EP0622122B1 - Flotationszelle mit einem Injektor - Google Patents

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EP0622122B1
EP0622122B1 EP94103560A EP94103560A EP0622122B1 EP 0622122 B1 EP0622122 B1 EP 0622122B1 EP 94103560 A EP94103560 A EP 94103560A EP 94103560 A EP94103560 A EP 94103560A EP 0622122 B1 EP0622122 B1 EP 0622122B1
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pipe
screen
flotation cell
diameter
holes
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Peter Schweiss
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JM Voith GmbH
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JM Voith GmbH
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    • Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/75—Flowing liquid aspirates gas

Definitions

  • the invention relates to a flotation cell with at least one injector according to the preamble of claim 1.
  • a flotation cell is known from the publication "5 years of operating experience with pneumatic flotation in hard coal processing" by A. Bahr, K. Legner, H. Lüdke, FW Mehrhoff in Aufleungstechnik, 28 (1987) pp. 1 - 9.
  • the cell disclosed in this document is characterized by a sectioned tubular body, with the suspension from a central tube entering each individual section with the aid of a funnel-shaped opening, resulting in a laminar suspension flow results.
  • Another such cell is disclosed in EP-A-0277327.
  • the diaphragm is located within a feed tube of the flotation cell for the suspension, specifically at the beginning of a mixing tube section of this feed line. Shortly after the orifice - that is to say downstream - air supply slots are provided in the mixing tube section, and distributed over its circumference. In this case, practically only one arrangement makes sense in which the openings (holes) of the diaphragm are close to the circumference of the same. This is not a very effective arrangement. Attempts have also been made to increase the small throughput of the orifice described by an arrangement with a multiple injector according to DE-A-36 34 903. Here too, the way of working is accompanied by insufficient effectiveness due to the distribution among the different injectors - each of which is designed with its own mixing tube.
  • the object of the invention is to provide a flotation device with an injector which works at very high throughput quantities, ie air bubbles are distributed in the suspension in a sufficiently large quantity.
  • Each hole of the diaphragm is preferably assigned its own premix tube section in order to achieve the best possible air intake. This high amount of air should be mixed well with the suspension due to high turbulence in the premixing tube.
  • FIG. 1 shows in principle a cross section through a flotation cell with the injector according to the invention
  • FIG. 3 shows a top view of this and in particular the diaphragm
  • FIG. 4 shows another diaphragm arrangement.
  • the flotation cell according to FIG. 1 has a housing 20 which is essentially oval in cross section and into which it is eccentric - that is to say in the vicinity of a narrow side the same - an injector 1 is inserted, which ends about 50 - 100 cm below the suspension level.
  • This level is set by means of a weir 22 which can be adjusted by means of the adjusting rod 25 and over the overflow edge of which the foam containing dirt flows out into the foam channel 21 together with a certain proportion of the suspension.
  • the suspension is preferably gassed with air.
  • the vertical feed tube 6 of the injector has an orifice 2 which is provided with through openings in the form of round holes 3 which are distributed uniformly over the circumference of the orifice (see FIG. 3).
  • each hole 3 is followed by a pipe section 7 of small diameter, which serves as a premixing section.
  • the distance between the diaphragm and the pipe section 7 preferably has a value between 0.15 times and 1.5 times the hole diameter.
  • the length of the small pipe sections 7 is preferably 4 to 10 times their inner diameter or at least 0.8 times the inner diameter of the mixing pipe section 6 'connected downstream of the orifice, which in turn has approximately the same diameter as the outer diameter of the orifice 2.
  • the injector preferably has a continuous tube as the outer wall. However, at its end there is a radial diffuser 4 with a base plate 5, which leaves a gap 15 with respect to the tube 6 ', which is approximately 7-14% of the diameter of the mixing tube 6'.
  • the average flow velocity to the orifice can be set at about 2 m / s, so that due to the geometric conditions shown, a flow velocity behind the orifice holes of 12.5 m / s and after the premixing tubes 7 of about 4.5 m / s s results.
  • the outflow speed from the radial diffuser 4 is then about 2.2 m / s. But this is just an example.
  • the air is sucked in through the pipe sections 7, which act as small injectors, in a pipe section 9 of the supply line, which is connected downstream of the diaphragm. This has at least one air connection.
  • a valve can be switched on here to control the amount of air sucked in. It is favorable if the pipe sections 7 protrude at least 10 mm from the air intake section 9.
  • the aperture holes do not need to be exactly circular, as does the cross section of the pipe sections 7, e.g. a relatively even polygon or an ellipse is possible.
  • the inside diameter of the small pipe sections should be at least 10% larger than the diameter of the holes in the panel.
  • FIG. 4 shows that a different, approximately uniform distribution of the holes in the diaphragm can also be provided as in FIGS. 2 and 3.
  • the number of holes in the aperture must be limited to 16, since a larger number of holes has hardly any advantages.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flotationszelle mit mindestens einem Injektor entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Flotationszelle ist bekannt aus der Druckschrift "5 Jahre Betriebserfahrung mit der pneumatischen Flotation in der Steinkohleaufarbeitung" von A. Bahr, K. Legner, H. Lüdke, F. W. Mehrhoff in Aufbereitungstechnik, 28 (1987) S. 1 - 9. Die in dieser Schrift offenbarte Zelle zeichnet sich durch einen sektionierten Rohrkörper aus, wobei in jede einzelne Sektion die Suspension aus einem Zentralrohr mit Hilfe einer trichterförmigen Öffnung eintritt, wodurch sich eine laminare Suspensionsströmung ergibt. Eine andere derartige Zelle offenbart die EP-A-0277327. Bei dieser Anordnung befindet sich die Blende innerhalb eines Zufuhrrohres der Flotationszelle für die Suspension, und zwar am Beginn eines Mischrohrabschnittes dieser Zufuhrleitung. Dabei sind kurz nach der Blende - also stromabwärts - Luftzufuhrschlitze in dem Mischrohrabschnitt vorgesehen, und zwar verteilt über dessen Umfang. Hierbei ist praktisch nur eine Anordnung sinnvoll, bei der sich die Öffnungen (Löcher) der Blende in der Nähe vom Umfang derselben befinden. Dies ist eine nicht sehr wirkungsvolle Anordnung. Es ist auch schon versucht worden, durch eine Anordnung mit einem Mehrfachinjektor gemäß DE-A-36 34 903 die geringe Durchsatzmenge der beschriebenen Blende zu erhöhen. Auch hier ist die Arbeitsweise wegen der Aufteilung auf die verschiedenen Injektoren - die jeweils mit eigenen Mischrohr ausgebildet sind - von zu geringer Effektivität begleitet.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber, eine Flotationseinrichtung mit einem Injektor anzugeben, der bei sehr hohen Durchsatzmengen arbeitet, d.h. Luftblasen in genügend großer Menge in der Suspension verteilt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird durch eine relativ gleichmäßige Verteilung der Löcher der Blende über deren gesamten Querschnitt ein sehr großer Durchsatz der Suspension möglich. Durch die kleinen Mischrohrabschnitte, die den Löchern nachgeschaltet sind, erfolgt eine gute Verteilung einer ausreichenden Zahl von Luftbläschen in der Suspension. Die endgültige Verteilung erfolgt dann in dem nachgeschalteten Mischrohrabschnitt, der im wesentlichen einen Durchmesser entsprechend dem Außendurchmesser der Blende hat. Die abschließende Beruhigung und Verteilung der Strömung erfolgt durch einen Radialdiffusor am Ende des Mischrohres. Dies ist aber auch aus der eingangs erwähnten EP-A-0277327 bekannt. Dieser Radialdiffusor führt zu einer guten Verteilung der Luftbläschen in dem Flotationsbehälter durch die im wesentlichen horizontale Ausströmung an seinem Austrittsbereich.
  • Vorzugsweise ist jedem Loch der Blende ein eigener Vormischungs-Rohrabschnitt zugeordnet, um eine möglichst gute Luftansaugung zu erreichen. Diese hohe Luftmenge soll durch hohe Turbulenz im Vorvermischungsrohr gut mit der Suspension vermischt werden.
  • Es sind Injektoren denkbar, bei denen mehreren Löchern der Blende zusammengefaßt ein eigenes Durchmischungsrohr zugeordnet ist, jedoch scheint hier Effektivität insgesamt nicht so gut zu sein.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand den Figuren der Zeichnung erläutert; dabei stellt Figur 1 prinzipmäßig einen Querschnitt durch eine Flotationszelle mit dem erfindungsgemäßen Injektor, Figur 3 eine Draufsicht auf diesen und insbesondere die Blende, und Figur 4 eine andere Blendenanordnung dar.
  • Die Flotationszelle nach Figur 1 hat ein im wesentlichen im Querschnitt ovales Gehäuse 20, in welches exzentrisch - also in der Nähe einer Schmalseite desselben - ein Injektor 1 hineingeführt ist, der etwa 50 - 100 cm unterhalb des Suspensionsniveaus endet. Dieses Niveau wird eingestellt durch ein mittels Verstellstange 25 einstellbares Wehr 22, über deren Überlaufkante den Schmutz enthaltender Schaum zusammen mit einem gewissen Suspensionsanteil in die Schaumrinne 21 abströmt. In dem Injektor 1 erfolgt die Begasung der Suspension vorzugsweise mit Luft. Dazu weist gemäß Figur 2 das vertikale Zufuhrrohr 6 des Injektors eine Blende 2 auf, die mit Durchtrittsöffnungen in Form von runden Löchern 3 versehen ist, die gleichmäßig über den Umfang der Blende verteilt sind (siehe Figur 3). In diesem Fall ist jedem Loch 3 ein Rohrabschnitt 7 kleinen Durchmessers nachgeschaltet, der als Vormischstrecke dient. Die Entfernung zwischen der Blende und dem Rohrabschnitt 7 hat vorzugsweise einen Wert zwischen dem 0,15-fachen und dem 1,5-fachen des Lochdurchmessers. Die Länge der kleinen Rohrabschnitte 7 beträgt vorzugsweise das 4- bis 10-fache ihres Innendurchmessers oder mindestens das 0,8-fache des Innendurchmessers des der Blende nachgeschalteten Mischrohrabschnitts 6', welcher wiederum etwa den gleichen Durchmesser hat wie der Außendurchmesser der Blende 2 beträgt. Praktisch hat vorzugsweise der Injektor ein durchgehendes Rohr als Außenwand. An seinem Ende befindet sich jedoch ein Radialdiffusor 4 mit einer Bodenplatte 5, die gegenüber dem Rohr 6' einen Spalt 15 freiläßt, der etwa 7-14 % des Durchmessers des Mischrohrs 6' beträgt.
  • Für einen ausreichenden Durchsatz kann man als durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit zur Blende etwa 2 m/s ansetzen, so daß sich aufgrund der dargestellten geometrischen Verhältnisse eine Strömungsgeschwindigkeit hinter den Blendenlöchern von 12,5 m/s und nach den Vormischrohren 7 von etwa 4,5 m/s ergibt. Die Ausströmgeschwindigkeit aus dem Radialdiffusor 4 beträgt dann etwa 2,2 m/s. Dies ist aber nur ein Beispiel. Die Ansaugung der Luft durch die als kleine Injektoren wirkenden Rohrabschnitte 7 erfolgt in einem Rohrabschnitt 9 der Zufuhrleitung, der der Blende nachgeschaltet ist. Dieser weist mindestens einen Luftanschluß auf.
  • Hier kann ein Ventil eingeschaltet werden, um die angesaugte Luftmenge zu steuern. Es ist günstig, wenn die Rohrabschnitte 7 mindestens 10 mm aus dem Luftansaugabschnitt 9 herausragen. Die Blendenlöcher brauchen nicht genau kreisrund zu sein, ebenso wie dann der Querschnitt der Rohrabschnitte 7, z.B. kommt ein relativ gleichmäßiges Polygon oder eine Ellipse infrage. Der Innendurchmesser der kleinen Rohrabschnitte sollte mindestens 10 % größer sein als der Durchmesser der Löcher der Blende.
  • In Figur 4 ist dargestellt, daß auch eine andere, etwa gleichmäßige Verteilung der Löcher der Blende als Figur 2 und 3 vorgesehen sein kann.
  • Praktisch ist die Lochzahl der Blende auf 16 zu begrenzen, da eine höhere Lochzahl kaum Vorteile bringt.

Claims (6)

  1. Flotationszelle mit mindestens einem Injektor (1) zur Zuführung der Suspension, wobei der Injektor ein Zufuhrrohr (6) umfaßt und das Zufuhrrohr (6) einen Rohrabschnitt (9) mit einer Luftansaug- oder Zuführöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrlochblende (2) zur Luftansaugung vorgesehen ist, wobei den Löchern (3) der Blende Rohrabschnitte (7) in einem Abstand nachgeschaltet sind, wobei dieser Abstand mindestens dem 0,1fachen des Lochdurchmessers und höchstens dem 1,5fachen des Lochdurchmessers entspricht und die Abschnitte im wesentlichen senkrecht zur Blende (2) ausgerichtet sind und in ein Mischrohr (6') oder einen Mischrohrabschnitt münden.
  2. Flotationszelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Loch (3) der Blende (2) ein eigener Rohrabschnitt (7) zugeordnet ist.
  3. Flotationszelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrabschnitte (7) einen Innendurchmesser von mindestens dem 1,05-fachen des Durchmessers des zugehörigen Loches aufweisen, wobei die Rohrabschnitte und die Löcher kreisrund ausgebildet sind.
  4. Flotationszelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (9) nach der Blende (2) angeordnet ist und im wesentlichen dierselbe Außenwandung wie die des Mischrohrs (6') aufweist und die den Löchern (3) der Blende (2) zugeordneten Rohrabschnitte (7) kleinen Durchmessers zumindest in deren Anfangsbereich enthält.
  5. Flotationszelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrabschnitte (7) kleinen Durchmessers mindestens 10 mm aus dem Luftansaugabschnitt (9) herausragen.
  6. Flotationszelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (3) der Blende (2) gleichmäßig, ringförmig verteilt über die Blende ggf. mit einem zentralen weiteren Loch angeordnet sind.
EP94103560A 1993-03-26 1994-03-09 Flotationszelle mit einem Injektor Expired - Lifetime EP0622122B1 (de)

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DE4309918A DE4309918C2 (de) 1993-03-26 1993-03-26 Flotationszelle mit einem Injektor
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