der Trübedichte und -höhe und andererseits keine sta
bile Geschwindigkeit der Förderung des Aufgabegutes in
das Zellenvolumen des Flotationsapparates und also
auch keine stabile Hydrodynamik der Trübeströme in der
Zelle des Flotationsapparates.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ein
richtung zur Regelung der
Abtrennung des Schaumkonzentrates vom tauben Gestein
in einem Flotationsapparat zu schaffen, mit der
eine Erhöhung der Regelgüte beim Abtrennvorgang und
als Folge dessen eine Verbesserung des Wertstoffausbrin
gens durch das Schaumkonzentrat und eine Verringerung
seiner Verunreinigung durch das taube Gestein erzielt
werden.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in
der Einrichtung zur Regelung
der Abtrennung des Schaumkonzentrats vom tauben Ge
stein in einem Flotationsapparat, die eine Meßeinrichtung
für Füllstand und Dichte in der Zelle des Flota
tionsapparates enthält, im dem zwei auf verschiedenen
Höhen in der Trübe in der Zelle des Flotationsapparates
angeordnete Druckluftmischrohre mit Luftdurchflußreg
lern und einem Druckdifferenzgeber verbunden sind, der
an den Eingang eines Reglers zur Regelung der Durchfluß
menge eines in die Zelle des Flotationsapparates ein
strömenden Schaummittels und an einen Informationsein
gang eines Korrekturgliedes für den Wert der Trübe
höhe angeschlossen ist, an dessen anderen Informations
eingang ein mit einem der Druckluftmischrohre kommuni
zierender Druckgeber und dessen Ausgang an den Eingang
eines Regelkreises zur Stabilisierung der Trübehöhe in der
Zelle des Flotationsapparates gelegt ist, bei dem der
Regler des Durchsatzes
von taubem Gestein aus der Zelle des Flotationsappa
rates mit dem Antrieb eines Regelventils zum Austrag
des tauben Gesteines verbunden ist, das an einem Stut
zen zum Austrag des tauben Gesteines aus der Zelle des
Flotationsapparates angeordnet ist, gemäß der Erfin
dung der Regelkreis zur Füllstandsstabilisierung in der
Zelle des Flotationsapparates zusätzlich einem Regler
für die Durchflußmenge des in die Zelle ein
strömenden Wassers mit dem Schaummittel enthält, an
dessen Eingang ein Signal eintrifft, das einem korrigier
ten Wert der Trübehöhe in der Zelle des Flotationsap
parates entspricht, und der auf die Rohrleitung für die
Förderung des Wassers mit dem Schaummittel in die Zel
le des Flotationsapparates über ein Regelventil wirkt
und ein Durchflußgeber für
das Wasser mit dem Schaummittel zur Verfügung stehen,
dessen Ausgang an den Eingang des Reglers des Durchsatzes
von taubem Gestein
aus der Zelle des Flotationsapparates angeschlossen ist,
der am Ausgang ein Steuersignal bei einer Abweichung
der Durchflußmenge des Wassers mit dem Schaummittel
vom Sollsignal erzeugt.
Es ist zweckmäßig, daß in der erfindungsgemäßen
Regeleinrichtung den Regler
für die Durchflußmenge des in die Zelle einströmenden
Wassers mit dem Schaummittel einen Trübehöhenstands
geber, eine mit einem Eingang an dessen Ausgang gelegte
Vergleichsschaltung zum Vergleich des korrigierten Wer
tes der Trübehöhe mit dem Sollwert und einen Durchfluß
regler für das Wasser mit dem Schaummittel, dessen Ein
gang an den Ausgang der Vergleichsschaltung zum Ver
gleich des korrigierten Wertes der Trübehöhe mit dem
Sollwert angeschlossen ist, enthält.
Vorteilhaft ist, daß in der erfindungsgemäßen
Regeleinrichtung in dem Regelventil zum Aus
trag des tauben Gesteines, das einen zylindrischen Kör
per mit einer Auslaßöffnung enthält, an dessen einer
Stirnfläche ein Flansch zur Verbindung mit dem Stutzen
zum Austrag des tauben Gesteines aus der Zelle des
Flotationsapparates ausgeführt ist und in dem ein Sat
tel und ein mit einer Stange zur Verbindung mit dem An
trieb des Regelventils zum Austrag des tauben Gesteines
versehenes Sperrorgan angeordnet sind, der zylindrische
Körper horizontal liegt, die Auslaßöffnung in dessen
unterem Teil ausgeführt ist und das Sperrorgan einen
zylindrischen Abschnitt und einen an diesen anschließen
den und dem Sattel zugewandten Abschnitt in Form eines
parabolischen Kegels aufweist, wobei dessen Achse
zur Achse der Bohrung im Sattel zum oberen Teil des zy
lindrischen Körpers hin versetzt ist.
Es ist günstig, wenn in der erfindungsgemäßen
Regeleinrichtung die Querschnittsfläche des
zylindrischen Abschnitts des Sperrorgans aus der Bezie
hung
S = (1 - k) · Sn
ermittelt wird, worin
S die Querschnittsfläche des zylindrischen Abschnitts,
Sn die Fläche der Bohrung im Sattel,
k den Proportionalitätsfaktor, der gleich dem Verhältnis des Minimalwertes der Belastung des Flotationsapparates zum Maximalwert ist,
bedeuten, während die Länge des Abschnitts in Form des parabolischen Kegels dem Hub des Antriebs des Regel ventils zum Austrag des tauben Gesteines gleich ist.
S die Querschnittsfläche des zylindrischen Abschnitts,
Sn die Fläche der Bohrung im Sattel,
k den Proportionalitätsfaktor, der gleich dem Verhältnis des Minimalwertes der Belastung des Flotationsapparates zum Maximalwert ist,
bedeuten, während die Länge des Abschnitts in Form des parabolischen Kegels dem Hub des Antriebs des Regel ventils zum Austrag des tauben Gesteines gleich ist.
Es ist vorteilhaft, daß in der erfindungsgemäßen
Regeleinrichtung die Versetzung
der Achse des Sperrorgans bezüglich der Achse der Boh
rung im Sattel gleich der Differenz der Radien des
zylindrischen Abschnitts des Sperrorgans und der Boh
rung im Sattel ist.
Es ist sinnvoll, das Sperrorgan des Regelventils
zum Austrag des tauben Gesteines in der erfindungsgemäßen
Regeleinrichtung mit einem Abweiser
für die Trübe zu versehen, der an die Stirnfläche sei
nes zylindrischen Abschnitts angeordnet ist.
Zweckmäßig ist es auch, den Abweiser für die Trübe
in der erfindungsgemäßen Regeleinrich
tung in Form einer Scheibe mit einer Ringnut in der
Seitenfläche auszuführen.
In der erfindungsgemäßen Einrichtung enthält der Regelkreis
zur Füllstandsstabilisierung außer dem
Regler des Durchsatzes von tau
bem Gestein aus der Zelle des Flotationsapparates ei
nen Regler für das in die Zelle einströmende
Wasser mit dem Schaummittel, mit dessen Hilfe eine zu
sätzliche Regelwirkung - eine Änderung der Durchfluß
menge des Wassers mit dem Schaummittel und eine an
schließende Stabilisierung dieser Durchflußmenge - er
reicht werden.
Die Änderung der Durchflußmenge des in das Zellen
volumen geleiteten Wassers mit dem Schaummittel tritt
als zweite Regelwirkung auf, die die mit der Änderung
der Geschwindigkeit des Austrages des tauben Gesteines
aus der Zelle des Flotationsapparates verbundene Regel
wirkung verstärkt, und zielt auf die Erreichung einer
schnelleren Stabilisierung der Trübehöhe in der Zelle
ab. Hierbei nimmt die Höchstabweichung der Trübehöhe
in der Zelle des Flotationsapparates vom Sollwert so
wie die Regelzeit für die Trübehöhe vom Augenblick
der Entstehung der Abweichung bis zu dem Augenblick der
Erreichung des Sollwertes durch die Höhe ab.
Die auf die Änderung der Durchflußmenge des in die
Zelle des Flotationsapparates einströmenden Wassers mit
dem Schaummittel folgende Stabilisierung der genannten
Durchflußmenge des Wassers mit dem Schaummittel zielt
so auf die Stabilisierung der Geschwindigkeit der För
derung des Aufgabegutes in das Volumen der belüfteten
Trübe in der Zelle des Flotationsapparates und also
auf die Stabilisierung der Hydrodynamik der Trübeströme
in der Zelle des Flotationsapparates wie auch auf die
Stabilisierung des Verhältnisses der Volumina von Was
ser und Luft und also der Trübedichte und -höhe in der
Zelle des Flotationsapparates ab.
Die Stabilisierung der Durchflußmenge des Wassers
mit dem Schaummittel verbessert in Kombination mit der
Regelwirkung des Reglers der Durchflußmenge
des Schaummittels die Güte der Stabilisierung der Trübe
dichte im Zellenvolumen des Flotationsapparates und
also auch die Güte der Stabilisierung der Trübehöhe.
Die auf der Änderung der Durchflußmenge des Wassers
mit dem Schaummittel beruhende Regelwirkung erfolgt im
Zusammenhang mit einer Regelwirkung in Hinsicht auf
die Änderung der Geschwindigkeit des Austrages des tau
ben Gesteines aus der Zelle des Flotationsapparates und
mit einer Störwirkung in Hinsicht auf die Abweichung
der Trübehöhe vom Sollwert. Hierbei tritt die Änderung
der Trübehöhe als Störwirkung hinsichtlich der Änderung
der Durchflußmenge des Wassers mit dem Schaummittel und
die Änderung der Durchflußmenge des Wassers mit dem
Schaummittel als Störwirkung hinsichtlich der Änderung
der Geschwindigkeit des Austrages des tauben Gesteines
aus der Zelle des Flotationsapparates auf. Die Art der
Verbindung zwischen der Trübehöhe, der Durchflußmenge
des Wassers mit dem Schaummittel und der Geschwindig
keit des Austrages des tauben Gesteines aus der Zelle
des Flotationsapparates ist so, daß der Regelvorgang
nach Erreichen der Vorgabewerte durch die Trübehöhe in
der Zelle und die Durchflußmenge des Wassers mit dem
Schaummittel zum Abschluß kommt. Mit Rücksicht darauf,
daß die Regelzeit für die Trübehöhe um ein Mehrfaches
kleiner als die Regelzeit für die Trübedichte in der
Zelle des Flotationsapparates während der Änderung der
Durchflußmenge des Wassers mit dem Schaummittel ist,
kommt es nicht dazu, daß bei der Stabilisierung
der Trübehöhe irgendwelche ernsthafte Änderungen der
Trübedichte und Störungen der Hydrodynamik der Trübe
ströme in der Zelle des Flotationsapparates in Erschei
nung treten. Da die Trübehöhe in der Zelle des Flota
tionsapparates ein Vorrangparameter ist, so sind die
Änderung der Durchflußmenge des Wassers mit dem Schaum
mittel und die anschließende Stabilisierung dieser
Durchflußmenge im ganzen berechtigt und sichern eine
Regelung des Flotationsvorganges von hoher Güte.
Die Erhöhung der Regelgüte wird auch durch Einsatz
des Regelventils in der Einrichtung mit einer an eine
lineare Kennlinie angenäherten Durchflußkennlinie, um
die Geschwindigkeit des Austrages des tauben Gesteines
aus der Zelle des Flotationsapparates zu ändern, er
reicht. Die Linearität der Durchflußkennlinie wird da
durch gewährleistet, daß das Sperrorgan einen Arbeits
abschnitt in Form eines parabolischen Kegels aufweist.
Die horizontale Anordnung des genannten Regelventils
schließt Verstopfungen des Stutzens zum Austrag des
tauben Gesteines aus der Zelle des Flotationsapparates
in dem Falle aus, wenn das taube Gestein eine große
Menge grober und schwerer Fraktionen enthält, und ver
mindert Störwirkungen hinsichtlich der Trübehöhe, die
durch Änderung der Geschwindigkeit des Austrages des
tauben Gesteines hervorgerufen sind, beträchtlich,
was die Regelgüte erhöht. Die Verschiebung des Sperror
gans des Regelventils bezüglich der Sattelachse in der
Vertikalen sorgt für einen maximal freien Austritt des
tauben Gesteines aus der Zelle des Flotationsapparates
unter minimalen Verlusten der flüssigen Phase der Trü
be, was sich auf die Stabilisierung der Trübehöhe po
sitiv auswirkt.
Die Erfindung soll durch die nachstehende Beschrei
bung einer konkreten Ausführungsform anhand der beilie
genden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 schematisch die Gesamtansicht einer Flota
tionsanlage mit einer Meßeinrichtung für Füllstand und
Dichte in der Zelle des Flotationsapparates, einem Regler der
Durchflußmenge des Schaummittels und ei
nem Regelkreis zur Füllstandsstabilisierung in der Zelle
des Flotationsapparates, der eine Regelschaltung für
die Geschwindigkeit des Austrages des tauben Gesteines
und eine Regelschaltung für die Durchflußmenge des
Wassers mit dem Schaummittel aufweist,
Fig. 2 die Funktionsschaltbilder eines Korrektur
gliedes für den Wert der Trübehöhe, des Reglers der
Durchflußmenge des Schaummittels und des Regelkreises zur
Füllstandsstabilisierung,
Fig. 3 die Gesamtansicht eines Regelventils zum
Austrag des tauben Gesteines (im Längsschnitt).
Die Einrichtung zur Regelung
der Abtrennung des Schaumkonzentrats vom tauben
Gestein in einem Flotationsapparat wird am Beispiel
einer Flotationsanlage beschrieben, die einen Ein-Zel
len-Flotationsapparat mit Zuführung eines
Aufgabeguts in Form feiner Erzfraktionen zur Zelle 1
(Fig. 1) über eine Rohrleitung 2 von unten enthält.
Hierbei ist die Zelle 1 mit einem in deren unterem Teil
gelegenen Stutzen 3 zum Austrag des tauben Gesteines und
einer in deren oberem Teil gelegenen Rinne 4 zur Samm
lung des Schaumkonzentrats versehen. Die Einrichtung ent
hält eine Meßeinrichtung 5 für die Trübehöhe und -dichte in
der Zelle 1 des Flotationsapparates, in der auf verschie
denen Höhen Y, X in der Trübe in der Zelle 1 des Flo
tationsapparates angeordnete Druckluftmischrohre 6 und 7
mit Luftdurchflußreglern 8 bzw. 9 und einem Druckdiffe
renzgeber 10 verbunden sind. Das Druckluftmischrohr 6
ist auch mit einem Druckgeber 11 verbunden, dessen Aus
gang an einen Informationseingang 12 eines zur Meßeinrichtung
5 für die Trübehöhe und -dichte gehörenden Korrektur
gliedes 13 für den Wert der Trübehöhe angeschlossen ist.
Der Informationseingang 14 des Korrekturgliedes 13 ist
an den Ausgang des Druckdifferenzgebers 10 und dessen
Ausgang an den Eingang eines Trübehöhenregistrierers 15
sowie an den Eingang 16 eines Regelkreises 17 zur Füllstandsstabilisie
rung in der Zelle 1 des Flotationsappara
tes angeschaltet.
Der Regelkreis 17 zur Füllstandsstabilisierung in
der Zelle des Flotationsapparates enthält einen Regler
18 für die Durchflußmenge des in die Zelle ein
strömenden Wassers mit dem Schaummittel, deren Eingang
als Eingang 16 des Regelkreises 17 zur Füllstandsstabilisierung
dient, an dem ein dem nach der Dichte korri
gierten Wert für die Trübehöhe in der Zelle 1 entspre
chendes Signal eintrifft. Der Ausgang des Reglers
18 für die Durchflußmenge tritt als erster Ausgang 19
des Regelkreises 17 zur Füllstandsstabilisierung auf und
ist mit einem Regelventil 20 verbunden, das an einer
Rohrleitung 21 für die Förderung des Wassers mit dem
Schaummittel in die Zelle 1 des Flotationsapparates an
geordnet ist. An der Rohrleitung 21 ist auch ein Durch
flußgeber 22 für das Wasser mit dem Schaummittel an
geordnet, dessen Ausgang an den Eingang eines Reglers
23 des Durchsatzes von
taubem Gestein aus der Zelle 1 des Flotationsappa
rates angeschlossen ist, der als Eingang 24 des Regelkreises
17 zur Füllstandsstabilisierung wirkt.
Der Regler 23 des Durchsatzes von
taubem Gestein ist über seinen als zwei
ter Ausgang 25 des Regelkreises 17 zur Füllstandsstabilisierung
dienenden Ausgang mit einem Antrieb 26, bei
spielsweise einem Druckluftantrieb, eines Regelventils
27 zum Austrag des tauben Gesteines verbunden, das am
Stutzen 3 zum Austrag des tauben Gesteines aus der Zel
le 1 des Flotationsapparates angeordnet ist. Am Ausgang
der Schaltung 23 wird ein Steuersignal bei einer Abwei
chung der Durchflußmenge des Wassers mit dem Schaummit
tel vom Sollwert erzeugt.
Die Einrichtung enthält auch einen Regler 28
der Durchflußmenge des Schaummittels, der mit
seinem Eingang an den Ausgang des Druckdifferenzgebers
10 und an den Eingang eines Trübedichteregistrierers
29 und mit dem Ausgang an einen Zuteiler 30 für das
Schaummittel geschaltet ist, der über eine Rohrleitung
31 mit einem Vorratsbehälter 32 für das Schaummittel
und mit der Rohrleitung 2 für die Förderung des Aufgabe
gutes in die Zelle des Flotationsapparates verbunden
ist.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform
der Flotationsanlage werden das Schaummittel, die Trübe
und das Wasser unmittelbar in der Rohrleitung 2 ver
mischt. Bei der Einführung von Schaummittel
sowie anderer Flotationsmittel kann in der An
lage ein Mischbehälter vorgesehen werden, der einen
Kontakt dieser Flotationsmittel mit der festen Phase
der Trübe sicherstellt.
Das Korrekturglied 13 für den Wert der Trübehöhe
weist analoge Strom-Spannung-Wandler 33 (Fig. 2), 34
auf, bei denen der Eingang des ersteren als Eingang 12
und der Eingang des zweiten als Eingang 14 des Korrek
turgliedes 13 für den Wert der Trübehöhe dient. Der
Ausgang des analogen Strom-Spannung-Wandlers 33 ist
an einen Eingang 35 eines Teilers 36 des Signals für
die Trübehöhe durch das Signal für die Trübedichte an
geschlossen, dessen Eingang 37 an den Ausgang des analo
gen Strom-Spannung-Wandlers 34 gelegt ist. Der Ausgang
des Teilers 36 ist an den Eingang einer Multiplizier
einheit 38 geschaltet, deren Ausgang an den Eingang ei
nes analogen Spannung-Strom-Wandlers 39 geführt ist.
Der Ausgang des analogen Spannung-Strom-Wandlers 39
tritt als Ausgang des Korrekturgliedes 13 für den
Wert der Trübehöhe auf und ist an den Eingang des Trübe
höhenregistrierers 15 und an den Eingang 16 des Regelkreises
17 zur Füllstandsstabilisierung der Trübehöhe angeschlossen.
Der Regler 28 der Durchflußmenge des
Schaummittels enthält einen Trübedichtegeber 40, dessen
Ausgang an einen Eingang 41 einer Vergleichsschaltung
42 zum Vergleich des Meßwertes der Trübedichte mit dem
Sollwert angeschlossen ist, deren anderer Eingang 43
als Eingang des Reglers 28 der Durchfluß
menge des Schaummittels auftritt. Der Ausgang der Ver
gleichsschaltung 42 ist zum Eingang eines analogen Im
pulsdauerreglers 44 geführt, dessen Ausgang an den
Eingang 45 zur Impulsdauerregelung eines Systems 46
zur automatischen Dosierung des Schaummittels angeschlos
sen ist, bei dem der Eingang 47 zur Impulsfrequenzrege
lung an einen Eingang 43 der Vergleichsschaltung 42 ge
legt ist. Am Ausgang des Systems 46 zur automatischen
Dosierung werden frequenz- und dauergeregelte rechteck
förmige Stromimpulse erzeugt, während der Ausgang selbst
als Ausgang des Reglers 28 der Durchfluß
menge des Schaummittels auftritt.
Der Regler 18 für die Durchflußmenge des
in die Zelle 1 einströmenden Wassers mit dem Schaum
mittel des Regelkreises 17 zur Füllstandsstabilisierung
in der Zelle 1 des Flotationsapparates enthält einen
Trübehöhenstandsgeber 48, dessen Ausgang an einen Ein
gang 49 einer Vergleichsschaltung 50 zum Vergleich eines
korrigierten Wertes der Trübehöhe mit dem Sollwert an
geschlossen ist, deren anderer Eingang 51 als Eingang
16 des Regelkreises 17 zur Füllstandsstabilisierung der Trübehöhe dient.
Der Ausgang der Vergleichsschaltung 50 ist an den
Eingang eines Reglers 52 für die Durchflußmenge des
Wassers mit dem Schaummittel gelegt, dessen Ausgang an
den Eingang eines elektropneumatischen Wandlers 53 ge
führt ist. Der Ausgang des elektropneumatischen Wand
lers 53 dient als Ausgang des Reglers 18 für
die Durchflußmenge des in die Zelle einströmenden Was
sers mit dem Schaummittel und als Ausgang 19 des Regelkreises
17 zur Füllstandsstabilisierung und ist mit dem
einen pneumatischen Stellmechanismus aufweisenden Regel
ventil 20 verbunden.
Der Regler 23 des Durchsatzes von
taubem Gestein aus der Zelle 1 des Flo
tationsapparates
enthält einen Einsteller 54 für die Durch
flußmenge des Wassers mit dem Schaummittel, dessen Aus
gang an einen Eingang 55 einer Vergleichsschaltung 56
zum Vergleich des Meßwertes der Durchflußmenge des Was
sers samt dem Schaummittel mit dem Sollwert angeschlos
sen ist, deren anderer Eingang 57 als Eingang des Reglers
23 des Durchsatzes von taubem Gestein
und als Eingang 24 des Regelkreises 17 zur Füllstandsstabilisierung
dient und an den Ausgang 22 des Durch
flußgebers 22 für das Wasser mit dem Schaummittel an
geschaltet ist. Der Ausgang der Vergleichsschaltung
56 ist an den Eingang eines Reglers 58 für die Geschwin
digkeit des Austrages des tauben Gesteines aus der Zel
le 1 des Flotationsapparates angeschlossen, dessen Aus
gang an den Eingang eines elektropneumatischen Wand
lers 59 gelegt ist. Der Ausgang des letzteren wirkt als
Ausgang des Reglers 23 des Durchsatzes von taubem Gestein
und als Ausgang 25 des Regelkreises 17 zur Füllstandsstabilisierung
und ist mit dem Antrieb 26
des Regelventils 27 zum Austrag des tauben Gesteines
aus der Zelle 1 des Flotationsapparates verbunden.
Das Regelventil 27 zum Austrag des tauben Gesteines,
das am Stutzen 3 (Fig. 1) zum Austrag des tauben Gestei
nes aus der Zelle 1 des Flotationsapparates angeordnet
ist, enthält einen horizontal angeordneten zylindri
schen Körper 60 (Fig. 3) mit einer Auskleidung 61, bei
spielsweise einer Gummiauskleidung, in dessen unterem
Teil eine Öffnung 62 zum Austrag des tauben Gesteines
ausgeführt ist. An einer der Stirnflächen des Körpers
60 ist ein Flansch 63 zur Verbindung mit dem Stutzen
3 (Fig. 1) zum Austrag ausgeführt. Im Körper 60 (Fig. 3),
nämlich im Flansch 63, ist ein Sattel 64 aus verschleiß
festem Material, beispielsweise aus Gummi, angeordnet.
Im Körper 60 ist auch ein Sperrorgan untergebracht, das
einen zylindrischen Abschnitt 65 und einen mit ihm ge
koppelten und dem Sattel 64 zugewandten Abschnitt 66
in Form eines parabolischen Kegels aufweist. Der zylin
drische Abschnitt 65 ist mit einer Stange 67 und mit
einem Abweiser 68 für die Trübe starr verbunden, der
aus verschleißfestem Material hergestellt und an der
Stirnfläche des zylindrischen Abschnitts 65 angebracht
ist. Die Stange 67 ist in einem Gleitlager 69 gelagert,
das auf einem mit einer Auskleidung 71, beispielsweise
einer Gummiauskleidung, versehenen Deckel 70 des Kör
pers 60 angebracht ist, und mit der Stange des Antriebs
26 (Fig. 1) des Regelventils 27 verbunden. Die mit der
Achse des Körpers 60 zusammenfallende Achse "O" des
Sperrorgans ist bezüglich der Achse "O1" der Bohrung
im Sattel 64 nach oben verschoben, wobei die Größe der
Exzentrizität gleich der Differenz des Radius R1 der
Bohrung im Sattel 64 und des Radius R2 des zylindri
schen Abschnitts 65 des Sperrorgans ist. Dadurch wer
den ein maximal freier Auslaß des tauben Gesteines aus
der Zelle 1 (Fig. 1) des Flotationsapparates unter mi
nimalen Verlusten der flüssigen Phase der Trübe (Was
ser mit dem Schaummittel) gewährleistet und eventuel
le Verstopfungen der Bohrung im Sattel 64 (Fig. 3) und
des Stutzens 3 (Fig. 1) zum Austritt des tauben Gestei
nes beim Ankommen von Fremdkörpern sowie beim Aus
trag von taubem Gestein mit einem hohen Gehalt an
groben und schweren Fraktionen ausgeschlossen.
Die Querschnittsfläche S des zylindrischen Ab
schnitts 65 (Fig. 3) des Sperrorgans läßt sich nach
der Formel
S = (1 - k) · Sn (1)
berechnen, worin
Sn die Fläche der Bohrung im Sattel 64,
k den Proportionalitätsfaktor bedeutet, der gleich dem Verhältnis des Minimalwertes der Belastung des Flotationsapparates zu deren Maximalwert ist.
Sn die Fläche der Bohrung im Sattel 64,
k den Proportionalitätsfaktor bedeutet, der gleich dem Verhältnis des Minimalwertes der Belastung des Flotationsapparates zu deren Maximalwert ist.
Diese Abhängigkeit ergibt sich aus der
Forderung nach Übereinstimmung des Änderungs
bereichs des Durchgangsquerschnitts des Stutzen 3 (Fig. 1)
zum Austrag des tauben Gesteines mit dem Änderungsbe
reich der Ausgangsbelastung des Flotationsapparates.
Die Länge des Abschnitts 66 (Fig. 3) in Form eines
parabolischen Kegels beim Sperrorgan ist gleich dem
maximalen Hub des Antriebs 26 (Fig. 1) des Regelventils
27 zum Austrag des tauben Gesteines. Die Form der Er
zeugenden des Abschnitts 66 (Fig. 3) wird nach der
Formel
Si = li/l · S (2)
errechnet,
worin
Si die Querschrittsfläche des Abschnitts 66 in Form eines parabolischen Kegels in einem Abstand i von der Spitze;
S die Querschnittsfläche des zylindrischen Abschnitts 65 des Sperrorgans;
l die Länge des Abschnitts 66 in Form eines parabo lischen Kegels;
li der Abstand von der Spitze des Abschnitts 66 in Form eines parabolischen Kegels bis zum Querschnitt die ses Abschnitts 66 in einem Abstand i von der Spitze sind.
Si die Querschrittsfläche des Abschnitts 66 in Form eines parabolischen Kegels in einem Abstand i von der Spitze;
S die Querschnittsfläche des zylindrischen Abschnitts 65 des Sperrorgans;
l die Länge des Abschnitts 66 in Form eines parabo lischen Kegels;
li der Abstand von der Spitze des Abschnitts 66 in Form eines parabolischen Kegels bis zum Querschnitt die ses Abschnitts 66 in einem Abstand i von der Spitze sind.
Eine derartige Form und Länge des Abschnitts 66 in Form
eines parabolischen Kegels sichern eine Durchflußkenn
linie des Regelventils 27 (Fig. 1) zum Austrag des tau
ben Gesteines, die nahe an die lineare Kennlinie kommt,
und eine stufenlose Änderung der Geschwindigkeit des
Austrages des tauben Gesteines, was zu einer Erhöhung
der Güte der automatischen Regelung der Trübehöhe führt.
Der Abweiser 68 (Fig. 3) für die Trübe ist zum
Schutze der Stange 67 des Sperrorgans gegen einen Ver
schleiß durch die Trübe, insbesondere durch eine schmirgelnde
Trübe, vorgesehen, wodurch die Betriebszuverlässigkeit
des Regelventils 27 (Fig. 1) zum Austrag des tauben
Gesteines vergrößert wird.
Der Abweiser 68 (Fig. 3) für die Trübe ist in Form
einer Scheibe ausgeführt, auf deren Seitenfläche eine
Ringnut 72 ausgeführt ist, die zur Entfernung der durch
den Spalt zwischen dem Abweiser 68 für die Trübe und
der Auskleidung 61 eindringenden Trübe bestimmt ist.
Die aufgezählten Vorteile des Regelventils 27 (Fig. 1)
zum Austrag des tauben Gesteines kommen besonders bei
dessen Einsatz für die Regelung der Geschwindigkeit des
Austrages von abrasiven Trüben und von einen hohen
Prozentsatz grober und schwerer Fraktionen enthalten
den Trüben zur Geltung.
Das obengenannte System 46 (Fig. 2) zur automati
schen Dosierung des Schaummittels ist in einer für den
durchschnittlichen Fachmann auf diesem Gebiet der Tech
nik weit bekannten Schaltung ausgeführt.
Die Einrichtung zur Regelung des Vor
ganges der Abtrennung des Schaumkonzentrats vom tauben
Gestein in dem Flotationsapparat arbeitet wie folgt.
Während der Abtrennung des Schaumkonzentrats
vom tauben Gestein im Flotationsapparat werden die Trü
behöhe und -dichte in der Zelle 1 (Fig. 1) des Flota
tionsapparates kontinuierlich gemessen.
Bekanntlich ändert sich bei Änderung der Trübedichte
in der Zelle des Flotationsapparates der Druck in den
Druckluftmischrohren, wobei der Druck in jedem der
Druckluftmischrohre nach der bekannten Abhängigkeit
P = ρ h (3)
ermittelt wird, worin
P - der Druck in jedem Druckluftmischrohr;
ρ - die Dichte der Trübe (bzw. Flüssigkeit), in die die Druckluftmischrohre gebracht sind;
h - die Tauchtiefe jedes Druckluftmischrohres in der Trübe (bzw. Flüssigkeit)
sind.
P - der Druck in jedem Druckluftmischrohr;
ρ - die Dichte der Trübe (bzw. Flüssigkeit), in die die Druckluftmischrohre gebracht sind;
h - die Tauchtiefe jedes Druckluftmischrohres in der Trübe (bzw. Flüssigkeit)
sind.
In der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der
Druck P₁ im Druckluftmischrohr 6 proportional sowohl
zur Dichte ρ der Trübe als auch zur Tauchtiefe Y des
Druckluftmischrohres 6 in der Trübe sein:
P₁ = ρ · Y (4)
Der Druck P₂ im Druckluftmischrohr 7 wird demzufolge
nach der Formel
P₂ = ρ · X (5)
ermittelt, worin X die Tauchtiefe des Druckluftmischrohres
(7) in der Trübe ist.
Nach dem Abzug der Gleichung (4) von der Gleichung
(5) erhalten wir
Δ P = P₂ - P₁ = ρ (X -Y) (6)
worin ΔP - die Druckdifferenz in den Druckluftmischrohren
6, 7 bedeutet.
Da X-Y = Z ist, worin Z die Differenz der Höhen
der Anordnung der Druckluftmischrohre 6, 7 ist, so erhalten
wir
Δ P = Z · ρ (7)
Die Druckdifferenz in den Druckluftmischrohren 6, 7
wird also proportional zur Trübedichte in der Zelle 1
des Flotationsapparates und zur Differenz der Höhen der
Anordnung der Druckluftmischrohre 6, 7 in der Trübe
sein und hängt also von der Änderung der Trübehöhe in
der Zelle 1 des Flotationsapparates nicht ab.
Die Informationen über den Druck in den Druckluft
mischrohren 6, 7 tragenden Signale gelangen auf den
Eingang des Druckdifferenzgebers 10, wo sie in ein der
Trübedichte proportionales Gleichstromsignal umgeformt
werden, das am Eingang des Trübedichteregistrierers 29
sowie am Eingang des Reglers 28 der Durch
flußmenge des Schaummittels und am Informationseingang 14
des Korrekturgliedes 13 für den Wert der Trübehöhe
ankommt.
Die Messung des Trübehöhenstandes in der Zelle 1
des Flotationsapparates beruht auf der Druckmessung im
Druckluftmischrohr 6 mit Hilfe des Druckgebers 11. Da
der Druck P1 im genannten Druckluftmischrohr 6 so von
der durch die Tauchtiefe Y des Druckluftmischrohres 6
in der Trübe definierbaren Trübehöhe in der Zelle 1 des
Flotationsapparates wie auch von der Trübedichte ρ
gemäß Gln. (4) abhängt, so ist das Gleichstromsignal
am Ausgang des Druckgebers 11 so von der Trübehöhe wie
auch -dichte in der Zelle 1 des Flotationsapparates ab
hängig. Um einen Meßfehler bei der Messung der Trübehöhe
auszuschließen, der durch Änderungen der Trübedichte in
der Zelle 1 des Flotationsapparates hervorgerufen wird,
gelangt das Gleichstromsignal vom Ausgang des Druckge
bers 11 auf den Informationseingang 12 des Korrektur
gliedes 13 für den Wert der Trübehöhe, in dem das genann
te Signal am Eingang des analogen Strom-Spannung-Wand
lers 33 (Fig. 2) eintrifft, wo es in eine proportionale
Gleichspannung verwandelt wird, die auf den Eingang 35
des Teilers 36 gegeben wird. Das der Trübedichte propor
tionale Gleichstromsignal kommt über den Informations
eingang 14 des Korrekturgliedes 13 für den Wert der
Trübehöhe am Eingang des analogen Strom-Spannung-Wand
lers 34 an, wo es in eine proportionale Gleichspannung
umgewandelt wird, die im weiteren auf den Eingang 37
des Teilers 36 geliefert wird. Die dem Verhältnis des
am Eingang 35 eintreffenden Signals zu dem am Eingang
37 des Teilers 36 ankommenden Signal proportionale
Gleichspannung gelangt vom Ausgang des genannten Tei
lers 36 auf die Multipliziereinheit 38. Die Spannung
vom Ausgang der Multipliziereinheit 38 wird dem Eingang
des analogen Spannung-Strom-Wandlers 39 zugeführt, wo
sie in einen Gleichstrom umgewandelt und dann auf den
Eingang des Trübehöhenregistrierers 15 und den Eingang
16 des Regelkreises 17 zur Füllstandsstabilisierung ge
geben wird.
Im Vorgang der Abtrennung des Schaumkonzentrats vom
tauben Gestein in einem Flotationsapparat erfolgt eine
gemeinsame Regelung von Parametern wie
Trübehöhe und -dichte in der Zelle 1 (Fig. 1) des Flo
tationsapparates sowie Durchflußmenge des in die
Zelle 1 des Flotationsapparates einströmenden Wassers
mit dem Schaummittel.
Die Kompliziertheit der gemeinsamen Regelung besteht
im vorliegenden Fall darin, daß sich im Laufe
der Abtrennung des Schaumkonzentrats vom tauben
Gestein in der Zelle 1 des Flotationsapparates die
Restkonzentration des Schaummittels in dem in die Zelle
1 des Flotationsapparates einströmenden Umlaufwasser
ändert. Dies bewirkt eine Änderung der Trübedichte in
der Zelle 1 und die Notwendigkeit, die Durchflußmenge
des in die Zelle 1 des Flotationsapparates geleiteten
Schaummittels zu regeln, um die Trübedichte wieder
herzustellen und den Vorgang der Abtrennung des Schaum
konzentrats vom tauben Gestein in der Zelle 1 des Flota
tionsapparates zu gewährleisten. Die Änderung der Trübe
dichte veranlaßt eine zusätzliche Änderung der Trübe
höhe in der Zelle 1 des Flotationsapparates. Der Trübe
höhenstand in der Zelle 1 ist ein Vorrangparameter, denn
die Erhöhung des Standes führt zu einer Verunreinigung
des Schaumkonzentrats durch das taube Gestein und zu
einer Verschlechterung des Wertstoffausbringens aus
dem auf die Schaumschicht gelieferten Aufgabegut wegen
einer Änderung der Lage der Schaumschicht, während die
Erniedrigung des Standes eine Verringerung des Ausbrin
gens des Schaumkonzentrates und Wertstoffverluste we
gen einer nicht rechtzeitigen Entfernung des Schaumkon
zentrats über die Rinne 4 zur Sammlung des Schaumkon
zentrats, wodurch die Wertstoffkomponente auf den Boden
der Zelle 1 des Flotationsapparates ausfällt, zur Folge
hat. Mit Rücksicht darauf ist die erfindungsgemäße Ein
richtung zur Regelung der Abtrennung in
der Weise aufgebaut, daß zur Sicherung der Stabilisie
rung der Trübehöhe sowohl die Geschwindigkeit des Aus
trages des tauben Gesteines aus der Zelle 1 des Flota
tionsapparates als auch die Durchflußmenge des in die
Zelle 1 des Flotationsapparates einströmenden Wassers
mit dem Schaummittel unter anschließender Stabilisie
rung der Durchflußmenge des Wassers mit dem Schaummit
tel, um eine indirekte Stabilisierung der Trübedichte
in der Zelle 1 des Flotationsapparates zu erreichen,
geregelt werden.
Die Regelung der Durchflußmenge des Schaummittels
erfolgt mit Hilfe des Reglers 28 der Durch
flußmenge des Schaummittels, an dessen Eingang ein der
Trübedichte in der Zelle 1 des Flotationsapparates
proportionales Stromsignal ankommt. Der Regler 28 der Durchflußmenge
des Schaummittels erzeugt ein Ausgangssignal
in Form von sich nach der Frequenz und Dauer ändernden
Gleichstromimpulsen, die auf den Zuteiler 30 des Schaum
mittels gelangen, bei dessen Betätigung die Schaummittel
portionen in die Zelle 1 des Flotationsapparates kommen.
Im Regler 28 der Durchflußmenge des Schaum
mittels läuft ein der Trübedichte proportionales Gleich
stromsignal am Eingang 47 (Fig. 2) zur Impulsfrequenz
regelung des Systems 46 zur automatischen Dosierung des
Schaummittels sowie am Eingang 43 der Vergleichsschaltung
42 zum Vergleich des Meßwertes der Trübedichte mit
dem Sollwert ein, an deren Eingang 41 ein Gleichstrom
signal zur Vorgabe der Trübedichte vom Geber 40 an
kommt.
Bei Gleichheit der Signale für die gemessene und die
vorgegebene Trübedichte ist deren Differenzsignal am
Ausgang der Vergleichsschaltung 42 gleich Null. Der ana
loge Impulsdauerregler 44 gibt ein sich betragsmäßig
nicht änderndes Gleichstromsignal ab, das auf den Ein
gang 45 zur Impulsdauerregelung des Systems 46 zur auto
matischen Dosierung des Schaummittels gelangt. Das Aus
gangssignal des letzteren stellt rechteckförmige Gleich
stromimpulse dar, deren Frequenz dem Gleichstromsignal
am Eingang 47 des Systems 46 und deren Dauer dem Gleich
stromsignal an seinem Eingang 45 proportional ist. Die
rechteckförmigen Gleichstromimpulse kommen vom Ausgang
des Systems 46 zur automatischen Dosierung des Schaum
mittels am Eingang des Zuteilers 30 des Schaummittels
an, bei dessen Betätigung die Schaummittelportionen
in die Zelle 1 (Fig. 1) des Flotationsapparates gelan
gen.
Bei der Zu- (Abnahme) des zur Trübedichte propor
tionalen Signals nimmt die Impulsfrequenz am Ausgang
des Systems 46 (Fig. 2) zur automatischen Dosierung
des Schaummittels zu (ab). Gleichzeitig erscheint am
Ausgang der Vergleichsschaltung 42 ein Gleichstromsig
nal, das der Differenz aus dem zum Meßwert der Trübe
dichte proportionalen Signal und dem Signal vom Trübe
dichtegeber 40 entspricht. Ferner gelangt das Diffe
renzsignal auf den Eingang des analogen Impulsdauerreg
lers 44, dessen Ausgangssignal nach einem proportional-
integralen Regelungsgesetz zunimmt (abnimmt). Im wei
teren gelangt das Signal vom Ausgang des analogen Im
pulsdauerreglers 44 auf den Eingang 45 zur Impulsdauerregelung
des Systems 46 zur automatischen Dosierung des
Schaummittels, weshalb die Dauer der rechteckförmigen
Ausgangsgleichstromimpulse des letzteren zunehmen (ab
nehmen) wird. Auf solche Weise nehmen am Ausgang des
Systems 46 zur automatischen Dosierung des Schaummit
tels die Frequenz und Dauer der Gleichstromimpulse zu
(ab), was zu einer Zunahme (Abnahme) der Zufuhr des
Schaummittels zur Zelle 1 (Fig. 1) des Flotationsappa
rates führt. Die Änderung der Zufuhr des Schaummittels
bewirkt eine Änderung der Konzentration des Schaummit
tels in der über die Rohrleitung 2 der Zelle 1 des Flo
tationsapparates zugeleiteten Trübe und als Folge des
sen eine Änderung der Trübedichte in der Zelle 1. Die
Durchflußmenge des Schaummittels wird so lange geändert,
bis der Wert der Trübedichte gleich dem Vorgabewert
geworden ist.
Im Vorgang der Abtrennung des Schaumkonzentrats
vom tauben Gestein erfolgt eine Stabilisierung der
Trübehöhe in der Zelle 1 des Flotationsapparates mit
Hilfe des Regelkreises 17 zur Füllstandsstabilisierung,
an dessen Eingang 16 vom Ausgang des Korrekturglie
des 13 ein dem korrigierten Wert der Trübehöhe in der
Zelle 1 des Flotationsapparates proportionales Gleich
stromsignal ankommt. Hierbei trifft am Eingang 24 des
Regelkreises 17 gleichzei
tig ein Gleichstromsignal vom Ausgang des Gebers 22
für die Durchflußmenge des in die Zelle 1 des Flota
tionsapparates über die Rohrleitung 21 geförderten Was
sers mit dem Schaummittel ein. Der Regelkreis 17 zur Füllstandsstabi
lisierung erzeugt zwei Regelwirkungen.
Die erste Regelwirkung wird am Ausgang 19 des Regelkreises 17
durch den Regler
18 für die Durchflußmenge des in die Zelle ein
strömenden Wassers mit dem Schaummittel erzeugt. Die
zweite Regelwirkung wird am Ausgang 25 des Regelkreises 17
durch den Regler
23 des Durchsatzes von tau
bem Gestein erzeugt. Der Regelkreis 17
ist in der Weise aufgebaut, daß die Regelung des Vor
ganges erst nach Erreichen der Vorgabewerte durch die
Trübehöhe in der Zelle 1 des Flotationsapparates und
die Durchflußmenge des in die Zelle 1 des Flotations
apparates einströmenden Wassers mit dem Schaummittel
zum Abschluß kommt.
Im Regelkreis 17 zur Füllstandsstabilisierung in
der Zelle 1 des Flotationsapparates kommt ein dem kor
rigierten Wert für die Trübehöhe in der Zelle 1 propor
tionales Gleichstromsignal am Eingang 51 (Fig. 2) der
Vergleichsschaltung 50 zum Vergleich des korrigierten
Wertes für die Trübehöhe mit dem Sollwert an, an de
ren Eingang 49 ein Gleichstromsignal vom Trübehöhen
standsgeber 48 einläuft. Bei Gleichheit der Signale
des Trübehöhenstandsgebers 48 und des dem korrigierten
Wert für die Trübehöhe entsprechenden, am Eingang 51
der Vergleichsschaltung 50 eintreffenden Signals ist
das Signal am Ausgang der letzteren gleich Null. Das
Signal vom Ausgang der Vergleichsschaltung 50 gelangt
auf den Eingang des analogen Reglers 52 für die Durch
flußmenge des Wassers mit dem Schaummittel, welcher
ein sich betragsmäßig nicht änderndes Gleichstromsig
nal abgibt, das im folgenden am Eingang des elektro
pneumatischen Wandlers 53 eintrifft, in dem es in ein
proportionales pneumatisches Signal verwandelt wird.
Weiter gelangt das genannte Signal auf das Regelventil
20, das einen pneumatischen Stellmechanismus aufweist
und an der Rohrleitung 21 angeordnet ist. Durch das ge
nannte Ventil 20 strömt das Wasser mit dem Schaummittel
in die Zelle 1 (Fig. 1) des Flotationsapparates ein.
An der Rohrleitung 21 ist der Durchflußgeber 22 für
das Wasser mit dem Schaummittel angeordnet, dessen Aus
gangsgleichstromsignal zur Durchflußmenge des aus der
Rohrleitung 21 in die Zelle 1 des Flotationsapparates
fließenden Wassers mit dem Schaummittel proportional
ist. Das Signal vom Ausgang des Durchflußgebers 22 für
das Wasser mit dem Schaummittel kommt am Eingang 57
(Fig. 2) der Vergleichsschaltung 56 zum Vergleich des
Meßwertes der Durchflußmenge des Wassers samt dem
Schaummittel mit dem Sollwert an, an deren zweitem Ein
gang 55 ein Gleichstromsignal vom Einsteller 54 für
die Durchflußmenge des Wassers mit dem Schaummittel
eintrifft. Bei Gleichheit der genannten Signale ist
das Signal am Ausgang der Vergleichsschaltung 56 gleich
Null. Das Signal vom Ausgang der Vergleichsschaltung
56 läuft am Eingang des analogen Reglers 58 für die
Geschwindigkeit des Austrages des tauben Gesteines aus
der Zelle 1 des Flotationsapparates ein, der ein sich
betragsmäßig nicht änderndes Gleichstromsignal abgibt,
das am Eingang des elektropneumatischen Wandlers 59
ankommt, in dem es in ein proportionales pneumatisches
Signal verwandelt wird. Von hier gelangt das genannte
Signal auf den Druckluftantrieb 26 des Pegelventils 27
zum Austrag des tauben Gesteines aus der Zelle 1 des
Flotationsapparates. Durch das Regelventil 27 wird das
taube Gestein aus der Zelle 1 (Fig. 1) des Flotations
apparates ausgetragen.
Bei einer Hebung (Senkung) des Trübehöhenstandes
in der Zelle 1 des Flotationsapparates nimmt das Sig
nal am Eingang 51 (Fig. 2) der Vergleichsschaltung 50
zum Vergleich des korrigierten Wertes für die Trübehöhe
mit dem Sollwert zu (ab). Hierbei tritt am Ausgang der
genannten Vergleichsschaltung 50 ein Gleichstromsignal
auf, das gleich der Differenz des Signals vom Trübe
höhenstandsgeber 48 und des dem korrigierten Wert für
die Trübehöhe entsprechenden Signals ist und auf den
Eingang des analogen Reglers 52 für die Durchflußmenge
des Wassers mit dem Schaummittel gelangt. Das Gleich
stromsignal am Ausgang des letzteren nimmt nach einem
proportional-integral-differentialen Regelungsgesetz
ab (zu) und gelangt zum Eingang des elektropneumati
schen Wandlers 53, wo es in ein proportionales pneu
matisches Signal umgewandelt wird. Im weiteren gelangt
das genannte Signal auf das Regelventil 20. Infolgedes
sen nimmt die gesamte Durchflußmenge des durch das Re
gelventil 20 in die Zelle 1 (Fig. 1) des Flotationsappa
rates einströmenden Wassers mit dem Schaummittel ab (zu),
wodurch die Hebung (Senkung) des Trübehöhenstandes in
der Zelle 1 des Flotationsapparates z. T. kompensiert
wird.
Bei der Abnahme (Zunahme) der Durchflußmenge des
Wassers mit dem Schaummittel nimmt das Gleichstrom
signal am Ausgang des Durchflußgebers 22 für das Was
ser mit dem Schaummittel ab (zu), welches auf den Ein
gang 57 (Fig. 2) der Vergleichsschaltung 56 zum Ver
gleich des Meßwertes der Durchflußmenge des Wassers
samt dem Schaummittel mit dem Sollwert gelangt. Am Aus
gang der letztgenannte erscheint ein Differenzsignal
aus dem Signal des Einstellers 54 für die Durchflußmen
ge des Wassers mit dem Schaummittel und dem dem Meß
wert der Durchflußmenge des Wassers mit dem Schaummit
tel entsprechenden Signal. Weiter gelangt das Differenz
signal auf den Eingang des analogen Reglers 58 für die
Geschwindigkeit des Austrages des tauben Gesteines aus
der Zelle 1 des Flotationsapparates, dessen Ausgangs
signal nach einem proportional-integralen Regelungs
gesetz abnimmt (zunimmt). Das genannte Ausgangsgleich
stromsignal trifft am Eingang des elektropneumatischen
Wandlers 59 ein, in dem es in ein proportionales pneu
matisches Signal umgeformt wird. Im folgenden kommt
das genannte Signal am Druckluftantrieb 26 des Regel
ventils 27 zum Austrag des tauben Gesteines aus der
Zelle 1 des Flotationsapparates an. Der Antrieb 26 ver
schiebt seine Stange und also auch die Stange 67 (Fig.
3) des Regelventils 27 zum Austrag des tauben Gesteines
proportional zum pneumatischen Signal, weshalb sich
das Sperrorgan des Regelventils 27 bezüglich des Sat
tels 64 verschiebt. Hierbei nimmt der Durchgangsquer
schnitt der Bohrung im Sattel 64 des Regelventils 27
zum Austrag des tauben Gesteines aus der Zelle 1 des
Flotationsapparates linear zu (ab), was eine Zunahme
(Abnahme) der Geschwindigkeit des Austrages des tauben
Gesteines aus der Zelle 1 (Fig. 1) des Flotationsappa
rates und eine Wiederherstellung des Vorgabewertes
der Trübehöhe in der Zelle 1 des Flotationsapparates
herbeiführt.
Im dem Augenblick der Erreichung des Vorgabewertes
durch die Trübehöhe in der Zelle 1 des Flotationsap
parates kann die Durchflußmenge des Wassers mit dem
Schaummittel in der Zelle 1 vom Vorgabewert abweichen.
Hierbei trifft das Abweichungssignal vom Ausgang der
Vergleichsschaltung 56 (Fig. 2) zum Vergleich des Meß
wertes der Durchflußmenge des Wassers samt dem Schaum
mittel mit dem Sollwert am Eingang des analogen Reglers
58 für die Geschwindigkeit des Austrages des tauben Ge
steines aus der Zelle 1 des Flotationsapparates ein,
der ein Regelsignal zu erzeugen fortsetzt, was im
Endergebnis zu einer Abnahme (Zunahme) der Geschwindig
keit des Austrages des tauben Gesteines aus der Zelle 1
(Fig. 1) des Flotationsapparates führt. Das letzte
re veranlaßt eine geringfügige Abweichung der Trübe
höhe in der Zelle 1 des Flotationsapparates, was sei
nerseits eine Änderung der Durchflußmenge des in die
Zelle 1 des Flotationsapparates geleiteten Wassers mit
dem Schaummittel bewirkt.
Die Durchflußmenge des in die Zelle 1 des Flotati
onsapparates geleiteten Wassers mit dem Schaummittel
und die Geschwindigkeit des Austrages des tauben Ge
steines aus der Zelle 1 des Flotationsapparates werden
also so lange geregelt, bis die Trübehöhe in der Zelle 1
und die Durchflußmenge des in die Zelle 1 des Flota
tionsapparates geleiteten Wassers mit dem Schaummittel
die Sollwerte erreicht haben.
Zur Vermeidung eines Aufschaukelns des Systems im
Regelungsvorgang weisen die analogen Regler 52 (Fig. 2)
und 58 verschiedene Einstellungen auf: der analoge Regler
58 hat einen kleineren Verstärkungsfaktor und eine län
gere Integrationszeit gegenüber dem analogen Regler 52.
Ein derartiger Aufbau der Einrichtung zur
Regelung der Abtrennung des Schaumkonzen
trats vom tauben Gestein in einem Flotationsapparat
sowie der Einsatz eines Regelventils zum Austrag mit
einer linearen Durchflußkennlinie gestatten es, die
Güte der automatischen Regelung zu erhöhen, nämlich
die Größe der maximalen Abweichung der Trübehöhe und
-dichte von den Sollwerten im Regelungsvorgang, die
Schwingneigung und die Regelzeit für die Trübehöhe und
-dichte in der Zelle 1 des Flotationsapparates zu ver
ringern.
Claims (8)
1. Einrichtung zur Regelung
der Abtrennung des Schaumkonzentrats vom tauben
Gestein in einem Flotationsapparat, die
- - eine Meßeinrichtung (5) für Füllstand und Dichte in der Zelle (1) des Flotationsapparates enthält, in dem
- - auf zwei verschiedenen Höhen in der Trübe in der Zelle (1) des Flotationsapparates angeordnete Druck luftmischrohre (6, 7) mit Luftdurchflußreglern und ei nem Druckdifferenzgeber (10) verbunden sind, der
- - an den Eingang eines Reglers (28) der Durchflußmenge eines in die Zelle (1) des Flotati onsapparates einströmenden Schaummittels und an einen Informationseingang (14) eines Korrekturgliedes (13) für den Wert der Trübehöhe angeschlossen ist,
- - an dessen anderen Informationseingang (12) ein mit einem der Druckluftmischrohre (6) kommunizierender Druckgeber (11) und dessen Ausgang an den Eingang (16) eines Regelkreises (17) zur Stabilisierung der Trübehöhe in der Zelle (1) des Flotationsapparates gelegt ist, bei dem
- - der Regler (23) des Durchsatzes von taubem Gestein aus der Zelle (1) des Flotationsapparates mit dem Antrieb (26) eines Regelventils (27) zum Austrag des tauben Gesteines ver bunden ist, das an einem Stutzen (3) zum Austrag des tauben Gesteines aus der Zelle (1) des Flotationsap parates angeordnet ist, dadurch gekennzeich net, daß
- - der Regelkreis (17) zur Füllstandsstabilisierung in der Zelle (1) des Flotationsapparates zusätzlich einem Regler (18) für die Durchflußmenge des in die Zelle einströmenden Wassers mit dem Schaummittel enthält, an dessen Eingang ein Signal eintrifft, das einem korrigierten Wert der Trübehöhe in der Zelle (1) des Flotationsapparates entspricht, und der auf die Rohrleitung (21), für die Förderung des Wassers mit dem Schaummittel in die Zelle (1) des Flotationsapparates über ein Regelventil (20) wirkt, und durch
- - einen Durchflußgeber (22) für das Wasser mit dem Schaummittel, dessen Ausgang an den Eingang des Reglers (23) des Durchsatzes von taubem Gestein aus der Zelle (1) des Flotations apparates angeschlossen ist, der am Ausgang ein Steuersignal bei einer Abweichung der Durchflußmenge des Was sers mit dem Schaummittel vom Sollsignal erzeugt.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Regler
(18) für die Durchflußmenge des in die Zel
le (1) einströmenden Wassers mit dem Schaummittel
- - einen Trübehöhenstandsgeber (48),
- - eine mit einem Eingang (50) an dessen Ausgang ge legte Vergleichsschaltung (50) zum Vergleich des korri gierten Wertes der Trübehöhe mit dem Sollwert und
- - einen Durchflußregler (52) für das Wasser mit dem Schaummittel, dessen Eingang an den Ausgang der Vergleichsschaltung (50) zum Vergleich des korrigier ten Wertes der Trübehöhe mit dem Sollwert angeschlos sen ist,
enthält.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1
oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß in
dem Regelventil (27) zum Austrag des tauben Gesteines,
das
- - einen zylindrischen Körper (60) mit einer Aus laßöffnung (62) enthält,
- - an dessen einer Stirnfläche ein Flansch (63) zur Verbindung mit dem Stutzen (3) zum Austrag des tauben Gesteines aus der Zelle (1) des Flotationsapparates ausgeführt ist und in dem
- - ein Sattel (64) und
- - ein mit einer Stange (67) zur Verbindung mit dem
Antrieb des Regelventils (27) zum Austrag des tauben
Gesteines versehenes Sperrorgan
angeordnet sind, - - der zylindrische Körper (60) horizontal liegt,
- - die Auslaßöffnung (62) in dessen unterem Teil aus
geführt ist und
das Sperrorgan einen zylindrischen Abschnitt (65) und einen mit diesem gekoppelten und dem Sattel (64) zugewandten Abschnitt (66) in Form eines parabolischen Kegels aufweist, wobei - - dessen Achse (O) zur Achse (O1) der Bohrung im Sattel (64) zum oberen Teil des zylindrischen Kör pers (60) versetzt ist.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Querschnittsfläche (S) des zylindrischen Ab
schnitts (65) des Sperrorgans aus der Beziehung
S = (1 - k) · Snermittelt wird, worin
Sn die Fläche der Bohrung im Sattel (64),
k den Proportionalitätsfaktor, der gleich dem Ver hältnis des Minimalwertes der Belastung des Flotations apparates zum Maximalwert ist,
bedeuten, während - - die Länge des Abschnitts (66) in Form des para bolischen Kegels dem Hub des Antriebs (26) des Re gelventils (27) zum Austrag des tauben Gesteines gleich ist.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
setzung der Achse (O) des Sperrorgans bezüglich
der Achse (O1) der Bohrung im Sattel (64) gleich der
Differenz der Radien (R2, R1) des zylindrischen Ab
schnitts (65) des Sperrorgans und der Bohrung im Sattel
(64) ist.
6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche
3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sperrorgan des Regelventils (27) zum Austrag
des tauben Gesteines mit einem Abweiser (68) für die
Trübe versehen ist, der an der Stirnfläche seines zy
lindrischen Abschnitts (65) angeordnet ist.
7. Regeleinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abwei
ser (68) für die Trübe in Form einer Scheibe mit einer
Ringnut (72) in der Seitenfläche ausgeführt ist.
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