RU2026753C1

RU2026753C1 - Method for aeration of fluid descending flows

Info

Publication number: RU2026753C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Сабанин; К.И. Попов; Н.Ю. Попова
Original assignee: Попов Константин Иннокентьевич
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1995-01-20

Abstract

FIELD: mineral flotation. SUBSTANCE: method for aeration of fluid descending flows includes supply of aerating gas in upper layer of fluid descending flow with subsequent separation from flow lower layers of gas-fluid mixture of used gas which is collected and directed to upper layer of descending flow. Aerating gas is supplied in the amount equalling the loss of used gas. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых методом флотирования в газожидкостной среде и может быть использовано в химической, биохимической и других отраслях промышленности для проведения массообменных процессов в газожидкостной системе, работающей по безотходной технологии. The invention relates to the field of mineral processing by flotation in a gas-liquid medium and can be used in chemical, biochemical and other industries for mass transfer processes in a gas-liquid system that operates on non-waste technology.

Известен способ аэрирования потока жидкости, включающий барботирование, механическое диспергирование газа, выделение пузырьков газа из жидкой фазы при снижении давления над раствором, эжектирование газа в жидкости, эрлифтирование, смешение совместно поданных под давлением жидкости и газа [1]. A known method of aerating a fluid flow, including sparging, mechanical dispersion of gas, the release of gas bubbles from the liquid phase while lowering the pressure above the solution, ejecting gas in the liquid, airlift, mixing the liquid and gas jointly applied under pressure [1].

Недостаток известного способа - неэффективное использование газа (воздуха) на аэрирование жидкости вследствие того, что отработанный газ, пройдя через жидкость и всплывая в виде пузырьков, практически в полном объеме выбрасывается в атмосферу, а для дальнейшего аэрирования жидкости необходимо непрерывно подавать свежий газ в полном объеме. Расходуется много энергии на компремирование и транспортирование газа. Кроме того, при выбрасывании отработанного газа во многих случаях происходит значительное загрязнение окружающей среды из-за вредных примесей, находящихся в отработанном газе. Другим недостатком известного способа аэрирования с использованием атмосферного воздуха для проведения флотационных процессов при обогащении полезных ископаемых является окисление кислородом воздуха сульфидов, ведущее к образованию в поверхностных слоях флотируемых частиц кислородсодержащих анионов (или окислов), приводящее к повышению удельного веса в них ионной связи, и, как результат - к снижению флотируемости частиц. Окисление сульфидов в сульфит многократно повышает их растворимость и, соответственно, приводит к потерям полезного продукта. The disadvantage of this method is the inefficient use of gas (air) for aeration of the liquid due to the fact that the exhaust gas, passing through the liquid and floating in the form of bubbles, is almost completely released into the atmosphere, and for further aeration of the liquid it is necessary to continuously supply fresh gas in full . It consumes a lot of energy for gas compression and transportation. In addition, when the exhaust gas is emitted, in many cases there is significant environmental pollution due to harmful impurities in the exhaust gas. Another disadvantage of the known method of aeration using atmospheric air to conduct flotation processes during mineral processing is the oxidation of sulfides by oxygen in the air, leading to the formation of oxygen-containing anions (or oxides) in the surface layers of the floated particles, which leads to an increase in the specific gravity of ionic bonds in them, and, as a result, a decrease in particle floatability. Oxidation of sulfides to sulfite greatly increases their solubility and, consequently, leads to the loss of a useful product.

Известный способ аэрирования предполагает выброс всего объема отработанного газа в атмосферу, что не позволяет применять аэрацию чистым газом для проведения селективной флотации из-за дороговизны его сбора и повторного компремирования. The known method of aeration involves the release of the entire volume of exhaust gas into the atmosphere, which does not allow the use of clean gas aeration for selective flotation due to the high cost of its collection and re-compression.

Наиболее близким к описываемому является способ аэрирования нисходящего потока жидкости, заключающийся в подаче аэрирующего газа в верхний слой нисходящего потока жидкости с последующим выделением из нижних слоев потока газожидкостной смеси отработанного газа [2]. Closest to the described is a method of aeration of a downward flow of liquid, which consists in supplying aerating gas to the upper layer of a downward flow of liquid with subsequent release from the lower layers of the flow of a gas-liquid mixture of exhaust gas [2].

Недостатком известного способа является то, что аэрирующий газ используется однократно и затем выбрасывается в атмосферу или, в случае его улавливания, необходимо расходовать много энергии на его компремирование и транспортирование для повторной его подачи на аэрирование. The disadvantage of this method is that the aerating gas is used once and then released into the atmosphere or, if it is trapped, it is necessary to expend a lot of energy on its compression and transportation for its repeated supply to aeration.

Цель изобретения - снижение потребления свежего газа и исключение выброса отработанного газа в атмосферу путем многократного его использования без дополнительных энергетических затрат. The purpose of the invention is the reduction of fresh gas consumption and the elimination of exhaust gas emissions into the atmosphere by its repeated use without additional energy costs.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе аэрирования нисходящего потока жидкости, включающем подачу аэрирующего газа в верхний слой нисходящего потока жидкости с последующим выделением из нижних слоев потока газожидкостной смеси отработанного газа, отработанный газ собирают и направляют в верхний слой нисходящего потока жидкости, а подачу аэрирующего газа осуществляют в количестве, равном количеству потерь отработанного газа. The essence of the invention lies in the fact that in the method of aeration of a downward flow of liquid, including the supply of aeration gas to the upper layer of the downward flow of liquid with the subsequent separation of the lower layers of the flow of gas-liquid mixture of exhaust gas, the exhaust gas is collected and sent to the upper layer of the downward flow of liquid, and the flow aerating gas is carried out in an amount equal to the amount of loss of exhaust gas.

Предложенный способ позволяет многократно использовать аэрирующий газ без дополнительных затрат энергии на его повторное компремирование. Резко сокращается потребление свежего аэрирующего газа, так как процесс аэрирования производится в основном за счет возвращаемого на аэрацию отработанного газа. В производствах, использующих для аэрирования чистые газы, например инертные или чистый кислород, обеспечивается возможность их полного использования при работе в режиме замкнутого цикла, при котором исключаются выбросы отработанного газа в атмосферу. The proposed method allows you to reuse aerating gas without additional energy costs for its re-compression. The consumption of fresh aerating gas is sharply reduced, since the aeration process is carried out mainly due to the exhaust gas returned to aeration. In industries that use clean gases, such as inert or pure oxygen, for aeration, it is possible to fully utilize them in closed-loop operation, which eliminates exhaust gas emissions into the atmosphere.

На фиг. 1 показана технологическая схема аэрирования жидкости по предлагаемому способу; на фиг. 2 - колонная пневматическая флотационная машина, реализующая предложенный способ, продольный разрез. In FIG. 1 shows a flow chart of aeration of a liquid according to the proposed method; in FIG. 2 - column pneumatic flotation machine that implements the proposed method, a longitudinal section.

Основными элементами технологической схемы для обеспечения аэрации по предлагаемому способу являются колонна 1 с нисходящим потоком жидкости, загрузочное устройство 2 жидкости (пульпы), расположенное в верхней части колонны 1, узел ввода газа (воздуха) 3, размещенный в верхней части колонны 1, разделительный участок (разделительная ванна) 4, присоединенный к нижней части колонны 1, разгрузочное устройство 5 жидкости (камерного продукта), пеносборник ( сепаратор) 6, разгрузочное устройство 7 пенного продукта, магистраль 8 возврата отработанного газа. Дополнительными элементами являются запорно-регулирующая арматура 9, 10, 11 и 12, измерительная аппаратура (не показана). The main elements of the technological scheme for providing aeration according to the proposed method are a column 1 with a downward flow of liquid, a loading device 2 of a liquid (pulp) located in the upper part of the column 1, a gas (air) input unit 3 located in the upper part of the column 1, a separation section (separation bath) 4, attached to the bottom of the column 1, discharge device 5 of the liquid (chamber product), foam collector (separator) 6, discharge device 7 of the foam product, line 8 return waste gas. Additional elements are shut-off and control valves 9, 10, 11 and 12, measuring equipment (not shown).

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

В верхнюю часть колонны 1 непрерывно подают жидкость (пульпу) и газ (воздух). Газ с помощью узла ввода газа 3, например, барботера, диспергируют в жидкость в виде мелких пузырьков. Расход жидкости (пульпы) задают таким, чтобы скорость движения жидкости была больше скорости всплытия пузырьков. Пузырьки потоком жидкости увлекаются вниз через всю колонну 1. Таким образом, создается нисходящий газожидкостный поток. В процессе движения пузырьков газа вниз по колонне 1, т.е. в зону большего гидростатического давления, они приобретают дополнительную потенциальную энергию в виде избыточного давления, равного величине перепада гидростатического давления между нижней и верхней частями колонны 1. При своем дальнейшем движении с потоком жидкости (пульпы) пузырьки газа переходят в разделительный участок (разделительную ванну) 4. Потоку газожидкостной смеси в разделительной ванне 4 придают горизонтальное направление, и пузырьки газа под действием выталкивающей силы всплывают в разделительном участке 4, образуя слой пенного продукта, а жидкость (камерный продукт) по мере движения опускается вниз и ее удаляют через разгрузочное устройство 5. Liquid (pulp) and gas (air) are continuously supplied to the top of column 1. Gas using the gas inlet 3, for example, a bubbler, is dispersed into the liquid in the form of small bubbles. The flow rate of the fluid (pulp) is set such that the fluid velocity is greater than the bubble velocity. The bubbles are carried downward through the entire column 1 by the fluid flow. Thus, a downward gas-liquid flow is created. During the movement of gas bubbles down the column 1, i.e. into the zone of greater hydrostatic pressure, they acquire additional potential energy in the form of overpressure equal to the difference in hydrostatic pressure between the lower and upper parts of column 1. During their further movement with the flow of liquid (pulp), gas bubbles pass into the separation section (separation bath) 4 The flow of the gas-liquid mixture in the separation bath 4 is given a horizontal direction, and gas bubbles under the action of the buoyancy force float in the separation section 4, forming a oh foam product, and the liquid (chamber product) as it moves down, and it is removed through the unloading device 5.

Пенный продукт, состоящий из жидкостной пленки (и минеральных твердых частиц) и газа, подают в пеносборник (сепаратор) 6, где при его разрушении происходит разделение на жидкость (с минеральными частицами) и газ. Из пеносборника 6 жидкость (с минеральными частицами) удаляют через разгрузочное устройство 7, а выделявшийся при этом отработанный газ по магистрали 8 подают под действием накопленной потенциальной энергии в верхний слой нисходящего потока через узел 3 на повторную аэрацию. The foam product, consisting of a liquid film (and mineral solid particles) and gas, is fed into a foam collector (separator) 6, where, when it is destroyed, it is separated into a liquid (with mineral particles) and gas. From the foam collector 6, liquid (with mineral particles) is removed through a discharge device 7, and the exhaust gas generated in this way is fed through line 8 under the action of the accumulated potential energy into the upper layer of the downward flow through unit 3 for re-aeration.

Таким образом, отработанный газ многократно направляют на повторную аэрацию. Расход отработанного циркулирующего газа устанавливают регулирующим вентилем 11. Thus, the exhaust gas is repeatedly sent to re-aeration. The flow of exhaust circulating gas is set by a control valve 11.

В процессе аэрации часть газа растворяется в жидкости и выводится с нею, часть газа в виде микропузырьков, всплывая очень медленно, витает в жидкости и также выводится с жидкостью через устройства 5 и 7. Эти потери восполняют добавлением свежего газа регулирующим вентилем 12. During aeration, part of the gas dissolves in the liquid and is discharged with it, part of the gas in the form of microbubbles, floats very slowly, floats in the liquid and is also discharged with the liquid through devices 5 and 7. These losses are made up for by adding fresh gas to the control valve 12.

Предложенный способ аэрирования нисходящего потока жидкости позволяет многократно использовать отработанный аэрирующий газ без дополнительных затрат энергии на его повторное компремирование. Потребление свежего аэрирующего газа, а также чистых газов, например чистого кислорода, в процессах очистки сточных вод сокращается в 50 раз с учетом того, что потери газа в процессах флотации составляют примерно 2% от его общего объема подачи. Одновременно исключаются выбросы отработанного газа в атмосферу. The proposed method for aeration of a downward flow of liquid allows you to reuse the spent aeration gas without additional energy costs for its re-compression. The consumption of fresh aerating gas, as well as pure gases, such as pure oxygen, in wastewater treatment processes is reduced by 50 times, taking into account the fact that gas losses in flotation processes are approximately 2% of its total supply. At the same time, emissions of exhaust gas into the atmosphere are eliminated.

Claims

METHOD FOR AERATION OF A DOWNLOW FLOW OF LIQUID, which consists in supplying aerating gas to the upper layer of a downward flow of liquid, followed by separation from the lower layers of the flow of a gas-liquid mixture of exhaust gas, characterized in that the exhaust gas is collected and sent to the upper layer of a downward flow of liquid, and the aeration gas is supplied in an amount equal to the amount of waste gas loss.