FI79792C

FI79792C - Flotation device and method

Info

Publication number: FI79792C
Application number: FI864144A
Authority: FI
Inventors: Alex Szentlaszloi; Francis J Mcdonnell; James V Duttera
Original assignee: Standard Oil Co Ohio
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1990-03-12
Also published as: EP0229224A3; ZA867415B; AU601698B2; AU6304786A; FI864144A0; JPS62129162A; FI79792B; FI864144A; DK568886A; NO864739D0; DK568886D0; EP0229224A2

Abstract

Apparatus for froth flotation comprising a flotation tank having a series of cells separated by partitions but having a communicating common bottom sloped towards the feed end of the tank under all the cells. A method for froth flotation employing the novel apparatus is also disclosed.

Description

1 797921 79792

Vaahdotuslaite ja -menetelmäFlotation apparatus and method

Esillä olevan keksinnön kohteena on laite ja menetelmä vaahdotuserotusta varten ja erityisesti laite ja 5 menetelmä hiilipitoisen aineen rikastamiseksi vaahdotus-erotuksen avulla.The present invention relates to an apparatus and method for flotation separation, and in particular to an apparatus and method for enriching a carbonaceous substance by flotation separation.

Hiili muodostaa erittäin arvokkaan luonnonvaran Yhdysvalloissa, sillä sitä on siellä suhteellisen runsaassa määrässä. On arvioitu, että Yhdysvalloissa on hiilen 10 muodossa käytettävissä olevaa energiaa enemmän kuin raaka-öljyn, luonnonkaasun, öljyliuskeen ja tervahiekan muodostamissa luonnonvaroissa yhteensä. Viimeaikaiset energia-pulat yhdessä käytettävissä olevien runsaiden hiilivarojen ja raakaöljyn saantiin liittyvien jatkuvien epävarmuuste-15 kijöiden kanssa ovat tehneet välttämättömäksi menetelmien kehittämisen, jotka ovat tarkoitetut hiilen muuttamiseen käyttökelpoisempaan energiamuotoon.Coal is a very valuable natural resource in the United States, as it is present in relatively large quantities there. It is estimated that there is more energy available in the form of coal 10 in the United States than the total resources of crude oil, natural gas, oil shale, and tar sands combined. Recent energy shortages, together with the abundant carbon resources available and the continuing uncertainties surrounding crude oil supply, have necessitated the development of methods for converting coal to a more usable form of energy.

Eräät aikaisemmin tunnetut prosessit hiukkasliet-teen vaahdonerotusta varten perustuvat rakenteisiin, jois-20 sa ilma syötetään nestemäiseen hiukkaslietteeseen esim. huokoisen kennopohjan tai onton juoksupyöräakselin välityksellä pintavaahdon muodostamiseksi. Nämä aikaisemmin tunnetut menetelmät ovat suhteellisen tehottomia erityisesti suuria hiukkaskonsentraatteja käsiteltäessä. Yleensä 25 näiden tekniikoiden avulla ei kyetä tehokkaasti muodostamaan riittävää kosketuspintaa hiukkasmateriaalin ja vaah-dotusilman välille. Tämän seurauksena suuria määriä energiaa saattaa kulua vaahdotuksen yhteydessä. Lisäksi tällaisten vaahdotustekniikoiden yhteydessä, jotka sallivat 30 kuplien muodostumisen lietteeseen, voi esiintyä epäpuhtauksia, kuten vaahtolietteessä olevaa tuhkaa, jolloin tuloksena oleva rikastettu hiukkastuote voi sisältää enemmän epäpuhtauksia kuin olisi välttämätöntä.Some previously known processes for foam separation of particulate slurry are based on structures in which air is fed to the liquid particulate slurry, e.g. via a porous cell base or hollow impeller shaft, to form a surface foam. These previously known methods are relatively inefficient, especially when handling large particle concentrates. In general, these techniques do not effectively form a sufficient contact surface between the particulate material and the flotation air. As a result, large amounts of energy may be consumed during flotation. In addition, such flotation techniques, which allow bubbles to form in the slurry, may contain impurities, such as ash in the foam slurry, whereby the resulting enriched particulate product may contain more impurities than would be necessary.

Aikaisemmin tunnettuja ratkaisuja yksityiskohta!-35 semmin tarkastellen US patenttijulkaisussa N:o 3,351,199 79792 2 selostetaan vaahdotuslaite käsittäen vaahdotuskennon, jonka yläosa on väliseinien avulla jaettu osastoihin. Tällaisena vaahdotuskennona toimii suorakulmainen tai puolisuun-nikkaan muotoinen pitkittäinen kaukalo, jonka pohja laskee 5 kaltevasti alaspäin siitä kohdasta lähtien, johon syöttö tapahtuu. Vaahto poistetaan vaahdotuskennon yläosassa olevien kiertolapojen avulla.Looking at the prior art in more detail, U.S. Patent No. 3,351,199 79792 2 discloses a flotation device comprising a flotation cell having a top portion divided into compartments by partitions. Such a flotation cell is a rectangular or trapezoidal longitudinal trough, the bottom of which slopes downwards from the point where the feeding takes place. The foam is removed using the rotating blades at the top of the flotation cell.

US patenttijulkaisussa N:o 2,350,943 selostetaan vastavirtauksella toimiva vaahdotusjärjestelmä, jossa 10 vaahto saadaan virtaamaan vaahdotuslaitteen jätepäästä syöttöpäätä kohti. Siten jätteet saatetaan virtaamaan vaahdon virtauksen suhteen vastakkaisessa suunnassa ja ne poistetaan lietemassan vastakkaisessa päässä. Laite sisältää joukon sarjamaisesti yhteen asetettuja yksittäisiä 15 vaahdotuskennoja moninkertaisen kennoyksikön muodostami seksi, jossa säilytetään vapaa yhteys osakennojen välillä sekä yhteinen lietemassan taso kennojen ollessa kuitenkin toiminnallisesti erillisiä toistensa suhteen.U.S. Patent No. 2,350,943 discloses a countercurrent flotation system in which foam is caused to flow from the waste end of the flotation device to the feed end. Thus, the waste is caused to flow in the opposite direction to the flow of foam and is removed at the opposite end of the slurry mass. The device includes a plurality of individual flotation cells 15 in series to form a multiple cell unit that maintains free contact between the sub-cells and a common level of sludge mass while the cells are functionally separate from each other.

US patenttijulkaisussa N: o 2,184,115 selostetaan 20 laite malmien vaahdotusrikastamista varten käsittäen joukon yhteenliitettyjä kennoja konsentraattien virtauksen sekä välituotteiden ja jätteiden vastavirtauksen mahdollistamiseksi kennosta toiseen. Välituotteet ja jätteet kulkevat eri kennoja yhdistäviä putkia pitkin.U.S. Patent No. 2,184,115 discloses an apparatus for flotation enrichment of ores comprising a plurality of interconnected cells to allow the flow of concentrates and the countercurrent flow of intermediates and wastes from one cell to another. Intermediates and waste pass through pipes connecting different cells.

25 Muita useita kennoja sisältäviä vaahdotuslaitteita selostavia US patenttijulkaisuja ovat N:ot 4,399,028, 953,746, 2,073,148, 4,045,243, 3,491,880, 2,423,456, 2,765,081, 4,184,967, 2,983,377, 2,687,213 ja 2,416,066.Other U.S. patents disclosing multi-cell flotation devices include Nos. 4,399,028, 953,746, 2,073,148, 4,045,243, 3,491,880, 2,423,456, 2,765,081, 4,184,967, 2,983,377, 2,687,213, and 2,416,066.

Hiilen rikastamiseksi, so. hiilen puhdistamiseksi 30 epäpuhtauksista kuten tuhkasta ja rikistä joko enne-.n hiilen polttamista tai sen jälkeen, on ehdotettu muitakin menetelmiä, joita parhaillaan tutkitaan. Eräs äskettäin kehitetty rikastustekniikka on selostettu US- patenttijulkaisuissa N:ot 4,304,573 ja 4,412,843, ja sen yht€*ydessä 35 raakahiili jauhetaan hienoksi ja sen jälkeen käsitelläämTo enrich coal, i.e. for the purification of coal from 30 impurities such as ash and sulfur either before or after coal combustion, other methods have been proposed which are currently being investigated. A recently developed enrichment technique is described in U.S. Patent Nos. 4,304,573 and 4,412,843, in which a total of 35 crude coal is finely ground and subsequently processed.

IIII

3 79792 kemiallisesti. Tämän tekniikan mukaisesti kemiallisesti käsitelty hiili erotetaan sitten tuhkasta ja rikistä ja rikastettu eli puhdistettu hiilituote otetaan talteen.3 79792 chemically. According to this technique, the chemically treated carbon is then separated from the ash and sulfur and the enriched or purified carbon product is recovered.

Yksityiskohtaisemmin tarkasteltuna edellämainitun 5 kemiallisen pintakäsittelytekniikan yhteydessä hiili ensin puhdistetaan kivistä ja vastaavista ja jauhetaan sitten hienoksi noin 48-300 seulakokoon. Jauhettujen hiilihiuk-kasten laajennetut pinnat tehdään sitten vesipakoisiksi ja öljyhakuisiksi polymerisaatioreaktion avulla. Hiilessä 10 olevat rikin ja kivennäistuhkan muodostamat epäpuhtaudet pysyvät vesihakuisina ja ne erotetaan käsitellystä hiili-tuotteesta vesipesuvaiheessa. Tämän vaiheen yhteydessä käytetään öljyn ja veden erotustekniikkaa ja vesipakoisiksi tehdyt hiilihiukkaset voivat kellua talteenottoa varten 15 vesihakuisia epäpuhtauksia sisältävässä vesihauteessa.In more detail, in connection with the above-mentioned chemical surface treatment technique, the carbon is first cleaned of stones and the like and then finely ground to a screen size of about 48-300. The expanded surfaces of the ground carbon particles are then rendered water-repellent and oil-directed by a polymerization reaction. The impurities in the carbon 10 formed by the sulfur and mineral ash remain hydrophilic and are separated from the treated carbon product in the water washing step. In this step, an oil-water separation technique is used and the decomposed carbon particles can float for recovery in a water bath containing 15 hydrophilic impurities.

Monivaiheisessa puhdistusprosessissa, kuten US-patenttijulkaisuissa N:ot 4,304,573 ja 4,412,843 on selostettu, käytetään useita toisistaan riippumattomia vaahdo-tussäiliöitä asetettuina sarjaan rikastuksen suorittami-20 seksi. Kolmivaiheisessa rikastuksessa käytetään näiden patenttiselostusten mukaisesti kolmea vaahdotussäiliötä sekä yhtä puhdistussäiliötä. Hiilihiukkaslietteen kelluva osa johdetaan uudelleen peräkkäisiin vaahdotussäiliöihin vaihepuhdistusta varten. Lietteen jäteosa, joka sisältää 25 hieman tuhkapitoista hiiltä, tyhjennetään vaahdotussäi-liöiden pohjista puhdistussäiliöön hiilen ottamiseksi tal-lteen vastavirtaan kulkevasta virtauksesta. Jätteiden poistonopeutta säädellään pumppujen avulla ja valvotaan säiliöiden tasoilmaisimien välityksellä kiinteiden aines-30 osien saostumisen estämiseksi kunkin yksittäisen säiliön välisissä johdoissa.In a multi-stage purification process, as described in U.S. Patent Nos. 4,304,573 and 4,412,843, a plurality of independent flotation tanks are used in series to perform enrichment. In accordance with these patents, three flotation tanks and one purification tank are used in the three-stage enrichment. The floating part of the carbon particle slurry is led back to successive flotation tanks for phase cleaning. The waste portion of the slurry, which contains 25 slightly ash-containing carbon, is emptied from the bottoms of the flotation tanks into a purification tank to recover the carbon from the upstream flow. The rate of waste removal is controlled by pumps and monitored by tank level indicators to prevent precipitation of solids-30 in the lines between each individual tank.

Parannettu laite edelläselostetun kemiallisen ri-kastustekniikan toteuttamiseksi on selostettu US-patentti-julkaisussa N:o 4,347,127. Tässä julkaisussa selostetaan 35 vaahdotuslaite, jossa pääsuihkusuutin on asetettu vaahdo- 4 79792 tussäiliön yläpuolelle lietteen suihkusyöttöä varten ja uudelleenklerrätystä varten tarkoitettu suihkusuutin myös säiliön yläpuolelle säiliöön laskeutuvan materiaalin keräämistä varten asetettuun keräyskaukaloon kerääntyneen 5 hiukkasmateriaalin uudelleensuihkuttamiseksi.An improved apparatus for carrying out the chemical enrichment technique described above is described in U.S. Patent No. 4,347,127. This publication discloses a flotation device 35 in which a main jet nozzle is placed above the flotation tank for spraying sludge and a spray nozzle for recirculation also above the tank for collecting material settling in the tank.

Vaikka kuvatunlaisien kemialliseen pintakäsittelyyn perustuvien rikastusvaahdotusjärjestelmien avulla onkin saavutettu erinomaisia tuloksia, tarvitaan kuitenkin parannettuja järjestelmiä, joiden avulla voidaan saavuttaa 10 yksinkertaisempi ja halvempi laitejärjestely ja vähentää järjestelmän toiminnan valvomiseen vaadittavan säätölait-teiston monimutkaisuutta.Although excellent results have been obtained with chemical surface treatment-based enrichment flotation systems, improved systems are needed to achieve a simpler and less expensive equipment arrangement and to reduce the complexity of the control equipment required to monitor system operation.

Esillä olevan keksinnön pääasiallisena tarkoituksena on siten saada aikaan parannettu laite ja menetelmä 15 hiukkaslietteen vaahdonerotusta varten.The main object of the present invention is thus to provide an improved apparatus and method for foam separation of particulate sludge.

Tämän keksinnön toisena tarkoituksena on saada aikaan parannettu menetelmä ja laite hiilen rikastamiseksi erottamalla hiilihiukkasista vaahdotuksen avulla niihin liittyvät epäpuhtaudet, kuten tuhka ja rikki.Another object of the present invention is to provide an improved method and apparatus for enriching coal by separating associated impurities such as ash and sulfur from the carbon particles by flotation.

20 Esillä olevan keksinnön eräänä lisätarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja laite hiukkaslietteen vaahdonerotusta varten, joka on yksinkertaisempi, halvempi ja tehokkaampi ja antaa lisäksi tulokseksi paremman puhdistetun tuotteen.It is a further object of the present invention to provide a method and apparatus for foam separation of particulate slurry that is simpler, less expensive and more efficient and further results in a better purified product.

25 Keksinnön mukaiselle laitteelle ja menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, mikä on sanottu oheistettujen patenttivaatimuksien 1 ja 8 tunnusmerkkiosissa.The device and method according to the invention are mainly characterized by what is stated in the characterizing parts of the appended claims 1 and 8.

Esillä olevan keksinnön mukainen vaahdotuserotusta varten tarkoitettu laite ja menetelmä tulee selvemmin ym-30 märrettäväksi alaan perehtyneelle henkilölle seuraavan keksinnön eri sovellutusmuotoihin kohdistuvan yksityiskohtaisen selostuksen perusteella oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa samoja osia on merkitty vastaavilla viitenumeroilla ja joissa: 35 Kuvio 1 esittää virtauskaaviota esillä olevan kek-The apparatus and method for flotation separation according to the present invention will become more apparent to one skilled in the art from the following detailed description of various embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings, in which like parts are designated by reference numerals and in which: Figure 1 shows a flow chart of the present invention.

IIII

5 79792 sinnön mukaisesta menetelmästä sekä myös kaaviomaisesti keksinnön mukaista laitetta.5,79792 of the method according to the invention as well as schematically the device according to the invention.

Kuvio 2 esittää poikkileikkausta kuvion 1 mukaisesta menetelmästä ja laitteesta otettuna linjaa A-A pitkin.Figure 2 shows a cross-section of the method and apparatus of Figure 1 taken along line A-A.

5 Kuvio 3 esittää perspektiivikuvaa esillä olevan keksinnön mukaisesta vaahdotuslaitteesta.Figure 3 shows a perspective view of a flotation device according to the present invention.

Esillä olevan keksinnön mukainen laite ja menetelmä on tarkoitettu useiden erilaisten kiinteitä aineksia sisältävien nestevirtauksien erottamiseen synnyttämällä 10 kiinteitä aineksia sisältävän vaahtovaiheen, tämän laitteen ja menetelmän sopiessa useiden hiukkasmateriaalityyppien erottamiseen. US-patenttijulkaisuihin N:ot 4,304,573 ja 4,412,843 voidaan viitata lisätietojen saamiseksi kemiallisten käsittelyprosessien suhteen, jotka ovat erityi-15 sen käyttökelpoisia esillä olevan keksinnön yhteydessä.The apparatus and method of the present invention are intended to separate a variety of liquid streams containing solids by generating a solid foam step, this apparatus and method being suitable for separating a plurality of types of particulate material. U.S. Patent Nos. 4,304,573 and 4,412,843 may be referred to for additional information regarding chemical treatment processes that are particularly useful in the context of the present invention.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti eivät vaahdotus-säiliöt, joita tässä yhteydessä kutsutaan kennoiksi, ole toisistaan riippumattomia, vaan ne on yhdistetty suureen säiliöön, jossa on hydraulisesti kommutoiva kalteva yhtei-20 nen pohja kussakin kennossa olevaa lietettä varten. Tämän järjestelyn avulla, kuten kuvioista 1-3 näkyy, hiilipi-toisten jätteiden kerääminen ja siirto vastavirran suunnassa puhdistussäiliöön tapahtuu tehokkaammin kuin aikaisemmin tunnettujen menetelmien yhteydessä. Kunkin säiliön 25 välissä olevien erillisten putkijohtojen ja pumppujen sijasta tämä yhteinen kalteva pohja ulottuu kaikkien rikas-tusosastojen tai -kennojen alle kuvioiden 1 ja 3 esittämällä tavalla. Näiden kennojen alle ulottuva yhteinen pohja kulkee alaspäin kaltevasti sitä pistettä kohti, jossa 30 syötetty liete tulee säiliöön. Kaltevan pohjan yläpäässä tapahtuva vesisyöttö saa aikaan vastakkaissuuntaisen jäte-virtauksen. Tämä jätteiden keräämismenetelmä, joka sisältää myös joidenkin hiilipitoisten hiukkasten uudelleen-kierrättämisen puhdistussäiliöön kuvion 1 mukaisesti, an-35 taa sekä paremman tuloksen että myös vähentää tuhkapitoi- 6 7979 2 suutta lopullisessa puhtaassa hiilituotteessa. Lisäksi tämä menetelmä johtaa rikastussäiliön yksinkertaisempaan ja halvempaan rakenteeseen, koska vain yhtä nestetasoil-maisinta käytetään säiliön kaikkia kennoja varten.According to the present invention, the flotation tanks, referred to herein as cells, are not independent of each other, but are connected to a large tank with a hydraulically commutative inclined common base for the slurry in each cell. With this arrangement, as shown in Figures 1-3, the collection and transfer of carbonaceous waste upstream to the purification tank takes place more efficiently than with previously known methods. Instead of separate pipelines and pumps between each tank 25, this common sloping bottom extends below all enrichment compartments or cells as shown in Figures 1 and 3. The common bottom extending below these cells runs downwardly sloping toward the point where the fed slurry enters the tank. The water supply at the upper end of the sloping bottom causes a waste flow in the opposite direction. This waste collection method, which also includes the recycling of some carbonaceous particles to the treatment tank according to Figure 1, both gives a better result and also reduces the ash content in the final pure carbon product. In addition, this method results in a simpler and less expensive structure of the enrichment tank because only one liquid level detector is used for all the cells in the tank.

5 Tässä selostetun menetelmän ja laitteen paremmaksi ymmärtämiseksi esillä olevaa keksintöä selostetaan seuraa-vassa viitaten hiilirikastusprosessiin, joka on kuvattu esimerkiksi sanotuissa US-patenttijulkaisuissa N:ot 4,304,573 ja 4,412,843. Siten viitaten yksityiskohtaisem-10 min oheisiin piirustuksiin kuvio 1 esittää kaaviomaisesti esillä olevan keksinnön suositeltavaa sovellutusrnuotoa käsittäen vaahdotussäiliön 5, jossa on kolme vedellä tasoon 6 asti täytettyä kennoa. Vaahdotussäiliö 5 on yleensä muodoltaan puolisuunnikkaan muotoinen ja sen pohja laskee 15 kaltevasti alaspäin säiliön siihen päähän, johon liete syötetään. Käytön yhteydessä hienoksi jauhetut hiilihiuk-kaset epäpuhtauksineen, lisäaineineen ja mahdollisine rea-gensseineen, joita voivat olla monomeeriset seokset, kemialliset käynnistinaineet, katalyytit ja nestemäiset hii-20 livetyjen alusaineet, syötetään aluksi esimerkiksi kuula-myllystä hiililietteen syöttösäiliöön 7 ja suihkutetaan sen jälkeen vaahdotussäiliöön 5 ainakin yhden pääsuihku-suuttimen 8 välityksellä, joka on asetettu tietyn etäisyyden päähän vesipinnan 6 yläpuolelle säiliöön 5. Vaihtoeh-25 toisissa sovellutuksissa voidaan käyttää kahta tai useampaa pääsuutinta lietteen ja/tai minkä tahansa muiden haluttujen ainesten suihkuttamiseksi vaahdotussäiliön 5 kennoihin. Suositeltavia suihkusuutintyyppejä tässä yhteydessä ovat esimerkiksi US-patenttijulkaisussa N:o 4,514,291 30 selostetut kierukkamaiset virtaukseltaan avoimet suihku-suuttimet tai esimerkiksi US patenttijulkaisuissa N:ot 4,347,126 tai 4,347,127 selostetut täysisuihkuiset suih-kusuuttimet. Näihin patentti julkaisuihin on jo edellä viitattu .For a better understanding of the method and apparatus described herein, the present invention will be described below with reference to the carbon enrichment process described, for example, in said U.S. Patent Nos. 4,304,573 and 4,412,843. Thus, with reference to the accompanying detailed drawings, Figure 1 schematically shows a preferred embodiment of the present invention comprising a flotation tank 5 with three cells filled with water up to level 6. The flotation tank 5 is generally trapezoidal in shape and its bottom slopes 15 downwards to the end of the tank to which the slurry is fed. In use, the finely ground carbon particles with their impurities, additives and possible reagents, which may be monomer mixtures, chemical initiators, catalysts and liquid hydrocarbon liquefied substrates, are initially fed, for example, from a ball mill into a carbon sludge feed tank 7 and then sprayed via one main jet nozzle 8 placed at a certain distance above the water surface 6 in the tank 5. In other applications, two or more main nozzles can be used to spray the slurry and / or any other desired substances into the cells of the flotation tank 5. Preferred types of spray nozzles in this connection are, for example, the helical open-jet spray nozzles described in U.S. Patent No. 4,514,291 30 or the full-jet spray nozzles described in U.S. Patent Nos. 4,347,126 or 4,347,127. These patent publications have already been referred to above.

35 Käsitelty hiilivirta pumpataan paineenalaisena pää-35 The treated coal stream is pumped under pressure to the

IIII

7 79792 suihkusuuttimeen 8, jossa tuloksena olevat leikkausvoimat suihkuttavat hiilihiutalelietteen hienoina pisaroina, niin että liete sinkoutuu voimakkaana suihkuna kennossa N:o 1 olevaan jatkuvaan vesihauteeseen synnyttäen vaahdon 1 nes-5 teen pinnalle, jossa kelluu huomattava määrä hiukkasmate-riaalia, lietteen muiden ainesosien ja pienen määrän hiuk-kasmateriaalia laskeutuessa nestehauteen pohjalle.7,79792 to a jet nozzle 8 in which the resulting shear forces spray the carbon flake slurry as fine droplets so that the slurry is ejected as a strong jet into a continuous water bath in cell No. 1, creating a foam 1 amount of particulate material as it settles to the bottom of the liquid bath.

Kennossa N:o 1 valmistettu vaahto poistetaan kuori-masiipirattaan 16 avulla kokoojasäiliöön 17 kuvion 2 mu-10 kaisesti, joka esittää linjaa A-A pitkin otettua poikkileikkausta kuvion 1 mukaisesta laitteesta. Kun kuvio 2 esittää poikkileikkausta kennosta N:o 1, se esittää samalla vastaavanlaista poikkileikkausta kennosta N:o 2 ja N:o 3. Kuten kuviosta 2 näkyy, ulkonee ylöspäin nouseva ja 15 kaareva pinta 18 veden pinnasta kuorimalaitteen 16 kohdalla kennon kokoojakourussa 21 liiallisen (ja hiilipitoisen) vesimäärän poistamiseksi vaahdosta ennen sen johtamista vaahdon kokoojasäiliöön 17. Ensimmäisestä kennosta kokoojasäiliöön 17 poistettu vaahto yleensä laimennetaan ja 20 sekoitetaan veteen suihkusuuttimen 40 avulla ennen pumppausta ja suihkutusta pääsuuttimen 19 kautta kennon N:o 2 nestepinnalle lisäpuhdistusta varten. Kenno N:o 2 (kuten myös kennon N:o 3) on kennon N:o 1 kaltainen ja kenno N:o 2 (samoin kuin kenno N:o 3) toimii kennon N:o 1 tavoin. 25 Käsittelyn jälkeen kennossa N:o 2 vaahto kerätään siitä kokoojasäiliöön 17 ja pumpataan ja suihkutetaan sen jälkeen pääsuuttimen 20 kautta kennon N:o 3 nestepinnalle, minkä jälkeen saatu puhdas hiilivaahto poistetaan säiliön 17 kaltaisesta lisäkokoojasäiliöstä kuivatusta ja lopul-30 lista polttoainesekoitusta varten. Kuten piirustuksista näkyy, poistetaan kunkin kennon vaahtojätteet vastasuun-taisena virtauksena 10 vaahdotussäiliön 5 hydraulisesti yhdessä toimivan pohjan 11 kautta, kuten kuvioissa 1-3 on esitetty. Vesi syötetään kuviossa 1 näkyvän syöttöaukon 35 25 kautta kaltevaan yhteiseen pohjaan 11 valvotun hydrau- 8 79792 lisen virtauksen ylläpitämiseksi.The foam produced in cell No. 1 is removed by means of a shell-mass wheel 16 to a collecting tank 17 according to Fig. 2, which shows a cross-section of the device according to Fig. 1 taken along line A-A. While Fig. 2 shows a cross-section of cell No. 1, it also shows a similar cross-section of cell No. 2 and No. 3. As shown in Fig. 2, an upwardly rising and curved surface 18 protrudes from the water surface 18 at the shell device 16 in the cell collector chute 21 ( and carbonaceous) to remove water from the foam before passing it to the foam collecting tank 17. The foam removed from the first cell to the collecting tank 17 is generally diluted and mixed with water by spray nozzle 40 before pumping and spraying through main nozzle 19 to cell No. 2 for further cleaning. Cell No. 2 (as well as cell No. 3) is similar to cell No. 1 and cell No. 2 (as well as cell No. 3) operates like cell No. 1. After the treatment in cell No. 2, the foam is collected therefrom in the collecting tank 17 and then pumped and sprayed through the main nozzle 20 onto the liquid surface of cell No. 3, after which the pure carbon foam obtained is removed from the additional collecting tank like tank 17 for drying and final fuel mixing. As can be seen from the drawings, the foam waste of each cell is removed in a countercurrent flow 10 through the hydraulically cooperating base 11 of the flotation tank 5, as shown in Figures 1-3. Water is fed through a feed port 35 shown in Figure 1 to a sloping common base 11 to maintain a controlled hydraulic flow.

Vaahdotussäiliö 5 on jaettu yläosassaan eri kennoihin väliseinien 30 ja 31 avulla. Väliseinät 30 ja 31 ulottuvat pystysuorasti säiliöön, mutta eivät kuvassa näkyväl-5 lä tavalla ulotu täysin säiliön pohjaan asti yhteisen pohjan 11 muodostamiseksi.The flotation tank 5 is divided at its top into different cells by means of partitions 30 and 31. The partitions 30 and 31 extend vertically into the container, but do not extend completely to the bottom of the container as shown in the figure to form a common base 11.

Esillä olevan keksinnön erään sovellutuksen yksityiskohtaisemmaksi selostamiseksi on esillä olevan keksinnön mukainen tyypillinen rikastuskenno esitetty kuviossa 10 2. Kuten edellä on mainittu, esittää kuvio 2 kuvion 1 lin jaa A-A pitkin otettua poikkileikkausta kennosta N:o 1. Tässä sovellutusmuodossa kennossa olevan nestehauteen yläpuolelle asetettu pääsuihkusuutin 8 suihkuttaa hiukkas-lietteen ilmastusvyöhykkeen kautta nesteen pinnalle. Suih-15 kutustoimenpide synnyttää vaahtoa 2 nesteen pintaan, jossa kelluu huomattava määrä hiukkasmateriaalia, lietteen muiden ainesosien ja pienen määrän hiukkasmateriaalia laskeutuessa vesihauteeseen. Kokoojakaukalo 33 on asetettu kennoon pääsuihkusuuttimen 8 alapuolelle laskeutuvan materi-20 aalin keräämiseksi. Kerätty materiaali kierrätetään sitten ainakin yhden uudelleenkierrätystä varten tarkoitetun suihkusuuttimen 4 välityksellä, joka on asetettu kennon pääsuihkusuuttimen (tai -suuttimien) 8 läheisyyteen. Pystysuora välilevy 15 on asetettu pää- ja uudelleenkierrä-25 tyssuuttimien väliin vastaavista suuttimista tulevien suihkujen sisältämien laskeutuvien materiaalien erottamiseksi. Kennossa synnytetty vaahto 2 poistetaan kuorimasii-pirattaan 16 avulla kourun 21 kautta vaahdon kokoojasäi-liöön 17. Pää- ja kierrätyssuihkusuuttimet 8 ja 4 on sopi-30 vimmin asetettu pystysuorasta suunnasta poikkeavaan asentoon, jolloin kuorimalapa 16 ohjaa vaahtovirtausta tässä suunnassa pitkin nestepintaa.To further illustrate an embodiment of the present invention, a typical enrichment cell according to the present invention is shown in Figure 10 2. As mentioned above, Figure 2 shows a cross-section of cell No. 1 taken along line AA of Figure 1. In this embodiment, a main jet nozzle 8 placed above the liquid bath in the cell. spraying the particle slurry through the aeration zone onto the surface of the liquid. The spray-15 weaving operation generates foam 2 on the surface of the liquid, where a considerable amount of particulate material floats, the other components of the slurry and a small amount of particulate material settling in the water bath. A collector tray 33 is placed in the cell below the main jet nozzle 8 to collect the material 20 that lands. The collected material is then recycled via at least one spray nozzle 4 for recirculation, which is placed in the vicinity of the main jet nozzle (or nozzles) 8 of the cell. A vertical spacer 15 is interposed between the main and recirculation nozzles to separate the descending materials contained in the jets from the respective nozzles. The foam 2 generated in the cell is removed by means of a peeling pulley 16 through a chute 21 to the foam collecting tank 17. The main and recirculating jet nozzles 8 and 4 are suitably positioned in a position deviating from the vertical direction, whereby the peeling blade 16

Ensimmäisestä kennosta säiliöön 17 poistettu vaahto laimennetaan ja sekoitetaan veteen ennen sen pumppausta 35 ja suihkutusta toisen kennon nestepinnalle lisäpuhdistustaThe foam removed from the first cell to the tank 17 is diluted and mixed with water before being pumped 35 and sprayed onto the liquid surface of the second cell for further cleaning.

IIII

9 79792 varten. Samalla tavoin vaahdon lopullinen (kolmas) puhdis-tusvaihe suoritetaan kennossa N:o 3, minkä jälkeen puhdas hiilivaahtotuote siirretään edelleen kuivatusta ja poltto-ainesekoitusta varten. Jätteet poistetaan vastavirtaukses-5 sa 10, joka kulkee vaahtovirtauksen suhteen vastakkaisessa suunnassa säiliön hydraulisesti yhdessä toimivassa yhteisessä pohjassa 11, kuten kuvioissa 1-3 on esitetty.For 9,79792. Similarly, the final (third) cleaning step of the foam is performed in cell No. 3, after which the pure carbon foam product is passed on for drying and fuel mixing. The waste is discharged in a countercurrent flow 5 running in the opposite direction to the foam flow in the hydraulically cooperating common base 11 of the tank, as shown in Figures 1-3.

Kuvioon 2 viitaten uudelleenkierrätyssuihkutuksen yhteydessä lietemassassa laskeutumaan pyrkivät materiaalit 10 poistetaan kennon 12 kaltevaa pohjaa pitkin vastavirtauk-sen 10 välityksellä, joka virtaa yhteisen pohjan 11 kautta. Samalla tavoin lietemassassa pääsuihkusta tulevat laskeutuvat materiaalit, jotka eivät ole kerääntyneet kaukaloon 33, poistetaan kennon pohjaa 14 pitkin vastavirtauk-15 sen 10 välityksellä, kuten kuviossa 2 on esitetty. Kenno-pohjien 12 ja 14 kaltevuuskulma on tässä sovellutuksessa noin 45°. Yhteisen pohjan 11 kaltevuuskulma kuvioiden 1 ja 3 mukaisesti on noin 15° samassa sovellutuksessa. Tämä säiliöpohjan geometriseen muotoon liittyvä seikka on an-20 nettu tässä yhteydessä ainoastaan esimerkkinä eikä se rajoita erilaisten lattiakaltevuuksien käyttöä kooltaan muunlaisia säiliöitä varten.Referring to Figure 2, in connection with recirculation spraying, the materials 10 tending to settle in the sludge mass are removed along the inclined bottom of the cell 12 via a counterflow 10 which flows through a common bottom 11. Similarly, in the sludge mass, the settling materials from the main jet, which have not accumulated in the trough 33, are removed along the bottom 14 of the cell by means of a counterflow 15, as shown in Fig. 2. The angle of inclination of the cell bases 12 and 14 in this application is about 45 °. The angle of inclination of the common base 11 according to Figures 1 and 3 is about 15 ° in the same application. This aspect of the geometric shape of the tank bottom is given in this context only by way of example and is without prejudice to the use of different floor slopes for tanks of other sizes.

Yhden tasoilmaisinsäätimen käyttö kennojen välistä yhteydenpitoa varten kuvion 1 mukaisella tavalla johtaa 25 yksinkertaisempaan ja halvempaan järjestelmään aikaisemmin tunnettuihin järjestelyihin verrattuna, joissa käytetään yksittäistä tasovalvontaa kutakin säiliötä varten. Järjestelmään kohdassa 25 lisätyn veden virtausnopeutta, kuten kuviosta 1 näkyy, on valvottava lietemassan takaisinvir-30 tauksen estämiseksi kennosta N:o 1 kennoon N:o 2 ja kennosta N:o 2 kennoon N:o 3, siis nesteen vaihtamiseksi vas-tavirtauksen suunnassa esitetyllä tavalla, niin että suurempi tuhkapitoisuus kennon N:o 1 lietemassassa ei likaa kennon N:o 2 lietemassaa, eikä kennon No:2 lietemassa li-35 kaa kennon N:o 3 lietemassaa. Lisäksi vastavirtauksen 10 79792 nopeuden säiliön pohjalla on oltava riittävä estääkseen jätteiden laskeutumisen johdossa 11.The use of a single level detector controller for communication between cells as shown in Figure 1 results in a simpler and less expensive system compared to previously known arrangements using a single level monitor for each tank. The flow rate of water added to the system at 25, as shown in Figure 1, must be monitored to prevent backflow of sludge mass 30 from cell No. 1 to cell No. 2 and from cell No. 2 to cell No. 3, i.e., to change the fluid in the upstream direction. so that the higher ash content in the slurry mass of cell No. 1 does not contaminate the slurry mass of cell No. 2, and the slurry mass of cell No. 2 does not contaminate the slurry mass of cell No. 3. In addition, the backflow rate of 10,79792 at the bottom of the tank must be sufficient to prevent waste from settling in line 11.

Siten esillä olevan keksinnön mukaisesti ainakin kaksi ja sopivimmin kolme rikastuskennoa sisältävää vaah-5 dotuslaitetta käytetään yhdessä kaikkien kennojen alle ulottuvan hydraulisessa yhteistoiminnassa olevan neste-säiliön yhteisen pohjan kanssa. Tämä järjestely mahdollistaa yhden ja saman säiliötasosäätimen käytön kaikkia kennoja varten. Lisäksi järjestelmään johdetaan valvottu ve-10 sivirtaus vastavirtauksen synnyttämiseksi kennojen alle, minkä johdosta ensimmäisessä kennossa olevan lietemassan korkeampi tuhkapitoisuus ei pääse likaamaan toisessa kennossa olevaa lietemassaa. Samalla tavoin toisen kennon sisältämän lietemassan korkeampi tuhkapitoisuus ei pääse 15 likaamaan kolmannessa kennossa olevaa lietemassaa. Vasta-virtaus on riittävän voimakas estämään jätteiden kerääntymisen säiliön pohjaan. Tämän parannetun keräysmenetelmän ansiosta jätteet voidaan siirtää tehokkaammin uudelleen-kierrätystä varten puhdistussäiliöstä kuvion 1 mukaisella 20 tavalla aikaisemmin tunnettuihin menetelmiin verrattuna.Thus, in accordance with the present invention, at least two and preferably three enrichment cells comprising enrichment cells are used in conjunction with a common bottom of a hydraulically cooperating fluid reservoir extending below all the cells. This arrangement allows the use of one and the same tank level controller for all cells. In addition, a controlled ve-flow of ve-10 is introduced into the system to generate a countercurrent under the cells, as a result of which the higher ash content of the sludge mass in the first cell cannot contaminate the sludge mass in the second cell. Similarly, the higher ash content of the slurry contained in the second cell cannot contaminate the slurry in the third cell. The counter-flow is strong enough to prevent waste from accumulating at the bottom of the tank. Thanks to this improved collection method, the waste can be transferred from the cleaning tank for recycling more efficiently in a manner according to Figure 1 compared to previously known methods.

Vaikka edellä on selostettu yksityiskohtaisesti useita erilaisia sovellutuksia ja muunnelmia menetelmään ja laitteeseen lietteen ainesosien erottamista varten, niin on selvää, että alaan perehtyneet henkilöt voivat 25 tehdä useita muitakin sovellutuksia ja muunnelmia esillä olevan keksinnön suojapiiristä poikkeamatta. Esimerkiksi piirustusten esittäessä kolmen rikastuskennon käyttöä, voidaan myös käyttää vähemmän tai enemmän kennoja erityisvaatimuksista riippuen.Although a number of different applications and variations of the method and apparatus for separating sludge components have been described in detail above, it will be apparent to those skilled in the art that various other applications and variations may be made without departing from the scope of the present invention. For example, when the drawings show the use of three enrichment cells, more or more cells can also be used depending on the specific requirements.

IlIl

Claims

An apparatus for flotation separation of sludge components containing separable particulate material, characterized in that it comprises: (i) a flotation tank (5) comprising at least two flotation cells (* 1, * 2, * 3) separated by a partition wall (30,31) ) having a cooperating common inclined base (11) for removing waste 10 from each flotation cell, said base sloping downwards towards the feed end of the flotation tank; and (ii) main means (8) for feeding the sludge to the flotation cells (* 1, * 2, * 3), these supply means being placed above the flotation cells.

Device according to claim 1, characterized in that it further comprises means (16, 18, 40, 21, 17) for removing floating components from the individual flotation cells (* 1, * 2, * 3).

Device according to claim 1, characterized in that at least one of the flotation cells comprises a collecting device (33) placed in said cell for collecting material descending below the slurry supply devices (8).

Device according to Claim 1 or 2, characterized in that at least one recirculation device (4) for the recirculation of the settling material is arranged above at least one flotation cell (* 1, * 2, * 3) close to said main sludge supply devices (8). ).

Device according to Claim 2, characterized in that the device for removing floating components comprises at least one shell impeller (16).

Device according to claim 1, characterized in that the flotation tank (5) comprises at least three independent flotation cells (* 1, * 2, * 3) separated by a partition wall (30,31) and comprising a cooperating a common inclined base (11) for removing waste from each flotation cell.

Device according to Claim 4, characterized in that the inclined base (11) is provided with a supply device (25) for supplying liquid from the upper end of the inclined base.

A method for flotation separation of sludge components containing separable particulate material, characterized in that it comprises the steps of: (i) feeding a slurry containing particulate material to a liquid bath in a first flotation cell (* 1) to generate foam (2) on said liquid surface; a considerable amount of particulate material floats, with the other components of the slurry and a small amount of particulate material settling into the liquid; (ii) feeding the foam (2) generated on the liquid surface of the first flotation cell (* 1) to a liquid bath in the second flotation cell (* 2) to generate foam on the surface of said liquid in said second flotation cell flowing a substantial amount of particulate matter landing in a liquid; and (iii) removing waste from the first and second flotation cells (* 1 and * 2) in a countercurrent flow on a common and cooperating bottom (11) below the first and second flotation cells, the bottom running obliquely downward in the direction in which said slurry 30 is fed. ).

Method according to claim 8, characterized in that at least some of the materials settling in the first flotation cell (* 1) are collected in a collecting device (33) and recycled to a liquid bath in the first flotation cell, at least some of the recycled materials floating on the liquid (2) .

A method according to claim 8, characterized in that the materials landing in the second flotation cell (* 2) 5 are collected in a collecting device and recycled to a liquid bath in the second flotation cell, whereby some of the recycled materials float as foam on the liquid surface.

A method according to claim 8, characterized in that the foam generated on the liquid surface in the second flotation cell (* 2) is fed to a third flotation cell (* 3) containing a liquid bath to generate foam on the surface of said liquid bath where a considerable amount of particulate material floats.

A method according to claim 11, characterized in that it further comprises the step of removing waste from the third flotation cell (* 3) by means of a countercurrent flow in a common and one 20 working bottom (11) below the first, second and third flotation cells, which bottom slopes in the direction of said slurry feed step (i).

A method according to claim 12, characterized in that the flowing medium is fed at the upper end of the common and cooperating inclined base (11) 25 to generate a controlled counterflow of waste.

Method according to Claim 11, characterized in that the foam on the liquid surface of the third flotation cell (* 3) is collected. 30 14 79792