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Einrichtung zur Verbesserung der Schwimmaufbereitung von Erzen u.
dgl. mittels Schall- oder Ultraschallschwingungen Es ist bekannt, daß die Schwimmaufhereitung
von Erzen u. dgl. durch die Einwirkung von Ultraschal'lschwingungen auf die der
Schwimmtrübe zuzuführenden Schwimmittel verbessert werden kann. Ferner ist vorgeschlagen
worden, die Scb-,vimmtrühe selbst der Einwirkung von Ultras.challschwingung2n auszusetzen.
In beiden Fällen können statt d-er Ultraschallschwingungen auch Schallschwingungen
verwendet werden. Zur Erzeugung der Ultraschallschwingungen zu den genannten Zwecken
hat man bisher piezoelektrische Schwingungserzeuger vorgeschlagen, doch können zur
Erzeugung von Schall- und Ultraschallschwingungen auch magnetostri:ktive Schwingungserzeuger
verwendet werden. Beide Schwingungserzeuger sind an sich durchaus betriebssichere
Geräte, doch ist bei beiden Verfahren die erzeugte Schwingungsenergie im Verhältnis
zur aufgewandten elektrischen Energie nur gering. Bei den piezoelektrischen Schwingungserzeugern
kommt als weiterer @,Tachteil ihre geringe Lebensdauer hinzu, die einen einwandfreien
Dauerbetrieb erschwert. Auch muß bei Piezoschwingern das Vorhandensein einer elelc-,trischen
Hochspannung von beispielsweise 15 bis 2o kV an der -Schwimmzelle in Kauf genommen
werden.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Verbesserung der
Schwimmaufbereitung von Erzen ' u. dgl. mittels Schall- oder Ultraschall-
Schwingungen,
die sich sowohl durch einen hohen Wirkungsgrad als auch durch hohe Lebensdauer und
völligen Fortfall irgendwelcher eine elektrische Spannung führender Teile auszeichnet.
Erfindungsgemäß ist als Schwingungserzeuger eine Schneide vorgesehen, die aus einer
Düse mit einem Gas, z. B. Luft, und bzw. oder mit einer Flü ssigkeit, z. B. Wasser,
angeblasen bzw. angeströmt wird. Die Düse erhält vorztigsireise eine spaltförmige
Auslaßöffnung. Besonders vorteilhaft ist als Schwingungserzeuger nach der Erfindung
eine Pfeife, beispielsweise eine Pfeife mit ringförmiger Anblasdüse. Die Pfeife
kann sowohl offen als auch gedeckt sein. Besonders vorteilhaft ist es, den Schwingungserzeuger
unmittelbar innerhalb der Schwimmzelle in der Schwimmtrübe anzubringen, doch kann
er auch in einem der Schwimmzelle vorgeschalteteilAgitationsgefäß oder auch in einem
die Schwimmittel allein enthaltenden Gefäß angeordnet werden. Zum Anblasen bzw.
Anströmen des Schwingungserzeugers kann beispielsweise unmittelbar die den Schwingungserzeuger
uingebende Flüssigkeit, z. B. die Schwimmtrübe selbst, bzw. ein Teil derselben j-erwendet
werden, und zwar insbesondere derart, daß die Schwimmtrübe beim Einlaufen in die
Sch-%viinil1z-ell,e den Schwingungserzeuger durchläuft. Zweckmäßig werden hierbei
zum Anblasen des Schwingungserzeugers zugleich mit der Schwimmtrübe auch die erforderlichen
Schwirnm.ittel und Gase verwendet. Min letzteren Falle bietet sich der besondere
Vorteil. daß die der Schwimmtrübe beigefügten und zusammen mit dieser zum Erregen
des Schwin--ungserzeugers verwendeten Beimengungen gleichzeitig besonders fein in
der Schwimmtrübe verteilt und dadurch besonders gut wirksam -werden.
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`''eitere Vorteile der Erfindung werden an Hand einiger in der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.
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In Fig. i ist ein Sch@z-inguli-serzeu-er nach der Erfindung dargestellt,
der als Ringpfeife ausgebildet ist. Er bestellt aus dein Pfeifenrohr i und der Anblasdüse
2. Das Pfeifenrohr i ist an. seinem der Düse zugewandten Ende schneidenförmi- ausgebildet
und am anderen Ende durch einen cerstellbareilKolben 3 abgeschlossen, bann aber
auch hier offen sein. Die Düse 2 hat einen Kern .1, durch den sie eine ringförmige
_luslallöfinting erhält. In der Halterung des Kernes sind Üitnungen 5 zum Durchlaß
des An.blasmittels vorgesehen. Die Pfeife kann sowohl mit Gas als auch mit einzr
Flüssigkeit bzw. mit beiden -Mitteln zugleich angeblasen bz«-. angeströmt werden.
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Fi-. 2, deren Teile i bis 5 die gleichen wie in Fig. i sind. zeigt
eine besondere Ausbildung einer Pfeife, indem innerhalb der Düs- ,.2 eine zweite
Düse z' konzentrisch angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, zur Erregung der
Pfeife gleichzeitig, zwei getrennte -Mittel zu verwenden, vorzugsweise ein gasförmiges
und ein flüssiges -Mittel. Die beiden Mittel vermengen sich unmittelbar an der Atislaßöffnun-
der Düse. Diese Ausführung der Pfeife ist dann mit Vartvil zti cer,#t-enden, trenn
di,-Pfeife durch die zur Durchführung des Schwimmvorganges erforderlichen gasförmigen
und flüssigen Beimengungen, insbesondere Luft einerseits und eine finit Chemikalien
versetzte Flüssigkeit andererseits, zum Schwiligen erregt werden soll.
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Durch die Verstellung des Kolbens 3 in dem Pfeifenrohr i kann bei
den beiden Ausführullgsl->eispielen der Fig. i und z in einfacher Weise die Höhe
der erzeugten Schwingfrequenz -,-ändert und den jeweiligen Betriebserfordernissen,
insbesondere der Art der jeweils zu verarbeitenden Erze lizw. Mineralien, angepaßt
werden. Eine weitere Frequenzänderungsmöglichkeit, die statt dessen oder -Deichzeitig
angewendet werden kann, besteht darin, daß -Mittel vorgesehen werden, durch die
der Abstand des Lippenrandes :der Pfeife voll der Düsenatislaßöfttiting geändert
werden kann.
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Die Fig.3 und d. zeigen zwei Anwendungsbeispiele für den Einbau des
Schwingerzeugers nach der Erfindung in eine Schwimm-zellee. In Fi:g. 3 sind in der
die Schwimmtrübe enthaltenden Schwimmzelle 6 drei Schwingungserzeuger 7, 8 und c)
vorgesehen. Die Schwingungserzeuger 7 und 9 sind gemeinsam an eine Luftleitung io
angeschlossen, durch die Preßluft zugeführt wird. Die Preßluft dient gleichzeitig
sowohl zur Erregung der beiden Schwingungserzeuger 7 und 9 als auch zur Durchführung
des Schwimmvorganges. Der Schwingun-s°rzeu-er 8 dagegen ist mittels einer Flüssigkeitsleitung
ii über einen Ausgleichsbehälter 12 an eine Puinpe 13 angeschlossen, die aus dein
Behälter -q. eine Flüssigkeit zum Schwin-uiigserzeuger 8 drückt. Diese Flüssigkeit
ist beispielsweise eilte mit Chemikalien versetzte Flüssigkeit und dient ebenfalls
gleichzeitig sowohl zur Erregung des Schwingungserzeugers 8 als auch zur Durchführung
des Schwimmvorganges. Der Ausgleichsbehälter 1-2 ist als V,'indkessel ausgeführt,
so daß er die Sch-,vingungen des Schwingungserzeugers von der Pumpe 13 fernllält.
Gegebenenfalls kann der Aus-gl eichs behälter jedoch auch fortgelassen
werden.
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Bei dein Ausführungsbeispiel nach Fig. q. sind die Teile 6 und
10 bis -a die gleichen wie in Fi-. 3. Die Preßluftleitung io und die Flüssiglseitsleituni
i vereinigen sich jedoch in diesem Fall zu einem einzigen 1Znlir 15, das das gasförmige
und das flüssige -Mittel gemeinsam zu einem einzigen Scli@c-ingun-serz-eu-er i6
führt. Dies-er Schwingungserzeuger bat beispielsweise die in Fig. 2 genauer dargestellte
Form.
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Ein vorteilhaftes Merkfinal der Anordnung nach Fig. q. besteht noch
darin, daß ein Teil der Schwimmzellienwandung, nämlich der Boden der Zelle, hahlspiegelartig,
und zwar in Form eines Parabolspiegels, ausgebildet ist, in dessen Brennpunkt der
Schwingungserzeuger 16 angeordnet ist. Hierdurch wird in der Schwimmtrübe ein richtetes
Schallfeld erzeugt. Statt einer hohlspiegelartigen Ausbildung der Zellenwandung
kann jedoch auch eine trichterförmige Ausbildung corgeselien «-erden, wobei dann
der Schwingun-serfeuger zweckmäßig amTrichtermund an-ordn,-t wird. _1n sich kann
jedoch der Schn-in-ungserzeuger
nach der Erfindung in der Schwimmzelle
auch in beliebiger anderer Weise und insbesondere in beliebiger Höhe angebracht
werden.
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Ein wesentlicher Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung ist es,
.daß sie außer einer besonders wirtschaftlichen Schwingungserzeugung eine besonders
schnelle und besonders gleichmäßige Verteilung der wasserlöslichen und eine sofortige
Emulgierung und damit allerfeinste Verteilung der wasserunlöslichen Schwimmittel
in der Schwimmtrübe gewährleistet. Dieser Vorteil ist insofern ein besonders wesentlicher
Fortschritt, als der bei bekannten Schwimmaufbereitungsanlagen übliche Schwimmittelzusatz
durch Reagenzienaufgabevorrichtungen, z. B. Scheibenöler, in der Reg .;1 nur eine
unvollkommene Verteilung der wasserunlöslichen Schwimmittel ermöglicht. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, .daß die erzeugten Schwingungen auf die zur- Durchführung
des Schwimmvorganges erforderlichen Luftbläschen und außerdem auf die Erz- bzw,.
Bergeteilchen unmittelbar einwirken. Auch die Einführung der für den Schwimmvorgang
erforderlichen Luft oder sonstiger Gase über den Schwingungserzeuger nach der Erfindung
stellt einen erheblichen Fortschritt gegenüber den bekannten Schwimmaufbereitungsanlagen
dar. Bei den bekannten Anlagen erfolgt -die Zuführung der Luft entweder durch eine
feinporige Luftzuführung bzw. durch Freistrahlgeräte oder bei den Rührwerkzellen
mit Hilfe eines Rührwerks .durch Ansaugen der Luft durch ,die Hohlwelle des Rührwerks
bz:w. durch besondere Rohrstutzen, wobei das Rührwerk die Luft in die Trübe einschlägt.
In beiden Fällen ist jedoch die Luftverteilung nicht besonders zufriedenstellend.
Bei der Erzeugung der Schall- bzw. Ultraschallschwingungen mittels der Einrichtung
nach der Erfindung dagegen wird die gesamte erforderliche Luft oder mindestens ein
Teil derselben unmittelbar durch den Schwingungserzeuger selbst in die Trübe gefördert.
Hierdurch wird eine Feinstverteilung der Luft erreicht. Außerdem wird durch die
Einwirkung der Schall- bzw. Ultraschallschwingungen auf die Luftbläschen eine kräftige
mechanische Du:rch:lkämmung der Schwimmtrübe erzielt, und zwar besonders dann, wenn
die Frequenz des Schwingungserzeugers durch geeignete Abstimmung im resonanzfähigen
Bereich ,der Bläschengröße liegt. Gegebenenfalls kann auch die Amplitude der Schwingungen
zur Verbesserung des Schwimmvorganges durch Frequenzänderung gesteuert werden.
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Die Einrichtung nach der Erfindung, die nicht nur bei Erzen, sondern
auch bei sonstigen. Mineralien sowie auch organischen Stoffen, z. B. Holzschliff,
;zur Verbesserung der Schwimmaufbereitung geeignet ist, ist nicht an die dargestellten
und beschriebenen Ausführungsbeispiele gebunden, sondern kann in mannigfacher Weise
abgewandelt werden. So kann beispielsweise der Schwingungserzeuger auch in einem
besonderen Schwingbehälter angeordnet werden, der entweder unmittelbar innerhalb
der Schwimmzelle oder eines der Schwimmzelle vorgeschalteten Agitationsgefäßes in
die Schwimmtrübe eingesetzt wird oder an die Schwimmzelle bzw. das Agitationsgefäß
von außen angebaut wird. Es braucht dabei nur dafür gesorgt zu werden, daß der Gas-
b:zw. Flüssigkeitsinhalt @dieses Schwingbehälters ' von der zu Schwingungen zu erregenden
Schwimmtrübe durch schwingungsübertragende Mittel, z. B. eine membranartige Zwischenwand,
getrennt ist. In jedem Falle kann man zum Erregen des in einem solchen Schwingbehälter
angeordneten Schwingungserzeugers vorzugsweise eine möglichst kavitationsarme Flüssigkeit
verwenden, um eine recht kräftige Wirkung zu erzielen. Vorzugsweise wird hierzu
eine auf ioo° oder mehr erhitzte Flüssigkeit ver-,vendet, da mit steigender Temperatur
die Kavi tationsbildung abnimmt.
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Auch die Form des bei der Einrichtung nach der Erfindung zu verwendenden
Schwingungserzeugers kann beliebig abgewandelt werden. So kann beispielsweise der
Durchmesser einer Ringpfeife der Größe des zu beschallenden Gefäßes angepaßt werden,
z. B. derart, daß die Auslaßöffnung der Düse am Bodenumfang eines zylindrischen
Gefäßes entlang läuft. Beispielsweise kann statt der in Fig. i und a gezeigten Schwingungserzeuger
auch eine Pfeife mit flacher Lippe bzw. eine Schneide mit flacher Kante und einer
flachen Spaltdüse verwendet werden. In jedem Falle erzeugt der aus der Düse ausströmende
Flüssigkeits- bzw. Gasstrahl durch die Ablösung von Strömungswirbeln Schall- bzw.
Ultraschallschwingungen.
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Ob nur ein einzelner oder gleichzeitig mehrere Sclrwingungserzeu,ger
verwendet werden, richtet sich nach der Größe und Stärke der Schwingungserzeuger
.und der Größe der zu beschallenden Schtvimmzellen. Beispielsweise kann eine größere
Anzahl einzelner Schwingungserzeuger derart mit zueinander parallelen Achsen aneinandergereiht
werden, daß sie mosaikartig eine größere Fläche, z. B. eine kreis-, ring-, rechteck-
oder streifenförmige Fläche, ausfüllen. Bei gleichzeitiger Verwendung mehrerer Schwingungserzeuger
können diese je nach Bedarf entweder alle mit gleicher oder verschiedener Schwingungszahl
betrieben werden. Die einzelnen Schwingungserzeuger können auch so erregt werden,
daß sie zu verschiedenen Zeitpunkten ihre Maxiinal-erregung haben, z. B. derart,
daß eine mosaikartig mit Schwingungserzeugern ausgefüllte Fläche eine wellenförmige
Schwingbewegung ausführt. Die gleichzeitige Verwendung mehrerer Schwingungserzeuger
kann ferner mit Vorteil derart durchgeführt werden, d'aß ein einzelner oder ein
Teil der Schwingungserzeuger mit einem Flüssigkeitsstrahl betrieben und vorzugsweise
zur sofortigen Einleitung des Schwimmvorganges durch die in der Flüssigkeit enthaltenen
Chemikalien dient, während ein oder mehrere andere Schwingungserzeuger mit einem
Gasstrahl betrieben werden und vorzugsweise zur Weiterführung des Schwimmvorganges
durch die Einwirkung auf die Erzteilchen, Chemikalien und die
von
ihnen erzeugten Luftbläschen dienen, zumal für die mechanische Durchkärnmung der
Schwimmtrübe mittels der resonanzfähigen Luftblasen gewöhnlich eine geringere Schalleistung
ausreichend ist.
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Erwähnt sei noch, daß bei der Einrichtung nach der Erfindung Schall-
bz-w-. Ultraschallschwingungen bereits durch besondere Formgebung der Düse entstehen
können, ohne daß es hierzu einer der Düse zugeordneten Schneide oder Pfeife bedarf.
Dies ist, wie praktische Versuche gezeigt haben, beispielsweise mit folgender Anordnung
möglich: Die mit Gas, z. B. Luft, anzureichernde Flüssigkeit wird durch eine Düse
hindurchgepreßt, und das mit der Flüssigkeit dispers zu vermengende Gas wird der
Flüssigkeit unmittelbar in der Düse zugeführt, und zwar mittels einer Gasleitung,
die in der Düse kurz vor der Auslaßöffnung der Düse, in der Strömungsrichtung der
Flüssigkeit gesehen, senkrecht zum Flüssigkeitsstrom einmündet. Vorteilhaft erhält
hierbei die Auslaßöffnung der Düse die Form eines flachen Spaltes, wobei je eine
Gaszuführungsleitung unter- und oberhalb des Spaltes unter einem spitzen Winkel
von beispielsweise q.5° zur Spaltrichtung angeordnet wird. An sich kann jedoch auch
bei dieser Ausbildung der Einrichtung nach der Erfindung zusätzlich noch eine Schneide
oder Pfeife vorgesehen werden-so daß die mittels der Düse erzeugten Schwingungen
durch die Schneide bzw. Pfeife noch eine Verstärkung erfahren.