DE69621795T2

DE69621795T2 - Mischen

Info

Publication number: DE69621795T2
Application number: DE69621795T
Authority: DE
Inventors: Viljo Hintikka; Tapio Ingerttilae; Markku Klemetti; Tapio Knuutinen; Paerttyli Moersky; Tapio Tahvanainen
Original assignee: Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus
Current assignee: Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2016-04-20
Also published as: AU700212B2; US6019497A; PT822858E; FI98053B; AU5400896A; FI951881A; FI951881A0; ES2177778T3; EP0822858B1; WO1996033006A1; CA2221714A1; FI98053C; DE69621795D1; EP0822858A1

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Verfahrenstechnik und eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Mischen eines Gases mit einer Flüssigkeit. Die Erfindung kann z. B. bei der Erzaufbereitung, bei Löseverfahren und in der Belüftung von Wasser eingesetzt werden.

HINTERGRUND

Für das Mischen eines Gases mit einer Flüssigkeit werden z. B. perforierte Düsen eingesetzt, durch deren Perforationen das Gas unter Druck in die Flüssigkeit geleitet wird.
Fig. 5 in der Veröffentlichung GB-1115288 zeigt ebenfalls eine Mischvorrichtung, bei der in einen Raum zwischen zwei zylinderförmige Oberflächen tangential eine Flüssigkeit in den oberen Abschnitt und ein Gas an einem unteren Punkt unter eine ringförmige Schürze eingeführt werden. Die Mischung wird nach oben über eine Verbindung in der Mitte abgezogen. Bei dieser Vorrichtung ist die Querschnittsfläche der Öffnung, die aus dem ringförmigen Mischraum herausführt, größer als die Fläche der Zufuhrverbindungen.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Allgemeine Beschreibung

Eine Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1 wurde nun erfunden. Gewisse bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen dargelegt.
Die hauptsächlichste Idee der Erfindung besteht darin, dass die Flüssigkeit und das mit dieser zu mischende Gas tangential in den Raum zwischen zwei sich drehende Oberflächen eingeführt werden, so dass die Mischung in dem Raum in eine Drehbewegung gerät, und dass die Mischung den Mischraum über eine ringförmige Düsenöffnung verlässt, deren Querschnittsfläche kleiner als die Querschnittsfläche der Zufuhrverbindungen ist. Während der Drehbewegung wird das Gas sowohl in Form kleiner Blasen mit der Flüssigkeit vermischt und in der Flüssigkeit gelöst werden. Der Druck in der Mischkammer ist höher als nach der Düsenöffnung, so dass die Flüssigkeit nach der Mischkammer übersättigt sein wird. In diesem Fall wird sich Gas aus der Lösung abscheiden und Gasblasen einer Mikrogröße werden sich ausbilden.
Die Düsenöffnung ist vorzugsweise an einem Ende des Mischraumes.
Es kann sogar eine Mehrzahl von Zufuhrverbindungen bestehen, und diese können an gewünschten Orten entweder am äußeren oder dem inneren Rand des Mischraumes angeordnet sein.
Die Form des Reaktors kann unterschiedlich sein und wird gemäß dem Einsatz und der Verwendung bestimmt.
Die Erfindung kann z. B. bei der Schaumflotation von Erzen zur Bildung der Blasen und für die Beibehaltung einer Schlammsuspension verwendet werden. Die Erfindung ist auch in hohe Maße anwendbar zur Belüftung von Abwassertanks und Wasserläufen. Mehrere Auflösungsverfahren, welche das Hinzufügen von einem Gas benötigen, sind auch typische Anwendungsbereiche für die Erfindung.

Beschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen der Beschreibung zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Gas-Mischreaktor gemäß der Erfindung, und
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht derselben Vorrichtung im Schnitt durch A-A und
Fig. 3 zeigt eine Schaumflotationsvorrichtung, in der ein erfindungsgemäßes Mischen eingesetzt wird.

Detaillierte Beschreibung gewisser Ausführungsformen

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Reaktor besitzt einen zylinderförmigen Außenmantel 1 und parallel im Inneren, einen schmäleren Innenmantel 2, der an dem geschlossenen oberen Ende 3 des Reaktors angebracht ist, aber von dem Reaktorboden 4 entfernt ist. Zwischen den Mänteln ist eine ringförmige Kammer 5. Es gibt eine Öffnung 6 in der Mitte des Reaktorbodens.
Der Innenmantel 2 besitzt einen zylindrischen schmäleren oberen Abschnitt und einen zylinderförmigen breiteren unteren Abschnitt, die miteinander über einen konischen Zwischenabschnitt verbunden sind. Somit ist die Querschnittsfläche des oberen Abschnitts des Reaktors größer.
Am oberen Ende der ringförmigen Kammer 5 besitzt der Außenmantel 1 einen Zufuhreinlass 7 und in diesem tangential ein Zufuhrrohr 8. Ein flüssiges Material und ein darin einzubindendes Gas werden unter Druck mittels des Zufuhrrohrs in den ringförmigen Raum so eingespeist, dass sie in eine Drehbewegung in dem ringförmigen Raum kommen. Gas wird sowohl als Blasen als auch in gelöstem Zustand in die Flüssigkeit eingebunden. Jegliches nicht mit der Flüssigkeit vermischtes Gas trennt sich als ein Ring auf der Oberfläche des Innenmantels ab. Von diesem ausgehend, wird das Gas weiter in die Flüssigkeit vermischt.
Am Boden 4 des Reaktors in seinem Eck ist ein ringförmiger Begrenzungsring 9 derart vorhanden, dass zwischen dem unteren Ende des Innenmantels 2 und dem Begrenzungsring eine ringförmige Düsenöffnung 10 gebildet ist mit einem Strömungsquerschnitt, der kleiner ist als der Querschnitt des stromaufwärts gelegenen Teils der ringförmigen Kammer.
Der Reaktor wird mit einem derartigen Zufuhrdruck gefahren, dass, wenn die Mischung zur Düsenöffnung 10 strömt und ihr Druck abnimmt, die Mischung in bezug auf Gas übersättigt ist, in welchem Fall gelöstes Gas ausfällt und Blasen mit einer Mikrogröße gebildet werden. Derartige Mikroblasen haften an den Oberflächen größerer Blasen in der Mischung an. Diese größeren Blasen dienen als wirksame Trägerblasen. Aufgrund der Mikroblasen ist die Gesamtoberfläche der Blasen sehr groß. Die Größe, Anzahl und die wechselseitigen Verhältnisse der Blasen können durch das Einstellen des Zufuhrverhältnisses, Zufuhrdrucks oder die Oberfläche der Düsenöffnung eingestellt werden.
Das obere Ende des Innenmantels 2 kann ebenfalls offen sein, in welchem Fall Blasen über diesen Weg austreten. Eine derartige Vorrichtung wäre speziell für die Verarbeitung eines Schlammes geeignet, in welchem Fall schwererer Schlamm über die Öffnung 6 austreten wird.
Die Schaumflotationsvorrichtung für Mineralschlamm gemäß Fig. 3 besitzt einen Behälter 11 und im Inneren desselben einen Gasmischreaktor 12 des oben beschriebenen Typs. Schlamm wird in den Behälter von dem oberen Ende mittels eines Zufuhrrohres 13 eingeführt. An dem am weitesten unten gelegenen Punkt des Reaktorbodens 14 ist ein Rückführrohr 15 angeschlossen, durch das Schlamm, der sich auf dem Boden abgesetzt hat, mit Hilfe einer Pumpe 16 dem Zufuhrrohr 8 des Mischreaktors zugeführt wird. Luft wird mit Hilfe der Verbindung 17 ebenfalls in das Zufuhrrohr eingespeist. Der in dem Zufuhrrohr herrschende Überdruck ist beispielsweise 1 bis 2 bar. In dem Reaktor wird Luft mit dem Schlamm vermischt und teilweise darin gelöst. Eine große Anzahl von Mikroblasen werden in der aus dem Reaktor austretenden Mischung gebildet.
Hydrophobische Mineralpartikel aus dem Schlamm haften an den Oberflächen der Blasen an. Die Blasen steigen zur Oberfläche des Containers als ein Schaum auf, der zur weiteren Behandlung gewonnen wird. Das Verfahren ist so dimensioniert, dass die Blasen Zeit besitzen, sich so vollständig wie möglich von dem Schlamm abzutrennen, bevor der Schlamm in das Rückführrohr strömt.

Claims

1. Vorrichtung zum Mischen eines Gases mit einer Flüssigkeit, welche Vorrichtung eine Mischkammer besitzt, zumindest eine Zufuhrverbindung zur Zufuhr des Gases und der Flüssigkeit tangential als ein kontinuierlicher Strom in die Kammer, und eine Düsenöffnung zum Abzug der Mischung als ein kontinuierlicher Strom aus der Mischkammer, wobei die Mischkammer einen Mischraum (5) zwischen zwei Oberflächen, eine im Inneren der anderen, besitzt, in welchen Raum die Zufuhrverbindungen (8) tangential hineinführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (10) ringförmig ist und die Querschnittsfläche der Düsenöffnung (10) kleiner als die Querschnittsfläche der Zufuhrverbindungen ist, und der Druck in der Mischkammer höher als nach der Düsenöffnung ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Mischkammer (5) an einem Punkt vor der Düsenöffnung (10) größer ist als die Querschnittsfläche der Düsenöffnung.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (10) an einem Ende des Mischraumes (5) ist.

4. Verfahren zum Mischen eines Gases mit einer Flüssigkeit, wobei das Gas und die Flüssigkeit als kontinuierlicher Strom über Zufuhrverbindungen tangential in eine Mischkammer eingeführt werden, so dass die Mischung in eine Drehbewegung um den Mischraum herum gerät, wobei die Mischkammer ein Mischraum zwischen zwei Oberflächen ist, von denen eine im Inneren der anderen ist, und die Mischung von Gas und Flüssigkeit als ein kontinuierlicher Strom aus der Mischkammer über eine Düsenöffnung abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus dem Mischraum über eine ringförmige Düsenöffnung abgezogen wird mit einer Querschnittsfläche kleiner als die Querschnittsfläche der Zufuhrverbindungen, und dass der Druck in der Mischkammer höher als nach der Düsenöffnung ist.

5. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 oder eines Verfahrens gemäß Anspruch 4 in einem Schaumflotationsverfahren oder einem Auflösungsverfahren.